2 10 113 https://repoedum.ismm.edu.cu/files/original/fc5982a63c02e5b1c2d18ea51b8df36e.pdf 4d9eefb871dc28dcdfc21ef4a45a3d84 PDF Text Text FOLLETO TERMODINÁMICA DE LOS PROCESOS PIROMETALÚRGICOS Dr. MIGUEL GARRIDO RODRÍGUEZ �Página legal Título de la obra: Termodinámica de los procesos pirometalúrgicos 65, pgs. Editorial Digital Universitaria de Moa, año 2015 – ISBN: 978 – 959 – 16 – 2554 - 0 1. Autor: Dr. C. Miguel Garrido Rodríguez 2. Institución: Instituto Superior Minero Metalúrgico “Dr. Antonio Núñez Jiménez” Edición y corrección: M.Sc. Niurbis La Ó Lobaina Institución del autor: ISMM “ Dr. Antonio Núñez Jiménez” Editorial Digital Universitaria de Moa, año 2015 La Editorial Digital Universitaria de Moa publica bajo licencia Creative Commons de tipo Reconocimiento No Comercial Sin Obra Derivada, se permite su copia y distribución por cualquier medio siempre que mantenga el reconocimiento de sus autores, no haga uso comercial de las obras y no realice ninguna modificación de ellas. La licencia completa puede consultarse en: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/ar/legalcode Editorial Digital Universitaria Instituto Superior Minero Metalúrgico Las coloradas s/n, Moa 83329, Holguín Cuba e-mail: edum@ismm.edu.cu Sitio Web: https://ismm.edum.edu.cu �Tabla de contenido TEMA I .................................................................................................................................................... 3 TERMODINÁMICA QUÍMICA............................................................................................................ 3 1.1. Termoquímica ........................................................................................................................ 3 1.1.1. Influencia de la temperatura en el calor de reacción. Ecuación de Kirchhof 4 TEMA II ................................................................................................................................................... 9 ENERGÍA LIBRE Y EQUILIBRIO QUÍMICO ................................................................................. 9 2.1. Criterios termodinámicos de equilibrio o espontaneidad de los procesos ..... 9 2.2. Dependencia de la Energía Libre con la temperatura a presión constante. Ecuación Gibbs – Helmholtz .................................................................................................... 10 2.3. Equilibrio químico ............................................................................................................... 13 2.4. Influencia de la temperatura en la constante de equilibrio. Ecuación de Van’t Hoff ........................................................................................................................................ 14 2.5. Métodos aproximados de cálculo de las constantes equilibrio ......................... 15 TEMA III ............................................................................................................................................... 19 TERMODINÁMICA DE PROCESOS METALÚRGICOS ............................................................. 19 3.1. Disociación de compuestos ............................................................................................ 19 3.2. Oxidación de sulfuros ....................................................................................................... 29 3.2.1. Termodinámica de la oxidación de sulfuros ..................................................... 29 3.2.2. Interacciones Me-S-O................................................................................................ 35 3.2.3. Interacción Me - Meº- O........................................................................................... 37 3.2.4. Interacciones Me - Meº - S - O ............................................................................. 38 TEMA IV ................................................................................................................................................ 39 PROCESO DE REDUCCIÓN ............................................................................................................ 39 4.1. Termodinámica del Proceso de reducción ................................................................ 39 TEMA V ................................................................................................................................................. 59 TERMODINÁMICA DE TRANSFORMACIONES FÍSICO-QUÍMICAS EN LA OBTENCIÓN DE ACEROS ......................................................................................................................................... 59 5.1. Oxidación y reducción del silicio ................................................................................... 59 5.2. Influencia de la composición de la escoria ............................................................... 61 5.3. Oxidación y reducción del manganeso ...................................................................... 64 BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................................... 66 ANEXOS ................................................................................................................................................ 67 �Introducción La Termodinámica Química es la rama de la Química Física basada en los Principios de Conservación de la Masa y la Energía, que permiten la caracterización de las transformaciones físico-químicas en los procesos pirometalúrgicos e hidrometalúrgicos, para la obtención de metales y sus compuestos. En este trabajo se analizan los elementos científicos y metodológicos necesarios para la caracterización termodinámica de las transformaciones físico-químicas que ocurren en procesos pirometalúrgicos; para ello se abordan conceptos, leyes y métodos que permiten analizar cualitativa y cuantitativamente la influencia de los factores externos en el desarrollo de las reacciones químicas. Estos métodos permitirán la obtención de los modelos matemáticos teóricos y sus representaciones gráficas, así como la interpretación de datos experimentales, su correlación y las ecuaciones de regresión y sus representaciones. La termodinámica de los procesos pirometalúrgicos tiene como objetivos los siguientes: x Analizar las transformaciones energéticas que acompañan los procesos físicos y químicos. x Evaluar la posibilidad de realización de las reacciones químicas. x Analizar la influencia de las propiedades en el estado final del sistema. Para alcanzar los objetivos propuestos se analizan procesos mediante la presentación de reacciones generales y en otros casos se utilizan ejemplos específicos de procesos pirometalúrgicos usando los datos termodinámicos existentes en la bibliografía. El sistema de conocimiento que se analiza está formado por los temas siguientes: 1. Termoquímica. Métodos de cálculo de los cambios energéticos asociados a las transformaciones físico-químicas. 2. Equilibrio químico. Representación Métodos gráfica. de Criterios cálculo de del Potencial equilibrio o Isobaro Isotérmico. espontaneidad de las transformaciones físico-químicas. Constante de equilibrio. Métodos de cálculo. Representación gráfica. 1 �3. Termodinámica de los procesos pirometalúrgicos. Disociación de compuestos. Oxidación de sulfuros. 4. Reducción. Disociación. Reducción gasofásica. Reducción carbonotérmica. Metalotermia. 5. Transformaciones físico-químicas en la obtención de aceros. Disociación. Reducción. Oxidación. 2 �TEMA I TERMODINÁMICA QUÍMICA La termodinámica constituye una de las ramas principales de la Química Física y permite establecer relaciones entre los cambios energéticos y las propiedades que describen las transformaciones físico-químicas del sistema. Entre sus objetivos pueden señalarse los siguientes: x Las transformaciones energéticas que acompañan los procesos físicos y químicos. x Evaluar la posibilidad de realización de las reacciones químicas. x Analizar la influencia de las propiedades en el estado final del sistema. 1.1. Termoquímica La aplicación de la primera ley de la termodinámica al estudio de las reacciones químicas dio origen a la termoquímica, la cual tiene como objetivo evaluar los cambios energéticos que acompañan a las reacciones químicas. El calor de reacción asociado a las reacciones químicas depende de las condiciones bajo las cuales esta tiene lugar, por ello este se valora a volumen constante o a presión constante. Qp =∆H (P constantes) y Qv =∆E (V constantes) Por esta razón los cambios térmicos en las reacciones químicas se determinan bajo una de estas condiciones, en caso de evaluar la reacción a presión constante, entonces se cumple que: 'H r 6Hproductos� 6Hreactivos. 3 �Donde los valores de entalpía se refieren a una temperatura y presión dada (T= 298 K y P= 1 atm.) mientras la suma representa que es necesario tener en cuenta la entalpía total de reactivos y productos, es decir, todas las sustancias que toman parte en la reacción y como es una propiedad extensiva, es necesario además, considerar el número de moles de cada sustancia que interviene en la reacción. Otro elemento a tener en cuenta es el estado de agregación de las sustancias ya que su contenido energético depende del estado físico de estas, por ello, se toma como estado de referencia su forma más estable para los sólidos y líquidos a (T= 298 K y P= 1 atm.) mientras para los gases (P =1 atm) lo que permite definir como contenido energético de las sustancias su calor de formación. Por tanto: 'H r 6n'H f ( productos) � 6'H f (reactivos) donde 'H f - representa el calor de formación, definido como el calor que acompaña la formación de un mol del compuesto a partir de sus elementos en su forma más estable, a una presión y temperatura dada. En la base de datos es posible encontrar los calores de formación, en estas se asigna valor cero a los calores de formación de los elementos puros en su estado de referencia. Para los cálculos termoquímicos se emplean frecuentemente las leyes termoquímicas, conocidas como Ley de Lavoisier-Laplace y la Ley de Hess. Estas leyes se fundamentan en las propiedades de la entalpía de ser función de estado y propiedad extensiva. Su aplicación permite calcular el calor que acompaña a reacciones químicas que directamente no es posible realizarlo por la carencia de datos termoquímicos. 1.1.1. Influencia de la temperatura en el calor de reacción. Ecuación de Kirchhof Los datos de calores de formación analizados anteriormente solo permiten evaluar el calor de reacción a 298 K y 1 atm, sin embargo, la temperatura tiene un efecto marcado sobre el calor de reacción, por ello es necesario un método de cálculo del calor en estas nuevas condiciones. En general son posibles varias vías para obtener esta ecuación, una basada en el concepto de capacidad calorífica a presión constante (Cp). 4 �Se ha definido Cp § wH · ¨ ¸ , luego la dependencia del calor de reacción con la © wT ¹ p temperatura está dada por la ecuación 'Cp § w'H · ¨ ¸ , por tanto en el caso de una © wT ¹ p reacción química el calor de reacción despejando. 'H r T2 ³ 'Cpdt T1 Donde T1- Temperatura en el estado de referencia. T2-Temperatura en la cual se desea calcular el calor de reacción. ∆Cp- Variación de la capacidad calorífica en el intervalo de temperatura. Otra de las vías usadas en la deducción es fundamentada en el concepto de función de estado de la entalpía. Casos particulares: a) Cuando todos los reactivos y productos se encuentran a la misma temperatura T. Como se indica en la Figura 1, la temperatura de reacción (T) difiere de la temperatura de referencia (T0), en la cual es posible obtener los datos termoquímicos para calcular el calor de reacción (∆HR). En la literatura y base de datos digitales existe información de los calores de formación referidos a 298 K de un gran número de sustancias, por ello, generalmente se toma esta temperatura de referencia para calcular los calores que acompañan las reacciones químicas. Figura 1.Calor de reacción para reactivos y productos a igual temperatura. 5 �La ecuación final depende de la dependencia de la variación de la capacidad calorífica con la temperatura. 0 1- Cuando ∆Cp = 0 entonces 'H RT 'H R0 298 0 2- Cuando ∆Cp = ∆a, entonces 'H RT 'Cp (T2 � T1 ) 3- Cuando ∆Cp = ∆a + ∆bT + ∆cT2, entonces 0 'H RT 'a (T2 � T1 ) � 'b 2 'c 3 T2 � T12 � T2 � T13 2 3 � � � � b) Cuando los reactivos y productos están a diferentes temperaturas, como se observa en la Figura 2, la ecuación del calor de reacción en función de la temperatura se calcula mediante la ecuación siguiente: 'H RT 'H 0 T0 T0 T0 T3 T4 T1 T2 T0 T0 � ³ aCp A dT � ³ bCp B dT � ³ cCp C dT � ³ dCp D dT Figura 2. Dependencia de la entalpía en de reactivos y productos a igual temperatura. 'H RT 'H 0 T0 T0 T0 T3 T4 T1 T2 T0 T0 � ³ aCp A dT � ³ bCp B dT � ³ cCp C dT � ³ dCp D dT La complejidad de la integración depende de los datos de las capacidades caloríficas de las sustancias que toman parte en la reacción química en los intervalos de temperatura indicados. 6 �En general una vez conocida la ecuación del calor de reacción en función de la temperatura es posible representar gráficamente esta dependencia. Analicemos los ejemplos siguientes: 1- En reacciones con fases sólidas y gaseosas, por ejemplo, disociación de los óxidos, siendo un proceso endotérmico que se puede representar mediante la reacción: MeO(s) === Me (s) + ½ O2 (g), asumiendo que ∆Cp = 0, entonces el calor de reacción se calcula mediante la ecuación: 1. ¦ 'H ( productos) � ¦ 'H r (reactivos) 'H RT 'H r 298 'H RT 'H f (Me) � 'H f (MeO) � 1 / 2'H f (O2 r > @ En reacciones en fase acuosa, por ejemplo, lixiviación de los óxidos metálicos pueden disolverse en soluciones ácidas según las reacciones siguientes: a) Metales del grupo IA Me2O(s) + H2SO4 (ac) === Me2SO4 (ac) + H2O (l), o de modo iónico Me2O(s) + 2H+ (ac) === 2Me+ (ac) + H2O (l), aplicando el concepto de calor de reacción: 'H RT 'H r 298 >2'H 0 f @ > ( Me � ) � 'H 0f ( H 2O) � 'H 0f ( MeO) � 2'H 0f ( H � ) @ b) Metales del grupo IIA MeO(s) + H2SO4 (ac) === MeSO4 (ac) + H2O (l), o de modo iónico MeO(s) + 2H+ (ac) === Me2+ (ac) + H2O (l), aplicando el concepto de calor de reacción: 'H RT 'H r 298 >'H 0 f @ > ( Me 2� ) � 'H 0f ( H 2O) � 'H 0f ( MeO) � 2'H 0f ( H � ) @ 7 �c) Metales del grupo IIIA Me2O3(s) + H2SO4 (ac) === Me2(SO4)3 (ac) + H2O (l), o de modo iónico Me2O3(s) + 2H+ (ac) === 2Me2+ (ac) + H2O (l), aplicando el concepto de calor de reacción 'H RT 'H r 298 >2'H 0 f @ > ( Me 2� ) � 'H 0f ( H 2O) � 'H 0f ( Me2O3 ) � 2'H 0f ( H � ) @ 8 �TEMA II ENERGÍA LIBRE Y EQUILIBRIO QUÍMICO 2.1. Criterios termodinámicos de equilibrio o espontaneidad de los procesos Afinidad química Se define como afinidad química a la capacidad de las sustancias para interaccionar o reaccionar. Termodinámicamente, la variable que permite cuantificar esta, es el Potencial Isobaro Isotérmico o variación de energía libre. (∆G) Por definición G = H-TS, como H y S son funciones de estado y propiedades extensivas, entonces la energía libre cumple estas características. Luego ∆G= ∆H-T∆S y ∆G=G2-G1, G2- energía libre total de los productos. G1, - energía libre total de los reactivos. En general se cumple que: a- Cuando G2>G1, (∆G>0). La reacción directa no ocurre espontáneamente. b- Cuando G2=G1, (∆G=0). Equilibrio químico. c- Cuando G2<G1, (∆G<0). La reacción directa ocurre espontáneamente. 9 �La dependencia de la energía libre con el estado del sistema y la cantidad de sustancias, está dada por la ecuación siguiente: G = f(T, P y n(i)) La variación de alguna de estas variables se indica mediante la ecuación: dG § wG · § wG · § wG · ¨ ¸ dt � ¨ ¸ dP � ¨ ¸ dn(i ) © wT ¹ P, N © wP ¹T , N © wn ¹ P,T Como: G = H-TS y H = E + PV, sustituyendo y transformado las ecuaciones § wG · ¨ ¸ =-S © wT ¹ P , N § wG · ¨ ¸ =V © wP ¹ § wG · ¸ = μ(i) - Energía Libre Parcial Molar o Potencial © wn ¹ P ,T y ¨ Químico. dG VdP � SdT � μ(i) dn(i) Para los sistemas cerrados dG VdP � SdT , esta ecuación expresa la dependencia de la energía libre con la presión y la temperatura. 2.2. Dependencia de la Energía Libre con la temperatura a presión constante. Ecuación Gibbs – Helmholtz Conociendo que 0 'G RT 0 'H RT � T'S 0 RT , entonces derivando en función de la temperatura 0 'GRT 0 § w'H RT ¨¨ © wT 0 · § w'S RT ¸¸ � T ¨¨ ¹p © wT 0 · § w'H RT ¸¸ . Donde el término ¨¨ ¹p © wT · ¸¸ , se determina aplicando la ¹p ecuación de Kirchhof. Como 'S 'H , la dependencia de la energía libre con la temperatura está dada por la T ecuación siguiente: 0 'GRT T2 T2 ª § ·º 0 ¨ 'S Rt0 � 'CpdT ¸» « CpdT T 'H RT � ' � ³ ³ T ¸» 1 1 «¬ ¨© T1 T1 ¹¼ 10 �Esta ecuación permite calcular el Potencial Isobaro Isotérmico y luego aplicando el criterio de equilibrio o espontaneidad, analizar la posibilidad de que las reacciones puedan tener lugar acorde a las condiciones del sistema. Además, las representaciones graficas del Potencial Isobaro Isotérmico en función de la temperatura, permiten analizar cómo varia la afinidad química de las sustancias que toman parte en las reacciones o de la estabilidad de compuestos. Por ejemplo, en las Figuras 3, 4 y 5 se muestran los Potenciales Isobaros Isotérmicos en la formación de óxidos, sulfuros y cloruros de varios metales. En todos los casos con el incremento de la temperatura disminuyen los Potenciales Isobáricos Isotérmicos de las reacciones de formación, por tanto la afinidad química de los metales por el oxígeno, azufre y cloro disminuyen, siendo menos estables respectivamente. De igual modo se pueden comparar las estabilidades entre óxidos, sulfuros y cloruros o entre estos compuestos para un metal dado. Figura 3. Potenciales Isobaros Isotérmicos en función de temperatura en la formación de óxidos. 11 �Figura 4. Potenciales Isobaros Isotérmicos en función de temperatura la formación de sulfuros. Figura 5. Potenciales Isobaros Isotérmicos en función de temperatura la formación de cloruros. 12 �En los casos que se use como temperatura de referencia (T1) sea 298K entonces se obtiene la ecuación siguiente: 'G 'H r 298 0 RT T2 ª § 'CpdT ·¸º 0 ¨ » � ³ 'CpdT � «T 'S R 298 � ³ T ¸¹» «¬ ¨© 298 2981 ¼ T2 2.3. Equilibrio químico Un gran número de reacciones químicas se caracterizan por ser reversibles, alcanzando el equilibrio químico, el que se caracteriza por: x Las velocidades de la reacción directa e inversa son iguales x Equilibrio dinámico x Los factores externos influyen en el grado de desarrollo de las reacciones El análisis del equilibrio químico alcanzado en las reacciones químicas reversibles se estudia mediante los métodos siguientes. 1. La ley de acción de masas Permite definir la constante de equilibrio de las reacciones químicas, pues en ella se plantea que: La velocidad de las reacciones químicas es proporcional a las concentraciones molares de las sustancias que toman parte en la reacción. Luego al igualarse las velocidades es posible obtener la ecuación de equilibrio. Por ejemplo, para la reacción. a A + b B----- c C + d D La velocidad de la reacción directa vd=k1ca(A).cb(B) La velocidad de la reacción inversa vi=k2cc(C).cd(D) Luego en el equilibrio vd = vi despejando Ke k2 k1 cc �C �.c d ( D) c a ( A).cb ( B) 13 �2. Método termodinámico de reversibilidad El método termodinámico empleado en al derivación de la constante de equilibrios de aplicación general aplicable a reacciones homogéneas y heterogéneas. Como la reacción ocurre a P y T constantes sus propiedades termodinámicas se pueden expresar en función de las energías parciales molares o potenciales químicos. Luego para la reacción 'G (cPC � dP D ) � (aP A � bP B ) Conociendo que el Potencial Químico de cada sustancia en cualquier estado está dado por: Pi Pi0 � RT ln ai , sustituyendo y transformándola se obtiene la Ecuación Isoterma de § a c .a d · 'GR0 � RT ln¨¨ Ca Db ¸¸ o 'GR © a A .aB ¹ Reacción. 'GR T En 'GR0 el equilibrio el Potencial Isobaro 'GR0 � RT ln K Isotérmico es igual a cero, despejando � RT ln Ke Luego Ke " � 'G 0 RT , donde Ke es la constante de equilibrio de la reacción química. La ecuación Isoterma de Reacción se puede plantear como 'GR0 §K · RT ln¨ ¸ , luego la © Ke ¹ relación existente entre K y Ke, determinan el valor del Potencial Isobaro Isotérmico. 2.4. Influencia de la temperatura en la constante de equilibrio. Ecuación de Van’t Hoff Para analizar la influencia de la temperatura se parte del equilibrio químico en la reacción: 'GR0 � RT ln Ke , derivando respecto a la temperatura a presión constante. 14 �ª w'G 0 º » « ¬ wT ¼ P ª w ln Ke º � RT « » � R ln Ke Multiplicando por T ¬ wT ¼ P ª w'G 0 º T« » ¬ wT ¼ P 'G 0 ª w ln Ke º � 'G 0 . De acuerdo con la Ecuación de Gibbs - Helmholtz, � RT 2 « » ¬ wT ¼ P § w'G 0 · § w ln Ke · ¸¸ sustituyendo se obtiene la ecuación ¨ 'H 0 � T ¨¨ ¸ © wT ¹ P © wT ¹ P 0 § 'H RT ¨¨ 2 © RT · ¸¸ ¹ Casos particulares: 0 a- Cuando ∆Cp = 0 'H RT § Ke · ln¨¨ 2 ¸¸ © Ke1 ¹ � 'H R0 § T2 � T1 · ¨ ¸ R ¨© T2T1 ¸¹ 0 integrando entre T1 y T2, 'H 298 § Ke2 · ¸¸ © Ke1 ¹ o log¨¨ � 'H R0 § T2 � T1 · ¸ ¨ 2,303R ¨© T2T1 ¸¹ b- Cuando ∆Cp es dado por un polinomio. ln Ke 0 'H 298 T � R § 1 1 · 'a 'b 'c 2 ¨¨ � ¸¸ � ln(T2 � T1 ) � (T2 � T1 ) � (T2 � T12 ) 2R 6R © T2 T1 ¹ R 2.5. Métodos aproximados de cálculo de las constantes equilibrio A partir de los datos termodinámicos es posible calcular el Potencial Isobaro Isotérmico y a su vez la constante de equilibrio mediante los métodos siguientes: 1- Aproximaciones de Ulich a- Cuando ∆Cp no es función de la temperatura. Considerando que la capacidad calorífica no cambia con la temperatura, se cumple que ∆Cp=0, luego 'GT0 0 0 . En este caso tanto el calor de reacción como la 'H 298 � T'S298 variación de la entropía no dependen de la temperatura de reacción. b- Cuando ∆Cp no es función de la temperatura, pero se asume ∆Cp=a. Integrando entre 298 K y T. 15 �§ T · 0 'H 298 � T'ST0 � at (T � 298) � aT ln¨ ¸ © 298 ¹ 'GT0 'GT0 § T · § 298 · 0 'H 298 � T'ST0 � aT (1 � ¨ ¸ ¸ � ln¨ © 298 ¹ © T ¹ 'GT0 § T · § 298 · 0 � 1¸ 'H 298 � T'ST0 � aT ln¨ ¸�¨ ¹ © 298 ¹ © T Estas ecuaciones se pueden escribir de modo general 'GT0 0 'H 298 � T'ST0 � aTf (T ) Donde f (T ) § T · § 298 · ln¨ � 1¸ , con ayuda de las tablas se puede calcular el término ¸�¨ © 298 ¹ © T ¹ f(T). 2- Método de Temkin-Shvartsman Cuando ∆Cp es función de la temperatura y se da por la serie exponencial, 'Cp 'f � 'ET � 'JT 2 Integrando se cumple que: 0 'H 298 � T'S T0 � T >'ff 0 (T ) � 'Ef 1 (T ) � 'Jf 2 (T )@ 'GT0 Donde las funciones f(T) o Mi, se determinan para cualquier temperatura con ayuda de tablas elaboradas con anterioridad o mediante las ecuaciones. M0 f0 § T · § 298 · ln¨ ¸ �1 y M n ¸�¨ © 298 ¹ © T ¹ Cuando 'Cp f n (T ) § T n · § 298n �1 · § 298 · ¨¨ ¸¸ � ¨¨ ¸¸ � ¨ ¸ © n(n � 1) ¹ © (n � 1)T ¹ © n ¹ 'D � 'ET � 'Jf 2 (T ) � 'Jf � 2T �2 , entonces el potencial se calcula mediante la ecuación: 'GT0 0 0 'H 298 � T'S298 � T >'ff0 (T ) � 'Ef1 (T ) � 'Jf 2 (T )@ � 'J 1 f � 2 (T ) 16 �Para calcular f1 (T ) M1 1 y f�2 2T (T � 298)2 1§ 1 1· � ¸ ¨ 2 © 298 T ¹ M2 2 Los cálculos del Potencial Isobaro Isotérmico se facilitan mediante el uso de los datos Mo, M1.10 -3 , M2.10 -6 y M-2.105 como se indican en Anexo I, tabla1. 3- Método aproximado de Vladimirov La dependencia de la constante de equilibrio con la temperatura está dada por la ecuación de Van t Hoff. § w ln Ke · ¨ ¸ © wT ¹ p 0 'GRT 'H Rt0 , integrando ln Ke RT 2 � 0 'H RT � const. . Luego se cumple que T 0 0 'H RT � T'S RT y conociendo que ∆G= - RTlnKe entonces ln Ke log Ke � � 0 'H RT 0 � 'S RT o RT 0 0 'H RT 'S RT � 4,573T 4,573R Al comparar las ecuaciones se identifica como constante el término (const = 0,21858∆SRT) En el caso que ∆Cp = 0, ln Ke § 'H R0 298 · �0,21858¨¨ � 'S R0 298 ¸¸ Por consiguiente para cualquier © T ¹ reacción: log Ke 'M � 'N Donde 'M T 0 �0,21585'H R 298 y 'N 0 �0,21858'S R 298 Los valores de las funciones M y N se pueden encontrar tabuladas o se calculan a partir de ∆H0f y S0 de las sustancias que toman parte en la reacción. Analicemos el ejemplo de la disociación del dióxido de carbono mediante la reacción CO2 (g) === CO (g) + ½ O2 (g) Ke Kp P(CO).P1 / 2 �O2 � P�CO2 � 17 �Conociendo los datos termodinámicos indicados en la tabla 1, es posible aplicar los métodos para obtener los modelos matemáticos del Potencial Isobaro Isotérmico y de la Constante de Equilibrio en función de la temperatura. Tabla 1. Datos termodinámicos CO2 ' Hf (kcal/mol) - 94,05 S0 (cal/mol.K) 51,06 6,395 + 10, 193. 10-3 T -35,33.10-7 T2 CO - 26,41 47,3 6,342 + 1,836. 10-3 T – 2,801.10-7 T2 O2 - 49 6,095 + 3,252. 10-3 T - 35,33.10-7 T2 Sustancias Cp (cal/mol.K) ∆Hr298 ∆Sr298 ∆Cp 67,42 kcal 20,74,74 cal/K 2,9725-10,403.10-2T+ 50,194.10-7T a- Aplicando la ecuación de Gibbs-Helmholtz, se cumple: 0 'GRT 0 'GRT 'H r 298 � T2 ª § 'CpdT ·¸º ¨ 'S R0 298 � « CpdT T ' � ³ ³ T ¸»» , sustituyendo «¬ ¨© 298 2981 ¹¼ T2 > @ > @ > @ º ª § T · 67460 � 2,97(T � 298) � 5,2 T 2 � (298)2 � 16,73 T 3 � (298)3 � T «20,14 � 2,97 ln¨ ¸ � 10,4.10�3 (T � 298) � 25.107 T 2 � (298)2 » © 298 ¹ ¼ ¬ b- Aplicando el Método de Ulich cuando ∆Cp = 0 0 'GRT 67460� 20,14T c- Aplicando el Método de Ulich cuando ∆Cp = a 0 'GRT ª § T ·º 67460� 2,97(T � 298) � T «20,14 � 2,97 ln¨ ¸» © 298 ¹¼ ¬ En todos los casos al graficar el Potencial Isobaro isotérmico en función de la temperatura se obtienen líneas rectas con pendientes negativas. 18 �TEMA III TERMODINÁMICA DE PROCESOS METALÚRGICOS 3.1. Disociación de compuestos En general el proceso de disociación se puede representar mediante una reacción en la cual tiene lugar la descomposición de una fase sólida, dando lugar a combinaciones químicas más simples o a los elementos primarios que lo constituyen de acuerdo con las condiciones del proceso. El grado de desarrollo depende de factores externos (T y P) e internos (estructura de los compuestos químicos, carácter y fortalezas de los enlaces químicos). Experimentalmente se ha comprobado que los procesos de disociación son endotérmicos, entonces en los procesos pirometalúrgicos puede tener lugar la disociación de compuestos. La influencia de los factores externos se observa en que los óxidos, sulfuros, carbonatos y otros compuestos son estables a temperatura y presión normal, pero al levarse la temperatura se disocian. En cuanto a los factores internos son muy importantes pues definen sus propiedades, por ejemplo: Mayor carácter iónico en el enlace Me-O que Me-S, lo que hace que los óxidos sean más estables. Ambos pueden presentarse en forma simple o compleja. Simple: Óxidos ZnO, FeO y Fe2O3. Sulfuros ZnS, FeS2, CuS Complejos: Óxidos MeO.SiO2 2MeO.SiO2. Sulfuros CUFeS2 La disociación de los compuestos en dependencia de las fases existentes son posibles tres casos. 19 �A) Cuando MeX y Me son sustancias puras de composición constante y estable, entonces se puede por la reacción: MeX (s) ===== Me (s) + X (g) Donde: MeX- es el compuesto; Me- es el metal y X– O2, CO2, SO2, S2 La regla de las fases permite determinar el número de variables que son necesarias para definir el estado del sistema. Luego C=2 y F=3 (MeX, Me y X), entonces solo se necesita una variable para analizar el sistema. MeO (s) ====== Me(s) + ½ O2 (g) En este caso el número de componentes es dos y tres fases en equilibrio, luego V=1. En termodinámica el sistema se describe por la presión y la temperatura, pero estas son funciones una de la otra. Por tanto se toma por lo general como variable independiente la temperatura, siendo la presión general del sistema función de la temperatura. Luego la constante equilibrio está dada por la ecuación a(MeX)=a(Me)= 1 y a(X)= P(X); Ke § a ( Me).a ( X ) · ¨¨ ¸¸ ; pero © a ( MEX ) ¹ luego se cumple que Ke= P (total) = P(X) que es función de la temperatura y X es el gas obtenido en la disociación. En las tablas 2, 3 y 4 se muestran los valores de las presiones de disociación de diferentes compuestos químicos que dependen de la temperatura y la naturaleza del compuesto químico. Esta interrelación entre la temperatura y la presión de disociación se puede representar gráficamente tal como se puede observar en las figura 6 y está dada por el modelo matemático exponencial, independientemente de la naturaleza de los compuestos químicos. Tabla 2. Presiones de disociación del Peróxido e Hidróxido de Bario Peróxido de Bario T (K) P(O2) (atm) 891,1 0,0149 920,1 0,0561 1010,1 0,1835 1108,1 0,945 1126,1 1,23 1141,1 1,534 Hidróxido de Bario T (K) P(H2O) (atm) 903,1 0,0121 1022,1 0,072 1102,1 0,196 1164,1 0,429 1137,1 0,507 1224,1 0,692 20 �Tabla 3. Presiones de disociación de los Sulfatos de Cobalto e Hierro (II) Sulfato de Cobalto T (ºc) P(SO3) (mm) 735 8,8 823 37 880 144 920 346 930 392 970 826 Sulfato de Hierro (II) T (ºc) P(SO3) (mm) 235 1 316 10 482 73 631 296 634 546 698 1263 Tabla 4. Presiones de disociación de los carbonatos de Cadmio, Calcio y Potasio Carbonato de Cadmio T (K) P (atm) 523 0,00066 533 0,0033 581 0,03 395 0,1324 603 0,23 613 0,434 Carbonato de Calcio T (K) P (atm) 823,1 0,00054 973,1 0,0292 1073,1 0,22 1170,1 1 1179,1 1,131 1210,1 1,77 Carbonato de Potasio T (K) P (atm) 1003,1 0 1083,1 0,0013 1163,1 0,004 1243,1 0,012 1273,1 0,016 1363,1 0,022 Sulfato de Cobalto 900 800 700 P(SO3) = 4E-06e0,0199T R2 = 0,9954 P(SO3) 600 500 400 300 200 100 0 700 750 800 850 900 950 1000 T Figura 6. Presión de disociación del sulfato de cobalto en función de la temperatura. 21 �Carbonato de Calcio P(CO2) (atm) 70 60 P(CO2) = 4E-55T17,678 R2 = 0,9825 50 40 30 20 10 0 500 1000 1500 2000 T (K) Figura 7. Presión de disociación del carbonato de calcio en función de la temperatura. P(O2) Dioxido de Manganeso 700 600 P(O2) = 3E-23T9,3998 R2 = 0,9621 500 400 300 200 100 0 500 550 600 650 700 750 T (K) 800 Figura 8. Presión de disociación del dióxido de manganeso en función de la temperatura. 22 �Un ejemplo de este proceso es la disociación de óxido de hierro (II), mediante la reacción siguiente: Ke= P1/2(O2) FeO (s) ==== Fe(s) + ½O2 (g) Conociendo la ecuación log Ke = - 26730/ T + 6,43, se puede representar en la Figura 9. 0 Potencial Isobaro Isotérmico 0 0,0002 0,0004 0,0006 0,0008 -5 0,001 0,0012 0,0014 1/T (K) -10 -15 -20 logP(O2)= -26730/T + 6,43 R² = 1 -25 -30 Figura 9. Dependencia del logKe con 1/T. Usando esta ecuación es posible determinar los valores de la constante de equilibrio en función de la temperatura, tal como se representa en la Figura 10 y también calcular la temperatura necesaria en el reactor para cada valor de la presión de disociación, en el caso de un proceso a la presión atmosférica donde P (O2) es 0,21 atm, sustituyendo se obtiene una temperatura de 3252 K . 23 �P(O2) 2,5E-08 2E-08 1,5E-08 1E-08 5E-09 0 500 700 900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 T (K) Figura 10. Dependencia de la Ke en función de la temperatura. Este tipo de figura permite definir las zonas de estabilidad de las sustancias que toman parte en la reacción química, este análisis posee tres casos particulares: a- Cualquier punto sobre la curva. Representan condiciones de temperatura y presión de disociación en los que hay equilibrio químico, y por tanto en el reactor coexisten los reactivos y productos, o sea óxido de hierro (II), hierro metálico formando dos fases sólidas y el oxígeno en la fase gaseosa. b. Para puntos a la derecha de la curva. Representan condiciones de temperatura y presión de disociación que favorecen la reacción directa, luego coexisten el hierro metálico como fase sólida y el oxígeno en la fase gaseosa. c. Para puntos a la izquierda de la curva. Representan condiciones de temperatura y presión de disociación que favorecen la reacción inversa, luego existe el hierro metálico como fase sólida. 24 �En el caso de mezclas de compuestos químicos es posible comparar sus estabilidades en función de la temperatura, usando los valores del Potencial Isobaro Isotérmico (ΔGr) de las reacciones de disociación, las constantes de equilibrio (Ke) y las presiones parciales de los gases (Pi) que forman la fase gaseosa, siendo la estabilidad función de la relación estructura-propiedades de los compuestos. Analicemos el caso de los óxidos hierro (II) y el óxido de níquel presentes en las menas lateríticas, representados por las reacciones siguientes: a- FeO (s) ==== Fe(s) + ½O2 (g) Ke (a)= P1/2(O2) b- NiO (s) ==== Ni(s) + ½O2 (g) Ke (b)= P1/2(O2) Usando los datos termodinámicos de la literatura se pueden obtener modelos matemáticos que para calcular los parámetros termodinámicos: Potencial Isobaro Isotérmico (ΔGr) de las reacciones de disociación, las constantes de equilibrio (Ke) y las presiones parciales del oxígeno (PO2) que se indican en la tabla 5. En ambos casos el incremento de la temperatura favorece las reacciones de disociación demostrado con la dismunición del Potencial Isobaro Isotérmico (ΔGr) y por tanto del incremento de la constante de equilibrio y las presiones de disociación. Al comparar estos valores se comprueba que el óxido de níquel es menos estable que el óxido de hierro (II), resultado acorde con los de los Potencial Isobaro Isotérmico (ΔGr) de formación de ambos óxidos representados en la figura 3, en los que se muestra que el óxido de hierro es el más estable al tener el menor valor. 25 �Tabla 5. Datos termodinámicos en función de la temperatura en las reacciones de disociación T K 700 800 900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2500 2700 2900 1/T 0,00143 0,00125 0,00111 0,00091 0,00077 0,00067 0,00059 0,00053 0,00048 0,00043 0,00040 0,00037 0,00034 ΔG 43000 40800 38600 34200 29800 25400 21000 16600 12200 7800 3400 -1000 -5400 NiO (s) ==== Ni(s) + ½O2 (g) log Ke Ke P(O2) -13,319 4,802E-14 2,306E-27 -11,031 9,306E-12 8,660E-23 -9,252 5,595E-10 3,130E-19 -6,665 2,165E-07 4,687E-14 -4,873 1,339E-05 1,794E-10 -3,559 2,758E-04 7,609E-08 -2,555 2,788E-03 7,773E-06 -1,762 1,731E-02 2,998E-04 -1,120 7,594E-02 5,767E-03 -0,589 2,576E-01 6,633E-02 -0,144 7,185E-01 5,162E-01 0,236 1,722E+00 2,964E+00 0,563 3,657E+00 1,337E+01 FeO (s) ==== Fe(s) + ½O2 (g) ΔG log Ke Ke P(O2) 111520,2 -31,769 1,704E-32 2,90307E-64 110039,2 -26,994 1,014E-27 1,0292E-54 108558,2 -23,280 5,248E-24 2,75423E-47 105596,2 -17,878 1,324E-18 1,75241E-36 102634,2 -14,138 7,270E-15 5,28539E-29 99672,2 -11,396 4,018E-12 1,61436E-23 96710,2 -9,299 5,025E-10 2,52553E-19 93748,2 -7,643 2,274E-08 5,17231E-16 90786,2 -6,303 4,979E-07 2,47905E-13 87824,2 -5,196 6,373E-06 4,06159E-11 84862,2 -4,266 5,425E-05 2,94307E-09 81900,2 -3,473 3,363E-04 1,13066E-07 78938,2 -2,790 1,621E-03 2,62609E-06 En las Figuras 11 y 12 se indican las variaciones de las tensiones de disociación en función de la temperatura para las reacciones de disociación del óxido de níquel y hierro (II) respectivamente. P(O2) 4,000E+00 3,500E+00 3,000E+00 NiO 2,500E+00 2,000E+00 1,500E+00 1,000E+00 5,000E-01 0,000E+00 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 T (K) Figura 11. Tensión de disociación con la temperatura para la disociación del NiO. 26 �Figura 12. Tensión de disociación con la temperatura para la disociación del FeO. De igual modo en la Figura13 se ha representado el Potencial Isobaro Isotérmico de ambas reacciones de disociación de ambos óxidos siendo en todos los casos superior Potencial isobaro isotérmico (cal/mol) para la reacción de disociación del óxido de níquel. 120000 100000 80000 60000 40000 FeO NiO 20000 0 0 -20000 1000 2000 3000 4000 T(K) Figura 13. Dependencia del Potencial Isobaro Isotérmico con la temperatura. 27 �En la Figura 14 se muestran las ecuaciones del logKe en función del inverso de la temperatura caracterizadas por ecuaciones de líneas rectas que permiten evaluar gráfica y analíticamente la relación entre ambas variables para las reacciones de disociación de los óxidos. Figura 14. Dependencia del LogKe en función de 1/T. B) Cuando MeX y Me forman soluciones entre sí, C=2 y F= 2 (Solución- formada por MeX y Me) y la gaseosa por (X) entonces V=2. (T y composición de la solución). En este caso Ke Ke § a( Me.a( X )) · ¨¨ ¸¸ © a( MeX ) ¹ § a( Me) · ¨¨ ¸¸.P( X ) despejando P( X ) © a( MeX ) ¹ o Ke § a( Me.P( X )) · ¨¨ ¸¸ transformando la ecuación © a( MeX ) ¹ § aMeX ) · ¸¸ . Ke.¨¨ © a( Me) ¹ Luego la presión del sistema es función de la temperatura y de la composición de la solución. C) Cuando el metal (Me) está en la fase gaseosa., C=2 y F=2 (Gaseosa- formada por Me y X) y la sólida por (MeX). 28 �En este caso la ecuación Ke Ke § a( Me.a( X )) · ¨¨ ¸¸ o Ke © a( MeX ) ¹ § P( Me.P( X )) · ¨¨ ¸¸ donde a(MeX) =1 transformando © a( MeX ) ¹ �P(Me).P( X )� despejando P( X ) § Ke · ¨¨ ¸¸ © P( Me) ¹ Para determinar la ecuación de la constante de equilibrio en función de la temperatura se aplican los métodos indicados anteriormente. 3.2. Oxidación de sulfuros 3.2.1. Termodinámica de la oxidación de sulfuros La oxidación de los sulfuros en metalurgia es muy importante, ya que una parte de las materias primas son minerales sulfurosos, los que se someten a procesos de beneficio obteniéndose concentrados los que luego se someten a procesos pirometalúrgicos para extraer los metales deseados y eliminar impurezas incluyendo el azufre en forma de SO2, SO3 u otros compuestos. Por ejemplo: calcinación oxidante, sinterización, afino de matas, fundición de la carga y afino de metales. La oxidación puede representarse por las ecuaciones siguientes: 1- MeS (s) + 2 O2 (g) ==== MeSO4 (s) 2- MeS (s) + 1,5 O2 (g) ==== MeO (s) + SO2 (g) 3- MeS (s) + O2 (g) ==== Me (s) + SO2 (g) Además es posible la reacción 4- SO2 (g) +1/2 O2 (g) ==== SO3 (g) En este caso al aplicar la regla de las fases a cualquier reacción de oxidación de los sulfuros, se cumple que: C=3 (Me, S y O), F=3 (dos fases sólidas y la gaseosa) luego V=2, tomando como variable independiente temperatura y la presión de uno de los gases, por ejemplo, P(SO2) o la relación P(SO3)/P(SO2), ya que a cada temperatura le corresponde un valor de presión total y por tanto parciales de los gases (PO2 (g), PSO2 (g) y SO3 (g)). 29 �En general en dependencia de las condiciones como resultado de la oxidación se pueden obtener sulfatos, óxidos y metales: a- Al aumentar la relación P(SO3)/ P(SO2), lo cual depende del incremento de la P(O2) y la disminución de la temperatura son estables los sulfatos (MeSO4 (s). b- A baja relación de P(SO3)/ P(SO2), lo cual ocurre cuando P(O2) es baja, son estables los presión de oxigeno MeS (s). Este caso siempre a bajas P(SO3)/ P(SO2) son estables los MeS, casi independientemente de la temperatura, luego solo dependen de la P(O2) o de la P(SO3)/ P(SO2). c- A alta temperatura y relación P(SO3)/ P(SO2) son estables los MeO. d- A partir de determinada temperatura en dependencia de la naturaleza del metal son estables los Me. Las zonas de estabilidad de las fases o sea las condiciones del sistema en las cuales existen en el sistema una u otra fases (MeS, MeSO4, MeO y Me), se pueden determinar a partir de: - Representaciones gráficas de P(SO3)/ P(SO2) en función de la temperatura como se representa en la Figura 15. - En base al Potencial Isobaro Isotérmico y la constante de equilibrio en dependencia de la temperatura para la formación del MeS y MeO. La formación del sulfato a partir de la reacción: SO3 (g) + MeO (s) ==== MeSO4 (s). Se puede analizar sobre la base de bases de datos (tablas) y/o representación gráfica. En este caso ∆H < 0 y Kp = 1/P (SO3) donde C=3 y F=3, por tanto V=2 T y P(SO3). 30 �Estas variables están relacionadas entre sí de modo que se cumple: x El incremento de la temperatura favorece la disociación del sulfato y por tanto aumenta la P(SO3). x La disminución de la temperatura favorece la formación del sulfato y por tanto disminuye la P (SO3). Otra modo de evaluar la estabilidad del sulfato es aplicando la ecuación isoterma de reacción: x Cuando P (SO3) del sistema > P(SO3) del equilibrio, se favorece la formación del MeSO4. x Cuando P(SO3) del sistema < P(SO3) del equilibrio, se favorece la disociación del MeSO4. x Cuando P(SO3) del sistema = P(SO3) del equilibrio, en el sistema se alcanza el equilibrio. (coexisten MeSO4, SO3 (g) y MeO). A su vez puede ocurrir la reacción siguiente: SO3 (g) ==== SO2 (g) +1/2 O2 (g) x donde ∆H > 0 y Ke Kp § P( SO2 ).P(O212/ 2 ) · ¨ ¸ ¨ ¸ PSO 3 © ¹ La disminución de la temperatura favorece la reacción de formación del SO3 y por tanto se incrementa la P(SO3) . x El aumento de la temperatura favorece la formación del SO2 y el O2. Entonces en el proceso tienen lugar ambas reacciones a la temperatura en que sean iguales las P(SO3). 31 �Figura 15. Dependencia de P(SO3) en función de la temperatura. Donde: a- Ts - es la temperatura de equilibrio entre ambas reacciones. b- Cuando T < Ts, PSO3 (Disociación del SO3 ) > PSO3 (Disociación del MeSO4). Se favorece la formación del MeSO4. c- Cuando T > Ts, PSO3 (Disociación del SO3 < PSO3 (Disociación del MeSO4). Se favorece la formación del MeO. Analíticamente Ts puede calcularse conociendo las ecuaciones del Potencial Isobaro Isotérmico o Ke en función de la temperatura: Pt = PSO3 + PSO2 + PO2 y % SO3 + % SO2 + % O2 = 100 % Considerando las reacciones a- MeS(s) + 2 O2(g) ==== MeSO4 (s) Ke 1 PO22 b- Me +1/2 S2 (s) ==== MeS (s) Ke 1 PS1 / 2 c- MeO(s) ==== Me (s) + ½ O2 (g) Ke PO12/ 2 32 �d- SO3 (g) ==== ½ S2 (s) + 1,5 O2 (g) Ke. PS12/ 2 .PO1,25 PSO3 Sumando estas ecuaciones se cumple que: e- MeO (s) + SO3 (g) ==== MeSO4 (s) como 'Gr0 Ke donde ∆Ge= ∆Ga+ ∆Gb+ ∆Gc+ ∆Gd � RT ln Ke , sustituyendo y despejando: PO12/ 2 .PS12/ 2 .PO1,25 2 O2 1/ 2 S PSO3.P .P , luego se cumple que Ke 1 . PSO3 Otra variante para analizar la oxidación de los sulfuros hasta la obtención de óxidos y trióxido de azufre puede representarse mediante dos reacciones consecutivas, o sea en dos etapas: e- MeS(s) + 2 O2(g) ==== MeSO4 (s) Kee 1 PO22 f- MeSO4 (s) ==== MeO (s) + SO3 (g) Ke f PSO3 g- MeS(s) + 2 O2(g) === MeO (s) + SO3 (g) Ke�g � Ke�e �.Ke� f � PSO3 P 2 O2 Un ejemplo de esta variante es la oxidación de los sulfuros de calcio y cobalto, para las cuales los datos termodinámicos se indican en la tabla 6 y en las Figuras N 16 , 17 y 18. Tabla 6. Datos termodinámicos en la oxidación de los sulfuros de calcio y cobalto T K 673 773 873 973 1/T 0,001 0,001 0,001 0,001 ∆G -134 -127 -121 -114,9 CaS LogKe 43,5 35,9 30,3 25,1 Ke 3,16E+43 7,94E+35 2,00E+30 1,26E+25 ∆G -142,1 -133,4 -124,7 -116 CoS logKe 46,4 37,6 31,1 26,5 Ke 2,51E+46 3,98E+37 1,26E+31 3,16E+26 33 �1/T ∆G -110 0 200 400 600 800 1200 1000 -115 -120 ∆Gr = 0,0633T - 176,32 R2 = 0,9987 -125 CaS CoS -130 ∆Gr= 0,087T - 200,65 R2 = 1 -135 -140 -145 Figura 16. Potencial Isobaro Isotérmico en función de la temperatura. Log Ke 50 45 LogKe = 161,4e-0,002T R² = 0,996 40 CaS 35 CoS LogKe = 147,55e-0,002T R² = 0,999 30 25 600 700 800 900 1000 T (K) Figura 17. Dependencia del LogKe en función de la temperatura. 34 �Figura 18. Dependencia del LogKe en función de 1/T. El análisis nos permite asegurar que en el intervalo de temperaturas analizado ambas reacciones son espontaneas, debido a los valores negativos del Potencial Isobaro Isotérmico (∆G) y los elevados valores de las constantes de equilibrios (Ke), sin embargo, el incremento de la temperatura provoca aumentos del Potencial Isobaro Isotérmico (∆G) y la disminución de la constantes de equilibrio (Ke), por tanto no se favorecen estas reacciones de oxidación. Otro elemento importante es que al comparar los valores de los Potenciales Isobaro Isotérmico (∆G) y las constantes de equilibrio (Ke), se comprobó que el sulfuro de cobalto es menos estable que el sulfuro de calcio. Este resultado se corresponde con la Figura 4, en la que se representan los Potenciales Isobaro Isotérmicos para las reacciones de formación de los sulfuros, siendo mayor la estabilidad del sulfuro de calcio al poseer menores valores, o sea que el calcio tiene mayor afinidad química por el azufre que el cobalto. 3.2.2. Interacciones Me-S-O Las posibles reacciones en este sistema se pueden analizar a partir de los diagramas MeS-O. 35 �Las reacciones se pueden clasificar en: a- Disociación 1- MeS (s) ==== Me(s) + 1/2 S2 (g) 2- Me2 S (s) ==== 2Me(s) + 1/2 S2 (g) 3- 2 MeO(s) ==== Me2O (s) + 1/2 O2 (g) 4- Me2O (s) ==== 2Me (s) + 1/2 O2 (g) 5- MeSO4 (s) ==== MeO (s) + 2SO3 (g) b- Oxidación 1- MeS (s) + 3/2 O2 (g) ==== MeO(s) + SO2 (g) 2- Me2S (s) + O2 (g) ==== 2Me (s) + SO2 (g) c- Interacción entre compuestos Cuando no se forma fase líquida entonces C=3, (Me, S, y O) y F=4 (MeS, MeO, Me y SO2) aplicando la regla de las 2 fases V=1, siendo la temperatura la variable independiente en función de la cual se define el grado de desarrollo de la interacción. Ejemplo: 1- MeS (s) + 2 MeO (s) ==== 3 Me (s) + SO2 (g) donde Ke = P(SO2) El análisis de la interacción se puede realizar sobre la base de las reacciones de disociación del MeO, MeS, SO2, como se indica a continuación. Asumiendo la actividad de las fases sólidas igual a la unidad. a- 2 MeO (s) ==== 2 Me(s) + O2 (g) b- MeS (s) ==== Me(s) + 1/2 S2 (g) c- SO2 (g) ==== 1/2 S2 (g) + O2 (g) Invirtiendo la ecuación (c) y sumando las reacciones anteriores se obtiene la reacción de interacción entre MeS y Meo. Aplicando la ecuación isoterma de reacción se cumple que: 36 �� RTLnKe1 � RT ( LnKea � LnKeb � ln Kec ) Sustituyendo y despejando Ke1 Kea .Keb Kec P(O2 ).P1 / 2 ( S 2 ) P1 / 2 ( S 2 ).P(O2 ) P( SO2 ) P( SO2 ) Usando las ecuaciones de las constantes de equilibrio en función de la temperatura, puede calcularse la constante de la interacción entre MeS y MeO. En el caso de reacciones de sistemas en fase líquida C=3 ((Me, S, y O) y F=2 (gaseosa y líquida), entonces a(Me) ≠ 1 y a(MeO) ≠ 1y a(MeS) ≠ 1, la constante de equilibrio se expresa por la ecuación siguiente: Ke º ª a 3 ( Me) ».P( SO2 ) « 2 ¬ a ( MeO).a(meS ) ¼ Conociendo que a (i) = γic(i) En general al aumentar la afinidad del Me-S y Me-O mayor es la temperatura en la cual puede tener lugar la interacción entre MeS y MeO. 3.2.3. Interacción Me - Meº- O La reacción más importante es la de intercambio de los metales que forman el sulfuro, logrando la reducción metalotérmica, la cual se usa en la refinación del cobre, plomo y otros metales. MeS(s) + Meº (s) ==== Me(s) + MeºS (s) Asumiendo la actividad de las fases sólidas igual a la unidad o sea a(MeS)= a(MeºS)= (Meº)=a(Me)=1, el proceso puede analizarse mediante las reacciones de disociación siguientes: a- MeS (s) ==== Me (s) + 1/2 S2 (s) b- MeªS (s) ==== Me (s) + 1/2 S2 (s) 37 �Luego Ke1 Kea Keb Cuando se forma fase líquida a(MeS) ≠ 1, a(Meº) ≠ 1 y a(MeºS) ≠ 1, entonces la constante de equilibrio se expresa por la ecuación siguiente: Ke1 a( Me).a( Meº S ) a( Meº ).a(MeS ) El proceso tiene lugar cuando la afinidad del metal (Me) por el azufre (S) sea menor que la afinidad del metal (Meº) por el azufre (S). 3.2.4. Interacciones Me - Meº - S - O La interacción de mayor interés es la existente entre óxidos y sulfuros de metales distintos, por ejemplo: MeºS (s) + MeO (s) ==== MeS (s) + MeºO (s) Mediante un análisis similar basado en los procesos de disociación se cumple que: Ke Kd ( MeO).Kd ( Meº S ) Kd ( MeS ).Kd ( MeºO) Donde Kd- es la constante de disociación de cada uno de los compuestos que intervienen en la reacción. El proceso ocurrirá cuando la afinidad del metal (Me) por el oxígeno sea menor que la afinidad del metal (Meº) y a su vez la afinidad del metal (Me) por el azufre sea mayor que la afinidad de Meª. En el caso de soluciones la constante de equilibrio en función de las actividades está dada por la ecuación siguiente: Ke a( MeO).a(Meº S ) a( MeS ).aMeO) Ejemplo de esta interacción es el proceso de conversión de la mata de cobre y níquel. 38 �TEMA IV PROCESO DE REDUCCIÓN Los procesos de reducción se aplican ampliamente en los procesos metalúrgicos, siendo la materia prima los óxidos y sus soluciones, halogenuros y sulfuros mientras los agentes reductores se pueden clasificar del modo siguiente: Gaseosos. H2, CO, CH4 y otros. Sólidos: Carbón, carburo de calcio y otros. 4.1. Termodinámica del Proceso de reducción a- Disociación de compuestos El caso más sencillo de los procesos de reducción es la disociación de compuestos, por ejemplo, en el caso de un óxido. a- MeO (s) ==== Me(s) + 1/2 O2 (g) donde ∆H > 0 y la Ke = P(O2) Aplicando la Ecuación de Isoterma de Reacción se tiene que: 'G ª P(O2 ) º RTLn « » ¬ P (O2 )eq ¼ Donde P (O2) - es la presión de oxígeno del sistema. P (O2) eq – es presión de oxígeno del sistema en el equilibrio. 39 �Casos particulares a- Cuando P (O2) < P (O2) eq. Ocurre la reacción de reducción (disociación). b- Cuando P (O2) = P (O2) eq. Ocurre la reacción hasta alcanzándose el equilibrio químico. c- Cuando P (O2) > P (O2) eq. No ocurre la reacción de reducción. (Ocurre la reacción inversa, la oxidación del metal). El análisis del proceso permite definir que la evacuación del oxígeno del sistema reaccionante y el incremento de la temperatura favorecen la disociación del óxido. Sin embargo, desde el punto de vista técnico es muy compleja su ejecución con el incremento de la temperatura, ya que la tensión de disociación (PO2) es muy baja incluso a elevadas temperaturas, tal como se muestran en los gráficos de P(O2) vs temperatura y LnP(O2) vs temperatura, lo que hace que su aplicación práctica sea muy limitada. Por ello es más eficiente la reducción química con agentes con mayor afinidad por el oxígeno que el metal que forma el óxido. b- Reducción gasofásica Caso I. Cuando el metal y el óxido son fases condensadas (sólidas independientes, F=2) entonces el proceso en general se puede representar por la reacción: MeO (s) + R (g) ==== Me(s) + RO (g) Donde- R es el agente reductor. Ejemplos: 1- Monóxido de carbono como agente reductor MeO (s) + CO (g) ==== Me(s) + CO2 (g) Donde: Fases totales- 3 (Sólidas 2- Me y MeO y la fase gaseosa formada por (CO (g) y CO2 (g)) La presión total del sistema se calcula aplicando la Ley de las presiones aditivas. 40 �Pt = P (CO) + P(CO2) y Y(CO2) + Y(CO) = 1 o % (CO2) + % (CO) = 100 % y la ª P(CO2 ).a( Me) º « » ¬ P(CO ).a( MeO) ¼ constante de equilibrio de la reacción es Ke Como a(Me) = a(MeO) = 1 entonces Ke ª P(CO2 ) º « » y la constante de equilibrio es ¬ P(CO ) ¼ Kp función de la temperatura (Ke = f(T)). Luego en el equilibrio 'G º R � RTLn ( Ke) y Ke " § � 'G Rº ¨ ¨ RT © · ¸ ¸ ¹ El análisis termodinámico del proceso de reducción se puede realizar mediante los procesos siguientes: x Considerando que la reducción tiene lugar en las etapas siguientes: a- Disociación del óxido del metal. MeO (s) ==== Me (s) + 1/2 O2 (g) b- Disociación del dióxido de carbono. CO2 (g) ==== CO (g) + 1/2 O2 (g) Combinando las ecuaciones de las constantes de equilibrio Ke Ke Kp x Kp ª º « » P1 / 2 (O2 ) « » « P1 / 2 (O2 ).P(CO ) » )» « P(CO2) ) «¬ »¼ ª P(CO2 ) º » « ¬ P(CO ) ¼ Considerando que la reducción tiene lugar en las etapas siguientes: a- Disociación del óxido P1 / 2 (O2 ) MeO (s) ==== Me (s) + 1/2 O2 (g) Kea c- Combustión del monóxido de carbono CO (g) + 1/2 O2 (g) ==== CO2 (g) Keb Kp ª º P(CO2 ) « » 1/ 2 ¬ P(CO ).P (O2 ) ¼ Sumando ambas reacciones y aplicando la Ecuación Isoterma de reacción y el concepto de función de estado Ke Kea .Keb ª º P(CO2 ) P1 / 2 (O2 ).« » 1/ 2 ¬ P(CO ).P (O2 ) ¼ 41 �Transformando la ecuación anterior se tiene que Ke ª P(CO2 ) º » « ¬ P(CO ) ¼ En ambos casos se cumple que: a- Cuando P (O2) = P (O2) MeO CO2 .Ocurre la reacción de reducción alcanzándose el equilibrio químico. b- Cuando P (O2) MeO > P (O2) c- Cuando P (O2) < P (O2) MeO .Ocurre la reacción de reducción. CO2 CO2. No ocurre la reacción de reducción. (Ocurre la reacción inversa, la oxidación del metal). 2. El hidrógeno como agente reductor MeO (s) + H2 (g) ==== Me(s) + H2O (g) Donde: Fases totales- 3 (Sólidas 2- Me y MeO y la fase gaseosa formada por H2 (g) y H2O (g)). La presión total del sistema está dada la Ley de las presiones aditivas. Pt = P(H2) + P(H2O), y Y(H2O) + Y(H2) = 1 o % (H2O) Luego en el equilibrio 'G º R % (H2) = 100 % y la ª P( H 2O).a( Me) º « P( H ).a( MeO) » 2 ¬ ¼ constante de equilibrio de la reacción es Ke Como a (Me) = a (MeO) = 1 entonces Ke + ª P ( H 2O ) º « » y Ke = f(T) ¬ P( H 2 ) ¼ Kp � RTLn ( Ke) y Ke " § � 'G Rº ¨ ¨ RT © · ¸ ¸ ¹ El análisis termodinámico del proceso de reducción se puede realizar mediante los procesos siguientes: x Considerando que la reducción tiene lugar en las etapas siguientes: c- Disociación del óxido del metal. MeO (s) ==== Me (s) + 1/2 O2 (g) Kea P1 / 2 (O2 ) d- Disociación del dióxido de carbono. H2O (g) ==== H2 (g) + 1/2 O2 (g) Kea ª P1 / 2 (O2 ).P( H 2 ) º » « P ( H )O ) ¼» ¬« 42 �Casos particulares. a- Cuando P (O2) MeO = P (O2) H2O. Ocurre la reacción de reducción alcanzándose el equilibrio químico. b- Cuando P(O2) MeO > P(O2) c- Cuando P(O2) MeO .Ocurre la reacción de reducción. H2O < P(O2) H2O. No ocurre la reacción de reducción. (Ocurre la reacción inversa, la oxidación del metal). d- Combinando Ke Ke Kp Kp ambas reacciones y sus constantes de equilibrio. ª º « 1/ 2 » « P (O2 ).P( H 2 ) » « » P1 / 2 (O2 ) « » P ( H 2O ) ¬ ¼ ª P ( H 2O º « » ¬ P( H 2 ) ¼ En la reducción gasofásica de óxidos se puede presentar el caso de reacciones complejas, es decir, en varias etapas, por ejemplo, la reducción de la magnetita hasta óxido de hierro (II) con monóxido de carbono, y una segunda etapa la obtención de hierro metálico, como se indica en las reacciones siguientes: a- Fe3O4 (s) + CO(g) === 3FeO (s) + CO2(g) Ke�a � Kp ª P(CO2 º « P(CO) » ¬ ¼ %CO2 %CO 100 � %CO %CO b- FeO (s) + CO(g) === Fe (s) + CO2 (g) Ke�b� Kp ª P(CO2 º « P(CO) » ¬ ¼ %CO2 %CO 100 � %CO %CO Este proceso se puede representar por una tercera reacción aplicando el método indirecto para calcular las constantes de equilibrio, mediante la combinación de las reacciones de reducción (a) y (b). a- Fe3O4 (s) + CO(g) === 3FeO (s) + CO2(g) Ke�a � Kp ª P(CO2 º « P(CO) » ¬ ¼ Multiplicando la reacción (b) por 3, se cumple que: 43 �c- 3FeO (s) Ke�c � Ke 3 (b) + Kp 3CO(g) === 3Fe (s) + 3CO2 (g) ª P 3 (CO2 º « 3 » ¬ P (CO ) ¼ Sumando ambas reacciones se obtiene la reacción total de reducción desde magnetita hasta hierro metálico según la reacción (d). d- Fe3O4 Ke�d � (s) Ke(a).Ke(c) + Kp 4CO(g) === 3Fe (s) + 4CO2(g) ª P 4 (CO2 º » « 4 ¬ P (CO ) ¼ La dependencia de las constantes de equilibrio con la temperatura se evalúa en función de los cambios en la composición química de la fase gaseosa. En el caso de la reacción (a) el incremento de la temperatura favorece la reacción directa, por tanto el incremento del contenido de dióxido de carbono en la fase gaseosa y la obtención del óxido de hierro (II). En la reacción (b) la relación entre la temperatura y la composición de la fase gaseosa es inversa, al no favorecer la reacción de reducción del óxido de hierro (II) hasta hierro metálico. En la reducción directa desde magnetita hasta hierro metálico, reacción (d), el incremento de la temperatura favorece la reacción directa, por tanto, el incremento del contenido de dióxido de carbono en la fase gaseosa y la obtención del óxido de hierro (II). En general en las reacciones (b) y (d) el incremento de la temperatura favorece el grado de reducción de los óxidos de hierro, lo cual se puede evaluar analizando la composición química de la fase gaseosa. En la tabla 7 se indican las variables termodinámicas que caracterizan las reacciones de reducción gasofásica de las reacciones (a), (b) y (d). a- magnetita hasta óxido de hierro (II) b- óxido de hierro (II) hasta hierro metálico c- magnetita hasta óxido de hierro (II) Tabla 7. Datos termodinámicos que caracterizan las reacciones de reducción 44 �T Reducción de Fe 3O4 Reducción de FeO K % CO %CO2 Ka % CO %CO2 Kb 600 45 55 1,222 55 45 0,818 700 38 62 1,632 60 40 0,667 800 30 70 2,333 68 32 0,471 1000 20 80 4,000 76 24 0,316 1200 18 82 4,556 78 22 0,282 Reducción de Fe 3O4 a Fe Kc % CO %CO2 0,669 52,51 47,49 0,483 54,53 45,47 0,243 58,75 41,25 0,126 62,67 37,33 0,102 63,88 36,12 1/T 0,0017 0,0014 0,0013 0,0010 0,0008 log Ke Log Kea logKeb log Kec 0,087 -0,087 -0,174 0,213 -0,176 -0,316 0,368 -0,327 -0,614 0,602 -0,501 -0,900 0,659 -0,550 -0,990 La dependencia de la composición química de la fase gaseosa para las reacciones de reducción en función de la temperatura se representan en la figura 19, comprobando que el incremento de la temperatura no favorece las reacciones de reducción (b) y (d), disminuyendo el grado de reducción de los óxidos y el incremento en la reacción (a). En la figura 20 la dependencia de la constante de equilibrio con la temperatura y la figura 21 muestran esa interrelación entre esas variables. Figura 19. Composición química de la fase gaseosa en función de la temperatura. 45 �Ke 5,000 4,556 4,500 4,000 4,000 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 Ka 2,333 Kc Kb 1,632 1,000 1,222 0,818 0,667 0,500 0,669 0,000 500 0,483 0,471 0,316 0,282 0,102 0,243 700 900 1100 T 1300 Figura 20. Constantes equilibrio en función de la temperatura. 0,800 Log Ke 0,600 LogKe a = - 733,29 T + 1,2918 R² = 0,9844 0,400 0,200 1/T 0,000 0,0005 0,0007 0,0009 0,0011 0,0013 0,0015 0,0017 0,0019 -0,200 logKe b = 596,89 T - 1,0658 R² = 0,981 -0,400 log Ke d = 1057,4T - 1,9055 -0,600 R² = 0,9762 -0,800 -1,000 -1,200 Figura 21. Dependencia del logKe en función de 1/T para las reacciones de reducción. Un ejemplo de la influencia de la temperatura en la reducción directa de la magnetita hierro metálico considerando un mol magnetita y un 20 % en exceso del agente 46 �reductor, se ha representado en la tabla Nº 8 y la figura Nº 22, donde el incremento de la temperatura no favorece la obtención de hierro metálico. Tabla 8. Datos del balance material en función de la temperatura T n(CO) que reacciona n(Fe3O4) que reacciona (K) (moles) (moles) 600 2,280 0,570 700 2,183 α( Fe3O4) m(Fe) n(Fe) obtenido (moles) (gramos) 56,99 1,710 95,75 0,546 54,56 1,637 91,67 % obtenido 800 1,980 0,495 49,50 1,485 83,17 1000 1,792 0,448 44,80 1,344 75,26 1200 1,734 0,433 43,34 1,300 72,82 Figura 22. Representación de los datos del balance de materiales. Caso II. Reducción de MeO que forman soluciones En la práctica es muy difícil la reducción de fases puras de MeO o sea óxidos separados como fases condensadas. En los procesos pirometalúrgicos se someten a reducción óxidos disueltos en otros óxidos, silicatos, aluminatos etc. y a menudo el metal también forma parte de las soluciones. En este caso el proceso se puede representar por la reacción MeO (sol) + R (g) ==== Me (sol) + RO (g) donde R es el reductor. Fases totales 2 (solución sólida (MeO y Me) y fase gaseosa formada por (R y RO). 47 �Ejemplos. 1- MeO (sol) + CO (g) === Me (sol) + CO2 (g) Donde Pt = P (CO2) + P (CO), Y(CO2) + Y(CO) = 1 o %(CO2) + % (CO) = 100 % y Ke ª P(CO2 ).a( Me) º « » ¬ P(CO ).a( MeO) ¼ 2- MeO (sol) + H2 (g) ==== Me (sol) + H2O (g) Donde Pt = P (H2) + P (H2O) Y (H2O) + Y (H2) = 1 o % (H2O) + % (H2) = 100 % y Ke ª P( H 2O).a( Me) º « » ¬ P( H 2 ).a( MeO) ¼ En ambos casos a (Me) ≠ 1 y a (MeO) ≠ 1, estas son las actividades del metal y del óxido en las soluciones, que dependen de sus respectivas concentraciones. En general se cumple que la oxidación depende de las actividades del MeO y del Me, de modo que al aumentar la a (MeO) y disminuir a (Me) se favorece la reducción. c- Reducción de óxidos de metales volátiles Este proceso tiene lugar cuando se obtienen metales en la fase vapor, los que tiene un elevado valor de tensión de vapor, tales como el zinc, mercurio, plomo y cadmio. En estos casos F = 2 (sólida y gaseosa) y C = 3 (Me, R y O) entonces V= 3 (T, P y composición de la fase gaseosa). La variable independiente es la T, que determina el grado de desarrollo de la reducción y por tanto la composición química del sistema y la constante de equilibrio, esta dependencia analítica se puede analizar en base a las Ecuaciones Isotermas de Reacción o de Vant Hoff. El proceso se puede representar por la reacción MeO (s) + R (g) ==== Me (g) + RO (g) ∆H> 0 Fases totales 2 (sólida –MeO y la fase gaseosa formada por R(g), Me (g) y RO (g). Como a (Me)= 1, entonces Ke ª P( RO ).P( Me) º « » . En los casos particulares que P( R) ¬ ¼ los reductores sean monóxido de carbono e hidrógeno se cumple que: 48 �1- MeO (s) + CO (g) === Me (g) + CO2 (g) Ke ª P(CO2 ).P( Me) º « » P(CO ) ¬ ¼ Fases totales 2 (sólida –MeO y la fase gaseosa formada por CO(g), Me (g) y CO2 (g). La presión total del sistema está dada por Pt = P(CO2) + P(Me) + P(CO) y P(CO2)=P(Me) y ∑Y(i)= 1 o ∑%(i) =100%, o sea Y(CO) +Y(CO2)+ Y(Me) = 1, o % CO+ % CO2 + % Me = 100 % 2- MeO (s) + H2 (g) === Me (g) + H2O (g) Ke ª P( H 2O).P( Me) º « » P( H 2 ) ¬ ¼ Fases totales 2 (sólida – MeO y la fase gaseosa formada por H2 (g), Me (g) y H2O (g). La presión total del sistema está dada por Pt = P(H2) + P(Me) + P(H2O) y =P(Me)=P(H2O). Analicemos el caso de la reducción del óxido de zinc usando como agentes reductores el hidrógeno y el monóxido carbono, conociendo que los modelos matemáticos del Potencial Isobaro Isotérmico son los siguientes: ZnO (s) + H2 (g) === Me (g) + H2O (g) Ke ª P( H 2 O).P( Zn ) º « » P( H 2 ) ¬ ¼ ΔGr = 60900 – 39,7T ZnO (s) + CO (g) === Me (g) + CO2 (g) Ke ª P(CO2 ).P(Zn) º « » P(CO) ¬ ¼ ΔGr = 52300 – 32,05T Usando estas ecuaciones se determinan las variables de la tabla 9. 49 �Tabla 9. Datos termodinámicos de las reacciones de reducción ZnO (s) + H2 (g) == Zn (g) + H2O (g) T (K) 1/T ∆G ln Ke logKe 900 0,0011 25170 -14,12 -6,133 1100 0,0009 17230 -7,91 -3,435 1200 0,0008 13260 -5,58 -2,423 1300 0,0008 9290 -3,61 -1,567 1400 0,0007 5320 -1,92 -0,833 1500 0,0007 1350 -0,45 -0,197 1600 0,0006 -2620 0,83 0,3591 1700 0,0006 -6590 1,96 0,8501 1800 0,0006 -10560 2,96 1,2866 Teq.1534 K Ke 7,36001E-07 3,67237E-04 3,77331E-03 2,70920E-02 1,46776E-01 0,63 2,29 7,08 19,34 P(CO) 0,998 0,996 0,994 0,992 0,990 0,988 0,986 0,984 0,982 Teb. del Zn=907K Ptotal= 1atm P(Zn) P(CO2) 0,001 0,001 0,002 0,002 0,003 0,003 0,004 0,004 0,005 0,005 0,006 0,006 0,007 0,007 0,008 0,008 0,009 0,009 ZnO (s) + CO (g) == Zn (g) + CO2 (g) ∆G ln Ke logKe Ke 23455 -13,16 -5,71523115 1,92650E-06 17045 -7,83 -3,39817071 3,99788E-04 13840 -5,82 -2,52927305 2,95615E-03 10635 -4,13 -1,79405195 1,60675E-02 7430 -2,68 -1,16386243 6,85705E-02 4225 -1,42 -0,61769819 0,24 1020 -0,32 -0,13980447 0,72 -2185 0,65 0,281866454 1,91 -5390 1,51 0,656685054 4,54 En las Figuras 23 y 24 se han representado el caso de la reducción con hidrógeno, observándose que con el incremento de la temperatura disminuye del Potencial Isobárico Isotérmico y el incremento de la constante de equilibrio. PotIncial iobaro Isotérmico 30000 25000 20000 15000 10000 5000 T 0 -5000 500 700 900 1100 1300 1500 1700 1900 -10000 -15000 Figura 23. Dependencia del Potencial Isobaro Isotérmico en función de la temperatura. 50 �4,50000E+01 Ke = 4E-78T24,258 R² = 0,9884 4,00000E+01 3,50000E+01 Cosntante de equilibrio 3,00000E+01 2,50000E+01 2,00000E+01 1,50000E+01 1,00000E+01 5,00000E+00 0,00000E+00 900 1100 1300 1500 1700 1900 T Figura 24. Dependencia de la Ke en función de la temperatura. En estas representaciones se comprueba que el incremento de la temperatura favorece la reducción del óxido de zinc y la relación entre Ke y la temperatura está dada por una ecuación exponencial, Figura 24, mientras la ecuación del lnKe en función de 1/T en la Figura 25. 51 �4,00 2,00 LnKe 1/T 0,00 0,0000 -2,00 0,0002 0,0004 0,0006 0,0008 0,0010 0,0012 -4,00 -6,00 -8,00 lnKe= -7328,5(1/T) + 4,7774 R² = -10,00 -12,00 -14,00 -16,00 Figura 25. Dependencia del LnKe en función de 1/T Otra representación importante es la variación de las presiones parciales de los gases y de la composición de la fase gaseosa en función de la temperatura como se indica en la figura N0 26. 0,010 1,000 0,009 0,998 0,008 0,996 0,007 0,994 P de Zn 0,006 0,992 P de H2 0,005 0,990 0,004 0,988 0,003 0,986 0,002 0,984 0,001 0,982 0,000 0,980 2000 0 500 1000 1500 Figura 26. Dependencia de las presiones parciales con la temperatura. 52 �d. Interacciones carbono – oxígeno La presencia de carbono en el sistema reaccionante, hace necesario analizar inicialmente las interacciones carbono – oxígeno las cuales se pueden representar por las reacciones siguientes: 1. C (s) + O2 (g) ==== CO2 (g) 2. C (s) + ½ O2 (g) ==== CO (g) 3. CO (g) + ½ O2 (g) ==== CO2 (g) 4. C (s) + CO2 (g) ====2 CO (g) ∆H < 0 ∆H > 0 ∆H > 0 ∆H < 0 Ke1 Kp1 ª P(CO2 ) º « » ¬ P(O2 ) ¼ Ke2 Kp2 ª P(CO ) º « 1/ 2 » ¬ P (O2 ) ¼ Ke3 Kp3 ª P(CO2 ) º « » ¬ P(O2 ) ¼ Ke1 Kp1 ª P 2 (CO ) º » « ¬ P(CO ) ¼ La influencia de la temperatura en estas reacciones se puede analizar mediante: 1) El principio de Le Chatelier Brown, conociendo el carácter exotérmico de las reacciones (1, 2 y 3) y endotérmico de la reacción (4) (Reacción de Bouduar). 2) La ecuación del Potencial isobaro isotérmico con la temperatura o la representación gráfica. 3) La ecuación del logaritmo de la constante de equilibrio con la temperatura o la representación gráfica. Por ejemplo, para las reacciones: 1- C (s) + O2 (g) ==== CO2 (g) log Ke LogKp 1162 �9 T En este caso el incremento de la temperatura no favorece la obtención del monóxido de carbono. 4- C (s) + CO2 (g) ==== 2 CO (g) LogKe � 40800 � 4,864LogT � 0,34.10� 6 T 2 � 0,47.1010 T 3 � 2,926 4,575T El análisis de la ecuación es más complicado al poseer varios términos en los cuales aparece la temperatura (T), por tanto asumiendo valores de (T) se hallan las 53 �respectivas Ke, demostrando que el incremento de la temperatura favorece la obtención del agente reductor, como se muestra en la tabla 10. Tabla 10. Dependencia del Log Ke con la temperatura T (K) 800 900 1000 1100 1200 1300 LogKe4 -2,05 -0,78 0,22 1,04 1,73 2,30 Gráficamente se pueden representar el Log Ke vs T y Log Ke vs (1/T) tal como se representa en las Figuras 27 y 28 en ambos casos se obtienen líneas rectas, pero con pendientes diferentes. En la Figura 27 la pendiente es positiva, luego el incremento de la temperatura favorece el desarrollo de la reacción de oxidación del carbono al reaccionar con el dióxido de carbono, de ese modo la estabilidad del carbono disminuye y aumenta el grado de conversión en monóxido de carbono. Log Ke = 0,0086T - 8,62 R2 = 0,9794 3 2 Log Ke 1 1/T 0 700 900 1100 1300 1500 -1 -2 -3 Figura 27. Dependencia del LogKe con 1/T. En el caso de la Figura 28 la pendiente de la línea es negativa al graficarse el logKe en función de 1/T, por tanto con el incremento de la temperatura la estabilidad del carbono disminuye y se alcanza un mayor grado de conversión en la reacción química. 54 �3 LogKe = -9047,4(1/T) + 9,2655 R2 = 1 2,5 2 1,5 1/T LogKe 1 0,5 0 0,0005 -0,5 0,0007 0,0009 0,0011 0,0013 -1 -1,5 -2 -2,5 Figura 28. Dependencia del LogKe con 1/T. La representación correcta es Log Ke vs 1/T al lograrse la ecuación de una línea recta con índice de correlación cuadrático (R2=1) entre las variables representadas. En general en este sistema C = 2 (C y O2) y F = 2 [sólida (carbono) y gaseosa (CO y CO2)], aplicando la regla de las fases hay dos variables independientes V=2, la temperatura y la presión. La influencia de ambas variables en la composición de la fase gaseosa en función de la temperatura y presión se indica en la Figura 29. Figura 29. Dependencia de la composición de la fase gaseosa con temperatura y la presión. Como se observa se han representado isobaras a distintas presiones en las que es posible evaluar la influencia de la temperatura en el grado de desarrollo de la reacción de 55 �Bouduar, en todos los casos el incremento de la temperatura provoca un aumento en el contenido de monóxido carbono en la fase gaseosa ya que se favorece la reacción directa. De igual modo a temperatura constante se observa que el incremento de la presión provoca una disminución del contenido de monóxido de carbono en la fase gaseosa, como era de esperarse según al principio de Le Chatelier. En general la obtención del monóxido de carbono mediante la reacción de Bouduar se favorece con el incremento de la temperatura y la disminución de la presión. e. Reducción carbonotérmica El proceso de reducción de los óxidos se puede representar mediante la reacción: MeO (s) + C (s) ==== Me (s) + CO (g) ∆H > 0 donde Ke = Kp = P(CO) y Pt = P(CO) + P(CO2) En este caso F = 4 (MeO, Me, C, CO) y C = 3 (Me, C y O2), luego V= 1 (T) y por tanto Ke = f (T). La temperatura determina la composición de la fase gaseosa y la presión del sistema. Sin embargo, el proceso tiene lugar según las etapas siguientes: a- MeO (s) + CO (g) ==== Me (s) + CO2 (g) Ke b- CO2 (g) + C (s) ==== 2CO (g) ª P(CO2 ) º » « ¬ P(CO ) ¼ Kp Ke Kp Ke = Kp = f(T) ª P 2 (CO ) º « » ¬ P (CO2 ) ¼ es decir que tiene lugar el equilibrio conjugado de ambas reacciones de reducción gasofásica y la reacción de Bouduar, simultaneando ambas reacciones se obtiene la reacción inicial. En el análisis del proceso es necesario tener en cuenta que: x La reducción tiene lugar cuando P (CO) de la fase gaseosa es mayor que la P(CO) de equilibrio para el óxido dado según la reacción. x En la reacción de Bouduar o gasificación del carbono ocurrirá cuando la P (CO) de la fase gaseosa sea menor que la P (CO) de equilibrio en dicha reacción. 56 �Como la temperatura influye en ambos procesos, el desarrollo conjunto de ambas reacciones es solo posible a partir de determinada temperatura (T) característica para óxido. Para determinar la temperatura de indicio de la reacción se pueden aplicar los métodos siguientes. a- Método analítico Determinar la ecuación del Potencial Isobaro Isotérmico en función de la temperatura para ambas reacciones, en el equilibrio ∆GR a=∆GRb y se despeja la temperatura. Por 'GRb ejemplo, para la reacción (a) 'GRa M a � N aT y para la reacción (b) M b � NTb M a � N aT M b � NTb , despejando T ª Ma � Mb º « » ¬ N a � Nb ¼ b- Método gráfico Como se indicó la temperatura determina la composición de la fase gaseosa representando esta en función de la temperatura, se pueden presentar los casos siguientes: 1- Cuando T=T0, se tiene que P (CO) de gasificación = P (CO) de reducción, condición de equilibrio de ambas reacciones. 2- Cuando T>T0, se tiene que P (CO) de gasificación > P (CO) de reducción, ocurre la reducción del óxido. 3- Cuando T<T0, se tiene que P (CO) de gasificación < P (CO) de reducción, no ocurre la reducción del óxido. Por ejemplo, para T>T0, hay reducción y la composición de la fase gaseosa cambia. Otro aspecto importante es la influencia de la presión, pues el proceso de reducción tiene lugar con variación de la cantidad de gases (moles de reactivos ≠ moles de productos). So se puede analizar aplicando el principio de Le Chaterlier Brown., ya que al disminuir la presión se favorece la reacción de reducción y esta tiene lugar a una menor temperatura. Por el contrario el incremento de la presión favorece la reacción inversa. 57 �f. Metalotermia Este proceso de reducción es aplicado cuando el uso de otros reductores no es eficiente, por ejemplo, cuando la afinidad del metal por el oxígeno sea mayor que la afinidad del carbono e hidrógeno., lo que se determina a partir de los Potenciales Isobaros Isotérmicos de formación. Cuando ∆Gº f (MeO) < ∆Gº f( CO2 ) y ∆Gº f (MeO) < ∆Gº f( H2O ). El proceso se representa por la reacción: º º MeO (s) + Me (s) ==== Me S (s) + Me (s) Ke ª a ( Me ºO.a ( Me) º « º » ¬ a ( MeO).a ( Me ) ¼ La condición termodinámica para que ocurra la reacción es que la afinidad del metal (Me) por el oxígeno sea menor que la afinidad del metal (Meº) por el oxígeno. ∆Gº f (MeO) < ∆Gº º f(Me O) 58 �TEMA V TERMODINÁMICA DE TRANSFORMACIONES FÍSICO-QUÍMICAS EN LA OBTENCIÓN DE ACEROS En los procesos de fundición para obtener aceros en los convertidores, proceso Martin y hornos eléctricos ocurren transformaciones físico-químicas que determinan la eficiencia del proceso de obtención del acero. 5.1. Oxidación y reducción del silicio El silicio es un elemento que se oxida con facilidad al ponerse en contacto con el oxígeno tanto de la fase gaseosa como con el oxígeno disuelto en el metal. Entre los factores que afectan la afinidad química del silicio por el oxígeno se encuentran la temperatura y la composición química del fundido. a) Proceso de oxidación I- Influencia de la temperatura Los procesos de interacción se pueden representar por las reacciones siguientes: a- Interacción del silicio con el oxígeno disuelto en el metal. [Si ] +2(O) ==== (SiO2) ∆G0 = -542165 + 202,83 T b- Interacción del silicio con el oxígeno de la fase gaseosa. [Si ] + O2 ==== (SiO2) ∆G0 = -7758851 + 198,04 T Otra de las posibles interacciones del silicio es con el óxido de hierro (II) de la escoria, representado por la reacción: c- [Si] + 2(FeO) ==== (SiO2) + 2Fe ∆G0 = - 29991 + 98,04 T Estas interacciones se caracterizan por procesos exotérmicos (desprendimiento de calor) y el incremento de la temperatura disminuye la afinidad del silicio por el oxígeno 59 �disuelto o en la fase gaseosa, lo que se observa en la Figura 30 al incrementarse los valores del Potencial Isobaro Isotérmico. En el intervalo de temperatura analizado son posibles estas reacciones, teniendo un mayor grado de desarrollo la reacción de oxidación con el oxígeno gaseoso. En el caso de la reacción con el óxido de hierro (II) presente en la escoria, esta no ocurre en el intervalo de temperatura analizado al poseer valores positivos del Potencial Isobaro Isotérmico. Potencial isobaro isotermico Reacción (a) 2.0E+05 1.0E+05 0.0E+00 -1.0E+05 0 -2.0E+05 -3.0E+05 -4.0E+05 -5.0E+05 -6.0E+05 -7.0E+05 -8.0E+05 Reacción (b) Reacción (c) Temperatura 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 Figura 30. Dependencia del Potencial Isobaro Isotérmico en función de la temperatura. b) Proceso de reducción El proceso de reducción del silicio puede tener lugar en el caso de escorias ácidas, las que están saturadas de sílice, si en el proceso no se suministran de modo intensivo los oxidantes (oxígeno, aire u óxido de hierro), entonces entre la escoria y los componentes del fundido tienen lugar las interacciones siguientes: a- (SiO2) + 2[Mn] === 2(MnO) + [Si] Ke § a 2 �MnO�.a>Si@ · ¸¸ ¨¨ 2 > @ . a Mn ¹ © ∆Gr0 = 32200 – 132,8 T b- (SiO2) + 2[C] === 2CO(g) + [Si] Ke § p 2 �CO �.a>Si@ · ¸¸ ¨¨ a 2 �C � ¹ © ∆Gr0 = 611302 – 336,47 T Estas interacciones se caracterizan por procesos endotérmicos (absorción de calor) y el incremento de la temperatura favorece las reacciones de reducción, lo se comprueba en 60 �las ecuaciones del Potencial Isobaro Isotérmico que representan líneas rectas con pendientes negativas, tal como se muestra en la Figura 31. En el intervalo analizado solo ocurre la reacción de reducción con el carbono al alcanzar valores negativos del Potencial Isobaro Isotérmico y por tanto, el incremento en los valores de las constantes de equilibrio que caracteriza esta reacción de reducción. Reacción (a) 6.0E+05 Reacción (b) Potencial Isobaro Isotermico 5.0E+05 4.0E+05 3.0E+05 2.0E+05 1.0E+05 Temperatura 0.0E+00 0 500 1000 1500 -1.0E+05 -2.0E+05 Figura 31. Dependencia del Potencial Isobaro Isotérmico en función de la temperatura. A partir de las ecuaciones o las representaciones gráficas es posible analizar la posibilidad termodinámica de las reacciones comparando los valores del Potencial Isobaro Isotérmico en función de la temperatura, o lo que es igual la afinidad química y determinar la temperatura en la cual se alcanza el equilibrio químico. 5.2. Influencia de la composición de la escoria Cualitativamente es posible analizar la influencia de la composición química de la escoria y del metal, aplicando el Principio de Lechatelier-Brown. En las reacciones de reducción el incremento de la actividad del metal y del carbono en el fundido, favorece la reducción de la sílice y viceversa. Cuantitativamente es posible analizar la influencia de la composición química de la escoria en la reducción basada en la constante de equilibrio. En estos casos las constantes de equilibrio están dadas por las ecuaciones siguientes: 61 �a) Interacción sílice - carbono Ke a 2 (CO).a>Si@ a�( SiO2 �.a 2 >C @ Teniendo en cuenta que según la Ecuación Isoterma de Reacción se cumple que: ∆G= RT Ln (K/Ke) y en el equilibrio ∆G0= - RT Ln Ke, y en el caso de las escorias ácidas saturadas de sílice, se asume a (SiO2)=1, la reducción del silicio a una temperatura dada es función de la actividad del carbono, dado por la ecuación: >Si@ Ke.a 2 >C @ a 2CO Esta interrelación se puede representar gráficamente como se muestra en la Figura 32, donde T3>T2>T1, luego la actividad del silicio aumenta con el incremento de la temperatura y la actividad del reductor. Figura 32. Actividad del silicio en función de la temperatura y la actividad del reductor. En general el carbono y el manganeso disminuyen el grado de oxidación del metal y de la escoria e incrementan el grado de reducción del silicio. b) Interacción silicio con el óxido de hierro (II) En las escorias ácidas el óxido de hierro (II) está en forma de silicatos de hierro, por lo cual su actividad es baja. Si en la escoria se introduce un óxido básico más fuerte como 62 �el óxido de calcio se destruyen los silicatos liberando el óxido de hierro, por lo que su actividad en la escoria aumenta y por tanto disminuye el grado de reducción del silicio. Acorde a la reacción: (SiO2) + 2Fe ==== [Si] + 2(FeO) Por ello, si al baño se agrega intensivamente oxidantes, la oxidación del hierro, aumenta la a (FeO) y en el metal quedan solamente pequeñas cantidades de silicio. Esta relación se demuestra a partir de la constante de equilibrio de la reacción. Ke § a 2 �FeO �.a>Si@ · ¨¨ ¸¸ . Como a (Fe)=1 y en las escorias ácidas saturadas a (SiO2)=1, © a�SiO2 �.aFe ¹ entonces se cumple que: a>Si@ Ke a ( FeO) 2 por tanto la disminución de la actividad del óxido de hierro II, mayor es el grado de reducción del silicio a una temperatura dada, representada en la Figura 33. Figura 33. Contenido de silicio en función del contenido de óxido de hierro (II) 63 �5.3. Oxidación y reducción del manganeso El manganeso es un elemento que se oxida fácilmente, en especial a temperaturas relativamente bajas formando los siguientes óxidos: MnO2, Mn2O3, Mn3O4 y MnO, siendo este último estable a altas temperaturas. a) Proceso de oxidación I- Influencia de la temperatura Los procesos de interacción se pueden representar por las reacciones siguientes: a- Interacción del manganeso con el oxígeno disuelto en el metal. ∆G0 = -244521 + 108,78 T [Mn] + [O] ==== (MnO) b- Interacción del manganeso con el oxígeno de la fase gaseosa. ∆G0 = -361464 + 106.39, T [Mn] + 1/2O2 (g) ==== (MnO) Otra de las posibles interacciones del manganeso es con el óxido de hierro (II) de la escoria, representado por la reacción: c- [Mn] + (FeO) ==== (MnO) + Fe (l) ∆G0 = - 123516 + 956,40 T Estas interacciones se caracterizan por procesos exotérmicos y el incremento de la temperatura no favorece la reducción del manganeso. Estos modelos matemáticos son ecuaciones de líneas rectas con pendientes positivas como se representa en la Figura 34, observándose que en el intervalo de temperatura analizado son posibles las reacciones de oxidación del manganeso al reaccionar con el oxígeno disuelto en el metal y con el presente en la fase gaseosa. No así con el óxido de hierro presente en la escoria al alcanzar valores positivos del Potencial Isobaro Isotérmico. 64 �1,60E+06 Potencial Isobaro Isotérmico 1,40E+06 1,20E+06 1,00E+06 8,00E+05 6,00E+05 4,00E+05 2,00E+05 T (K) 0,00E+00 -2,00E+05 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 -4,00E+05 Reacción (a) Reacción (b) Reacción ( c) Figura 34. Potencial Isobaro Isotérmico en función de la temperatura en las reacciones de oxidación del manganeso. En condiciones adecuadas el manganeso puede reducirse de la escoria mediante la interacción con el carbono, hierro y el silicio. d. Influencia de la composición de la escoria Cualitativamente es posible analizar la influencia de la composición química de la escoria y del metal, aplicando el Principio de Lecahetlier-Brown. En la interacción con el óxido de hierro (II) de la escoria se cumple que: Ke=a (MnO).aFe / a [Mn].a (FeO) Luego como a (Fe)= 1, entonces se puede determinar que la actividad de manganeso en el metal está determinada para una temperatura dada por la relación de actividades del óxido de manganeso e hierro en la escoria, como se indica en la ecuación siguiente: a[Mn]= a(MnO)/.a(FeO).Ke La representación gráfica de la misma se corresponde con una línea recta al graficar a[Mn] vs a(MnO)/a(FeO) de pendiente 1/Ke. 65 �BIBLIOGRAFÍA GLASSTONE, S. (1968): Tratado de Química Física. La Habana. Editorial Revolucionaria. 1180 p. GUERASIMOV, Y. A. (1971): Curso de Química Física. Tomo I. Moscú. Editorial MIR. 636 p. KRESTÓVNIKOV, A. N. Y OTROS (1980): Termodinámica Química. Moscú Editorial. MIR. 287 p. MATOS. T. R. Y ROMELIA, H. C. (1988): Aspectos Fundamentales de Química Física. Tomo I. La Habana. Editorial Pueblo y Educación. 328 p. RODRÍGUEZ, J. A. (S.a.): Introducción a la Termodinámica con algunas aplicaciones de ingeniería. Editorial de la Universidad Tecnológica Nacional. C. Rosario, Argentina. 701 p. SMIRRNOV. V, Y OTROS. Producción de acero. Editorial Pueblo y Educación. 1994.303 p STROMBERG, A. Y OTROS (1985): Problemas de Termodinámica Química. Moscú. Editorial MIR. 212 p. VANIUKOV, A. V Y V. ZAITSEV (1981): Teoría de los Procesos Piro-metalúrgicos. Moscú Vneshtorgizdat. 486 p. ZELIKMAN, A. N. Y OTROS (1981): Teoría de los Procesos Hidro-metalúrgicos. Moscú. Vneshtorgizdat. 493 p. PERRY, CH. K., (1997): Perry’s chemical engineers‘handbook. La Habana, Edición Revolucionaria, 2T. 66 �ANEXO I. DATOS TERMODINÁMICOS Tabla1. Datos termodinámicos de iones ∆Hfº Sº ∆Gºf Ca2+ kj/mol -542.96 j/mol.K -55.2 kj/mol 553.04 Ba2+ -538.36 13 -560.7 HCO- -691.11 95 -587.06 2+ 1.63 21.3 -241.31 190 -87.9 -47.7 -251.21 -287.46 -461.96 -218.8 -239.66 -64 105.9 -524.7 -72.38 71.5 64.39 -152.42 34.2 -113.4 -293.3 102.5 14.2 -118 -79.9 60.2 -123 73.93 -313.4 -61.1 39.3 98.7 106.48 -285 -84.94 -10.54 -282.28 -293.8 -456.01 -223.4 -261.87 -64.4 77.11 -481.8 -77.74 50.2 64.98 -147.71 -129.7 MnO4NH4+ NO2NO3CO32CNCLCLOCLO2CLO3CrO42OHPO42SO42S2- -518.4 3+ -132.8 -106.3 -806.57 -676.26 151 -167.46 -107.65 -69 -98.32 -863.2 -229.94 -128.1 -907.51 41.8 112.84 125.1 146.4 -53.1 92 55.1 47.53 100.4 163.2 38.5 -10.54 -218 17.2 -26.8 -425.1 -79.5 -3035 -110.5 -528.1 165.7 Cationes Pb Fe Fe2+ K2+ Li+ Mg2+ Mn2+ Na+ Ni2+ Ag2+ Al3+ Cd2+ Cu3+ Cu22+ Zn2+ Co3+ Aniones HCOO- ∆Hfº Sº ∆Gºf cal/mol cal/mol.K cal/mol -410 91.6 -334.7 -131.17 -38.53 14.6 -2.59 -706.3 -157.3 -1025.5 -742.99 83.7 67 �Tabla 2. Datos Mo, M1.10 -3 , M2.10 -6 y M-2.105 Constantes para el cálculo del Potencial Isobaro Isotérmico según M.I Temkim y L.A. Shvartsman M2.10 -6 M-2.105 0,02408 0,0639 0,1355 0,1646 0,00464 0,001308 0,0209 0 0,004 0,0011 0,0003 0,0017 298,16 25 0 0 0 0 300 26,84 0,00003 0 0 0 323,16 50 0,0032 0,001 0,0003 0,0034 350 76,84 0,01245 0,0038 0,0012 0,01185 373,16 100 0,0234 0,0075 0,0024 0,0227 400 126,84 0,0392 0,013 0,0043 0,0364 423,16 150 0,0547 0,0185 0,0063 0,0491 450 176,84 0,0742 0,0256 0,0089 0,064 473,16 200 0,0919 0,0324 0,0115 0,0769 500 226,84 0,1133 0,0407 0,0149 0,0916 523,16 250 0,1322 0,0484 0,018 0,104 550 276,84 0,15425 0,0576 0,022 0,1179 573,16 300 0,1737 0,066 0,0257 0,1295 600 326,84 0,1962 0,0759 0,0303 0,1423 623,16 350 0,2156 0,0848 0,0344 0,153 650 376,84 0,2383 0,0953 0,0396 0,164 673,16 400 0,2573 0,1044 0,0442 0,1745 700 426,84 0,2794 0,1153 0,0498 0,1853 723,16 450 0,3006 0,1219 0,0549 0,1943 750 476,84 0,32 0,1362 0,0611 0,2042 773,16 500 0,3385 0,145 0,0666 0,2123 800 526,84 0,3597 0,1574 0,0713 0,2213 823,16 550 0,3777 0,1674 0,0792 0,2228 850 576,84 0,3985 0,1792 0,0864 0,2371 873,16 600 0,416 0,1893 0,0927 0,2439 900 626,84 0,4361 0,2012 0,1004 0,2521 923,16 650 0,4532 0,2116 0,1072 0,2578 T (K) t (ºC) Mo 200 -73,16 0,91 250 -23,16 273,16 M1.10 -3 68 �850 576,84 0,4729 0,223 0,1153 0,2649 973,16 700 0,4893 0,2341 0,1225 0,2706 1000,16 727 0,5088 0,2463 0,1314 0,2783 1023,16 750 0,5254 0,2569 0,1387 0,2824 1050 776,84 0,543 0,2693 0,1477 0,2884 1073,16 800 0,5586 0,2798 0,1557 0,2933 1100 826,84 0,5765 0,2922 0,1652 0,2988 1123,16 850 0,5917 0,303 0,1737 0,3035 1150 876,84 0,609 0,3156 0,1837 0,3087 1173,16 900 0,624 0,3263 0,1925 0,3129 1200 926,84 0,641 0,3389 0,2029 0,3176 1223,16 950 0,6552 0,3498 0,2121 0,3216 1250 976,84 0,67195 0,3625 0,223 0,3262 1273,16 1000 0,6558 0,3733 0,2326 0,3299 1300 1026,84 0,7019 0,386 0,244 0,334 1323,16 1050 0,71,55 0,397 0,254 0,3375 1350 1076,84 0,7312 0,4098 0,2659 0,3415 1373,16 1100 0,7444 0,4208 0,2762 0,3447 1400 1126,84 0,7595 0,4336 0,2886 0,3484 1423,16 1150 0,7725 0,4446 0,2993 0,3514 1450 1176,84 0,7875 0,4574 0,3121 0,355 1473,16 1200 0,7999 0,4686 0,3232 0,3578 1500 1226,84 0,8141 0,4814 0,3362 0,361 1523,16 1250 8267 0,4926 0,348 0,3638 1550 1276,84 0,841 0,5056 0,3617 0,367 15373,16 15100 0,8527 5167 0,3736 0,3694 1600 1326,84 0,8665 0,5296 0,3877 0,3723 1623,16 1350 0,8782 0,5408 0,4001 0,3748 1650 1376,84 0,8918 0,5538 0,4147 0,3776 1673,16 1400 0,9031 0,655 0,4274 0,3798 1700 1426,84 0,9162 0,578 0,4424 0,3824 1723,16 1450 0,9272 0,5982 0,4556 0,3846 1750 1476,84 0,9403 0,5892 0,471 0,3872 1773,16 1500 0,951 0,6135 0,4845 0,3892 69 �1800 1526,84 0,9635 0,6265 0,5005 0,3915 1823,16 1550 0,9732 0,6378 0,5144 0,3935 1850 1576,84 0,9367 0,651 0,5307 0,3958 1873,16 1600 0,9968 0,6622 0,545 0,3976 1900 1626,84 1,009 0,6752 0,5619 0,3998 1923,16 1650 1,0168 0,6865 0,5766 0,4016 1950 1676,84 1,0311 0,6997 0,5938 0,037 1973,16 1700 1,0408 0,711 0,6089 0,053 2000 1726,84 1,0525 0,7245 0,626 0,4072 2023,16 1750 1,0598 0,7354 0,6421 0,4089 2050 1776,84 1,0736 0,7486 0,6603 0,4108 2073,16 1800 1,083 0,7599 0,6761 0,4123 2100 1826,84 1,94 0,773 0,6948 0,414 2123,16 1850 1,1034 0,7844 0,711 0,4156 2150 1876,84 1,1145 0,7976 0,7301 0,4173 2173,16 1900 1,1235 0,8089 0,7467 0,4187 2200 1926,84 1,134 0,822 0,7662 0,4203 2223,16 1950 1,1432 0,8334 0,7833 0,4217 2250 1976,84 1,1538 0,8467 0,8032 0,4233 2273,16 2000 1,1616 0,858 0,8286 0,4246 2300 2026,84 1,173 0,8711 0,8411 0,426 2323,16 2050 1,1815 0,8826 0,8587 0,4274 2350 2076,84 1,1917 0,8959 0,8797 0,4288 2373,16 2100 1,2002 0,9072 0,8978 0,43 2400 2126,84 1,21 0,9203 0,9192 0,4314 2423,16 2150 1,21832 0,9318 0,9377 0,4326 2450 2176,84 1,22817 0,9451 0,9596 0,434 2473,16 2200 1,23637 0,9564 0,9784 0,435 2500 2226,84 1,246 0,9596 1,008 0,4363 70 � Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Termodinámica de los procesos pirometalúrgicos Creator An entity primarily responsible for making the resource Miguel Garrido Rodríguez Publisher An entity responsible for making the resource available Editorial Digital Universitaria de Moa Type The nature or genre of the resource Folleto Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 2015 https://repoedum.ismm.edu.cu/files/original/47f28620a896c2e29ef0f296ff3d88aa.pdf ee27df84b216128ba74053b1be720412 PDF Text Text MONOGRAFIA TECNOLOGIA DE EXPLOTACION DE LOS YACIMIENTOS Dra.C. Maday Cartaya Pire Dr.C. .C. José Otaño Noguel Dr.C. Armando Cuesta Recio Dr.C. Yoandro Dieguez García �Página legal Título de la obra:Tecnología de explotación de los yacimientos, 202pp. Editorial Digital Universitaria de Moa, año.2018 -- ISBN: 1.Autor: Dra.C. Maday Cartaya Pire Dr.C. José Otaño Noguel Dr.C. Armando Cuesta Recio Dr.C. Yoandro Dieguez García 2.Institución: Instituto Superior Minero Metalúrgico ¨ Dr. Antonio Núñez Jiménez¨ Edición: Lic. Liliana Rojas Hidalgo Corrección: Lic. Liliana Rojas Hidalgo Digitalización. Lic. Liliana Rojas Hidalgo Institución de los autores: ISMM ¨ Dr. Antonio Núñez Jiménez¨ Editorial Digital Universitaria de Moa, año 2018 La Editorial Digital Universitaria de Moa publica bajo licencia Creative Commons de tipo Reconocimiento No Comercial Sin Obra Derivada, se permite su copia y distribución por cualquier medio siempre que mantenga el reconocimiento de sus autores, no haga uso comercial de las obras y no realice ninguna modificación de ellas. La licencia completa puede consultarse en: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ Editorial Digital Universitaria Instituto Superior Minero Metalúrgico Ave Calixto García Íñiguez # 75, Rpto Caribe Moa 83329, Holguín Cuba e-mail: edum@ismm.edu.cu Sitio Web: http://edum.ismm.edu.cu �TECNOLOGÍA DE EXPLOTACION DE LOS YACIMIENTOS Dra. C. Maday Cartaya Pire Dr. C. José Otaño Noguel Dr. C. Armando Cuesta Recio Dr. C. Yoandro Dieguez García �INDICE Partes Página PARTE I. INTRODUCCIÓN 4 EL DESARROLLO DE LAS MINAS Y AVANCE DE LOS 6 FRENTES DE TRABAJO. I.1. Algunos Conceptos básicos durante las etapas de explotación. 8 I.2. Principales períodos de trabajo en la minería a cielo abierto. 19 I.3. Esencia de los trabajos a cielo abierto. 31 I.4. Condiciones geológicas de los trabajos mineros. 33 I.5. Conceptos sobre los coeficientes de destape. I.6. Procesos productivos en los trabajos a cielo abierto. 47 APERTURA, PREPACIÓN Y EXPLOTACIÓN DE LOS 50 PARTE II. 42 CAMPOS DE MINAS Y NUEVOS HORIZONTES A CIELO ABIERTO. II.1. Clasificación de los sistemas de apertura en las minas a cielo 50 abierto. II.2. Elementos y parámetros de las trincheras. 51 II.3. Métodos de laboreo de trincheras. 61 II.3.1. Laboreo de trincheras con transporte ferroviario a toda su 61 profundidad. II.3.2. Laboreo de trincheras por capas con transporte ferroviario. 64 II.3.3. Laboreo de trincheras con transporte automotor a toda la 66 altura del escalón. II.3.4. Métodos de laboreo sin utilización de transporte. 69 II.4. Gráfico de organización de los trabajos de apertura y 71 preparación de nuevos horizontes. II.4.1. Apertura con trincheras sucesivas interiores. 76 II.4.2. Apertura con sistema de trincheras cerradas interiores. 82 II.5 PREPARACION DE LAS ROCAS PARA SU EXTRACCIÓN A 88 CIELO ABIERTO. II.5.1. Generalidades sobre la preparación de las rocas para su 88 extracción. 1 �II.5.2 Formación de Escombreras. 91 II.5. 2.1. Tecnología de laboreo de escombreras con excavadoras. 104 II.5.2.2 Tecnología del laboreo de escombreras con bulldozer. 110 II .6 SISTEMAS DE EXPLOTACIÓN A CIELO ABIERTO, 117 PRINCIPALES ELEMENTOS, INDICES Y PARAMETROS. II.6.1. Generalidades y principales elementos del sistema de 117 explotación. III.6.2. Clasificación de los sistemas de explotación, concepto de 120 régimen y etapas de los trabajos mineros. II.6.2.1. Concepto de flujos de carga y circulación de carga en las 122 canteras. II.6.3. Zona laboral de la cantera. 124 II.6.4. Sistemas de explotación y sus clasificaciones. 126 APERTURA, PREPACIÓN Y EXPLOTACIÓN DE LOS 136 PARTE III. YACIMIENTOS PARA SU EXPLOTACION POR EL MODO SUBTERRANEO. III.1. Principales tipos excavaciones subterráneas. 136 III.2. Tipos de excavaciones y requisitos de seguridad. 139 III.3. Clasificación de los esquemas de apertura según el tipo de 144 excavación y su posición con respecto al cuerpo mineral. III.3.1. Evaluación comparativa de los métodos de apertura. 158 III.4. NOCIONES 159 FUNDAMENTALES DE LA PREPARACIÓN SUBTERRÁNEA. III.4.1. Esquemas de preparación. 161 III.4.2. Elección del esquema de preparación. 167 III.5. ELECCIÓN DEL MÉTODO DE EXPLOTACIÓN POR EL 169 MODO SUBTERRANEO. III.5.1. Metodologías para la elección del Método de Explotación. 172 III.5.2. Clasificación de los métodos o Sistemas de Explotación para 175 yacimiento metalíferos dada por M. Agoshkov. III.5.3. Clasificación de los métodos o sistemas de explotación para 178 yacimiento metalíferos dada por la clasificación Norteamérica. (M.L. Jeremic). III.6. Ejemplos de algunos métodos de explotación subterránea. 181 III.7. Características 197 generales del método de explotación subterráneo. BIBLIOGRAFÍA 200 2 �INTRODUCCIÓN La mina más antigua que se conoce en el mundo se localiza en el Cerro de Bomvu, en Swazilandia, y data del año 40.000 a.c, en ella el hombre de Neandertal, minaba hematita para ritos mortuorios (López Jimeno.1998). Resulta impresionante la tremenda perseverancia y desprecio por el riesgo que mostró el hombre desde los orígenes de la historia en sus intentos de perforar la tierra. Partió inicialmente, solo de sus propias manos y poco a poco confeccionó herramientas, rudimentarios martillos, picos, cinceles. Si a esta absoluta precariedad de utensilios de trabajo añadimos los elementales procedimientos de entibación empleados y la ausencia de sistemas de ventilación y evaluación o pronóstico de estabilidad de las obras, comprobamos que la minería implicaba en la antigüedad una formidable, enorme y sacrificada labor. En la actualidad se puede decir que la explotación de yacimientos minerales posee un desarrollo ascendente que cuenta con novedosas tecnologías de explotación que permiten la extracción económicamente rentable y segura de los minerales útiles de las entrañas de la tierra. Por tanto, es evidente que la minería constituye la base de la economía en la mayoría de los países, por lo que es necesario el desarrollo planificado y el crecimiento de esta industria extractiva, de la cual se obtienen las materias primas minerales y los materiales de construcción necesarios para el desarrollo económico y social. Los proyectos desarrollados en la minería deben responder en todas sus etapas al aprovechamiento racional y a la extracción segura de las materias primas minerales necesarias para la industria, que contempla desde la prospección, exploración, explotación, beneficio, transformación, infraestructura, mercado, negociación, así como la investigación y transferencia de tecnología asociados a ellas. Para garantizar esto se requiere de la aplicación de los métodos científicos de investigación en cada uno de los procesos productivos desarrollados en la minería, afiliados a la técnica indisolublemente ligada a la tecnología. 3 �La extracción de materias primas y materiales, demanda de una adecuada tecnología de laboreo, así como el perfeccionamiento de ésta cuando sea necesario. Para ello se emplean métodos y técnicas, enmarcadas en la disciplina de Explotación Minera. La explotación de los yacimientos minerales contempla una serie de etapas y procesos cuyo estudio constituye el objeto de la minería, tales como; destape, apertura o acceso, arranque; sostenimiento (fortificación), carga y transporte, perforación y voladuras, ventilación, ordenamiento y cierre, según el modo de explotación empleado. El presente documento forma parte de las herramientas para enfrentar problemas complejos durante el laboreo de minas. Se parte del conocimiento de los métodos de investigación aplicados a la tecnología de laboreo de yacimientos que contempla tanto la apertura como la explotación en el desarrollo de las minas, el avance de los frentes de trabajo según el modo de laboreo y la argumentación y cálculo de la tecnología utilizada. Los ejemplos y actividades teórico-prácticas que se presentan permiten sistematizar y evaluar el conocimiento sobre el tema y forman parte de la bibliografía que se ha publicado en los últimos años, a partir de la aplicación de los conocimientos y métodos científicos para la solución de problemas de esta magnitud en la minería. 4 �PARTE I. EL DESARROLLO DE LAS MINAS Y AVANCE DE LOS FRENTES DE TRABAJO. En la literatura especializada se recogen dos grandes grupos de modos de explotación: los clásicos o simples, y los geotecnológicos o especiales. Los modos clásicos o simples: son aquellos en que la separación de la mena del macizo se realiza por el método de perforación y voladura o el uso de máquinas de arranque como excavadoras, traíllas, combinadas, hidromonitores, entre otros. Contamos con: cielo abierto, subterráneo y combinados. Los modos de explotación especiales o geotecnológicos: lo constituyen aquellos trabajos mineros que utilizan procesos físico-químicos, biológicos, térmicos, y otros para extraer la mena de la corteza terrestre. Ejemplos: disolución subterránea, lixiviación subterránea, gasificación subterránea, explosiones nucleares, bacteriológicos, subacuáticos, extracción del calor de las rocas. En cada modo de explotación (con excepción de algunos geotecnológicos), aparecen en mayor o menor grado los llamados procesos productivos o tecnológicos, los que a su vez se dividen en: - principales - auxiliares La tecnología de laboreo de los yacimientos: está constituida por los métodos y equipamiento empleado para la apertura, preparación y extracción que facilitan el desarrollo y avance de la mina; mediante la interrelación de los procesos productivos principales y auxiliares. Estas tecnologías y mecanización de los trabajos mineros, poseen un carácter sistémico y complejo, se basan en los principios de continuidad, simultaneidad e interdependencia de los procesos, el aseguramiento de la mínima distancia de traslación de la masa minera, la disminución del número y volumen de los 5 �procesos auxiliares, el mínimo de gastos y el máximo de ingresos monetarios para el cumplimiento de los planes de producción. 6 �MODO DE EXPLOTACIÓN GEOTECNOLÓGICOS O ESPECIALES CLÁSICOS O SIMPLES Cielo Abierto Subterráneo Combinados Disolución subterránea, Lixiviación, Gasificación, Explosiones nucleares, Bacteriológicos, Subacuáticos, Extracción del calor de las rocas. PROCESOS PRODUCTIVOS PRINCIPALES AUXILIARES Montaje Carga, transporte, almacenamiento de la roca y el mineral, separación del mineral así como aquellos métodos aplicados para el y reparación de tuberías, transporte del personal, materiales, equipos, suministro de energía, ventilación, desagüe de la mina, trabajos geológicos, topográficos, el muestreo. control de la presión minera. TECNOLOGÍA DE EXPLOTACIÓN DE LOS YACIMIENTOS Apertura Preparación Extracción Figura 1. Procesos productivos y tecnológicos que forman parte de la actividad minera. 7 �I.1 - Algunos Conceptos básicos durante las etapas de explotación a Cielo Abierto y Subterráneo. Etapas de explotación minera 1) Búsqueda Geológica. 2) Exploración. 3) Construcción de la mina. 4) Explotación de la mina. 5) Cierre de mina. Las etapas anteriores se manifiestan en cualquier Modo de Explotación (cielo abierto y subterráneo, combinado). Lógicamente que cada modo pose su tecnología de explotación y sus procesos tecnológicos específicos. Modo de explotación: Es la forma específica en que se realiza la explotación planificada de un yacimiento y la forma en que se conciben y excavan los espacios mineros, su orden de arranque, la ubicación espacial de sus parámetros, la forma en que se realiza el arranque de la mina, la transportación, el control de la presión minera, la ventilación, así como la manera apropiada de mover las rocas de caja. Para explotar la mina, de forma general, se necesita realizar una serie de operaciones que incluyen: 1) Apertura 2) Preparación 3) Arranque – Separación (extracción) - Acarreo (carga - transporte) - Control de la Presión Minera Apertura: Conjunto de trabajos mineros subterráneos que permiten a través de ellos el acceso desde la superficie terrestre hasta el yacimiento para su 8 �explotación. Mediante de estos se realiza la entrada y salida del personal y la carga. Preparación: Son aquellas excavaciones que se realizan desde las excavaciones de apertura y dividen el yacimiento en escalones, niveles; bloques o paneles para su explotación. Dentro de la preparación se destacan las excavaciones de corte: Son aquellas que se realizan dentro de los límites del bloque ya preparado,lo que permite el arranque masivo del mineral. Arranque: Consiste en separar la mena del macizo a través de diferentes métodos. (Conjunto de operaciones que se realizan con el propósito de extraer el mineral de los bloques ya preparados). Aspectos generales sobre la explotación a cielo abierto. este modo de explotación el yacimiento o la parte que se explota se realiza por una mina a cielo abierto (cantera o campo de minas) este no es más que una figura geométrica volumétrica caracterizada por las dimensiones en el plano y la profundidad, forma parte de la zona de la cantera que incluye además las rocas estériles extraídas, las plazoletas industriales y otras instalaciones productivas. La explotación de las rocas en la cantera se realiza por capas, con adelanto en el plano de las superiores, habitualmente son horizontales aunque pueden ser inclinadas o abruptas. En caso general el concepto de capa es más amplio que el de banco - parte separada de explotación de una capa de rocas que se presenta en forma de escalón. En la mayoría de los casos la capa y el escalón poseen la misma altura y dimensiones en el plano, excepto las capas abruptas. Cuando las capas horizontales alcanzan gran altura (50 - 100 m) se pueden explotar con escalones inclinados. Cada banco o escalón se caracteriza por una cota de altura que corresponde al horizonte donde se ubican las vías de comunicación. Estas cotas pueden ser absolutas (respecto al nivel del mar) o relativas (respecto a un punto fijo de la 9 �superficie). Los escalones horizontales poseen cota constante, los inclinados poseen cota variable. Las superficies horizontales o inclinadas que limitan al escalón por su altura se denominan plazoletas superior e inferior. La superficie inclinada que limita al escalón con el espacio laboreado se denomina paramento del escalón, el ángulo formado por el paramento con la línea horizontal se denomina talud del escalón y las líneas que unen al paramento con las plazoletas de trabajo se denominan bordes o aristas superior e inferior. Existen escalones activos o de trabajo e inactivos; en los primeros se realiza la extracción del mineral o estéril. Si en las plazoletas se ubican los equipos de trabajo necesarios para la explotación entonces ellas se denominan plazoletas de trabajo. Los escalones se dividen en subescalones, los cuales pueden explotarse con diferentes equipos de excavación o el mismo equipo simultánea o intermitentemente, pero poseen vías de comunicación comunes para ambos. Figura No. 2. Elementos de una terraza o escalón: 1, plazoleta superior; 2, arista superior; 3, paramento; 4, plazoleta inferior; 5, arista inferior; α, talud del escalón. La parte longitudinal del escalón preparada para la explotación se denomina frente de trabajo del escalón, éste puede ser recto o curvilíneo y su longitud puede o no variar. La preparación del frente consiste fundamentalmente en las 10 �vías de comunicación y la línea eléctrica para garantizar el trabajo de los equipos. Como resultado de la explotación de las rocas ocurre el desplazamiento de los escalones, en las canteras se explotan varios y se van creando nuevos en la parte más profunda. Las superficies laterales escalonadas formadas por los paramentos y las plazoletas se denominan bordos de la cantera. Bordo de la cantera. Figura No. 3.Bordos de la cantera. El bordo formado por los escalones de trabajo se denomina bordo activo o de trabajo, cuando los escalones van alcanzando su posición final en el espacio se forma el bordo final o inactivo. La línea que limita la cantera con la superficie terrestre se denomina contorno superior, y la que limita la cantera por el fondo contorno inferior. En el momento de culminación de los trabajos mineros a cielo abierto la cantera alcanza la profundidad final, y las dimensiones finales en el plano. Los paramentos de los escalones en los bordos inactivos, donde no se realizan labores, se dividen por bermas de transporte o de seguridad. El conjunto de escalones que se explotan simultáneamente se denomina zona de 11 �trabajo de la cantera. Entre los elementos de las canteras también tenemos las trincheras, y semitrincheras. Figura No. 4a. Esquema de explotación y elementos de una mina a cielo abierto. 1, excavadora; 2, camión volcador; 3, bulldozer; 4, tren de perforación; 5, niveles de explotación 6, escombros de voladuras; 7, cuerpo mineralizado; 8, perforaciones; 9, trinchera de entrada en el 40 nivel; 10, rampa de entrada en el nivel; 11, escombrera. Figura 4b. 1, Plazoleta superior; 2, plazoleta inferior; 3, paramento o escarpa; 4,bordos; 5, contorno final. 12 �Los parámetros fundamentales de las canteras son: 1 - Profundidad final (H) - durante la explotación de cuerpos minerales inclinados o abruptos determina la potencia productiva y las dimensiones por la superficie. En los yacimientos horizontales y de pequeña inclinación es prácticamente constante durante toda la explotación; 2 - Dimensiones por la superficie, largo y ancho, determinadas por las dimensiones del cuerpo mineral, el fondo de la cantera, la profundidad y los ángulos de los bordos; 3 - Dimensiones del fondo - las determinan los contornos del cuerpo explotado en la cota final. Los valores mínimos se determinan por las condiciones de seguridad en la extracción; 4 - Ángulos de los bordos de la cantera - se determinan por la estabilidad de las rocas y la ubicación de las vías de comunicación, se toman lo más abrupto posible para disminuir el volumen de destape; tan φ a = Σh , Σ A pt + Σ(hx cot α ) Donde: h - altura del escalón; A pt - ancho de la plazoleta de trabajo; α - talud del escalón; φ a - ángulo del bordo activo. tan φ i = Σh Σ b s + Σ b s + Σ(h cot α ) Donde: b s - b t - ancho de las bermas de seguridad y transporte respectivamente. 13 �5 - Volumen total de masa minera dentro de los contornos de la cantera. Es un índice básico que determina la potencia productiva de la empresa, plazo de trabajo y otros. En relieve llano se determina por la siguiente fórmula: V = Sf xHf + Pf π 2 3 x ( H f ) x cot β + x(Hf ) x cot 2 β 2 3 Donde: S f - área del fondo de la cantera; H f - profundidad final de la cantera; P f - perímetro del fondo de la cantera; β - ángulo promedio de los bordos; 6 - Reservas de mineral dentro de los contornos - índice básico para determinar la posible magnitud de la extracción. Aspectos generales sobre la explotación subterránea. Mediante la explotación minera subterránea se extraen los minerales útiles que no pueden ser extraídos desde la superficie, es decir, por medio de una mina a cielo abierto. Esto se efectúa a través de excavaciones mineras subterráneas las que se diferencian entre sí por variados aspectos tales como: por su posición en el espacio las que pueden ser verticales, horizontales e inclinadas, esta clasificación puede verse en la figura No. 69, se clasifican también según su destino como excavaciones subterráneas de carga, transporte, ventilación, entre otras. Por su forma en circulares, rectangulares, trapezoidales, paredes rectas y techo abovedado, elíptica. Además de estas excavaciones en la minería subterránea se emplean también las excavaciones denominadas estaciones o cámaras y los realces. 14 �Las estaciones o cámaras son excavaciones sin salida directa a la superficie y se emplean con diversos fines relacionados con la explotación del yacimiento, en estas se ubican estaciones de bombeo, depósitos de locomotoras, almacenes. Los realces se forman durante el proceso de extracción del mineral, se laborea el yacimiento de abajo hacia arriba. La piquera es una excavación sin salida directa a la superficie usada para el descenso del mineral o las rocas estériles por gravedad. La escalera es una excavación que carece de salida directa a la superficie, destinada para el transito del personal, generalmente se construyen paralelas a las galerías inclinadas. El horno es una excavación subterránea que no tiene salida directa a la superficie, se construye con la misma inclinación que la capa mineral y está destinada al transporte de cargas, al tránsito del personal y la ventilación, se utiliza mucho en el laboreo de los yacimientos de carbón. 15 �Figura No.69. Excavaciones mineras subterráneas Excavaciones subterráneas Horizontales Verticales Pozos de sondeo: se destina a la exploración del yacimiento o para colocar cargas de sustancia explosiva Excavación Socavón Pozo Una excavación vertical subterránea con salida directa a la superficie, destinados a distintos tipos de trabajo Pozo principal: destinado a los trabajos de explotación del yacimiento (ascenso del mineral, ascenso y descenso de equipos, herramientas, materiales y personal.) con salida a la superficie destinada a las labores Con salida directa de explotación del yacimiento (transporte de superficie, las rocas y mineral, entrada de equipos, realiza personal). mineral a la superficie, el la por al a ella subida se del Pozo inclinado equipos, los materiales y el No posee salida directa a la superficie, une el pozo con el yacimiento. Galería transversal personal, el desagüe y la ventilación Se emplea para el transporte de carga y del personal y para la ventilación. No tiene salida directa a la superficie y está destinada Pozo auxiliar: destinados a realizar distintos trabajos (desagüe, ventilación) al ascenso y descenso del No tiene salida directa a la superficie y para Galería principal Contrapozo horizontal ascenso y descenso de los mina Pozo ciego subterránea Inclinadas Una excavación vertical subterránea que no tiene salida directa a la superficie, Una excavación vertical o inclinada sin salida directa a la superficie, que sirve para comunicar un nivel con otro dentro de la mina de o a través de toda la longitud del yacimiento. Puede ser de ventilación de tranasporte y de arranque mineral con ayuda de dispositivos mecánicos. Galería inclinada Cuando se utiliza párale ascenso del mineral se llama rampa y cuando se utiliza para el descenso del Crucero Es una excavación subterránea sin salida mineral se denomina directa a la superficie y se construye pendiente transversalmente a través del yacimiento y sirve esencialmente para la exploración y la organizaron del transporte. 16 �El dimensionamiento y división del campo de mina para la explotación subterránea se realiza a partir de una serie de parámetros que a continuación se enuncian: Para el dimensionaminto del campo de minas se consideran: 1) Largo (L) 2) Ancho(A) yacimientos horizontales o poco inclinados. 3) Longitud por el rumbo (L) 4) Número de niveles (N) Para lo que se deben conocer de antemano los siguientes aspectos. • La producción anual de la mina. • El esquema de apertura. • La altura del nivel ó el ancho del panel. La determinación de estos parámetros se realiza con el empleo de diferentes métodos, el más usado es el de comparación de variantes que determinar valores arbitrarios del campo de mina con diversas consiste en variantes; se analizan para cada una, las inversiones hasta el final y los gastos de extracción con la tonelada de mineral extraído. Lógicamente se escogerá la que menores gastos ofrezca. Si por el contrario la diferencia entre las variantes no excede al 10 %, entonces se trabajará en la que brinde mayores ventajas técnicas. Para la división del campo de mina: Para su extracción el Campo de Mina se divide generalmente en: a) Niveles, subniveles y bloques - Yacimientos abruptos o inclinados. b) Paneles y pilares de explotación - Yacimiento horizontal o poco inclinado. Para Yacimientos abruptos o inclinados. El Nivel: es la parte del campo de mina en un yacimiento abrupto o inclinado que limita por el rumbo con los propios límites del campo de mina y por el buzamiento con las galerías de transporte y la de Ventilación). 17 �Bloque: Parte del nivel que limita por el rumbo con los contrapozos límites o con los límites del minado antiguo y por el buzamiento con la galería de transporte y la galería de ventilación h n = hb Para Yacimiento horizontal o poco inclinado. Los Paneles: Grandes partes del campo de mina de un yacimiento total o parcial. Inclinado que por lo general tiene forma rectangular y está limitado por las galerías de panel y las galerías maestras y muchas veces (la mayoría) algunos de sus límites coinciden con los límites del campo de mina y poseen la inclinación del cuerpo mineral Pilar de explotación Parte del panel limitado por la galería de panel y la galería de explotación (a veces los límites geológicos del yacimiento). Como la explotación generalmente se laborea en paralelo, estos sectores tienen forma rectangular La altura del nivel h nivel se calcula por. A.T pW .(1 −P) h= Sγ .η Donde: A- producción anual de la mina. T p - duración de los trabajos de apertura. 18 �I. 2.- Principales períodos de trabajo en la minería a cielo abierto. En caso general el trabajo en las minas a cielo abierto se caracteriza por tres períodos fundamentales: I - Construcción de la mina y aumento paulatino de la productividad mineral hasta alcanzar la nominal. II - Trabajo con productividad relativamente estable (mineral y estéril). III - Extinción de los trabajos mineros. La extracción de los minerales útiles del subsuelo se realiza como se ha dicho, a través de dos modos - A Cielo Abierto y Subterráneo, y del fondo del mar por el método submarino. La mayor difusión la obtuvo el primer modo, a través del cual se extrae el 75 % de todas las menas, alrededor del 100 % de los materiales de construcción y no metálicos. La explotación a cielo abierto se realiza directamente en la superficie de la tierra e incluye dos tipos de trabajo – Destape y Extracción –. El primero tiene como objetivo asegurar el acceso al mineral útil y crear las condiciones para su extracción, consiste en el traslado del material estéril que rodea al mineral útil. Como resultado de la ejecución de los trabajos de destape y extracción se forma la mina a cielo abierto (cantera), que no es más que el conjunto de excavaciones mineras a cielo abierto. El destape y la extracción se pueden ejecutar simultáneamente o no pero debe existir cierto desfasaje entre ellos en tiempo y espacio. Por tecnología de explotación se considera al conjunto de métodos y medios empleados para la apertura, preparación y extracción, que facilitan el desarrollo y avance de la mina, mediante la interrelación de los procesos productivos principal y auxiliar. Para la explotación a cielo abierto la tecnología de explotación contempla; la apertura, el destape, la extracción; para la explotación subterránea incluye la apertura, preparación y los sistemas de explotación. Los procesos mineros a cielo abierto consisten en la excavación, traslación, y 19 �almacenamiento de los minerales útiles y el material de destape. Los procesos básicos son: - Preparación de las rocas para la excavación - Excavación - carga de las rocas - Transportación - Almacenamiento de la masa minera - Formación de escombreras - Preparación mecánica del mineral. A cada proceso tecnológico básico le corresponden procesos auxiliares que permiten o facilitan su ejecución, entre ellos tenemos el abastecimiento eléctrico, ventilación, drenaje, reparación de los equipos, control de la calidad de las menas extraídas. Ventajas y desventajas comparativas de los trabajos mineros a cielo abierto respecto al subterráneo. - Mayor seguridad del trabajo y mejores condiciones productivas - Mejores índices económicos. La productividad del trabajo es superior en 3 - 7 veces - Mayor ritmo de crecimiento de la productividad del trabajo - Menores plazos de construcción que conllevan a menores gastos específicos capitales - Facilita la extracción selectiva, menor pérdida y empobrecimiento Desventajas. - Cierta dependencia de las condiciones climáticas - Se necesitan grandes áreas para las escombreras - Grandes gastos capitales en cortos plazos de tiempo - Afectación al medio Las condiciones de utilización del método a cielo abierto son variadas, se pueden explotar yacimientos de cualquier forma de yacencia, con cualquier fortaleza de las rocas y volumen de estéril entre 10 - 15 metros cúbicos por tonelada de mena útil. 20 �Condiciones de utilización de los trabajos a cielo abierto. Los yacimientos minerales laboreados a cielo abierto, se distinguen por diferentes condiciones naturales y de yacencia, entre las cuales tenemos: Número y potencia de cada cuerpo Angulo de caída Potencia de las rocas de recubrimiento Factores topográficos Índices cualitativos y cuantitativos del yacimiento Propiedades físico mecánicas de las rocas de recubrimiento, encajantes y del yacimiento mineral Estos factores y también el valor de la materia prima mineral, la hidrogeología y el clima de la región, la presencia en ella de recursos laborales y materiales, de vías de transporte y otras, influyen sobre la elección del método de laboreo del yacimiento, de los medios técnicos y el orden de realización de los trabajos. Los tipos de yacimientos minerales se diferencian por las siguientes características. Forma. (Figura No. 5) Relieve de la superficie. (Figura No. 6) Posición del cuerpo con relación a la superficie. (Figura No. 7) Angulo de caída del cuerpo. (Figura No. 8) Potencia del cuerpo. (Figura No. 9) Estructura del cuerpo. (Figura No. 10) 21 �Isométricos - se desarrollan casi igual en todas las direcciones. Corte vertical Vista en planta En forma de capas.- Desarrollados en dos direcciones con potencias pequeñas. 22 �Tubulares. (columnares )- Se desarrollan en una sola dirección. Intermedios. – Están entre las formas señaladas anteriormente (lentes, vetas, filones). Figura No. 5. Clasificación de los de yacimientos minerales Por su forma. 23 �Llano De laderas. Elevado Ondulados Subacuáticos Figura No. 6. Clasificación de los de yacimientos minerales por el relieve de la superficie. 24 �Superficiales. Ubicados directamente en la superficie o cubierto por aluviones con potencias hasta 20 –30 metros Profundos.- Las rocas de recubrimiento varían desde 30 hasta 250 metros y más 30 hasta 250 metros 25 �Elevados.- Ubicados en una elevación Elevados y profundos.- Ubicados por encima y por debajo del nivel predominante de la superficie terrestre Figura No. 7. Clasificación de los de yacimientos minerales respecto a la superficie terrestre. por la posición 26 �Horizontales y poco inclinados. Hasta 00-250 grados Inclinados.-Desde 200 – 250 hasta 450 - 600 Abruptos.- con ángulos mayores de 450 27 �De yacencia compleja.- La dirección de caída es variable, característica de los plegamientos y rupturas geológicas Figura No. 8. Clasificación de los de yacimientos minerales por el ángulo de caída del cuerpo mineral. 28 �Potencia horizontal (m) Potencia vertical (m) Horizontales Inclinados y abruptos Muy poco potentes 2-3 20 – 40 Poco potentes 4 - 20 20 - 40 Potencia media 15 – 40 50 – 120 Potentes 20 – 40 80 - 150 Denominación Potencia horizontal Potencia verdadera Potencia vertical Figura No. 9. Clasificación de los de yacimientos minerales por la potencia del cuerpo. 29 �Simples.- Estructura homogénea sin intercalación Dispersos.- De estructura compleja sin una ley de distribución de las clases de mineral, condicionado y no condicionado Figura No. 10. Clasificación de los de yacimientos minerales Estructura del cuerpo mineral. 30 �I.3.- Esencia de los trabajos a cielo abierto Los trabajos a cielo abierto se realizan desde la superficie de la corteza terrestre con el objetivo de realizar la extracción de diferentes minerales. Al conjunto de las diferentes excavaciones mineras que se forman durante este trabajo se le denomina mina a cielo abierto (cantera) • Cuando se laborean cuerpos horizontales o poco inclinados se alejan solo las rocas que los recubren; las rocas del costado yaciente (piso) no se extraen. Figura No. 11 Figura No. 11. Laboreo de cuerpos horizontales o poco inclinados. • Al laborear cuerpos inclinados y abruptos, además de las rocas de recubrimiento es necesario alejar parte de las rocas encajantes para crear los accesos del trasporte a las distintas partes del cuerpo en profundidad y alcanzar la estabilidad del macizo de las rocas encajantes después de la extracción del mineral. Para 31 �estos fines el ángulo del talud del macizo de roca no debe pasar de 25o-35o. Cuando se laborean yacimientos inclinados, las rocas de recubrimiento se alejan solo del lado colgante del cuerpo. Figura No.12 y 13. Al laborear abruptos es necesario alejar las rocas del lado colgante y yacente. Figura No.12 y 13. Laboreo de cuerpos inclinados y abruptos El alejamiento de grandes masas de rocas de recubrimiento y encajantes es la particularidad fundamental de las explotaciones a cielo abierto. Como regla, los volúmenes anuales de rocas desplazadas sobrepasan considerablemente los volúmenes de minerales extraídos. 32 �Los gastos fundamentales en laboreo a cielo abierto corresponden al desplazamiento de las rocas que recubren o encajan el cuerpo. Por eso al laborear cuerpos horizontales y poco inclinados, se tiende a desplazar las rocas de cubierta por la distancia más corta al espacio laboreado con anterioridad. Al laborear cuerpos inclinados y abruptos, excepcionalmente, las rocas de destape se pueden ubicar en el espacio laboreado, si no, que normalmente se transportan fuera de los límites de la cantera. La seguridad en la realización de los trabajos a cielo abierto se alcanza observando las reglas de las técnicas de seguridad por los trabajadores, y realizando las labores espaciales para la eliminación de las aguas superficiales y subterráneas, el sostenimiento de los paramentos de los escalones, proclives al deslizamiento y los derrumbes y otras. En las canteras, a causas de la realización de los diferentes procesos productivos, el polvo y los gases en la atmósfera con frecuencia alcanzan niveles que sobrepasan las normas admisibles, por lo que es necesario ventilar los frentes de trabajo, deprimir el polvo y otras actividades que aseguran las condiciones higiénico-sanitarias de trabajo. I.4.- Condiciones geológicas de los trabajos mineros. A través de este método se explotan yacimientos de variadas formas como hemos visto y en disímiles condiciones naturales. Las condiciones de yacencia del yacimiento influyen en la elección de la tecnología y la mecanización de los trabajos mineros. Las condiciones hidrogeológicas influyen significativamente sobre la ejecución de los trabajos mineros a cielo abierto, cuando se cortan los horizontes acuíferos es necesario instalar estructuras especiales de drenaje, si el flujo de agua es muy grande (hasta 10 m3 y más por tonelada de mena extraída) se deben tomar medidas especiales para la fortificación de los paramentos. El nivel de inundación de las minas a cielo abierto y las minas subterráneas se caracteriza por un coeficiente que muestra la cantidad de agua bombeada por cada tonelada de mineral extraído. 33 �Extracción La extracción de los minerales y rocas encajantes se realiza por capas, con un adelanto de las superiores sobre las inferiores, como resultado de lo cual el macizo de rocas laboreado toma la forma de bancos o escalones y en la corteza terrestre se forma un espacio laboreado. Las dimensiones del espacio laboreado al laborear cuerpos horizontales aumentan en el plano (figura No 14 ). I II III I II III Figura No .14. Avance de los trabajos de arranque (espacio laboreado) al laborear cuerpos horizontales Y al laborear cuerpos inclinados y abruptos aumenta al unísono en el plano y en profundidad (Figura No. 15 ) 34 �III II I II III II III Figura No. 15. Avance de los trabajos de arranque (espacio laboreado) al laborear cuerpos inclinados. Figura No. 16. Avance de los trabajos de arranque (espacio laboreado) al laborear cuerpos abruptos. 35 �Cada banco (escalón) se caracteriza por la cota del horizonte de ubicación de las vías de transporte, las cotas de los escalones pueden ser absolutas (relativas al nivel del mar) o convencionales. Las superficies que limitan el banco en altura, se llama plazoleta inferior y superior. La superficie inclinada que limita el banco del lado del espacio laboreado, se llama paramento del escalón y el ángulo de esa superficie se denomina ángulo del paramento o talud del escalón. Las líneas de intersección del paramento con las plazoletas superior e inferior se llaman arista superior e inferior del escalón. Ver Figura No 2 y No. 4. Se diferencian los bancos y bordes de las canteras activos e inactivos. En los escalones activos se realiza la extracción de las rocas, y la plazoleta inferior de este escalón se denomina plazoleta de trabajo. Aquí, por lo regular se ubica el equipamiento de extracción y las vías de transporte para el laboreo del escalón. Según las condiciones de la tecnología de extracción los bancos pueden dividirse en sub-bancos, cuyo laboreo se realiza por los mismos o diferentes equipos de extracción, sucesivamente o al unísono, pero con vías de transporte única para el escalón. 36 �Hs H Hs I II Figura No. 17. División de los bancos según las condiciones de la tecnología de extracción. La parte del banco preparado para el laboreo según su longitud se llama frente de trabajo del banco. En el plano puede ser lineal o curvo. La superficie de las rocas en los límites del banco o montón donde se realiza la extracción se llama frente. Un yacimiento o una parte de este laboreado por una cantera se denomina campo de cantera. Ver figura No. 4 El campo de cantera forma parte de la parcela de terreno de la cantera que además corresponde las escombreras exteriores, la plazoleta industrial y otras construcciones productivas. Las superficies laterales escalonadas formadas por los paramentos y las plazoletas de los escalones que limitan el espacio laboreado se llaman bordes de la cantera. 37 �Figura No. 18. Bordes de cantera. El borde representado por los escalones activos se llama borde de trabajo (laboral) de la cantera. La línea que limita la cantera al nivel de la superficie terrestre es el contorno superior de la cantera y la línea que limita el fondo o piso de la cantera es su contorno inferior. La posición del borde laboral y los contornos superior e inferior varían en el espacio. Gradualmente los escalones, comenzando desde arriba, alcanzan los contornos finales (limites de la cantera). En el momento de terminación de los trabajos a cielo abierto estos corresponden a la profundidad final y dimensiones finales en el plano. 38 �Figura No. 19. Profundidad y dimensiones finales en el plano de la mina a cielo abierto. En los bordes inactivos de las canteras no se realizan trabajos mineros y los paramentos de los escalones se dividen por plazoletas (bermas). Se diferencian las bermas de transporte, de seguridad y de limpieza. Figura No. 20. Escalones o plazoletas de trabajo y bermas. 39 �El ángulo entre la línea perpendicular a la dirección del borde y que une los contornos superior e inferior y la horizontal, se llama ángulo del paramento de los bordes laboral o inactivo de la cantera. Su magnitud depende del estado del macizo, de la altura de los bancos y del ancho de las plazoletas. El ángulo del borde laboral de la cantera varía normalmente entre los 7o y 17o (a veces llega hasta los 27o) y el del borde inactivo alcanzo hasta 25o - 35o. γ Figura No. 21. Angulo del paramento de los bordes laboral o inactivo de la mina a cielo abierto. Al conjunto de bancos que se encuentran en laboreo simultáneamente se le denomina zona laboral de la cantera. Su ubicación se determina por la cota de las plazoletas inferiores de los bancos superior e inferior que en el momento dado se encuentran trabajando. La longitud del frente de los trabajos mineros de la cantera es la longitud sumaria de los frentes de trabajos de todos los bancos laterales. Para introducir en el trabajo un nuevo banco en necesario crear un nuevo acceso hacia él del transporte y un frente inicial con la correspondiente plazoleta de trabajo. Para ubicar las vías de transporte, por las que se desplazará la masa minara hacia la superficie o los escalones superiores es necesario aperturar el banco (cortar el horizonte) es decir, realizar desde la superficie o desde el banco superior excavaciones mineras espaciales (de apertura). 40 �Estas excavaciones se unen por diferentes cotas y para eso tienen una determinada pendiente. Las excavaciones de apertura normalmente tienen una sección transversal aproximadamente trapezoidal o triangular y se llaman correspondientemente trinchera o semitrinchera maestra. Al laboreo de estas trincheras y semitrincheras se le denomina apertura del escalón (banco.) 100 70 40 Figura No. 22. Trincheras de apertura Para crear el frente de trabajo inicial en el escalón aperturado es necesario realizar, desde la excavación de apertura, una excavación minara horizontal (a veces con una pendiente no grande para evacuar el agua) que se denomina trinchera o semitrinchera de corte. Figura No. 23. Trincheras de corte. 41 �Todos los trabajos mineros en la cantera se componen de trabajos preparatorios (construcción de trincheras), trabajos de destape (arranque, traslación y ubicación de las rocas de destape) y los trabajos de extracción (arranque, transportación y almacenamiento del mineral útil). Estos trabajos es necesario realizarlos en determinado orden, observando entre ellos los elementos y parámetros de las excavaciones mineras en que se realizan, determinadas relaciones y dependencias que permitan según las condiciones técnicas asegurar en cada momento el frente de los trabajos mineros necesario, en los bancos de destape y de extracción, la productividad y la seguridad del trabajo del equipamiento utilizado. El orden de realización de los trabajos preparatorios, de destape y de extracción tomado, que asegura para un yacimiento dado la extracción segura, económica y total de las reservas balanceadas, se llama sistema de laboreo (sistema de explotación). Al laborean los yacimientos minerales los rocas de destape se ubican bien en el espacio laboreado de la cantera, o bien en plazoletas elegidas especialmente para ello fuera de los limites del campo de cantera. Al montón de rocas estériles o de mineral no condicionado se le llama escombrera, Las escombreras, ubicadas en el espacio laboreado de la cantera se llaman interiores, fuera de sus contornos exteriores. I.5.- Conceptos sobre los coeficientes de destape. Un importante índice de la efectividad de los trabajos mineros a cielo abierto es la relación de los volúmenes de rocas de destape y de mineral extraídos en determinadas escalas en diferentes etapas de la actividad de la cantera. La cantidad de rocas de destape en metros cúbicos o toneladas por metro cúbico o tonelada de mineral se llama coeficiente destape (k). Se diferencian el coeficiente en volumen y el coeficiente en peso, en dependencia de si las rocas de destape y mineral se miden en m3 o en toneladas. A veces el 42 �coeficiente de destape se mide por la relacione entre el volumen de las rocas de destape y una tonelada de mineral (m3/t). Para convertir los coeficientes de destape de unas dimensiones a otras se utilizan las formulas:  m3  1  m3  γ´ t   = k   k  3  = k  γ t  γ t m  Donde γ - densidad media del mineral, t/m3. γ´- densidad media de los rocas de destape, t/m3 En dependencia de la forma de determinar la relación de los volúmenes de las rocas de destape y del mineral se diferencian los coeficientes de destape: Medio De explotación De capa De contorno Corriente Limite De planificación. 43 �Coeficiente medio de destape Km (m3/m3). Es la relación entre el volumen de las rocas de destape en los contornos finales de la cantera V R.D y el volumen de mineral en estos mismos contornos V m. VRD Km= VRD Vm Vm Figura No. 24. Coeficiente medio de destape Coeficiente de destape de explotación, Ke (m3/m3). Expresa la relación entre los volúmenes de destape y de extracción en el periodo de explotación de la cantera. n Ke = VRD − ∑Vdconst i =1 n Vm − ∑VmConst i =1 Donde V dconst – Volúmenes de destape en el periodo de construcción de la cantera. V mConst –Volúmenes de mineral extraído en el periodo de construcción de la cantera. 44 �Cuando la potencia de las rocas de cubierta no es considerable y las reservas de mineral son grandes el valor de Ke no se diferencia sustancialmente de Km. Coeficiente de destape de capa, Kc(m3/m3). Vc Vcm Vc Se determina dividiendo el volumen de las rocas de destape Vc en las limites de una capa de la cantera entre el volumen de mineral Vcm en una misma capa. Figura No. 25. destape de capa Kc= Coeficiente de Vc Vcm Normalmente la altura de la capa se toma igual a la altura del banco. Coeficiente de destape de contorno, Kco (m3/m3). Expresa la relación entre el volumen de las rocas de ΔVR destape ΔV R y el volumen de mineral ΔV m extraído de la cantera al ensanchar ΔVm sus contornos. Figura No. 26. Coeficiente de destape de contorno. Kco= ∆V R ∆Vm 45 �Coeficiente de destape corriente, Kco R (m3/m3). Expresa la relación entre el volumen de las rocas trasladadas escombrera de de destape Vco R la cantera a en un VmCOR la VCOR periodo determinado de tiempo y el volumen de mineral realmente extraído en este mismo periodo de tiempo Vmco R. Kco R= VCOR VmCOR Figura No. 27. Coeficiente de destape corriente Coeficiente de destape limite, K l (m3/m3). Es un índice económico de cálculo que expresa el máximo volumen de rocas de destape trasladado de la cantera a la escombrera, permisible de acuerdo con las condiciones de rentabilidad a cielo abierto, por unidad de mineral. Kl= CM − CP CD C M Costo permisible del mineral en el yacimiento dado, pesos/m3 C P Gastos en los trabajo de extracción. Pesos/m3 . C D Gastos en las trabajos de destape, pesos/m3. El coeficiente de destape limite sirve para establecer los limites de los trabajos a cielo abierto tanto en el plano como en profundidad. Coeficiente de destape de planificación, kp (m3/m3) 46 �Kp = CPL − CCM CCR Cpl - Costo de producción del mineral planificado, peso/m3 Ccm - Costo corriente de 1 m3 de mineral, pesos; Ccr - costo corriente de 1 m3 de trabajo de destape, pesos; Este coeficiente se utiliza para determinar el costo de producción del mineral, cuando se amortizan los gastos en el trabajo de destape en el proceso corriente de producción en los trabajos a cielo abierto. Parámetros principales de las canteras Los parámetros principales de una cantera que caracterizan la escala de los trabajos a cielo abierto en uno u otro yacimiento son: 1. Profundidad final. 2. Dimisiones de la cantera según el rumbo y perpendicular al rumbo del cuerpo por la superficie. La longitud puede variar desde ciento de metros hasta varios kilómetros y el ancho en dependencia del tipo de yacimiento puede alcanzar también varios kilómetros. 3. Dimensiones del fondo de la cantera 4. Ángulos de los bordes de la cantera. 5. Volumen total de masa minera en los contornos de la cantera. 6. Reservas de mineral en el campo de cantera. I.6.- Procesos productivos en los trabajos a cielo abierto Los trabajos mineros en las canteras se reducen a la extracción, traslación y almacenamiento de los minerales y rocas de destape. Correspondientemente se diferencian los procesos tecnológicos (preparación de las rocas para la extracción, trabajos de excavación–carga, transportación de la masa minera, almacenamiento de las rocas estériles (formación de escombreras y la descarga y o almacenamiento del mineral). Si en la cantera se realiza el enriquecimiento primario o elaboración del mineral hasta el producto final, estos entran también entre los procesos principales. 47 �A cada proceso básico corresponden trabajos auxiliares cuya realización asegura la realización del proceso básico o lo facilita. Junto con esto, en las canteras se realizan una serie de procesos auxiliares generales (Suministro de electricidad, ventilación, desagüe, muestreo de mineral, reparación del equipamiento y otros) que aseguran la realización de los trabajos mineros. Los métodos básicos de mecanización de los procesos productivos son: 1. Mecánicos 2. Hidráulico 3. Combinado En el método de excavación los procesos productivos básicos se realizan con diferentes medios mecánicos (excavadoras, diferentes tipos de transporte mecánico y otros); y en el hidráulico con el agua y equipamiento especial. El método de excavación es el más universal y con el se realiza hasta el 95% del volumen de los trabajos mineros a cielo abierto. El método hidráulico se utiliza principalmente para el laboreo de rocas de fácil lavado y transportación con agua, en presencia de fuentes de agua y energía eléctrica bastante barata. Tipos y periodos de los trabajos mineros a cielo abierto. En dependencia del tiempo de realización los trabajos mineros a cielo abierto se subdividen en los siguientes períodos. - Preparatorio - Construcción - Explotación - Liquidación En el período preparatorio se realizan los trabajos de preparación de la superficie (desvió de corrientes de agua, tala de bosques) y del macizo (desecación y limitación de los flujos permanentes de aguas subterráneas) para los trabajos mineros. En este mismo período se realizan los trabajos de alejamiento y 48 �almacenamiento de la capa vegetal con el fin de su utilización posterior, se construyen caminos, se construyen plazoletas para el montaje de equipos. La preparación de la superficie, la desecación, el alejamiento y almacenamiento de la capa vegetal y otros trabajos se realizan también, como regla, en el período de explotación. Al período inversionista o de construcción capital corresponden los trabajos iniciales para el alejamiento de las rocas de cubierta y encajantes para asegurar el acceso al mineral y realizar sistemáticamente los trabajos de destape y extracción. En este período se construyen las trincheras maestras y de corte y se crea un frente estable de los trabajos de destape y extracción. Estos trabajos se realizan también en el período de explotación. En la práctica la capacidad de producción proyectada se alcanza poco a poco, por lo que los trabajos de construcción capital se realizan al unísono con la explotación. La base del período de explotación son los trabajos de destape y extracción. El período de liquidación de los trabajos mineros, está relacionado, como regla, con la culminación de los trabajos en los bancos de destape y extracción, por la terminación de las reservas, el desmontaje de equipos, las vías de trasnporte. 49 �PARTE II. APERTURA PREPARACIÓN Y EXPLOTACIÓN DE LOS CAMPOS DE MINAS Y NUEVOS HORIZONTES A CIELO ABIERTO. II.1.- Clasificación de los sistemas de apertura en las minas a cielo abierto. Los trabajos mineros se dividen en dos grupos por su participación en la formación de la cantera o mina a cielo abierto: - Laboreo de las excavaciones mineras y construcciones e instalaciones para garantizar el enlace del transporte en la mina, estos son los trabajos relacionados con la apertura del yacimiento. - Realización del destape y la extracción, estos son los trabajos mineros relacionados con los sistemas de explotación. La definición dada demuestra que la tarea general de la apertura del yacimiento que consiste en una serie de tareas particulares - apertura y preparación de horizontes separados -. Por ejemplo trincheras de entrada que realizan la apertura a cada escalón en conjunto forman el sistema de trincheras, que representan el método de apertura del yacimiento por trincheras. Al analizar el primer aspecto se puede decir que para la apertura de los yacimientos se construyen trincheras o semitrincheras y bermas de transporte en los horizontes. El método de apertura de los horizontes de trabajo se caracteriza por la forma de las excavaciones de apertura. La apertura de los yacimientos horizontales y poco profundos termina cuando la cantera entra en la explotación con la potencia de producción completa. En los yacimientos inclinados y abruptos es característica la entrada permanente en explotación de nuevos horizontes en profundidad, por lo que la apertura, a medida que se laborea el yacimiento, se hace más compleja. Los factores básicos que influyen sobre los índices técnicos económicos de la apertura son: 50 �• Numero y volumen de las excavaciones de apertura y los gastos para su construcción, • Tiempo de apertura de los horizontes y plazo de construcción total de la cantera. • Distancia de transportación y gastos para este proceso productivo. La apertura de los yacimientos debe asegurar el normal funcionamiento de los flujos de cargas previstos en la cantera. Al proyecta la apertura es necesario considerar que la máxima cantidad de masa minera se transporta por las trincheras y caminos principales. El tramo de vía que tiene la traza más compleja y el peor perfil, se denomina tramo limitante. Según el tramo limitante se realizan los cálculos básicos del transporte. En el nivel actual de desarrollo de las empresas mineras de extracción, la apertura del campo de cantera puede realizarse de las formas siguientes: - Con excavaciones mineras a cielo abierto (trincheras y semitrincheras, presas, canales) - Con excavaciones mineras subterráneas (socavones, pozos) - Con la combinación de las excavaciones mencionadas. La mayor difusión en la actualidad la ha obtenido el método de apertura con trincheras. Los demás métodos tienen una utilización limitada, relacionada con condiciones minero-geológicas específicas, por ejemplo: la combinación de piqueras y socavones para la explotación de yacimientos en las laderas de las montañas y cuando la cantera está situada por encima de las cotas que prevalecen en la superficie; la apertura con presas y canales se utiliza durante la explotación de placeres. II.2.- Elementos y parámetros de las trincheras. En la Figura No.28, se muestra una trinchera de apertura, es una excavación minera inclinada que sirve para la ubicación en ella de las vías de comunicación y se transporte por ellas el mineral útil y las rocas de destape. 51 �Las trincheras se caracterizan por los siguientes elementos y parámetros: . Ancho por el fondo (b) . Ángulo de los laterales (α) . Profundidad final (igual a la altura del escalón)(h) . Longitud (L1, L2) . Pendiente. L1 b L2 h Figura No. 28. Excavaciones mineras a cielo abierto; 1. Trinchera de apertura, 2. Trinchera de corte. 52 �Las trincheras tienen varias clasificaciones en dependencia de diversos factores, a continuación trataremos las más empleadas. I. Las trincheras de apertura (de entrada o maestra) terminan alcanza cota Exteriores se O del Interiores cuando la Partiendo de su ubicación Plazo de servicio Estacionarias (capitales), Semiestacionarias (en el bordo de la cantera temporalmente inactivo) horizonte a preparar. Temporales (en el bordo Figura No.29 y 30 de trabajo). II. Trinchera de corte. Se laborea a partir de la trinchera de apertura y es una excavación preparatoria horizontal, la cual crea el frente de trabajo en dicho horizonte . Figura No.29. Trincheras de apertura exteriores 53 �Figura No.30. Trincheras de apertura interiores Las trincheras de apertura y de corte poseen profundidad final igual a la altura del escalón, sin embargo las de entrada varían su profundidad proporcionalmente a la longitud, alcanzando el valor máximo cuando llega al horizonte que se pretende explotar. Los ángulos de los bordes de las trincheras independientemente de las funciones de estas se determinan a partir de las propiedades físico-mecánicas de las rocas. La pendiente “i” de las trincheras de corte como regla es igual a cero (en ocasiones se deja un desnivel muy pequeño para el desagüe, en las de apertura se determina en dependencia del tipo de transporte. La longitud de las trincheras de apertura se determina a partir de su pendiente y la altura del escalón (h), en los gráficos mineros se observa la proyección de la trinchera en el plano horizontal. La longitud de las trincheras de corte se determina en base a la longitud del bloque a preparar y el tipo de transporte utilizado. 54 �El ancho de las trincheras por el fondo (b) se establece fundamentalmente a partir de los equipos mineros y de transporte utilizados en sus labores y los futuros equipos de explotación. Cada trinchera de apertura resuelve una tarea particular, preparar un nuevo horizonte (tarea general para yacimientos horizontales de poca profundidad). Durante la explotación de los yacimientos horizontales, inclinados o abruptos, de gran profundidad, simultáneamente se encuentran en explotación gran cantidad de escalones, entonces se emplean las trincheras separadas (Figura No. 31) que sirven para garantizar el enlace entre dos escalones contiguos; se unen en una red de transporte única y tiene lugar un sistema de trincheras, que permite realizar el enlace con los puntos de recibimiento de la masa mineral, (escombreras, depósitos intermedios, plantas de beneficio). Figura No. 31. Apertura con trincheras separadas; 1, limite del campo de mina (de cantera); 2, trincheras de los niveles III y IV; 3, trincheras de los niveles I y II. 55 �Si la apertura se realiza en las laderas de las montañas, el perfil de la trinchera es incompleto, y se denomina semitrinchera. Si la apertura se ejecuta con un sistema de trincheras interiores, ubicadas dentro del contorno de la cantera, en el proceso de formación de la zona de trabajo, un borde de la trinchera se explota y esta se convierte en una semitrinchera. El método de apertura con trincheras incluye más de una variante, uno de los criterios fundamentales es la ubicación recíproca del sistema de trincheras en el espacio. Apertura con trincheras sucesivas interiores (para canteras de forma circular), durante el paso de un escalón a otro la dirección del movimiento de los medios de transporte no varía (Figura No. 32 y Figura No. 42) . Apertura con trincheras cerradas interiores (con transporte automotor en forma de lazo), el sentido del movimiento de los medios de transporte varía de escalón en escalón. Figura No. 43) . Apertura con trincheras combinadas. El sentido del movimiento durante el ascenso o descenso de los escalones varía cada 3-4 escalones. 56 �+ 0 - -h - 2h - 3h -h L lo L lo -2h -3h L lo Figura No. 32 . Vista en planta y perfil de apertura con trincheras sucesivas . L – longitud de la trinchera. Lo – longitud de la plazoleta de intercepción. H – altura del escalón. 57 �Apertura de flanco Apertura Central 58 �Apertura por el costado yacente Apertura por el costado colgante. Figura No.33. Apertura por la ubicación de las excavaciones con relación al campo de cantera. Apertura Por el número de escalones a que sirven Separadas (un escalón). De grupo (un grupo de escalones) Generales (todos los escalones) 59 �Figura No.34. Apertura con trincheras de grupo Por el número de trincheras que aperturan un escalón Unitarias (una trinchera) Pares (dos trincheras) Las trincheras pares permiten organizar el movimiento de los medios de transporte por separado, gracias a lo cual mejoran los índices de utilización de los equipos en el tiempo. Se utilizan como regla, en las canteras no muy profundas o para la apertura de los horizontes superiores de las canteras profundas. 60 �Estos son los métodos de apertura con trincheras, cada uno de los cuales se desarrolla a medida que avanzan los trabajos mineros en la cantera en dirección horizontal y profundidad. II.3.- Métodos de laboreo de trincheras. La apertura y preparación de nuevos horizontes de trabajo en las canteras garantizan el aseguramiento de la estabilidad o el aumento de la longitud del frente mineral, es decir, la estabilidad o el aumento de la productividad mineral de la cantera. De la velocidad de laboreo de la trinchera depende la duración de la apertura y preparación de nuevos horizontes, la presencia o la ausencia de un frente suficiente de extracción o destape, por lo anteriormente expuesto, existe la tendencia de aumentar siempre la velocidad de laboreo de las trincheras. Los métodos existentes de laboreo se pueden dividir en dos grupos: . Laboreo directo a toda profundidad con frente continuo; . Laboreo por capas, el frente se divide en capas verticales. A partir de la ausencia o presencia de los medios de transporte existen los siguientes métodos de laboreo. . Con transporte; . Sin transporte; . Métodos combinados. A continuación se analizan algunos ejemplos de los más característicos. II.3.1.- Laboreo de trincheras con transporte ferroviario a toda su profundidad. El ancho de la trinchera por el fondo se determina a partir de las condiciones de ubicación de la franja de transporte y el montón de rocas explosionadas. b = x×a+ A Donde: 61 �x - ancho del montón de rocas; a - ancho de la franja (banda) de transporte que incluye una o dos vías y la cuneta; A - ancho de la banda de perforación. Habitualmente para una sola vía (a=8 m, b=29-36 m), para dos vías (a=15 m, b=36-45 m). - A partir de la condición de ubicación de los equipos de carga y transporte (Figura No.35 A, B y C y 36 ). b = d1 + d 2 + k Donde: d 1 - distancia desde el eje de la excavadora hasta el borde de la trinchera, m; d1 = r + 0.8 − h p × Cotα Sin α d 2 - distancia desde el eje de la excavadora hasta el eje de la vía férrea, con el brazo estirado al máximo; r - radio de giro de la parte trasera de la excavadora; 0.8 - distancia mínima entre la parte trasera de la excavadora y el borde de la trinchera; h p - altura desde la superficie del fondo de la trinchera hasta la plataforma de la excavadora; k - distancia entre el eje de la vía férrea y el borde de la trinchera, (k=5 m). - Considerando el giro libre de la parte trasera de la excavadora (durante la carga superior). b = 2d 1 Habitualmente b=10-20 m. En la Figura 35A. una pala mecánica laborea una trinchera en un frente cerrado, a toda su altura. En este caso el ancho de la trinchera por el fondo se determina por la expresión: 62 �b=a+x+ A En la Figura 35B, el laboreo se realiza con parejas de excavadoras, la que se encuentra en el frente, carga el último vagón, y entre uno y otro le prepara un montón de rocas a la segunda excavadora. En este caso dos excavadoras cargan simultáneamente 2-3 vagones, ello disminuye considerablemente el tiempo de carga de los trenes y aumenta la velocidad de laboreo de la trinchera. El ancho de la trinchera por el fondo se determina por la expresión: b = d1 + d 2 + k En la Figura 35C, una pala mecánica laborea una trinchera con carga superior y ancho por el fondo b=2d 1 . A B C Figura No.35. Laboreo de trincheras con transporte ferroviario a toda su profundidad. 63 �II.3.2.- Laboreo de trincheras por capas con transporte ferroviario. Este método se utiliza para aumentar la velocidad de construcción de la trinchera, parte del aumento de la cantidad de equipos. Figura No 36. Excavación de una trinchera con tajo largo con carga inferior de la roca en vagones ferroviarios. Existen los siguientes métodos de laboreo por capas: . Laboreo de las capas a todo su ancho, Figura No. 37A. . Arranque con capa superior e instalación de las vías en un solo borde, (Figura No. 37B) 64 �. Arranque con carga superior e instalación de las vías en ambos bordes, (Figura No 37C). I I II II III III Figura No. 37A. Laboreo de las capas a todo su ancho Figura No. 37B. Arranque con capa superior e instalación de las vías en un solo borde. I II III IV Figura No. 37C. Arranque con carga superior e instalación de las vías en ambos bordes. En la Figura No38 Se muestra el laboreo de una trinchera por capas con carga superior, en este caso en cada capa el ancho de la trinchera por el fondo b 1 =2d 1 . El ancho del fondo cuando se alcanza la profundidad final (b) depende de los equipos y se calcula fácilmente. 65 �d1 d2 b Figura No.38. Laboreo de una trinchera por capas con carga superior II.3.3.- Laboreo de trincheras con transporte automotor a toda la altura del escalón. Los esquemas más difundidos son los cerrados o con giros circulares de los camiones. El esquema cerrado se muestra en la Figura No. 39A, el ancho de la trinchera por el fondo se puede determinar por la siguiente fórmula: b = 2d + R + lc + x 2 donde: d - distancia desde el borde del camión hasta el borde de la trinchera; R - radio de giro del camión; l c - longitud del camión; 66 �x - ancho del camión. En dependencia de la marca del camión el valor de “b” oscila entre 25 -30 m. En la Figura No.39B, está representado el esquema de laboreo de una trinchera con giros circulares del camión. El ancho de la trinchera por el fondo será: x  b = 2 d +  + 2 R = 2( d + R ) + x  2 67 �B A A R R d R x b b A AA´ Figura No.39. Laboreo de trincheras con transporte automotor a toda la altura del escalón. 68 �En la conclusión del análisis de los métodos de laboreo de trincheras con transporte se mostrará el esquema con transporte, sin transporte y transporte combinado. La trinchera se laborea en rocas duras, después de la perforación y el mullido, la trinchera se divide en dos capas. La superior es cargada al transporte ferroviario ubicado en el borde de la trinchera (carga superior), la capa inferior es cargada al transporte automotor en este caso con esquema cerrado. El ancho de la trinchera por el fondo depende del método de llenado de los camiones por la excavadora. II.3.4.- Métodos de laboreo sin utilización de transporte. Se utilizan para el laboreo de trincheras en rocas de fortaleza f =2-4 en la escala de Protodiakonov con excavadoras de arrastre (dragalinas). En este método se prevé la ubicación de las rocas en los bordes de la trinchera. Los esquemas se diferencian por la ubicación de las rocas y por la construcción de los frentes, existen los siguientes métodos: . Frente de arranque de extremo, con ubicación de las rocas en ambos lados de la trinchera. . Frente de extremo con ubicación de las rocas en un solo lado de la trinchera. . Frente lateral con ubicación de las rocas en un solo lado de la trinchera. El cálculo de los parámetros del laboreo consiste en la comprobación de la correspondencia de los parámetros de la excavadora, la trinchera y la escombrera. Esta combinación se realiza determinando la posibilidad de ubicación del volumen de rocas extraído de la trinchera en la escombrera situada su borde. S o = Ke × S t Donde: S o - área de la sección transversal de la escombrera; S t - área de la sección transversal de la trinchera; 69 �K e - coeficiente de esponjamiento de las rocas. Los parámetros fundamentales que se calculan son los siguientes: . Altura de la escombrera; . Profundidad de la trinchera; . Ancho de la trinchera por la superficie. El ancho de la trinchera por el fondo se determina a partir de la ubicación de los equipos mineros y de transporte. En la Figura No.40, se muestran los parámetros del laboreo de una trinchera con frente de extremo y ubicación de las rocas en ambos lados. Figura No.40. Frente de arranque de extremo, con ubicación de las rocas en ambos lados de la trinchera. En las figuras mostradas aparecen de manera general los siguientes parámetros: . R d - radio de descarga de la dragalina; . b s - ancho de la franja de seguridad (b s ≅3 m); 70 �. α - ángulo de los bordes de la trinchera; . αo - ángulo de los bordes de la trinchera con frente lateral; . β - taludes de las escombreras; . K e - coeficiente de esponjamiento de las rocas; . b - ancho de las trincheras por el fondo; . B - ancho de la trinchera por la superficie; . H - profundidad de la trinchera; . H a - profundidad de arranque de la excavadora; . H o - altura de la escombrera; . R a - radio de arranque de la excavadora; . l g - distancia desde el eje de la excavadora hasta el borde superior de la trinchera. Velocidad de laboreo de la trinchera. Depende de la productividad de los equipos que trabajan en el laboreo de la misma, y la sección transversal de ella. V = Q St Donde: V - velocidad de laboreo, m/mes; Q - productividad mensual de la excavadora, m3/mes; S t - sección transversal de la trinchera, m2 II.4.- Grafico de organización de los trabajos de apertura y preparación de nuevos horizontes. Las fórmulas expuestas anteriormente nos dan la posibilidad de establecer teóricamente el límite superior de la velocidad de profundización de la cantera. Pero ello en gran medida depende de factores organizativos, por ello para la determinación exacta de la velocidad de profundización de los trabajos mineros en la cantera se debe analizar la organización de los mismos. El método más utilizado es el propuesto Longitud = f(Tiempo) propuesto por el Prof. Arsentiev A.A. 71 �El gráfico L=f(T) permite analizar y programar cualquier variante de organización de la profundización en cualesquiera de las condiciones de trabajo, determinar el tiempo de apertura y preparación de nuevos horizontes, este se halla como un intervalo de tiempo entre dos posiciones similares de los trabajos mineros durante la preparación y apertura de los escalones contiguos. El tiempo de preparación y apertura del nuevo horizonte representa la base para la determinación de la velocidad de profundización de la cantera, y esta a su vez es la base para la determinación de la productividad de la cantera. Aquí radica la importancia de la organización de los trabajos de apertura y preparación de nuevos horizontes. Analicemos en un ejemplo simple el orden de ejecución del gráfico L=f(T). En la (Figura No.41) está representado un plan conjunto de dos horizontes, de acuerdo con este dibujo el horizonte 1 fue aperturado por la trinchera de apertura AB, con longitud de 200 m y preparado por la trinchera de corte BC con longitud de 800 m (los valores numéricos se dan para mayor evidencia). Si en el laboreo trabaja una sola excavadora, después de terminar la trinchera de corte comenzará a trabajar en la banda ´´i´´, ensanchando la trinchera, después en las bandas ´´k, l, m´´, hasta que no sea extraído el volumen V 1 , que permite la apertura y preparación del horizonte 2. Teniendo un ancho de plazoleta normal (B), el frente de trabajo en el horizonte 1 (L f ) ocupa la posición D f . De esta manera se garantiza la posibilidad de profundización de la cantera hasta el horizonte 2. Si existe la necesidad, la excavadora comenzará inmediatamente el laboreo de la trinchera de entrada A1B1 y después la de corte B1C1. El tiempo de preparación de nuevos horizontes (T) se determina como el intervalo de tiempo entre dos situaciones similares de los trabajos mineros en los horizontes contiguos. En el caso analizado los puntos C y C1 que corresponden a la 72 �determinación del laboreo de las trincheras de corte en los horizontes 1 y 2, de acuerdo con el gráfico T=2.5 años. La velocidad de profundización puede ser determinada por la siguiente expresión: hp = h T Donde:h p - velocidad de profundización, m/año; h - altura del escalón, m. Para aumentar la velocidad de profundización es necesario disminuir el tiempo de preparación de los nuevos horizontes. Con este objetivo se utilizan varias excavadoras durante la preparación de los nuevos horizontes. Si en el caso visto utilizamos dos excavadoras, la primera laborea las trincheras de apertura, el frente de trabajo se divide en dos bloques, L b1 = L b2 = 400 m. La segunda excavadora comienza a trabajar en el desplazamiento del borde de la trinchera en el bloque b 1 , cuando la excavadora N 1 ha laboreado la trinchera a una distancia tal que permite el trabajo de la segunda, que va más rápido (debido a que la sección transversal de la banda es menor que la de la trinchera) y que esta no se acerque a una distancia menor que 150 m. En el caso analizado la segunda excavadora puede comenzar 3.5 meses después que la primera. La excavadora N 1 , después del laboreo de la trinchera pasa al bloque b 2 , para desplazar el borde de la trinchera. La excavadora N 2 al terminar el horizonte 1, puede pasar a laborear la trinchera de apertura A11 B11 y la de corte B11C11. Aquí también hay que observar la distancia mínima de 150 m hasta la excavadora N 1 que trabaja en el ensanchamiento de la trinchera en el bloque 2. La utilización de dos excavadoras permitió disminuir el tiempo de preparación del nuevo horizonte hasta T 1 =1.2 años y de esta manera aumenta significativamente la velocidad de profundización. En gráfico L=f(T), de la Figura No. 41 el trabajo de las excavadoras se representa 73 �con líneas, puesto que las secciones de las trincheras son estables, y como las secciones de las bandas no son estables, el trabajo de las excavadoras en el ensanchamiento de las trincheras se representa en forma de área (superficie). 74 �D M L k i C C 1000 m K C´ 900 C´ H1 800 700 B H2 600 I I B´ 500 400 A´ 300 B´ 200 B B 100 i l A´ f A I–I A T, años 3,5 años V α φ H2 1 año 2 años Figura No. 41. Gráfico de organización de los trabajos de apertura y preparación de nuevos horizontes. 75 �II.4.1.- Apertura con trincheras sucesivas interiores. En la Figura No. 42 está representada la vista de una cantera aperturada con trincheras sucesivas interiores. Este método de apertura se utiliza con diferentes tipos de transporte: ferroviario, automotor, transportadores de banda, skips. En dependencia del tipo de transporte varía la pendiente de las trincheras y las construcciones de las plazoletas de intersección de las trincheras y los escalones. Durante la apertura con este método el sentido del movimiento del transporte no varía al pasar de un escalón a otro. El sistema de trincheras sucesivas ocupa en el bordo de la cantera un tramo de longitud: hj n −1 L ≥ ∑ Lbj + ∑ loj = ∑ + ∑ loj 1 1 1 i 1 n n −1 n donde: i - pendiente media de las trincheras de apertura. n - cantidad de escalones; L bj - longitud de las trincheras de apertura. L oj - longitud de las plazoletas de intersección, h j - altura de los escalones. En la Figura No. 42 se muestra la organización de los trabajos y su interpretación gráfica durante la apertura con sistema de trincheras sucesivas interiores. La excavadora N 1 laborea la trinchera de apertura AB en el escalón inferior (horizonte 50m) y después laboreará la trinchera de corte BG, es decir, preparará el horizonte 50m. Cuando el frente de arranque de la trinchera se desplaza a la distancia lT, se puede comenzar el laboreo de la trinchera de corte en el horizonte 50m. En sentido contrario (BK) con la excavadora N 2 . Este proceso se ha representado en el gráfico con las líneas inclinadas AB, BG, BK. 76 �La situación de los trabajos mineros en el momento de terminación del tramo de la trinchera de corte BK se muestra en la Figura No. 42. Para el ensanchamiento de la trinchera de corte, el frente de trabajo se divide en 4 bloques. Primeramente la excavadora N 3 y N 4 comienzan a trabajar en el bloque 2 y 3. El proceso de trabajo se representa en el gráfico L=f(T)en forma de rectángulo. La trinchera de apertura CD en el horizonte 35m se puede laborear en 12.5 meses y la de corte DG dentro de 13.3 meses (Figura No. 42 C) a partir del comienzo de los trabajos de preparación. Comienza el trabajo en el horizonte 35m con el laboreo de la trinchera de corte (Figura No.42D) su ensanchamiento en 4 bloques (5,6,7,8) y se laborea la trinchera de entrada al horizonte 20 (Figura No. 42E, recta EF) . El intervalo de tiempo entre el comienzo del laboreo de las trincheras de corte en los horizontes contiguos T 25 y T 20 representa el tiempo de preparación de los horizontes. Durante el análisis de estos gráficos el Prof. Arsentiev obtuvo una expresión para determinar la posible velocidad de profundización durante la apertura con trincheras sucesivas interiores. hp = 12 × Q     La + L p 1   h( Cotϕ + Cotβ ) × Lb + + × ( b + h × Cotα )   m   c × ( Lb + le )   La fórmula es real cuando V t ≥V o Vt = c×Q h( b + h × Cotα ) Donde: V t - velocidad de laboreo de la trinchera; V o - velocidad de ensanchamiento. 77 �Vo = m×Q h 2 × ( Cotϕ + Cotβ ) es decir, cuando: m≤ c × h × ( Cotϕ + Cotβ ) b + h × Cotα Cuando V t =V o hp = 12 × Q   1 ( ) ϕ β α h L Cot Cot b h Cot × × + + × + × ( )   b c × ( La + Lb + la + le )   Q - productividad de la excavadora, m3/mes; h - altura del escalón, m; ϕ - ángulo de inclinación del bordo de trabajo, grados; β - ángulo de inclinación de la dirección de profundización, grados; α - talud del escalón, grados; L b - longitud del bloque de la excavadora, m; L a - longitud de la trinchera de apertura, m; L p - longitud de la plazoleta de intersección, m; le - distancia mínima permisible entre la excavadora que laborea la trinchera y la que la ensancha, m; b - ancho de la trinchera de corte por el fondo, m; e - coeficiente de disminución de Q durante el laboreo de trincheras; m - cantidad de excavadoras que trabajan en el ensanchamiento de las trincheras. 78 �D C E G B G 1 F H= 35m H = 50m G b4 A A H= 20m b8 b8 E 1 b3 b7 b7 4 D D D H = 50m H = 35m A b6 b6 It B C B C C B b2 3 K A-A N A A b1 2 A b5 h V1 H - 50 2 V2 H - 35 K H - 20 K β φ M 79 �Figura No. 42. Apertura con trincheras sucesivas interiores G km G H – 20, E1 H – 35, E3 E3 V5= 260 000 m3 T5= 6 meses T2= 6 meses P – 50, E1 F B8 b4 E1 V2= 360 000 m3 b3 E4 V2= 260 000 m3 It D T2= 5,5 meses D B7 E4 V5= 360 000 m3 T5= 6 meses E K E3 H 35 C b2 E3 V1=335 000m3 T2=6,3meses lt B6 E5 V5= 350 000 m3 T5= 7 meses B It B H - 50 A b5 E6 V5= 370 000 m3 T5= 3,5 meses b1 E2 V1= 400 000 m3 H – 50 t2 T1= 8 meses a b K c E K d T/ Años 80 ��II.4.2.- Apertura con sistema de trincheras cerradas interiores. Este método está muy difundido, sobre todo en la explotación de yacimientos con gran cantidad de escalones, porque ocupa una parte pequeña del bordo en comparación con el sistema de trincheras sucesivas. El esquema de apertura se representa en la Figura No.43, en ella se muestra la vista en planta y la proyección del bordo de la cantera en la superficie. Para la apertura del escalón con cota -h, desde la superficie se laborea la trinchera de apertura con pendiente “i”. En el horizonte -h (menos h) se utiliza el giro cerrado para el transporte ferroviario y el de lazo para el transporte automotor. La apertura del horizonte -2h se realiza con otra trinchera de entrada en sentido contrario, en este también se realiza el giro cerrado o de lazo, y así sucesivamente. De esta manera los medios de transporte varían su sentido de movimiento en cada escalón. El sistema de trincheras cerradas ocupa en el bordo de la cantera una longitud no menor que: Lt = La + 2lt = h + 2lt i donde: L a - longitud de la trinchera de apertura (proyección en el plano horizontal); l t - longitud del acceso cerrado, (cerrado o de lazo); h - altura del escalón; i - pendiente media de las trincheras de apertura. En la Figura No. 43 están representadas las posiciones de los trabajos mineros, y el gráfico L=f(T) de organización de los trabajos durante la formación del sistema de trincheras cerradas. La posición “a” corresponde al laboreo de la trinchera de apertura en su fase final en el horizonte 50m; “b” y “c” corresponden al laboreo de la trinchera de corte en el horizonte 50m. El ensanchamiento de la trinchera en el horizonte 50m, se realiza en cuatro bloques que se representan en el gráfico con 82 �rectángulos de altura igual a su longitud y ancho igual al tiempo de preparación del bloque hasta el momento de creación de la plazoleta de trabajo normal. El primer tramo que se ensancha es el que corresponde al bloque 3, porque en este parte del horizonte 50m deben comenzar los trabajos de laboreo de la trinchera de apertura en el horizonte 35m. Después comenzarán a explotarse los bloques 2 y 4, y al final el bloque 1. La posición “d” corresponde a la situación de los trabajos mineros en los horizontes 50 y 35, en el momento de terminación de la preparación del horizonte 35m. El proceso de profundización de la cantera está representado en el gráfico L=f(T). La excavadora N 1 laborea la trinchera de entrada AF en el horizonte 50 y después la de corte. Este trabajo se representa en el gráfico con las líneas inclinadas, AF y FD. Cuando el frente de la trinchera se mueve a la distancia l t se puede utilizar la segunda excavadora en el laboreo de la trinchera de corte del horizonte 50m, (línea inclinada EF). La trinchera de entrada del horizonte 35 m puede comenzar a laborearse después de explotar los bloques 3 y 2, línea FE, luego comienza la preparación del horizonte 35 m. El intervalo de tiempo entre el comienzo de las trincheras de corte en los horizontes contiguos representa el tiempo de preparación del nuevo horizonte (T). La velocidad de profundización puede ser determinada por la siguiente fórmula: hp = h T Igual que para el método de trincheras sucesivas interiores, para este también existe una fórmula analítica para determinar la velocidad de profundización. Considerando que las excavadoras son del mismo tipo y la longitud de los bloques iguales: 83 �hp = 12 × Q L  1  × (b + h × Cotα ) h × ( Cotϕ + Cotβ ) ×  Lb + a  +  m  c × ( Lb + lt + le ) La fórmula es real cuando V t ≥ V o , es decir, cuando: m= c × h × ( Cotϕ + Cotβ ) b + h × Cotα Si V t = V o , la fórmula toma la siguiente forma: hp = 12 × Q h × Lb × ( Cotϕ + Cotβ ) + 1 c × ( Lb + La + lt + le ) × ( b + h × Cotα ) En estas fórmulas: Q - productividad de la excavadora, m3/mes; h - altura del escalón, m; ϕ - ángulo de inclinación del bordo de trabajo, grados; β - ángulo de inclinación de la dirección de profundización, grados; α - talud del escalón, grados; L b - longitud del bloque de la excavadora, m; L a - longitud de la trinchera de apertura, m; L p - longitud de la plazoleta de intersección, m; le - distancia mínima permisible entre la excavadora que laborea la trinchera y la que la ensancha, m; b - ancho de la trinchera de corte por el fondo, m; e - coeficiente de disminución de Q durante el laboreo de trincheras; m - cantidad de excavadoras que trabajan en el ensanchamiento de las trincheras. V t - velocidad de laboreo de la trinchera; V o - velocidad de ensanchamiento de la trinchera. 84 �La desventaja de este método de apertura es la presencia en cada escalón de accesos cerrados, donde los trenes se ven obligados a maniobrar, ello disminuye considerablemente la capacidad de transporte de las vías. Además, como todas las trincheras están ubicadas en un solo borde, el ángulo de este disminuye y esto crea un volumen adicional de trabajo. En la práctica la apertura con trincheras cerradas frecuentemente se utiliza en combinación con trincheras sucesivas, esto permite atenuar las desventajas de uno y otro método. En todos los métodos de apertura con trincheras, los sistemas de apertura se forman en los bordos inactivos de la cantera. En los bordos de trabajo de la cantera el enlace entre los horizontes de trabajo se realiza a través de accesos temporales. 85 �b c Figura No. 43. Apertura con sistema de trincheras cerradas interiores d b4 b4 B B b3 H 50 H 50 H 50 b3 a F F H 35 b2 A A b2 A A b1 A-A B h B VP VP β β H - 50 ϕ H - 35 H - 20 86 �Figura No. 43. Apertura con sistema de trincheras cerradas interiores d D P5 E1 l0 lt F P35 E5 b–3 E–3 T3 = 6.5 meses V3 = 325 t/m3 F F b–2 E–4 T2 = 6 meses V2 = 320 t/m3 B - 50 P50 E2 A D b–4 E–1 T4 = 7 meses V4 = 350 t/m3 0 B35 E3 C lt b–1 E–2 T3 = 8.2 meses V3 = 395 t/m3 a b E C P35 E3 E C T (años) 87 �II.5.- PREPARACION DE LAS ROCAS PARA SU EXTRACCION A CIELO ABIERTO. II.5.1.- generalidades sobre la preparación de las rocas para su extracción. Se utiliza con el objetivo de garantizar la seguridad de los trabajos mineros, la calidad de la materia prima extraída, la posibilidad técnica y las mejores condiciones de utilización de los medios técnicos en los procesos siguientes. La preparación incluye: 1. Desecación de las rocas(en el método de excavación) 2. Debilitamiento y variación del estado de 3. Fragmentación del macizo rocoso. 4. Otras formas de acción sobre las rocas para facilitar su laboreo. El método de preparación da las rocas para la extracción depende ante todo del tipo de estado de agregación y de las propiedades físicas de las rocas en el macizo, de la potencia de la unidad, de la presencia de medios técnicos, los requerimientos de la calidad de la materia prima extraída y también de las condiciones naturales de realización de los trabajos. Los gastos específicos para la preparación de las rocas para la extracción en los gastos generales del laboreo, varían desde 5 hasta 40 %. El arranque de las rocas sueltas en su estado común se realiza exitosamente con todos los tipos de equipos de arranque de excavación–carga (la preparación coincide con el arranque en espacio, tiempo y por los medios de mecanización). Con el método hidráulico la coincidencia de preparación y arranque se reduce a su lavado directo con el chorro de agua. El arranque de rocas densas y las ligadas menos fuertes también puede realizarse directamente del macizo por las máquinas de excavación-carga con esfuerzos de corte elevados. Si los esfuerzos desarrollados por las máquinas de arranque no son suficientes, la preparación de estas rocas para el arranque se reduce al esponjamiento mecánico o en algunos casos con voladuras. Con el método 88 �hidráulico la preparación previa de estas rocas se realiza mediante la inundación, el esponjamiento mecánico o la voladura. Las rocas ligadas no muy fuertes frágiles y muy frágiles se pueden preparar exitosa y económicamente mediante el esponjamiento mecánico. Las rocas ligadas fuertes normalmente se preparan para el arranque mediante voladura. En este caso los procesos de preparación son la perforación y la explosión. Trabajos de excavación-carga Consiste en la extracción de la masa minara del frente, su carga-traslación y descarga en los medios de transporte o en las escombrera. Normalmente la excavación y la carga se realiza por una misma máquina o un complejo de máquinas de excavación-carga. La extracción de las rocas sueltas pueden realizarse mediante excavadoras de todos los tipos y clases (pala directa, retro excavadora, dragalina, excavadoras de rotor, de canjilones, jaibas) y máquinas de excavación-transportación (scrapers, buldózer, cargadores). Para la preparación y extracción de las piedras ornamentales y de recubrimiento se utilizan máquinas cortadoras. La extracción de las rocas voladas se realiza con excavadoras de pala directa o con cargadores frontales. En la excavación-carga hay que realizar una serie de trabajos auxiliares como el aplanamiento de las plazoleta para la excavadoras, la limpieza de sus cucharas, la recogida de los derrames durante la carga, la limpieza del techo del cuerpo mineral, la limpieza de las bermas de los escalones, la traslación de cables, el suministro de materiales y repuesto. Para realizar estos trabajos se utilizan buldózeres, scrapers, aditamentos colgantes de las cucharas de las excavadoras winches, plataformas sobre camiones o ferrocarril. Transporte de las rocas. 89 �Este es el proceso más trabajoso y caro (de 30 – 70 % de los gastos totales). En las canteras anualmente se laborean y trasladan desde decenas de miles hasta cientos de millones de toneladas de masa minera. La distancia de transportación de las rocas de destape desde el frente a la escombrera y del mineral a los usuarios varía desde algunas decenas de metros hasta decenas de kilómetros. A veces las rocas desde el punto de carga hasta el punto de descarga se traslada con las excavadoras, scrapers o buldózeres, pero lo más frecuente es que esto se realice con diferentes medios de trasporte. Una particularidad importante de la traslación de la masa minera es que la ubicación de las puntos de carga en los frentes y de descarga en las escombreras no son estacionarios, a consecuencia de lo cual las vías de transporte regularmente se alargan o se acortan y se trasladan, lo que requiere de trabajos auxiliares muy laboriosos. Los tipos básicos de transporte en las canteras son: Ferroviario Automotor Transportador Otros tipos de transporte utilizados con menor frecuencia son; el skip, el transporte hidráulico, y otros. En algunos casos se realiza el transporte combinado. Los trabajos auxiliares en el transporte consisten en la construcción, reparación y mantenimiento corriente de las vías, la traslación periódica de estas y el mantenimiento corriente a los medios de transporte. La preparación de las rocas para la excavación se realiza con el objetivo de garantizar la seguridad de los trabajos mineros, la calidad de la materia prima la posibilidad técnica de mejores condiciones de utilización de los medios de mecanización de los demás procesos tecnológicos. La preparación incluye: aseguramiento de la estabilidad de los paramentos; drenaje; variación de su estado agregacional; fragmentación del macizo. 90 �La preparación de las rocas para el arranque o excavación se puede realizar por métodos mecánicos, hidráulicos, físicos, combinados y con explosivos. La selección del método depende ante todo del, estado agregacional y propiedades de las rocas en el macizo, potencia productiva de la empresa, presencia de medios técnicos, exigencias a la calidad de la materia prima, y también de las condiciones naturales. Los gastos en la preparación oscilan entre 5-40 % del total de los gastos de extracción. La excavación de las rocas blandas se puede realizar con cualquier equipo de arranque, en este caso la preparación se conjuga con la excavación y se realiza con el mismo equipo. La excavación de rocas densas se realiza con equipos de mayor fuerza. Las rocas duras deben ser preparadas para la excavación • por métodos explosivos. III.5.2.- Formación de Escombreras. Estos trabajos consisten en el traslado y ubicación de las rocas de destape o el mineral que se va a almacenar por un tiempo largo en plazoletas especiales preparadas para este fin; el peso específico de los gastos para la formación de escombreras oscila desde 5 hasta 20%. La formación de escombreras puede realizarse tanto con máquinas especiales como con los medios de mecanización de otros procesos productivos, tales como excavadoras, buldózeres,. Cuando la traslación de las rocas se realiza en camiones, como equipos formadores de escombreras se utiliza el buldózer. El conjunto de procesos productivos interrelacionados que asegura la variación del estado de agregación de las rocas de destape y del mineral y también su carga, traslación y almacenamiento constituye la tecnología de laboreo de un yacimiento: La tecnología y la mecanización de los trabajos mineros se basa sobre los principios de: Fluidez. Simultaneidad e independencia de los procesos. 91 �Aseguramiento de las distancias más cortas de traslación de la masa minera. Disminución del número y el volumen de los trabajos auxiliares. Gastos mínimos de producción y máxima ganancia en la realización de la producción. Las labores de escombreo representan el último proceso tecnológico fundamental en la explotación de una mina a cielo abierto. Es un proceso de mucho trabajo, de la calidad de este depende en amplio margen el ritmo y el rendimiento económico del trabajo de la mina. Los gastos de las labores de escombreo en la minería a cielo abierto alcanzan el 12-15 % de los costos totales de extracción de 1 m3 de rocas estériles. Absorben alrededor del 25 % de los trabajadores del destape. Durante la planificación y proyección de las labores de escombreo es necesario considerar los siguientes factores: - Las escombreras deben tener el volumen suficiente, encontrarse a la distancia mínima de la cantera, estar situadas en áreas sin mineral útil, no obstaculizar el desarrollo de los trabajos mineros y facilitar la creación de las condiciones de seguridad del trabajo. - El método de escombreo y los medios de mecanización deben garantizar el almacenamiento continuo de rocas, la capacidad de recibimiento, los gastos mínimos y la productividad máxima de los trabajadores. El laboreo de escombreras incluye los siguientes trabajos: - descarga de las rocas en el frente de escombrera; - distribución de las rocas en la escombrera; - traslado de las vías de comunicación. Las escombreras se clasifican por varios índices. - Por el lugar de ubicación: . Interiores. 92 �. Exteriores. . Combinadas. Las escombreras interiores Figura No.44 se ubican en el espacio laboreado durante la explotación de los yacimientos horizontales. V V Figura No.44. Escombrera interior M- Mineral V- Estéril Las escombreras exteriores Figura No.45, se ubican fuera del campo de minas durante la explotación de yacimientos abruptos. En estos casos es preferible situarlas en las laderas de las montañas, en depósitos naturales. En aquellos casos de ubicación de escombreras en lugares llanos es necesario construir las capas iniciales. Existen varios métodos para construir esta capa inicial: usando las rocas de reserva, cuando a su lado se laborean excavaciones, las rocas de esta se utilizan para la capa inicial, usando las rocas del destape. Los métodos de construcción de la capa inicial con las rocas de reserva o de destape hasta la altura proyectada H o se muestran en la Figura No.46. 93 �Las escombreras combinadas Figura No.47 como regla tienen lugar durante la explotación de yacimientos horizontales con gran potencia de rocas suprayacentes. Antes de alcanzar la profundidad final todas las rocas de destape se transportan hasta las escombreras exteriores y después de los escalones inferiores a las interiores. 94 �A V B C Figura No. 45. Escombreras exteriores. A – En espacios naturales o artificiales B – En laderas C – En llanuras 95 �Ho Ho Figura No.46. Esquema de formación de escombreras. 96 ��P Figura No. 47. Escombreras combinadas 98 ��El límite de las rocas de destape para cada escombrera se determina por la capacidad de recibimiento de estas y por cálculos técnico-económicos. - Por su altura: . De un piso, . De varios pisos. - Por el desarrollo del frente de trabajo: Figura No 47. . Paralelas. . En forma de abanico. . Circulares. 100 ��3 1 2 Figura No.48 Variantes de desarrollo del frente de la cantera. 1 - Paralelo 2 - Abanico 3 - Circular 102 ��- Por el método de mecanización: . De excavadoras. . De bulldozer. . Con formadores de escombreras de cinta. . De arado. . Con screpas. . Hidráulicas. . Combinadas. La mayor difusión en la actualidad la han obtenido las escombreras de excavadoras y de bulldozer. Las primeras trabajan fundamentalmente con transporte ferroviario y las segundas con transporte automotor. III.5. 2.1.- Tecnología de laboreo de escombreras con excavadoras. Se utilizan fundamentalmente excavadoras de un solo cubo con capacidad entre 4-16 m3. La capacidad de admisión de la escombrera alcanza los 500 m3/m de longitud del frente de la escombrera. El ancho del desplazamiento de las vías con excavadoras de 4-5 m3 oscila entre 20-25 m, para excavadoras de 8 m3 es de 30-32 m. En los últimos años se ha comenzado a utilizar dragalinas en las escombreras. Sin embargo aumentando la capacidad de recibimiento específico de la escombrera y el ancho del desplazamiento de las vías, las dragalinas solo se pueden utilizar en rocas blandas o muy bien fragmentadas, y en comparación con palas mecánicas de igual capacidad, la duración del ciclo de trabajo es mayor, y por ende es menor la productividad. La desventaja general de este método consiste en la reexcavación de las rocas procedentes de las canteras, pero ello no ha impedido la difusión universal del método que en la actualidad es el más utilizado a nivel mundial. En la Figura No.49 está representado en forma general el frente de trabajo. La excavadora distribuye las rocas en la banda de escombreo de ancho “A” y longitud “L”. El cambio de trenes vacíos y llenos se realiza en el punto de cambio (P. C.). 104 �Se representa el trabajo de la excavadora en la banda de escombreo. Cuando se utilizan palas mecánicas, como regla el escalón de escombreo “H o ” se divide en dos subescalones h 1 y h 2 . La excavadora se instala en el piso del escalón superior, prepara una zanja de recibimiento para que descarguen en ella los vagones. La excavadora reparte las rocas por los subescalones superior e inferior. Cuando la zona de acción de la excavadora en ambos subescalones está repleta, esta se mueve a lo largo del frente en la Figura No.49, se representa con una flecha) prepara una nueva zanja de recibimiento y trabaja hasta rellenar los subescalones. Cuando se termina la banda de escombreo, se trasladan las vías a una posición nueva para laborear otra banda. 105 �Figura No. 49. Laboreo de escombreras con excavadoras. Cálculo del laboreo con excavadoras. Las escombreras deben garantizar el trabajo continuo de la cantera, al recibir y almacenar las rocas de destape que permiten la creación de los frentes de extracción de mineral. Los cálculos de las labores de escombreo con excavadoras incluyen: 106 �. Determinación de l área de la escombrera. “S”. Para escombreras de un nivel. S= Vd × Ke Ho Para escombreras de dos niveles. S= Vd × Ke Ho 1 + Ho 2 × η Donde: V d - volumen de rocas estériles en los contornos de la mina; K e - coeficiente de esponjamiento de las rocas en la escombrera, (K e =1.151.4); H o - altura de la escombrera; H o1 -H o2 - altura de los niveles 1 y 2; η- coeficiente de llenado del área del segundo nivel (η= 0.4-0.8). Determinación de la cantidad de trenes que descargan en un día en la banda de escombreo. Nt = f ×T 2 L + n × td + τ V Donde: T - jornada de trabajo en un día; f - coeficiente que considera la no uniformidad en la llegada de los trenes (f=0.85-0.9); L - distancia desde el punto de cambio hasta el lugar de descarga; V - velocidad de traslación del tren, (7-10 Km/h); n - cantidad de vagones en el tren; t d - tiempo de descarga de un vagón; τ - tiempo para el enlace durante el cambio de trenes, (τ ≅ 0.05 h). 107 �Capacidad de recibimiento diaria de la banda de escombreo a partir de las posibilidades de transporte. Wrt = Nt × n × V Donde: V - volumen de rocas en el vagón. Capacidad de recibimiento diaria a partir de las posibilidades de almacenamiento. Wra = Qe Donde: Q e - productividad de la excavadora, m3/día. Determinación de la capacidad racional de la cuchara de la excavadora,se parte de la interrelación que debe existir entre los equipos de transporte y carga (la productividad de la excavadora debe ser igual a la capacidad de recibimiento de la banda en dependencia del transporte). Wrt = Wra Sustituyendo los valores de W rt y W ra en fórmulas anteriores se obtiene el tipo más racional de excavadora. Capacidad de recibimiento de la banda de escombreo. Wb = Ao × Ho × L Ke Donde: A o - ancho de la banda; L - longitud de la banda de escombreo. Ao = 0.9 × ( Ra + Rd ) Ao = 2 Ra2 + l 2 + P Donde: 108 �R a - radio de arranque de la excavadora, m; l - longitud de la zanja de recibimiento, l = (2-3)l v; P - distancia de seguridad desde el eje de la vía hasta la zanja de recibimiento, (P≅2.5 m) l v - longitud del vagón; H o - altura de la escombrera. Determinación del tiempo entre traslados de las vías. Tt = Wb , dias. Wrt Todos los cálculos anteriores son solo para una banda de escombreo. Ellos podrán ser utilizados para toda la cantera si la productividad estéril diaria de esta no sobrepasa la capacidad de recibimiento de una banda, en caso contrario es necesario determinar la cantidad necesaria de estas. Nt = ( Wc × 1 + tnt Tt Wb ) Donde: W c - productividad estéril de la mina en un día, m3; t nt - tiempo de nivelación de la nueva traza y traslado de la vía; T t - tiempo de traslado de la vía. Volumen de trabajo para el cambio de vías. Conociendo el tiempo para el traslado de las vías en las bandas de escombreo, la longitud de estas bandas, y el régimen de trabajo de la escombrera, se puede establecer el volumen de trabajos viales P (metros de vías férreas al año). R× L P= Tt Donde: 109 �R - cantidad de días de trabajo al año; L - Longitud de las bandas. III.5.2.2.- Tecnología del laboreo de escombreras con bulldozer. Las labores de escombreo se realizan con bulldozer como regla general cuando las rocas estériles son transportadas por camiones. Si se cuenta con bulldozer muy potentes (más de 500 HP) se puede utilizar racionalmente el transporte ferroviario. Los trabajos de escombreo incluyen: - descarga de las rocas en el talud o en la plazoleta de descarga; - traslado de las rocas por el talud con los bulldozeres (nivelación del borde); - trabajos viales y de nivelación. Existen dos métodos de laboreo de escombreras con el transporte automotor. . Periférico. . De plazoleta. En el primer caso las rocas son descargadas directamente en el talud de la escombrera o muy cerca de este, luego los bulldozer las trasladan hacia el borde superior del escalón. El volumen de trabajo del bulldozer depende de la distancia entre este borde superior y la máquina que descarga. En presencia de una base estable de la escombrera, se trata de descargar las rocas directamente en el talud. Para garantizar la seguridad del trabajo en estos casos se usan dos métodos: - Se crean montículos de rocas delante del borde del escalón de la escombrera, (Figura No. 50A); 110 �- Fijación de los camiones antes de la descarga (Figura No. 50B ) como puntos de fijación pueden servir tornillos de cementación o máquinas pesadas (tractores u otras). A 0.45 – 0,8m B 1 – 1.5m Figura No. 50. Formas de garantizar la seguridad de los trabajos durante el Laboreo de escombreras con Bulldozer A – Montículos de seguridad B – Anclado del camión En el segundo caso (método de plazoleta), Figura No.51. las rocas se descargan sobre toda el área de la escombrera después se nivela con los bulldozer y se apisona con cilindros o rodillos, aquí queda lista para la segunda capa. La distancia de transportación de las rocas por los bulldozer no sobrepasa los 5-15 m. este método se utiliza cuando las rocas son blandas y poco estables. 111 �3 2 1 Figura No.51. Escombrera de plazoleta Se puede señalar que el método periférico , figura No. 52. alcanza rápidamente la altura máxima y se desarrolla en lo adelante por el área de la escombrera, y el de plazoleta primeramente ocupa toda el área de la escombrera y va ganado altura poco a poco, por capas. En la actualidad la mayor difusión la obtenido el método periférico, en primer lugar por que el volumen de rocas de elevada fortaleza sobrepasa ampliamente al de rocas blandas. 112 �Figura No. 52. Escombreras periféricas. 113 �Cálculo de las labores de escombreo con bulldozer. Estos cálculos consisten en la determinación del área de la escombrera, longitud del frente de descarga, y la cantidad necesaria de bulldozer. Los datos iniciales para el cálculo están representados por el volumen de rocas a almacenar, W, productividad diaria (turno) estéril de la cantera, volumen real de rocas transportadas por u camión en un viaje. Determinación del área de la escombrera. Se W × Ke He × K a Donde: W - volumen de rocas que serán depositadas en la escombrera durante toda su existencia; K e - coeficiente de esponjamiento de las rocas en la escombrera ( K e =1.051.2); H e - altura de la escombrera; K a - coeficiente que considera los taludes y la no uniformidad del llenado de la escombrera (para escombreras de un nivel (K a =0.8-0.9) y para dos niveles K a =0.5-0.7). Determinación del número de tramos de la escombrera. En las escombreras de bulldozer es necesario determinar la cantidad de tramos activos que son de descarga, de nivelación y de reserva. El orden de cálculo es el siguiente: - Se determina el número medio de camiones que descargan en la escombrera en una hora. N= Aeh × f n Qc Donde: 114 �A eh - productividad estéril de la mina m3/h. f n - coeficiente que refleja la no uniformidad del trabajo de destape de la cantera. f n =1.25 - 1.5 Q c - volumen de rocas transportadas por un camión en un viaje. Cantidad de camiones que descargan simultáneamente en la escombrera. No = N × td 60 Donde: t d - duración de la descarga y maniobra de un camión.(t d =60-100s) A partir del número de camiones que descargan simultáneamente en la escombrera se determina la longitud del frente de descarga de la escombrera. Ld = N o × b Donde: b - ancho de la franja ocupada por un camión durante las maniobras de descarga (el valor mínimo b=18-20m, el máximo b=30-40 m). El número de tramos de descarga en la escombrera trabajando simultáneamente se determina por la fórmula siguiente: Ns = Ld 60 ÷ 80 El número de tramos que se hallan en fase de nivelación como regla se toma igual al anterior Nn = Ns El número de tramos de reserva habitualmente se determina por la fórmula siguiente: Nt = Ns + Nn + Nr A partir del número total de tramos de la escombrera se puede determinar la longitud total del frente de la escombrera. 115 �Lt = (60 ÷ 80) × N t Cantidad necesaria de bulldozer. El número de bulldozer de trabajo se determina a partir del volumen de trabajo en la escombrera que se establece de la siguiente forma: Vt = Aeh × K Donde: K- coeficiente que considera la cantidad de rocas que quedan en la plazoleta durante la descarga del camión. K= Vo Vc Donde: V o - volumen de rocas que se quedan en la superficie de la plazoleta durante la descarga; V v - volumen de rocas que carga el camión. Entonces la cantidad de bulldozer se determina por la siguiente fórmula: Nb = V Qb Donde: Q b - productividad media horaria del bulldozer. El parque inventarial del bulldozer se determina de la siguiente forma: Ninv = Nb α Donde: α - coeficiente de utilización del parque de equipos. 116 �II.6.- SISTEMAS DE EXPLOTACIÓN A CIELO ABIERTO, PRINCIPALES ELEMENTOS, INDICES Y PARAMETROS. II.6.1.- Generalidades y principales elementos del sistema de explotación Por Sistema de Explotación se entiende el orden de formación de la zona de trabajo de la cantera en tiempo y espacio, que se caracteriza por el desarrollo armónico de los trabajos mineros en los escalones, formas de los frentes y dirección del desplazamiento. El sistema de explotación debe caracterizar el desarrollo de los trabajos de preparación y extracción en la mina a cielo abierto. Es necesario señalar, que la tecnología del trabajo de destape se diferencia muy poco de la tecnología de extracción, en muchas ocasiones en un escalón de trabajo se realizan ambas labores con el mismo equipamiento. Los horizontes de extracción y destape se preparan con ayuda de trincheras de corte y zanjas de preparación, las cuales representan las excavaciones mineras de preparación. Tanto los trabajos de destape como los de extracción se caracterizan por dos particularidades básicas: tipo y dimensiones de los equipos tecnológicos empleados y el carácter del desplazamiento en el tiempo y espacio de los frentes de arranque y de trabajo. La primera particularidad determina los métodos de mecanización del arranque y transporte de las rocas, estos varían frecuentemente por el progreso técnico. La segunda particularidad determina el sistema de explotación, el carácter del desarrollo de los trabajos mineros en la mina a cielo abierto. Los parámetros del sistema de explotación dependen del tipo de equipamiento utilizado y a su vez influyen en la efectividad del trabajo de estos. 117 �A diferencia de los métodos de arranque y transporte los sistema de explotación varían muy poco en el tiempo, y con el arribo de nuevos tipos de máquinas adquieren nuevas particularidades. Los sistemas de explotación y los métodos de arranque y transportación (o esquemas de mecanización compleja) representan dos caras de un mismo proceso de explotación de yacimientos. Al mismo tiempo con un mismo sistema de explotación es posible utilizar diferentes variantes de mecanización del arranque, carga y transportación de las rocas y el mineral y viceversa, un método de arranque puede ser utilizado en varios sistemas de explotación. El sistema de explotación previsto durante la proyección, predetermina el tipo de equipos mineros y de transporte, los principales parámetros de la cantera y sus principales elementos, y también los índices técnico-económicos del trabajo de la cantera. Los principales elementos del sistema de explotación son: escalones de trabajo, bandas de excavación, plazoletas de trabajo, trincheras de corte, zanjas de preparación, escombreras interiores. Los principales parámetros del sistema de explotación son: altura (h) y talud del escalón, ancho de la banda de excavación, talud del bordo de trabajo de la cantera, longitud del frente de trabajo para un equipo de carga (longitud del bloque de excavación), longitud del frente mineral, longitud del frente de destape, longitud total del frente de trabajo. n Lm = ∑ li i =1 m Ld = ∑ l j j =1 118 �r Lt = ∑ l k k =1 Donde: i, j, k - Cantidad de escalones de extracción, destape y total respectivamente; l i , l j , l k - Longitud de los frentes de extracción, destape y total respectivamente. Los sistemas de explotación se caracterizan por los siguientes índices fundamentales: - Velocidad de desplazamiento del frente de arranque (V fa ) V fa = Q m / mes A×h - Velocidad de desplazamiento del escalón de trabajo. V ft = 12 × Q = h p ( Cotϕ + Cotβ ) , m / año. Lb × h - Velocidad de profundización de la cantera (h p ) hp = V ft Cotϕ + Cotβ - Velocidad de descenso de los trabajos de extracción (h ext ) V ft  Cotϕ + Cotβ  = hext = h p    Cotϕ + Cotγ  Cotϕ + Cotγ - Productividad por unidad de longitud del frente de extracción (mineral) m= Am Am = n , m 3 / Km. año Lm ∑ li i =1 - Productividad por unidad del frente de destape (a e ) e= Ae A = m e , m3 / Km. año Le ∑ lj j =1 119 �- Productividad en masa mineral por unidad del frente total de trabajo (mm) mm = Amm m ∑l k =1 , M 3 / Km / año k - Pérdida de mineral útil, reflejada por el coeficiente de pérdida (η) η= ∆P P - Empobrecimiento cualitativo (disminución del contenido mineral útil a partir de la adición de rocas estériles (ρ) α −α' ρ= α - Empobrecimiento cuantitativo (ρ') ρ' = V P Donde: A m - productividad mineral de la cantera; A e - productividad estéril de la cantera; P - volumen planificado de extracción de mineral; ∆P - pérdidas absolutas de mineral, m3; α - contenido de componente útil en el mineral (en el macizo), %; α' - contenido de componente útil en el mineral extraído, %; V - cantidad de rocas estériles adicionadas al mineral, m3. Algunos elementos e índices de los sistemas de explotación, como los escalones, velocidad de profundización, son también elementos e índices de la apertura del campo de cantera. II.6.2.- Clasificación de los sistemas de explotación, concepto de régimen y etapas de los trabajos mineros. 120 �Como ya vimos, la relación cuantitativa de los volúmenes de los trabajos de destape y extracción se expresa por medio de los coeficientes de destape. La sucesión de los trabajos de destape y extracción durante el período de existencia de la cantera para la cual se asegura un laboreo del yacimiento planificado, seguro y económico se caracteriza por el régimen de los trabajos mineros a cielo abierto. Se diferencian los regímenes uniformes y no uniformes de los trabajos mineros. Los regímenes uniformes, Figura No, 53, (una etapa) son característicos para unidades con un plazo de servicio no grande. Ti T2 T3 Figura No.53. Régimen uniforme de trabajo Cuando la explotación de un yacimiento es muy prolongada es racional un régimen no uniforme (multietapa), Figura No. 54. 121 �Ti T2 T3 Figura No.54. Régimen no uniforme de trabajo La magnitud de las etapas se elige de modo que corresponda con el plazo de amortización del equipamiento básico de la cantera. El paso de etapa en etapa en tiempo se corresponde con la necesidad de cambiar el equipamiento que ha envejecido. El establecimiento de regímenes racionales de los trabajos mineros es particularmente complejo e importante en el laboreo de cuerpos inclinados y abruptos, cuando los índices económicos de la actividad de la cantera varían debido a la necesaria y permanente profundización de los trabajos mineros. II.6.2.1.- Concepto de flujos de carga y circulación de carga en las canteras. Un flujo de carga de determinada calidad se caracteriza por una dirección relativamente estable (en el tiempo) y determinado volumen de traslados en un turno o día. Si el escalón está formado por rocas homogéneas (destape o mineral) en sus límites se forma un flujo de carga elemental de roca de destape o de mineral. Si el escalón está compuesto, por ejemplo, por rocas de destape y mineral en sus límites se forman dos flujos de carga elementales. Al complicarse las condiciones de yacencia de las rocas se puede formar un gran número de flujos de carga 122 �elementales. Los flujos de carga elementales en un escalón se unen en un flujo de carga del escalón. A su vez los flujos de carga de los escalones se tiende a unirlos en el flujo de carga de la cantera. Se diferencian los flujos de cargas convergentes y divergentes (figura No.55) Figura No. 55. Flujos de carga divergentes y convergentes. y también concentrados y dispersos. Figura No. 56. 123 �Figura No. 56. flujos de carga concentrados y dispersos. Un flujo de carga se considera concentrado si los flujos de carga básica se desplazan por una vía de transporte de salida y disperso si los flujos de carga independientes se trasladan por diferentes vías básicas. La circulación de carga la de cantera es la cantidad de carga (en toneladas o metros cúbicos) por unidad de tiempo (hora, turno, día, año). II.6.3. Zona laboral de la cantera. La zona laboral de la cantera corresponde a aquella parte de ella en la que se realizan los procesos productivos básicos, es decir, el conjunto de bancos que se encuentran en laboreo simultáneamente. La zona laboral a medida que se desarrollan los trabajos mineros se amplia desde las dimensiones iniciales de la trinchera de corte hasta que su arista superior alcanza el contorno final de la cantera al nivel de la superficie. El desarrollo de la 124 �zona laboral en profundidad continúa hasta el momento que los trabajos mineros alcanzan la profundidad final de la cantera. Al laborear yacimientos horizontales y poco inclinados la zona laboral varía muy poco en altura. Estas zonas laborales se denominan sin profundización (condensadas). Hzl Hb Figura No. 57. Zonas laborales sin profundización (condensadas). Al laborear yacimientos inclinados y abruptos las dimensiones de la zona laboral varían tanto en al plano como en altura. Estas zonas laborales se denominan con profundización. B4 B3 B2 B1 H1 H2 H3 H4 Figura No. 58. Zonas laborales con profundización. 125 �II.6.4.- Sistemas de explotación y sus clasificaciones. Sistema de explotación: es un orden establecido de realización de los trabajos de destape, extracción y preparatorios que posibilita el laboreo seguro, económico y total de los recursos observando las medidas de conservación del medio. Los sistemas de laboreo o de explotación de los cuerpos horizontales y poco inclinados, en el período de la explotación se caracterizan solo por el orden de realización de los trabajos de destape y extracción y las variaciones de la longitud del frente de los trabajos o la altura de los escalones aislados. Los trabajos preparatorios, en este caso, terminan con la creación del frente primario de los trabajos de destape y extracción. Estos sistemas de explotación se denominan sin profundización ya que para ellos es característica una ubicación constante de la zona laboral. La particularidad característica del laboreo de los yacimientos inclinados y abruptos es que a medida que se desarrollan los trabajos mineros en profundidad la altura de la zona laboral aumenta y es necesario en relación con esto, realizar trabajos preparatorios durante todo el período de explotación. Los trabajos preparatorios en el período de explotación son necesarios para la apertura de los horizontes en profundidad y para la creación de un frente estable de los trabajos de destape y extracción. Tales sistemas de explotación se llaman con profundización, ya que para ellos es característico el traslado de la posición laboral. Las clasificaciones de los sistemas de explotación se basan en: - El desarrollo general de los trabajos mineros en relación con los contornos del campo de cantera. - La dirección de desplazamiento de las rocas de destape - La forma de realización de los trabajos de destape. 126 �Por el desarrollo general de los trabajos mineros en relación con los contornos del campo de cantera los sistemas de explotación se dividen en: - Longitudinales (de uno o dos bordes), el frente de los trabajos de destape y extracción se desplaza paralelamente a la longitud del campo de cantera. Figura No. 59. Sistemas de explotación longitudinales según los contornos del campo de minas (cantera). Transversales (de uno o dos bordes) el frente de los trabajos de destape y extracción se desplazan paralelamente al eje corto del campo de cantera. Figura No. 60. Sistemas de explotación transversales según los contornos del campo de minas (cantera). 127 �En abanico (central y distribuido) el frente de los trabajos de destape y extracción se desplaza en abanico con puntos de giros centrales o distribuidos. Figura No. 61. Sistemas de explotación en abanico según los contornos del campo de minas (cantera). Anulares (centrales o periféricos): El frente de los trabajos de destape y extracción se ubican por todo el borde de la cantera y se desplaza desde el centro hacia los límites del campo de cantera o desde el límite de este hacia el centro. 128 �Figura No. 62. sistemas de explotación anulares según los contornos del campo de minas (cantera). . 129 �Por la dirección de desplazamiento de las rocas de destape los sistemas de laboreo se clasifican en: Con desplazamiento transversal de las rocas a la escombrera sin medios de transporte; se denominan normalmente sin transporte Figura No.63. Sistema de laboreo con desplazamiento transversal según la dirección de desplazamiento de las rocas de destape. Con desplazamiento longitudinal de las rocas a la escombrera con medios de transporte, se denomina normalmente con transporte. Figura No.64. Sistema de laboreo con desplazamiento longitudinal según la dirección de desplazamiento de las rocas de destape. 130 �Combinados: Con desplazamiento transversal y longitudinal al unísono de las rocas a las escombreras. Estos sistemas tienen signos de los sistemas con transporte y sin transporte. Figura No.65. Sistema de laboreo combinado según la dirección de desplazamiento de las rocas de destape Por la forma de realización de los trabajos de destape los sistemas de laboreo se dividen en: Sin transporte, con desplazamiento de las rocas desde los frentes hasta la escombrera interior por medio de las excavadoras de destape (palas directas o dragalinas). Figura No 66. 131 �Figura No.66. Detalles del sistema simple de laboreo sin transporte. 132 �Figura No. 67. Detalles del sistema simple de laboreo sin transporte 133 �Con escavadora única, los trabajo de destape y extracción se realizan por la misma escavadora alternativamente. Las rocas de destape se trasladan al espacio laboreado y el mineral a una tolva móvil ubicada en la superficie. De la tolva el mineral se carga a los medios de transporte. Con transporte de escombrera. Las rocas de destape se trasladan a las escombreras interiores por medio de los puentes de escombrera a las consolas formadoras de escombreras. Especiales. Las rocas de destape se alejan por medio de grúas torres, scrapers, medios hidromecánicos, buldózer y otros equipos especiales. Con transporte: Las rocas de destape se desplazan a las escombras con medio de transporte. Estos sistemas son más complejos y menos económicos que los sistemas sin transporte, pero pueden utilizarse para cuales quiera condiciones de yacencia de los cuerpos minerales y por eso son los más utilizados. 134 �Figura No. 68. Esquema de una Mina a Cielo abierto, Río Tinto, España. 135 �PARTE III.- APERTURA PREPARACIÓN Y EXPLOTACIÓN DE LOS YACIMIENTOS PARA SU EXPLOTACION POR EL MODO SUBTERRANEO. III.1. Principales tipos excavaciones subterráneas. A) Pozo Vertical: a partir de la función que realizan en el yacimiento se dividen en: principal, de ventilación y auxiliar. Leyenda: 1. Pozo vertical 2. Recorte 9 3 1 3. Contrapozo de apertura 4. Galería Transversal 5. Pozo Ciego Interior 6. Galería Transversal de nivel 6 7. Rampa 4 8. Galería Transversal Maestra 9. Galería de mina 8 2 5 7 Figura No.70. Excavaciones mineras subterráneas B) Galerías transversales y longitudinales: En función de la cantidad de masa menífera que salga por cada excavación se dividen en: - Maestras: Por ella sale toda la masa menífera del yacimiento. Un ejemplo típico lo constituyen las galerías maestras de los yacimientos de carbón. 136 �Pendiente Galería transversal Rampa Figura No. 71: Galería transversal maestra (a). - De nivel: Por ella sale toda la masa menífera de un nivel. b Figura No. 72: Galería transversal de nivel (b). - De grupo: Se realiza con el objetivo de explorar nuevos cuerpos en un mismo yacimiento. 137 �C Figura No.73. Galería transversal de grupo (c). - De concentración: En ella se concentra toda la masa menífera de uno o varios niveles. Figura 74. d Figura No.74. Galería transversal de concentración (d). 138 �C) Contrapozo de Apertura. Figura No. 75. e Figura No. 75. Contrapozo de apertura (e). Es conveniente aclarar que no todos los autores denominan estas excavaciones de la misma manera. Por ejemplo, Borisov a las galerías transversales las denomina cortavetas. III.2. Tipos de excavaciones y requisitos de seguridad. Anteriormente se definió el concepto de trabajo de apertura como el conjunto de operaciones y excavaciones subterráneas que comunican la superficie con un punto del yacimiento. A lo que se añade, que por razones de seguridad todo yacimiento se apertura por lo menos a través de dos excavaciones o series de excavaciones subterráneas: por una se envía el aire fresco al interior de la mina y por la otra se expulsa el aire viciado a la superficie, luego de haberse ventilado los frentes de trabajo. De acuerdo con la función que realizan las excavaciones de apertura se clasifican en:  Principales  Auxiliares 139 � Complementarias  De grupo Las excavaciones de apertura principales se utilizan para la extracción de la masa minera a la superficie, para la ventilación de la mina, para el transporte de equipos, materiales y el personal debajo mina. Son los pozos verticales, pozos inclinados, socavones y galerías transversales. Las excavaciones de apertura auxiliares se destinan para determinados usos específicos diferenciándose de las principales en que por lo general tienen una sección de menor área. Son los pozos o redes de contrapozos que se comunica con la superficie que se utilizan para el descenso de material de relleno y otros materiales, para la ventilación, como vía de escape como son las excavaciones de reserva para la extracción y otros fines. Las excavaciones de apertura complementaria tienen como función llegar hasta los niveles profundos de la mina. A ella pertenecen los pozos ciegos o interiores, tanto verticales como inclinados. Las excavaciones de grupos se utilizan para la apertura de cuerpo minerales que se encuentran distantes de la excavación de apertura principal, por lo general como consecuencia de su descubrimiento tardío.  Esquema de apertura según la posición relativa de extracción y ventilación. La ubicación relativa de los pozos de extracción y ventilación entre si y con respecto al cuerpo mineral brinda esquemas que basan su diferencia principal en el recorrido que realiza la corriente de aire bajo mina, razón por la cual se conceptúan como esquema de ventilación, sin embargo aperturan y la consecuencia de su elección van mas allá de los limites de la ventilación de minas. Existen dos esquemas: central y diagonal. El esquema central se caracteriza porque tanto el pozo de extracción como el de ventilación se encuentran ubicados en la cercanía o en el mismo centro de masa 140 �del campo de mina, situándose los pozos a una distancia mínima de 30 m uno del otro por razones de seguridad. Figura No.76. Disposición reciproca de los pozos principal y auxiliar (en el plano)1pozo principal, 2- pozo auxiliar, a) esquema central, b) diagonal, c) central diagonal, d) disposición mutua del pozo principal y de cuatro pozos auxiliares. Las ventajas que ofrece este esquema son las siguientes: 1. Permite una mayor concentración de las edificaciones de sobre mina lo que facilita una mayor organización y dirección de los trabajos que se realizar el la superficie, disminuye las vías de comunicaciones y reduce el área total del complejo de superficie, esto último es de gran importancia en las minas que se encuentran en zonas montañosas. 2. Requiere una cantidad pequeña de pozos lo que tiene gran significado en minas de mediana y pequeña producción que laborean yacimientos a grandes profundidades. 3. Al estar ubicados los pozos uno cerca del otro permite el laboreo en ascenso de uno de ellos con el consiguiente aumento de la higiene del trabajo, velocidad de laboreo y disminución de los gastos. La profundización de los pozos también resulta más cómoda. 4. Disminuye el plazo de puesta en marcha de la mina al crearse con rapidez el flujo de la corriente de ventilación. 141 �5. Ofrece la posibilidad de proyectar un solo pilar de seguridad de los pozos o un número mínimo de ellos, lo cual disminuye las pérdidas de mineral cuando es imposible evitar dejar pilares con reservas minerales. Sus desventajas son: 1. Dificultades en la ventilación de la mina: posibilita la formación de cortocircuitos en la corriente de aire; el aumento constante de las longitudes totales de las excavaciones de preparación, obliga a un mayor control de la ventilación e impide elaborar un solo proyecto de ventilación. 2. La existencia de “prácticamente” una sola salida de la mina resulta muy peligroso para la evacuación del personal en caso de averías (derrumbe, fuego, inundación). El esquema diagonal (llamado también de flancos) (figura No. b y c), se subdivide en esquema central diagonal y diagonal propiamente dicho. En el primero de los casos el pozo de extracción esta situado en o cercano al centro de masa del campo de mina y los pozos de ventilación en los flancos o limites del campo de mina; en el segundo tanto el pozo de extracción como el de ventilación están situado en los flancos. Las principales ventajas de los esquemas diagonales son: 1. ventilación más barata, segura y sencilla. 2. ofrece mayor información geológica del yacimiento y en el drenaje del campo de mina. 3. mejora las condiciones de seguridad de la mina al crear más vías de escape. Entre las mayores desventajas se encuentran: 1. mayores gastos en el laboreo y mantenimiento de las excavaciones de apertura. 2. aumento del tiempo de puesta en marcha de la unidad productora al tener necesidad de terminar. Requisitos de seguridad 142 �Durante la apertura de un yacimiento es necesario tener en cuenta un conjunto de factores que influyen en el estado tensional del macizo, (aparte del relieve, las propiedades físico-mecánicas de las rocas y los elementos de yacencia). Todos ellos, se deben analizar pues una vez extraído el mineral, las rocas que circundan el macizo comienzan a descender desmoronándose ocupando el espacio laboreado. Este hundimiento y bajo determinadas condiciones puede afectar la superficie. La profundidad de explotación segura cuando el movimiento de las rocas llega hasta la superficie, depende de la relación entre la profundidad de yacencia y su potencia. Esa correlación, para que la profundidad de explotación ofrezca seguridad, no debe ser menor de 200 m. Ahora bien, si la profundidad de explotación es menor que la profundidad de seguridad, entonces se formará en la superficie una depresión, circunscripta por los límites del desplazamiento del terreno denominada zona de deslizamiento. En esta zona existe otra que se destaca por la formación de grietas y un desprendimiento más intenso de las rocas. Es la denominada zona de derrumbe, Figura No.77 . Figura No.77. Esquema de dislocación de las rocas, al ser explotado el mineral. 143 �De ahí que el ángulo formado entre la horizontal y el colgante del cuerpo mineral sea el de deslizamiento por el colgante y el otro sea del yacente. El formado en la zona de derrumbe se denomina ángulo de derrumbe del colgante y yacente respectivamente. En dependencia de las condiciones de explotación estos ángulos toman valores diferentes y varía entre 30-40 grados para condiciones desfavorables de explotación y entre 70-80 grados par condiciones difíciles de explotación. Por tanto, las excavaciones de apertura deben situarse fuera de dichas zonas de deslizamiento a una distancia no menor de 20-60 m. en la práctica mundial los valores de estos ángulos oscilan en: 1- rocas de caja fuertes y estables…….55-80 grados 2- rocas blandas…………………………. 30-50 grados 3- Rocas o suelos secos…………………………….37-45 grados 4- Rocas o suelos húmedos…………………………25-37 grados 5- Rocas o suelos muy húmedos……………………20-30 grados Es importante tener en cuenta que no siempre las excavaciones mineras atraviesan un solo tipo de roca, en el caso de existir dos o más tipos litológicos cada ángulo de deslizamiento se determina capa a capa. Otra forma de conservar las edificaciones de superficie sobre mina es dejando pilares de seguridad, o sea porciones de cuerpos de mena que no serán extraídos durante la explotación minera. De estos pilares por lo general se pierde de un 4060 % de mineral. El dimensionamiento de estos pilares se realiza por métodos gráficos a partir de los ángulos de derrumbe y de deslizamiento de las rocas cuyos valores aparecen reflejados anteriormente. III.3. Clasificación de los esquemas de apertura según el tipo de excavación y su posición con respecto al cuerpo mineral. 144 ��1. 2. 3. 4. 5. Pozos verticales Por el costado yacente. Por el costado colgante. Atravesando el yacimiento. Por el yacimiento. Por el flanco del yacimiento. - Por la mena Por el rumbo - Por la roca Básicas o Simples Socavón - Por el yacente Perpendicular al rumbo - Por el colgante 1. por el costado yacente. 2. por el costado colgante. 3. por el yacimiento. 4. por el flanco del yacimiento. -Pozos inclinados rectilíneos. Excavaciones inclinadas Métodos de Apertura 1. rectilíneos. 2. en zig – zag. 3. en espiral. 4. combinada -Rampas principales Combinadas 1. pozos verticales en la superficie y pozo ciego vertical en las profundidades. 2. pozo vertical en la superficie y pozo ciego inclinado en las profundidades. 3. socavón en la superficie y pozo ciego vertical en las profundidades. 4. Otras combinaciones. Ídem 1. todos por el yacente. 2. todos por el colgante. 3. por ambos lados. Ídem Figura 78. Clasificación de los métodos de apertura. 146 ��Métodos de apertura básicos o simple: Formados por una excavación principal de apertura en los niveles superiores de la mina. Métodos de apertura combinados: Constituidos por dos o más excavaciones principales de apertura. Una en los niveles superiores de la mina y otra en los niveles inferiores.  Apertura por pozo vertical. Estos esquemas se aplican hasta profundidades de 1200 – 1400m., en yacimientos con buzamientos de 0° a 10° y mayores de 30° cuando el relieve de la superficie de la tierra es poco accidentado. a) El esquema de pozo vertical por el costado yacente es el mas utilizado en la práctica mundial, el resto de los esquemas se utiliza cuando factores geomineros o topográficos así lo exigen. Figura No. 79. Apertura por pozo vertical: 1, pozo de mina a) por el costado yacente, b) por el colgante, c) que atraviesa el yacimiento; 2, cortaveta; 3, galería; 4, límite de la zona de dislocación; 5, pozo auxiliar; 6, pilar de seguridad. 148 �Figura No.80. Variante de apertura por pozo vertical: 1, pozo en el costado yacente; 2, pozo ene le costado colgante; 3, pozo por el yacimiento; α1, ángulo de equilibrio natural en los aluviones, α2 , ángulo de equilibrio natural de las rocas. Sus dos grandes ventajas son: 1.- las presiones mineras, que surgen como consecuencia de la explotación del yacimiento, se manifiestan con menores intensidades el costado yacente por lo que los costos de laboreo y mantenimiento de las excavaciones de apertura son mínimas. 2.- No quedan reservas de menas en el pilar de seguridad del pozo. Su mayor desventaja es la necesidad de excavar galerías transversales más largas, a medida que se profundiza el pozo. b) El esquema de pozo vertical por el colgante se aplica cuando la topografía del terreno, o la presencia de rocas muy inestable, o condiciones hidrogeológicas difíciles nos impiden cavar el pozo por el costado yacente. Sus desventajas son: 149 �1. La gran longitud de de sus galerías transversales. 2. La necesidad de dejar pilares de seguridad de mineral cuando el pozo se excava dentro de los límites de la zona de deslizamiento. El esquema de pozo vertical atravesando el yacimiento tiene la gran ventaja, sobre los dos esquemas anteriores, de que la sumatoria de las longitudes de sus galerías transversales es menor y de que el costo de transporte horizontal subterráneo, cuando el pozo se ubica en el centro de masa del yacimiento, se hace mínimo. Tiene la desventaja de que el pilar de seguridad del pozo inmoviliza una cantidad considerable de reservas melíferas. Por su desventaja se aplica, solo en yacimientos de menas pobres, o poco valiosas que sean poco potentes y tengan una gran extensión por el rumbo. c) El esquema de pozo vertical por el yacimiento se utiliza cuando las condiciones de inestabilidad de las rocas de caja aconsejan excavar el pozo por la mena o cuando la morfología del yacimiento no nos deja otra alternativa. Debido a las grandes perdidas de mena, que se producen en el pilar de seguridad, se usa muy raras veces y preferentemente en yacimientos abruptos, de pequeña potencia que se encuentran a poca profundidad y están muy poco explorados. d) La apertura del pozo vertical por el flanco vertical resulta racional en yacimientos abruptos de poca longitud por el rumbo, cuando no es posible situar el pozo en el costado yacente. Resulta más ventajoso cuando el sentido del transporte subterráneo coincide con el de superficie. Se puede aplicar, también, en yacimientos horizontales de menas ricas o valiosas cuando se quieren evitar perdidas de mena en el pilar de seguridad del pozo. En este caso la longitud de la galería maestra aumenta.  Apertura por pozo inclinado. El gran desarrollo experimentado en las últimas décadas por el método de apertura por pozo inclinado obliga a subdividirlos en dos grandes grupos, los esquemas que utilizan pozos inclinados rectilíneos y los que utilizan pozos 150 �inclinados en espiral o en zig-zag conocidos en muchos países con el nombre de apertura por rampas. Figura No.81. Apertura por pozo inclinado: pozo de mina; 2, cortaveta; 3, galería; 4, límite de la zona de destrucción. El primer grupo se aplica en yacimientos regulares con ángulo de buzamiento entre 10 grados y 30 grados que yacen hasta profundidades de 500-600 m. La inclinación de estos pozos puede llegar hasta 45-50 grados; cuando su ángulo de inclinación es mayor a 18 la extracción se realiza mediante jaula o skips y cuando es menor a 18° la extracción puede realizarse también mediante bandas transportadoras o camiones; aunque existen bandas transportadoras especiales que pueden utilizarse en pendientes hasta 25°. El segundo grupo se puede aplicar tanto en yacimiento regulares como irregulares, con cualquier ángulo de buzamiento y en profundidades mayores de 600 m (es bueno aclarar que los ingenieros checos Zamora y Pokorny han calculado que para yacimientos con menos de 1 millón de toneladas de reserva de explotación, la profundidad máxima en que se pueden aplicar racionalmente las rampas es de alrededor de 470 m). Estos pozos no sobrepasan la pendiente del 10 % por cuanto su finalidad, precisamente, es permitir que la extracción de la mena se realice por transporte automotor o por bandas transportadoras. Veamos, ahora, los esquemas del grupo de aperturas por pozos inclinados rectilíneos: 151 �a) El esquema del pozo inclinado por el yacente es el de mayor difusión por las mismas razones señaladas en el esquema de pozo vertical por el yacente. b) El pozo inclinado por el colgante se recomienda cuando el yacimiento es horizontal y tiene gran extensión, o cuando el relieve u otros factores geomineros nos impiden excavar el pozo por el yacente. además de que se aumentan las perdidas de mena en el pilar de seguridad del pozo tiene la desventaja de lo complejos que resultan los empalmes del pozo con las galerías transversales. c) La apertura por pozos inclinados por el yacimiento se aplica raras veces por lo general cuando el yacimiento es grande y las menas son pobres o poco valiosas o cuando se quiere iniciar la producción de la mina lo mas rápido posible. También se aplica cuando tiene lugar el paso de la explotación a cielo abierto a la subterránea, donde el pozo inclinado pasa a ser una continuación de la trinchera de apertura. Señalamos que la gran estabilidad de la mena es un factor que influye a favor de la elección de este esquema. d) La apertura por pozos inclinados en unos de los flancos del yacimiento y fuera de la zona de deslizamiento se aplica tanto en yacimientos abruptos como en horizontales, siempre de poca profundidad y extensión por el rumbo. Tiene como ventajas, la ausencia de perdidas de mena en el pilar del pozo y la posibilidad de reducir la longitud del pozo inclinado al poder proyectar con ángulos de inclinación mayores. Como el transporte subterráneo de la mena se realiza todo en el mismo sentido, este hecho puede convertirse en una desventaja del esquema si este sentido no coincide con la ubicación de la planta de beneficio. 152 �Figura No.82. Variante de apertura con pozo inclinado:1, pozo en el costado yacente; 2, pozo por el yacimiento; α, ángulo de equilibrio natural de las rocas. Clasificar los esquemas de apertura por rampas resulta hasta el momento, algo controvertido por cuanto los pozos en espiral pueden ocupar en una sola apertura, distintas posiciones con respecto al cuerpo mineral además de que los pozos inclinados rectilíneos pueden ser considerados como rampas cuando poseen una pendiente igual o menor al 10%. Sin embargo los esquemas mas frecuentes son: pozos en zig-zag por el costado yacente o por uno de los flancos del yacimiento y pozo en espiral por el contorno “envolviendo” el cuerpo mineral, esta apertura del pozo en espiral del yacimiento de zinc se emplea en la mina Kempbell (USA) que tiene tres espiras y media y con una inclinación de 8°-10° y una longitud de 420m).  Apertura por socavones. Este método de apertura se aplica cuando el relieve es montañoso y el yacimiento se encuentra por arriba de la cota predominante en le zona (o por arriba de la cota de la planta de beneficio). 153 �Tiene la ventaja sobre otros métodos de que el transporte subterráneo se simplifica y que el desagüe de la mina se realiza por gravedad. Su desventaja es lo limitado de su aplicación: solo para la apertura de yacimientos de montaña. De acuerdo con la topografía del lugar y a las condiciones de yacencia del yacimiento los esquemas de apertura pueden ser: • Socavón transversal al rumbo (por el colgante, por el yacente). • Socavón por el rumbo (por la mena y por la roca). Los socavones transversales al rumbo se aplican generalmente cuando el yacimiento está formado por paquetes de filones,lo que posibilita una mejor exploración geológica. El socavón por el rumbo se emplea generalmente cuando el yacimiento aflora a la ladera de la montaña, adquiere la ventaja de lograrse una rápida puesta en explotación del yacimiento. La ubicación definitiva del socavón depende de las propiedades físico – mecánicas de las rocas y de la mena (por el yacente, por la rocas del colgante, por la mena), aunque en la elección del esquema influyen mucho las condiciones locales; ubicación de la planta de beneficio, facilidad en el acceso, ubicación de la fuente de energía- y de agua, volumen de roca a mover por el complejo de superficie. 154 �Figura No.83 . Apertura con socavones: 2, socavón; 2, galería de mina. Figura No.84. destape por socavón con contracielo maestro; 1, socavón; 2, contracielo maestro; 3, cortaveta; 4, galería; 5, calicata de ventilación. En la apertura 1 del yacimiento Merceditas el socavón M-1 se encuentra en la roca del subyacente y se llega al lente a través del contrapozo de tránsito y de colada.  Método de apertura combinado. Existen determinadas situaciones que pueden obligar a la elección del método combinado de apertura: 155 �1. Cuando el yacimiento se extiende a gran profundidad. En este caso existen dos factores que obligan a la apertura escalonada del yacimiento. a) Factor técnico: las posibilidades técnicas del equipo de ascenso lo que se fabrican para profundidades desde 1000 hasta 1500 m. b) Factor económico: aumento de la productividad de apertura al realizarse de forma paralela el ascenso en los distintos escalones (disminución del tiempo de descenso en el vacio). 2. Cuando existen cambios bruscos en el buzamiento del yacimiento o se invierte. a) Factor económico: se reduce sensiblemente la galería transversal. 3. Cuando los yacimientos de montaña se extienden por debajo de la cota predominante. a. Factor técnico: imposibilidad de extraer las reservas de los niveles inferiores mediante el socavón. 4. cuando varían las condiciones de estabilidad o hidrogeológicas de las rocas por las que atraviesa el pozo. En estos casos se crean 2 o 3 escalones de apertura por las siguientes razones: 1. Para disminuir los tiempos de ascenso y descenso de los recipientes que extraen la masa menífera de los niveles inferiores lo que conlleva al aumento de la productividad de la excavación principal de apertura. 2. Por limitaciones técnicas de la instalación de ascenso resulta obvio lo racional que seria fabricar un cable con el diámetro requerido para soportar, además de las cargas normales, la carga de su propio peso cuando penda de 2.5 a 3 Km. Seria considerable también, las dimensiones de la tambora del guinche principal, así como la potencia del motor del guinche. 3. Cuando un yacimiento de montaña se extiende por debajo de la cota predominante de la región. En este caso, la apertura de las reservas que se encuentran por arriba de la cota predominante se realiza por el método por 156 �socavón, con sus consiguientes ventajas y las reservas por debajo del socavón se extraen a través de un pozo interior vertical o inclinado. 4. Cuando las condiciones de estabilidad o hidrogeológicas son difíciles. Estas circunstancias pueden ser conocidas de antemano o aparecer de improviso. En todos los casos se analizaría siempre la conveniencia o no de seguir profundizando por un método especial de laboreo. 5. Otros factores.. Figura No.85. Métodos de apertura combinados 157 �Figura No.86. Apertura de un yacimiento de fuerte buzamiento por grupos de cortavetas 1 y 2, cortavetas; 3, 6,contrapozo; 7, pozo ciego. III.3.1.- Evaluación comparativa de los métodos de apertura. Pozo vertical vs. Pozo inclinado - A igual profundidad de yacencia, la longitud de los pozos verticales es menor. - Para igual producción anual de la mina, el área de la sección transversal de los pozos verticales es menor. - El costo de laboreo de los pozos verticales es de un 20 a un 30 % menor. - El costo de explotación de los pozos verticales es de un 15 a un 30 % menor - La velocidad de ascenso por los pozos verticales es mayor. - Las instalaciones de ascenso de los pozos verticales son más seguras. - Los empalmes de las galerías con los pozos verticales son mas sencillas y fáciles de construir. - La sumatoria de las longitudes de las galerías transversales es menor en los pozos inclinados y por lo tanto son menores los costos del transporte horizontal subterráneo. 158 �- Al instalarse bandas transportadoras en los pozos inclinados y rampas se elimina la marcha en vació de los recipientes de ascenso elevándose la productividad por arriba de la de los pozos verticales. - La instalación de las bandas transportadoras en las rampas permita la automatización y el control a distancia del ascenso de la masa menífera con la consiguiente reducción del personal bajo mina. - Las rampas permiten el empleo de camiones para el ascenso de la masa menífera lo que brinda grandes ventajas económicas por la flexibilidad que posee ese medio de transporte y por lo barato y fácil que resulta construir y mantener su infraestructura. Pozo vertical vs socavón. - El costo de laboreo de un metro lineal de socavón es de 5 – 6 veces más barato, a igual producción anual de la mina. - La velocidad de laboreo del socavón es considerablemente mayor. - El transporte por el socavón es mas efectivo, seguro y con menos interrupciones. - Cuando se usan locomotoras eléctricas en el socavón el gasto especifico del transporte de la masa menífera es de 6 – 8 veces menor. - En la apertura por socavón el drenaje y desagüe del campo de mina se realiza por gravedad. - En la apertura por socavón las inversiones iniciales son mínimas. - Las condiciones de aplicación de la apertura por socavón están limitadas a la existencia de yacimientos de montañas que se encuentra por arriba de la cota predominante de la región. III.4. NOCIONES FUNDAMENTALES DE LA PREPARACIÓN SUBTERRÁNEA. La preparación del yacimiento para las labores de arranque se caracteriza por: 159 �♦ El método de preparación, es decir, por el tipo, número y disposición de las excavaciones preparatorias. ♦ El volumen de las labores de preparación. El método de preparación a emplear depende de las condiciones geólogo – mineras del yacimiento y de las condiciones técnico – económicas de la mina. En las primeras están: potencia, ángulo de buzamiento, estabilidad de las rocas de caja y de la mena, profundidad de yacencia, condiciones tectónicas, necesidad de desagüe y de exploración adicional. En la segunda están: productividad planificada de la mina, tipos de equipos utilizados, plazo de servicio de las excavaciones, condiciones de ventilación, valor de la mena. Requisitos que se les plantean a los esquemas de preparación. ♦ Brindar la mayor seguridad a los trabajos de carga y de transporte de la masa menífera. ♦ Asegurar el volumen necesario de aire para los frentes de extracción y al mismo tiempo posibilita la ejecución de medidas profilácticas para aislar el sector en caso de incendio, esto ultimo cuándo se laborean menas autoinflamables. ♦ Garantizar en tiempo las normas de adelanto de las reservas preparadas y listas con relación al arranque. ♦ Garantizar la productividad planificado del nivel o bloque. ♦ Brindar la posibilidad de aplicación, y uso efectivo de la mecanización y automatización de la carga y transporte. ♦ Inmovilizar la menor cantidad posible de mena en los pilares de protección de las excavaciones. ♦ Satisfacer los anteriores requisitos con el volumen mínimo de excavaciones y el mínimo costo de laboreo. 160 �♦ Asegurar el transito de personal, equipos y materiales a los frente de extracción. De estos requisitos los cuatros primeros y el último tienen carácter obligatorio, el resto señalan lo óptimo, aunque a veces hay que entrar en contradicción con ellos para lograr mejores resultados. III.4.1.- Esquemas de preparación Para facilitar su clasificación, el concepto método de preparación, lo limitamos a la ubicación de las excavaciones en el horizonte de transporte. Clasificar los esquemas de preparación resulta una tarea algo difícil de resolver para su gran diversidad. Se puede decir, que en realidad cada yacimiento tiene su propio esquema de preparación. En un intento de generalización podemos establecer la siguiente clasificación a partir del tipo de excavación y del ángulo de buzamiento del yacimiento. Esquemas simples: son aquellos que están formados por un solo tipo de excavaciones de preparación. Esquemas combinados: son aquellos formados por más de un tipo de excavaciones de preparación. 161 �Tabla No. 1. Esquemas de preparación subterránea ESQUEMA DE PREPARACION 1. Con una galería de mina por la roca. 2. Con una galería de mina por el mineral. Para yacimientos 3. Con dos galerías de mina por el mineral. abruptos e inclinados 4. Con una galería de mina por la roca y otra por el mineral. Simple 1. Por una galería de mina por la roca subyacente. Para yacimientos 2. Por una galería de mina por el mineral. horizontales 3. Por una galería de mina por el mineral y otra por la roca subyacente. 1. Por una galería de mina por la roca y una serie de cruceros. Para yacimientos abruptos e inclinados 2. Por una galería de mina por el mineral y una galería de minas por la roca con una serie de cruceros. 3. Otras combinaciones. Combinados 1. Por una o más galerías de paneles y una Para yacimientos horizontales serie y una series de galerías de explotación. 2. Otras combinaciones. Volumen mínimo y costo mínimo del laboreo de las excavaciones preparatorias. ♦ Reservas mínimas de mineral en los pilares cerca de las excavaciones preparatorias. 162 �♦ Clasificación ♦ Se preparan los yacimiento de poca potencia (de 0,6 – 0,8 hasta 2m) las excavaciones preparatorias generalmente se ubican por el mineral. ♦ Se preparan los yacimientos potentes (hasta (15 – 20m) se puede situar las excavaciones en el mineral y en las rocas encajantes sobre todo cuando el contorno del cuerpo mineral es irregular. Al preparar los yacimientos de gran potencia ( más de 15 – 20 m) se pueden situar las excavaciones preparatorias principales, generalmente se sitúan en el costado yacente; las distancia entre las galerías ubicadas en las rocas y el cuerpo mineral se aumenta proporcionalmente en la profundidad de laboreo. La preparación en las rocas estériles en los yacimientos potentes y muy potentes es obligatorio cuándo ellos tienen a la autoinflamación. Figura No.87. Esquemas de la preparación con galería de transporte en función de la potencia. 163 �Atendiendo a estas condiciones los esquemas fundamentales de preparación son los siguientes. Para yacimientos abruptos e inclinados. Los principales índices técnicos – económicos de los trabajos de preparación son: ♦ Coeficiencia de preparación: k p K p = sumatoria l ep Q b * 1000 Donde sumatoria l ep : suma total de las longitudes de las excavaciones de preparación del bloque o nivel, m. Q b . Reservas preparadas del bloque o nivel. Significa la cantidad de metros de excavaciones de preparación que son necesarios para preparar 103t de mena. Volumen específico de preparación V p = sumatoria V ep /Q b , m3/t Donde sumatoria V ep : volumen total de la excavación de preparación, m3 significa la cantidad de m3 de excavaciones de preparación que hay que laborear 1t de mena. Lógicamente mientras menor sea el valor de estos coeficiente, serán menores los gastos específicos de los trabajos de preparación. El valor específico de los gastos totales de preparación. C t =( sumatoria C lyc – C p ): Q b /1-q C p : Valor de la extació de pozo Condiciones de aplicación de los esquemas de preparación. ♦ Para yacimientos finos y muy finos de 0,2 hasta 2,5 – 3m de cualquier buzamiento por lo general se aplica el esquema de galería de mina por el mineral, sirven también de explotación geológica. 164 �♦ Para yacimiento de potencia media y potencia hasta 15 – 20m usa el anterior esquema, disponiendo por lo general la galería de mina por el contacto estéril mineral del costado yacente, y raras veces por el colgante. Esas excavaciones sirven para la exploración geológica. ♦ En los yacimientos muy potentes menores 25m se hace muy difícil el transporte de la masa menífera desde todos los sectores del bloque por lo que se usa el esquema combinado de una galería de mina con una serie de cruceros. La selección del esquema es frecuentemente una tarea técnico – económica muy complicada, mientras que la selección del lugar de ubicación de los contra pozos no exigen grandes dificultades y como regla está unida con las excavaciones del horizonte principal. Los esquemas posibles de la ubicación del horizonte principal se planifican en cada caso concreto debido a las condiciones geomineras y a las condiciones técnicas del laboreo de los yacimientos. Exigencia planteada a los esquemas de preparación. 1. Seguridad de las labores durante la carga y el transporte del mineral, la ventilación necesaria de las excavaciones de arranque, posibilidad de ejecución de las medidas profilácticas y cuándo es necesario aislar el sector de incendios, al laborear menos sulfurosos que se auto inflaman. 2. Preparación a tiempo de la reservas de mineral para el arranque, garantía de la cantidad necesaria de minerales preparados u listos para el arranque. 3. Obtención de la productividad del trabajo planificada. 4. Posibilidad de la aplicación y uso efectivo de la mecanización y automatización de la carga y el transporte. Si durante la elección del esquema de preparación para los factores técnicos nos quedamos con varias variantes de esquemas de ubicación de las excavaciones se realiza la comparación económica por los índices mayores. En este caso se toma en consideración. 165 �♦ El costo de laboreo de las excavaciones preparatorias. ♦ El costo de transporte del mineral hasta la galería transversal principal. ♦ En algunos casos el costo de ventilación de las excavaciones preparatorias. ♦ Valor obtenido por venta del mineral extraído durante el laboreo de las excavaciones principales. El valor específico de los gastos totales de extracción. A=( sumatoria C i – C b ): Q i R/1-P Donde: Sumatoria de C i suma de gastos de laboreo de excavaciones preparatorias, transporte a la galería transversal de la ventilación. C b : valor obtenido por la venta de la extracción de pozo. El estudio de las excavaciones de costo que forman parte de este proceso tecnológico las estudiaremos, en los diferentes métodos de explotación dado su gran variedad y particularidades por lo que hoy solo los nombraremos. ♦ Pequeros ♦ Tolvas ♦ Ranura de costa: vertical, horizontal ♦ Trincheras de costa Requisitos que se les exige a las excavaciones de preparación. 1. Brindar seguridad al trabajo durante el acarreo, la carga y el transporte de la masa menífera. 2. Permitir el paso de la cantidad de aire necesaria a los frentes de trabajo. 3. Posibilitar la ejecución de medidas profilácticas y de aislamiento del sector en explotación en caso de incendio cuándo se laborean menas sulfurosas que se auto combustionan ( cuerpo 70 minas de Matahambres) 4. Garantizar a tiempo la cantidad de reservas preparadas y reservas listas. 166 �5. Asegurar la productividad y la intensidad del arranque planificada para el sector a explotar. 6. Posibilitan la aplicación y uso adecuado de la mecanización y automatización de la carga y transporte de la masa menífera. 7. Atar el mínimo de mena a los pilares de protección de esas excavaciones 8. Favorecer la exploración geológica y el drenaje del sector. 9. Volumen mínimo y costo mínimo. III.4.2.- Elección del esquema de preparación. Es de significar que el planteamiento de está tarea se refiere siempre al esquema de preparación del horizonte de transporte, pues el resto de la preparación está relacionada con el Método de explotación elegido y los factores geólogo – minero existentes, que hace que muchos autores expresen que; “cada mina tiene su propio esquema de preparación”. Los factores que influyen en la elección del o los esquemas técnicamente posible de aplicar son: ♦ Elementos de yacencia del cuerpo de mena, principalmente su buzamiento y su potencia. ♦ Las propiedades físico – mecánicas de la mena y de las rocas de cajas, principalmente su fortaleza y estabilidad. ♦ Por el esquema de salida y de carga de la masa menífera. (Este factor pudiera enunciarse de otra forma, por el Método de explotación elegido). ♦ Por la producción planificada por el horizonte de transporte. ♦ Por el esquema de ventilación y el orden de laboreo del nivel adoptado. ♦ Otros. 167 �Generalidades. Se le llama preparación en la explotación subterránea, al conjunto de trabajos y excavaciones que dividen al campo de mina en sectores más pequeños para su explotación. ♦ Cuando los yacimientos son abruptos e inclinados el campo de mina se divide en niveles y estos en bloques. ♦ Cuando son horizontales o poco inclinados el campo de mina se dividen en paneles y estos en pilares de explotación. En el primer caso las excavaciones de preparación son: galerías longitudinales de transporte y de ventilación, cruceros, cortavetas y contrapozos. Hay un grupo de excavaciones especiales de preparación y que generalmente pertenecen a la preparación de un determinado Método de explotación y que se denominan excavaciones de corte y que tienen la finalidad de crear las condiciones para el arranque masivo de la mena. Estos son entre otros: galería de corte, ranuras de corte horizontal, ranura de corte vertical, horizontes de salida de la mena o de fragmentación secundaria, galerías de subnivel, piquera, tolvas, embudos. En el segundo de los casos la excavación de preparación son: galerías de paneles, galería de explotación, recortes. Los propósitos de estás excavaciones son: ♦ Permitir el acarreo y carga de la masa menífera desde los frentes de arranque hasta el horizonte de transporte. ♦ Brindar acceso a los frentes de trabajo en los sectores de explotación de personal, equipos y materiales. ♦ Conducir el aire fresco a los frentes y permitir la salida del aire viciado. ♦ Exploración geológica: acopiar mayor información geológica del sector a explotar. ♦ Otros propósitos. 168 �Hasta aquí se han tratado los esquemas de apertura y preparación de los yacimientos metalíferos, analizando los principales esquemas de preparación, así como los principales factores que se toman a la hora de elegir el esquema de preparación más racional desde el punto de vista técnico y económico. III.5.- Elección del Método de Explotación por el modo subterráneo. En la literatura minera universal existe un gran número de Métodos de Explotación (ME) o Sistemas de Explotación agrupados según diferentes criterios. Se denomina Métodos de Explotación Subterránea. al conjunto de excavaciones de preparación y corte, así como los procesos tecnológicos (trabajos de arranque) que se realizan en un orden lógico en tiempo y espacio para arrancar la mena de un sector del campo de mina en cantidades masivas y de la forma más segura, económica y completa. Se analizara en el presente acápite la clasificación de los métodos de explotación dada por M. Agoshkov (Rusia) y la clasificación Norteamérica, ambas utilizadas mundialmente. La clasificación dada por M. Agoshkov es una de las Clasificaciones más completas y requiere de un profundo análisis y estudio para su comprensión. Independientemente de la Clasificación que adopte para el estudio de los Métodos de Explotación, el ingeniero de minas siempre debe tomar decisiones las cuales inciden directa o indirectamente en los resultados finales de la explotación minera. Una de estas decisiones es la Selección del (o los) Método o Variantes de Explotación para cada lugar o para todo el yacimiento que se vaya a explotar. Esta etapa es de vital importancia para el desarrollo y explotación de la mina. De su correcta aplicación dependen los trabajos posteriores de cada parte del yacimiento que se explota y por ende la explotación racional de la mina en toda su vida útil. Para seleccionar un Método de Explotación es preciso primeramente, dominar los factores geomineros que influyen directamente en dicha selección. 169 �Constantes Factores Variables - Potencia. - Angulo de buzamiento. - Estabilidad de la mena y de la roca de caja. - Forma(regular o irregular). - Longitud por el rumbo, (casi no influye). - Profundidad de yacencia. - Valor de la mena, (especialmente el contenido mínimo industrial del mineral útil). - Distribución de la mena. - Composición mineralógica de la roca de caja. - Característica del contacto estéril mineral. - Auto inflamación de la mena y de la roca de caja. - Compactación. - Condiciones hidrogeológicas. - Obras o edificaciones en la superficie. - Nivel de la escavabilidad. - Demografía. - Presencia de bosques. Figura No 88. Factores ingeniero-geológicos y técnico-mineros, que influyen en la elección del método de explotación: 170 �Índices que influyen en la elección de un método de explotación. Índices técnico-económicos que influyen en la elección del método de explotación. 1. Seguridad del trabajo. 2. Alta productividad. 3. Pérdidas mínimas, tanto de cantidad como de calidad. 4. Condiciones de beneficio. 5. Intensidad de laboreo. III.5.1.- Metodologías para la elección del Método de Explotación. Para la selección de los métodos de explotación se conocen dos Métodos; estos son: 1. El Método directo. 2. El método de exclusión. El método de elección directo atendiendo a cada una de las condiciones concretas de los yacimientos, se elige directamente el o los Métodos de explotación más eficientes, los cuales deben satisfacer todas o la mayoría de las exigencias establecidas. Al finalizar esta selección se realiza un análisis comparativo de las disímiles variantes posibles a utilizar a partir de diferentes índices técnico-económicos. El método de exclusión es el más difundido en la práctica mundial. Su esencia consiste en el estudio de la posibilidad de aplicación de todos los Métodos de Explotación existentes y en la exclusión de aquellos que sean inaceptables para ese yacimiento mediante la combinación de varios factores geomineros, (a veces uno de ellos es quien determina la aplicación o no de alguna Variante); es decir, ir eliminando las clases que por sus características no son utilizadas en el proyecto, de modo que se hace un estudio crítico de cada clase con sus respectivos grupos, variantes y subvariantes; y se excluye en cada caso, si no es posible su uso, 171 �queda así la clase a utilizar, luego el grupo y finalmente las variantes o subvariantes. A primera vista, este método resulta o parece ser voluminoso y difícil, ya que exige el estudio de gran número de Métodos para quedarse finalmente con una sola variante o varias. Sin embargo, al aplicar la Metodología de dicho Método, gran parte de las Clases se van eliminado por sí solas quedándose al final con uno o dos y a veces tres variantes posibles. En síntesis la Metodología consta de los siguientes pasos: 1. Análisis de las condiciones minero - geológicas del yacimiento. 2. Exclusión de las Clases de método de explotación. que no son técnicamente posibles de aplicar. 3. De los Clases de método de explotación que se mantienen, se excluyen los Grupos de método de explotación que no son técnicamente posibles de aplicar. 4. De los Grupos de método de explotación. que se mantienen, se excluyen las Variantes de método de explotación que no son técnicamente posibles de aplicar. 5. De las Variantes de método de explotación técnicamente posibles de aplicar que se mantienen, se realiza un análisis comparativo a partir de sus índices técnico-económicos. 6. Elección de la Variante con mejores índices técnico-económicos. Se ha descrito un Método para la Selección de los Métodos de Explotación pero de los yacimientos metalíferos. Sin embargo, se conoce de Geología que existen diversos tipos de yacimientos a partir de su génesis, composición mineralógica; también existen otras clasificaciones de Métodos de Explotación para cada caso concreto, realizados a partir de las características propias de cada uno de ellos. Esta clasificación es la que se muestra a continuación,se parte en primer lugar del análisis de los factores que influyen en su clasificación: 172 �Factores geológicos y minero-técnicos de la explotación subterránea de los yacimientos estratificados que obligan a su estudio por separado. Características generales de los yacimientos estratificados. 1. Formados generalmente por capas casi horizontales con gran extensión en el plano y muy potentes. 2. Elementos de yacencias regulares; especialmente la potencia y el buzamiento. 3. Contenido de mineral constante. 4. Posibilidades de formarse mezclas explosivas durante su laboreo. 5. Presencia de gases naturales nocivos especialmente el gas metano, tan dañino para la salud humana. 6. Roca de caja de mediana estabilidad. 7. Gran cantidad de polvo, especialmente en los frentes de arranque. 8. Menas Blandas. Ejemplo: La gran extensión de estos cuerpos por el rumbo ha obligado a la utilización de Métodos de Explotación por Tajos Largos de frentes muy extensos. Esto ha brindado la posibilidad de emplear Sistemas automatizados de Fortificación mecanizada en dichos trabajos. Ejemplo de ello es el que se muestra en el Catálogo de Long Wall Systems. La Presencia de gases naturales nocivos especialmente el gas metano, tan dañino para la salud humana, obliga al empleo de Esquemas de preparación, Ventilación y transporte diferentes a los tradicionalmente utilizados en los Yacimientos Metalíferos. En estos casos se emplean las llamadas excavaciones gemelas para poder evacuar todo el polvo y gases nocivos emanados del yacimiento. La presencia de Menas Blandas obliga al empleo generalmente para la separación de la mena del macizo de Combinadas de laboreo, hidromonitores u otros 173 �métodos especiales de laboreo. Estos trabajos se realizan con un mayor grado de automatización, mecanización ,que en los yacimientos metalíferos. La presencia de yacimientos muy potentes de este tipo, obliga a arrancarlos por capas de manera tal que se crean las condiciones en cada capa como si cada capa fuera un yacimiento independiente. La presencia de rocas de caja inestable o medianamente estable, obliga en estos casos al empleo de Métodos de Explotación de Derrumbe de la roca del techo o de Relleno. Entre las Clasificaciones de Métodos de Explotación más difundidas a nivel mundial para estos tipos de yacimientos se conoce la del académico L. Sheviakov, que agrupa los Métodos de Explotación de la siguiente manera. Clasificación de los métodos de explotación más característicos: 1. Métodos de explotación por tajos largos, 2. Métodos de explotación por pilares largos, 3. Métodos de explotación por pilares cortos, 4. Métodos de explotación por cámaras, 5. Métodos de explotación por capas derrumbadas, 6. Métodos de explotación por capas rellenas. Es preciso señalar que los primeros Métodos de Explotación se refieren a los yacimientos de potencias medias y potentes y los dos últimos grupos se refieren a los yacimientos muy potentes. III.5.2.- Clasificación de los Métodos o Sistemas de Explotación para yacimientos metalíferos dados por M. Agoshkov. La existencia en la naturaleza de yacimientos con características similares ha provocado que para mejor estudio estos, se hayan agrupado entre sí atendiendo a sus caracteres de similitud, estos Métodos de explotación se han agrupado en clases determinadas. 174 �La clasificación que se muestra es la propuesta por el académico ruso. M Agoshkov. El principio de acción fundamental de esta clasificación está dada por la forma en que se controla la presión minera en el frente. Tabla No.2. Clasificación de los métodos o Sistemas de Explotación para yacimiento metalíferos dada por M. Agoshkov . Clases Denominación de las clases de los Grupo Denominación Métodos de explotación de los grupos o variantes del M .E I M.E con la zona de arranque abierta 1 M. E por bancada. 2 M. E por testero. 3 M.E por tajos largos (frente continuo) (a partir de la forma del frente de arranque y su orden de laboreo) 4 M.E por cámaras y pilares. 5 M.E de arranque por subnivel. 6 M.E de arranque por nivel 1 II M. E. con barrenos desde el almacén. M.E con almacenamiento de la Mena. 2 M. E. con barrenos desde excavaciones espacia (a partir del M. A que se emplea a partir de la forma en que se forman. M. E. por taladros. 3 1 III Por capas horizontales. M.E con relleno del minado antiguo 2 Por capas inclinadas. (atibado) desde fuentes internas o 3 externas a partir del tipo explotación. 4 Por testeros. Por tajos largos. 175 �1 Con fortificación de madera apuntalada. IV M.E con fortificación del minado antiguo 2 Con fortificación de madera (entibado). cuadricular. Con fortificación de piedra. 3 M.E con fortificación y relleno del 1 V minado antiguo. 2 (a partir del orden de laboreo del frente 3 de A en el bloque. 1 VI Por bloques cortos. Por derrumbe por capas horizontales. (a partir del ángulo de buzamiento y 2 Por pilares con derrumbe estructura del frente. de la roca del techo. Por derrumbe por subnivel. M.E con derrumbe de la Mena y la roca 2 Con de caja. nivel. 3 auto derrumbe del (a partir de la forma en que se produce Con derrumbe forzoso del el derrumbe). nivel. 1 VIII Por testeros. M.E con derrumbe de la roca de caja 1 VII Por capas horizontales. Por cámaras abiertas. M.E combinados a partir de la forma en 2 Por cámaras almacenadas. que se arranca la cámara. Por cámaras rellenas. 3 176 �III.5.3.- Clasificación de los métodos o sistemas de explotación para yacimientos metalíferos dada por la clasificación Norteamérica. (M.L. Jeremic). Tabla No. 3. Clasificación de los métodos o sistemas de explotación para yacimientos metalíferos dada por la clasificación Norteamérica. (M.L. Jeremic). clases Denominación de la clase de Grupo Variantes los Método de explotación I Sistema de explotación con la 1 zona de arranque abierta (Open – Stop Mining Methods)  Arranque por subnivel. (sub – level - stoping). 2  Arranque por taladros largos. (large – diameter blasthole Stoping). II Autosostenimiento del frente de arranque. Self – supporting ability of open – stope span. III Estructuras de sostenimiento 1 artificial en frentes de arranque. (artificially supported  Fortificación de Madera cuadricular. (Supported by stope 2 structure) timber (square set methods). 3 4  Almacenamiento de la mena. Almacenamiento). (Supported by broken ore (shrinkage methods).  Fortificación por relleno (corte y relleno). 177 �(Supported by mine fill (cut – and- fill methods)). IV ME de derrumbe. 1 (caving and drawing methods) 2  Derrumbe por capas horizontales. (Top slicing).  Derrumbe por subnivel. 3 (sub – level caving).  Derrumbe por nivel. (block caving). V Combined open / filled 1  Vertical structures. (método crater retreat stoping. combinado/Cámara 2 abierta y relleno) 3  In – the- hole drill stoping.  post - pillar stoping. Estas clasificaciones se diferencias entre sí por la forma en que son agrupados por los diferentes autores, pero el principio de arranque del mineral es el mismo. Orden del estudio de los sistemas de laboreo. El estudio de cada sistema comprende: 1-Investigación de las condiciones, las cuales favorecen a un sistema dado. 2- Descripción de una variante típica del sistema y de las operaciones principales de producción durante la ejecución del arranque. 3- Descripción de las variantes esenciales del sistema. 4- características técnica- económica del sistema y sus ventajas en comparación con los otros sistemas que son análogos según condiciones de empleo. Condiciones del empleo de los sistemas de laboreo. Para todos los sistemas del laboreo existen ciertas condiciones cuyo empleo da mayores resultados en comparación con otros sistemas. El campo de aplicación de cualquier sistema de laboreo se determina por los siguientes factores: 1- Forma, potencia y ángulo de buzamiento del cuerpo mineral. 178 �2- las propiedades Físico- mecánicas de los minerales y de las rocas laterales y el carácter del contacto del cuerpo mineralizado con las rocas.. 3- El valor de los minerales, los componentes de la Mena. 4- Infracciones geológicas y subexcavación de las rocas por agua. 5- Condiciones locales: presencia y costo de materiales para la fortificación y el relleno, posibilidades de derrumbar las rocas. Características técnico- económicas de los Método de explotación 1) Seguridad – accidentes morales / año. - “ graves / año. - “ leves / año. 2) Productividad – prod / hombre- turno. “ / mes. 3) Costo de producción de una tonelada, $ / t. - Gastos principales por concepto de preparación; corte y arranque. 4) Pérdida y empobrecimiento de la Mena; %. 5) Intensidad de laboreo; m/ tiempo. 6) Flexibilidad y sencillez. Factores que influyen en la elección del Método de explotación. 1) Elementos de yacencia – ángulo de buzamiento – Potencia. 2) Propiedades físicas y mecánicas de la roca y de caja y la Mena. 3) Geomorfología del yacimiento. 4) Valor de la Mena. 5) Geología – dislocación - hidrología. - intercalaciones de estéril - compactación, autoxidacción 6) factores locales. - presencia de bosques. - demografía. 179 �III.6.- Ejemplos de algunos Métodos de explotación subterránea. A continuación se exponen algunos ejemplos de los métodos de explotación de la clase I (sistema de explotación con la zona de arranque abierta) y clase VII (sistema de explotación con derrumbe de la Mena y la roca de caja). Ejemplos de la Clase I. M .E con la zona de arranque abierta. Esta clase se caracteriza porque durante las labores de arranque en el bloque el minado antiguo se encuentra libre sin rellenarse, ni entibarse. A veces se usan elementos de fortificación sólo de una forma auxiliar y /o temporal. Las rocas de caja están sostenidas por pilares de mena que por lo general son los mismos pilares de protección de las excavaciones de preparación del bloque, o otras veces son pilares de sostenimiento de Mena o de intercalaciones de estériles que se abandonan en el minado antiguo. Condiciones de aplicación de la clase. 1) Menas y rocas muy estables. (Esta es una característica imprescindible) 2) Elementos de yacencia regulares. 3) Profundidad de yacencia hasta 800m. Clase I, Grupo 1. M .E. por bancada. Esencia: Consiste en el arranque del bloque por capaz horizontales en calderillas (de arriba hacia abajo). En dicho arranque el frente adopta una forma escalonada; es decir en bancos iguales que en una cantera de donde viene su nombre. Condiciones de aplicación: 1) Se usa cuando la Mena es algo inestable y el cuerpo mineral es de potencia y ángulo de buzamiento abrupto. 2) Las rocas de caja deben ser muy estables. 3) En la actualidad este método se aplica poco debido a lo costoso laborioso que resulta el arranque de la Mena. Principales variantes de este grupo: 180 �A – M .E sin galería inferior de transporte. B - M. E con galería inferior de transporte. C - M. E con el frente en forma de embudo. Variante A: condiciones de aplicación. Es la más dificultosa en cuanto a los procesos tecnológicos del arranque y se aplica especialmente en aquellos yacimientos cuando por debajo del último horizonte de la mina aparece un balsón o pequeño cuerpo de Mena que se extiende a unos 20- 30 m por debajo de ese último horizonte y no resulta nacional desde el punto de vista económico excavar un nuevo horizonte de la mina. Los escalones son de 1,5 – 3 m (en dependencia de la perforadora y de la seguridad, el ancho. La nueva arrancada se sube al otro escalón a pala. La perforación puede ser con barrenos horizontales o verticales. Otra forma de ascender la Mena es a través de una tina colocándola así: Arranque: En el centro del bloque y en el piso de la galería de transporte se construye un contrapozo de corte del que se laboran las etapas I de 2- 3 m de profundidad, luego a D – I del pozo y por toda la potencia del cuerpo se hace el arranque de los sectores (1.1) en la primera capa con perforación manual descendiente y con una longitud de 2- 3 m. Luego se profundiza una nueva etapa del contrapozo II y se arranca del primer banco los sectores (2,2) y del 2 do banco (2- 2) y así hasta arrancar todo el mineral. Arrastre: Se realiza paleando la Mena de escalón a esa con hasta la G- J o usando una tina que se haga por el pozo mediante un winche. Los obreros por lo general trabajan en plataforma de madera que se instalan sobre apoyos incados en las rocas laterales y a veces trabajan en su propio escalón desplazándose por escaleras de maderas. Reglas de seguridad. 1-Prohibido hacer un paralelo los trabajos de perforación y arrastre en el bloque. 181 �2- Los obreros deben trabajar con cinturones de seguridad y demás equipos de protección física. Consideraciones finales: 1-Es indispensable que la roca de caja sea muy fuerte y muy estable (de lo contrario no se puede aplicar esta variante). 2- Al usarse tina para el arrastre hay que llevar el pozo de la Gt superior hasta el pozo de corte. M-N A-A A M 4 B B B B 3 2 1 B 1 2 3 4 3’ 2 B 2 3’ 4 4 3 B 3 4 4’ B 4’ 4 B5 B5 N A Figura No.89. V Sistema de escalones descendentes sin galería inferior de transporte Variante: M. E con galería inferior de transporte. Trabajos de perforación y corte. 182 �Una galería de transporte inferior 1 y una de ventilación 3 amabas por la potencia del cuerpo de Mena y un contra pozo central 2 la altura del bloque es de 20- 30 y su largo de 50 – 60 m Dividiéndose en 2 planos de 20 – 30 m. Arranque: El arranque se realiza por capaz horizontales en calderillas, iniciándose el arranque de cada capa, desde el pozo central. Como las capas superiores van adelantadas de 1,5 – 2m con relación a la capa inferior (inmediato) el frente ha comparado las bancadas de altura de 1,5 – 3 m y un ángulo de inclinación de 600. La separación de la Mena se hace por martillos neumáticos o por perforadoras manuales desde las plataformas de trabajo. 1-disponiéndose los bancos de forma inclinada. El arrastre se realiza paleando la masa menífera hacia el pozo central aunque una buena parte de esta masa por gravedad al aplicar voladura de lanzamiento y chocar los pedazos con el hastial intocado del pozo central. Esta es la razón por la cual los flancos del bloque no se laborean al unísono si no sucesivo. Cuando se laborea la última etapa del flanco, es decir, cuando el arranque se hace en la galería inferior de transporte, a medida que avanza la bancada se va construyendo un techo continuo de madera con piquera “china” que laboren la evacuación de la Mena. 183 �2-3 70 - 80° 1.5 - 2 20 30 20 - 30 Figura No.90. Sistema de escalones descendentes con galería inferior de transporte Clase I, Grupo 3, M .E por tajos largos (frente contínuo). Esencia: Este M se caracteriza por poseer un frente de arranque en forma rectilínea o poco sinuosa que se extiende por toda la altura inclinada o por toda la longitud del bloque; según se disponga por el rumbo o por el buzamiento. Dicho frente se desarrolla o bien por el buzamiento o bien por el rumbo; muy raras veces se disponen en otra dirección; se denomina “tajos largos”. Se desarrollan de forma continúa por lo que estos métodos se conocen también con el nombre de “F. Continúo”. Las rocas de caja se sostienen por pilares . que aparecen dispuestos desordenadamente en el minado antiguo. (Estos pilares se abandonan en aquellas zonas donde el mineral es de baja ley o existan intercalaciones de rocas estériles. Otra forma de sostenimiento es entibado artificial como caravanas y estemples. En muchas variantes las rocas se sostienen mediante pilares de protección de las excavaciones de preparación del bloque (lo usual). 184 �El perfil transversal de los tajos largos es rectilíneo en los yacimientos finos y rectilíneos o escalonados en los yacimientos potentes. Condiciones de aplicación: 1) Generalmente estos M. E se utilizan en yacimientos poco inclinados u horizontales y raras veces en yacimientos inclinados. 2) M ≈ 1,2- 4m y excepcionalmente en m ≈ 7- 10m. 3) Condición necesaria presencia de rocas suprayacentes muy fuertes y estables, cuando la potencia es fina, de poco valor; pues existe la necesidad de dejar pilares en el minado antiguo. M .E. Tajos Largos por el rumbo (para cuerpos minerales poco potentes). Esencia: El frente de trabajo se dispone por el buzamiento y se desplaza por el rumbo. Condiciones de aplicación: 1) ángulo de buzamiento = 0-400. 2) Potencias de 1,5 – 3m. 3) Rocas suprayacentes estable. 4) Mena estable y fuerte o moderadamente estable y fuerte. Trabajos de preparación y corte. Una galería de transporte 1 y una de ventilación 2 ambas por el buzamiento del cuerpo. Una galería inclinada por el buzamiento que me une 1 y 2. y conforma el tajo largo. Cuando la galería de transporte está protegida por pilares a 3-4 m, de ella se laborea la galería de corte, esta va adelante unos 8-10m del tajo. Esta excavación se realiza con el fin de unir la GT con el frente de trabajo a través de las piqueras 5. Trabajos de arranque. 185 �La separación de la Mena se realiza por perforación y explosivos con barrenos de 1,3- 1,8m que se perforan por toda la extensión del tajo. Los disparos se realizan utilizando serie de detonadores micro retardados. Generalmente el arranque se realiza por Winche Scraper colocando el Winche en unas cámaras que se construyen cada 8-10m a veces hasta 20m en el hastial contrario de la GT. Otro método es la utilización de transportadores de rastrillo en pendientes de hasta 180. En pendientes menores (100) se utilizan cargadores transportadores con buenos resultados. Figura No.91. Método de explotación con almacenamiento del mineral con extracción por tajo largo por el rumbo 186 �Figura No.92. Método de explotación con almacenamiento del mineral con extracción por tajo largo por el alza Clase I, Grupo: 4. M . E por cámaras y pilares. M .E por cámaras y pilares: Esencia: Este método se caracteriza porque las cámaras en explotación se alternen sucesivamente con pilares de mina que quedan abandonados en el minado antiguo para siempre. Las cámaras por lo general se disponen perpendicular a la galería de transporte aunque pueden situarse también con cierta inclinación con respecto a ella. Condiciones de aplicación Se emplea en yacimientos horizontales o poco inclinados con potencias que pueden variar desde 3-5 m y hasta 20m. Se usan en presencia de rocas de cajas estables y fuertes. Las Menas pueden ser de fortaleza media o tener una 187 �estabilidad relativamente baja pero si debe ser homogénea, no debe tener zonas con intercalaciones de estériles. Se prefieren potencias de 2-10m y yacen cías horizontales. Es de significar que en los últimos 15 años han aparecido variantes que permiten la utilización de cámaras y pilares con ángulo > 250y más. Clasificación Existe gran cantidad de variantes que se distinguen por la forma de arranque y el orden de su desarrollo. Variante clásica Figura No.93. M .E por cámaras y pilares: 188 �Ejemplos de la Clase VII, grupo 3, clase IV, grupo 3, Método de explotación con derrumbe. La explotación por hundimiento se basa en que tanto la roca mineralizada como la roca encajante esté fracturada bajo condiciones más o menos controladas. La extracción del mineral crea una zona de hundimiento sobre la superficie por encima del yacimiento. En consecuencia es muy importante establecer un proceso de fracturación continuo y completo, ya que las cavidades subterráneas sin sostenimiento, presentan un riesgo elevado de desplomes repentinos que originan graves efectos posteriores durante la explotación. Las características de la roca constituyen el aspecto esencial del comportamiento del mineral frente al hundimiento. Es necesario no solamente que el hundimiento ocurra, sino que además el mineral presente una granulometría adecuada. La fragmentación de la roca es provocada más que por las fatigas de tracción que por las de compresión, de modo que la tendencia será de tener mineral mejor fragmentado en el centro del bloque que en los extremos. Este tiene la ventaja de evitar la mezcla del mineral útil con el material proveniente de la roca encajante. En la explotación por Block Caving, por una parte, conviene minimizar las concentraciones de esfuerzos en el nivel de producción y pilar de protección, para mantener estables las galerías de extracción; y por otra, conviene maximizar la concentración de esfuerzos sobre el nivel de hundimiento para producir la socavación y mejorar la fragmentación del mineral. Los trabajos tendientes a romper la base de un bloque determinado, tienen su inicio en el diseño de la malla, la cual determinará las características del resto de las galerías componentes del sistema. La determinación de la malla depende fundamentalmente de las características de la roca. El éxito en el hundimiento de un bloque, independiente de las características de hundibilidad de la roca, depende de los factores fundamentales que son: A. La base del bloque deberá fracturarse completamente; si se quedaran pequeñas áreas sin quebrar, ellas actúan como pilar, transmitiéndose 189 �grandes presiones desde el nivel de hundimiento hacia el de producción, las que pueden llegar a romper el pilar existente entre ellos, afectando completamente la estabilidad de las galerías del nivel de producción. Esto trae consigo un aumento importante en los costos de extracción. B. La altura de socavación inicial proporcionada por la tronadura, debe ser tal que no se produzcan puntos de apoyo del bloque que impidan o afecten el proceso de socavación natural inmediata. En general, con el método Block Caving, se puede recuperar el 90% del mineral comprendido por la zona de explotación. Este coeficiente de recuperación depende principalmente de la forma en que se efectúa la extracción del primer tercio de la producción del block. Principio del método Los esfuerzos que actúan en un lugar, y a cierta profundidad de un yacimiento, tienen su origen en el peso de las rocas hasta la superficie, y en los fenómenos externos de un yacimiento, tales como: Movimientos "horizontales, debido a movimientos de placas en la corteza terrestre. Todo macizo rocoso permanece en equilibrio mientras no se cree una cavidad lo suficientemente extensa en su interior, de modo de romper el equilibrio existente, creando una redistribución de esfuerzos en su alrededor. La estabilidad de ésta cavidad dependerá de sus dimensiones, competencia de la roca y de los esfuerzos existentes en el área. Si la resistencia de la roca, no es lo suficiente para soportar el cambio de solicitación, ésta socavará hasta llenar la cavidad con material fragmentado de distintas densidades. Una vez llena la cavidad se genera una fuerza de reacción que restablece el equilibrio. Si se extrae el mineral fragmentado, a medida que se socava, el equilibrio no se restablece y la socavación continuará hasta la superficie. El Block Caving se basa en éste principio, consiste en crear una cavidad de manera que la dinámica de desplome no se detenga, extrayendo el mineral por una malla de puntos ubicados en la base del bloque 190 �El método de explotación por Block Caving se define luego, como el derrumbamiento de bloques por corte inferior, el mineral se fractura y fragmenta gracias a las tensiones internas y efecto de la gravedad. Por consiguiente se necesita un mínimo de perforación y tronadura en la extracción del mineral. La palabra bloque está referida al sistema de explotación, en que el yacimiento se divide en grandes bloques de varios miles de metros cuadrados. Cada bloque se corta por la zona inferior; es decir, se excava practicando una ranura horizontal mediante tronadura. De ésta forma queda sin apoyo el mineral que está por encima (millones de toneladas) y las fuerzas de gravedad que actúan sobre ésta masa producen una fractura sucesiva que afecta al bloque completo. Por último y debido a las tensiones de la roca, se produce la fragmentación del material, este puede extraerse por medio de piques o a través de cargadores. Campo de aplicación. Básicamente, el método de explotación Block Caving, es un sistema normalmente usado para extraer depósitos profundos, masivos, de bajas leyes en CU, Fe. Hoy en día, la producción masiva de extracción de menas subterráneas, bajo condiciones favorables, es una de las más eficientes, con bajos costos de minas. Este método se utiliza en numerosos yacimientos de grandes dimensiones; en general, yacimientos de alto tonelaje, que cubren una extensa área y son muy potentes. Usualmente, la producción está en un rango de 10.000 t - 100.000 t/ día. Su campo de aplicación es muy amplio. Se puede aplicar teóricamente en cualquier tipo de roca no demasiado resistente a la tracción y cualquiera que sean las características de la roca encajante, pero es preferible que la resistencia de la roca que se explota sea menor que la de la roca encajante. La explotación por Block Caving, es un método económico bajo condiciones favorables. El extenso trabajo de desarrollo que tal explotación conlleva y el tiempo que se emplea hasta alcanzar la plena capacidad de producción, son los 191 �inconvenientes de partida. Por otra parte existen ciertos riesgos de derrumbamientos y fragmentación, que están fuera de los controles de minería. En general, los yacimientos más favorables para la aplicación del método de hundimiento por bloques son los grandes intrusivos de cobre porfirico, yacimientos de hierro, tanto sedimentarios como intrusivos. Estos depósitos deberán estar ubicados a gran profundidad y deberán ser extraídos a costos inferiores que por un método a cielo abierto. Los depósitos deben tener grandes reservas, cubrir un área extensa y tener una altura relativamente grande. La mayoría de estos depósitos se explotan a gran escala durante un periodo bastante largo, de tal forma que justifiquen la gran inversión requerida para ponerlos en producción. El primer caso, o sea, la formación de pilares, se evita con un adecuado diseño de perforación y, especialmente, con un correcto cargue de los tiros. En todo caso, si se verifica la existencia de un pilar, se interrumpe la etapa de hundimiento, concentrando las actividades en eliminarlo completamente, para poder continuar con la secuencia de "quemadas". En el segundo caso, para evitar los posibles puntos de apoyo del bloque, una vez tronada la base, es necesario determinar previamente la altura que debe alcanzar la socavación producida por la tronadura. La extracción en cada punto debe ser controlada con sumo cuidado de manera de evitar contaminaciones del mineral con el estéril. El contacto mineral-estéril debe mantenerse según un plano bien definido que pueda ser horizontal o inclinado. En general, con el método Block Caving, se puede recuperar el 90% del mineral comprendido por la zona de explotación. Este coeficiente de recuperación depende principaimente de la forma en que se efectúa la extracción del primer tercio de la producción del block. Método Block Caving Extracción Gravitacional Esta variante del método de explotación es aplicable a yacimientos o sectores en los cuales la competencia de la roca permite principalmente usar fuerzas de gravedad como método de traspaso de mineral. 192 �El grado de fracturación obtenido permite la utilización de embudos, los cuales se encuentran conectados a buitras donde la distribución y traspaso de mineral es controlado por buitreros. La utilización de estas variantes esta aún vigente en el sector Teniente3, lsia Estándar, Quebrada Teniente. El sector principalmente es mineral secundario, utilizando una malla de extracción de 10 x 10. (Figura No.94 y 95) Figura No. 94. Método Block Caving Extracción Gravitacional 193 �Figura No. 95. Método Block Caving Extracción Gravitacional Método Block Caving con Reducción Mecanizada La diferencia fundamental con la variante anterior corresponde la utilización de un martillo picador como una forma de distribución y reducción de tamaño del mineral en el punto de extracción, debido a una mayor competencia de la roca, las colpas de mayor tamaño también llevan asociadas una variación del diseño minero, la 194 �que se ve materializada en la construcción de zanjas y reforzamiento de los puntos de extracción. ( figura No.96 ) Figura No. 96. Método Block Caving con Reducción Mecanizada 195 �III.7.- Características generales del Método de explotación subterráneo. En la figura siguiente se muestra un esquema general de explotación de un yacimiento por el modo subterráneo. Iniciamente se realiza el acceso al yacimiento, se procede a su destape o apertura mediante un pozo de mina vertical 1, a partir de él se trazan las galerías de minas 2, 3, 4, que dividen el yacimiento verticalmente en niveles. En la parte superior del poso se encuentran las instalaciones de sobremina, en este caso una torre de castillete de extracción 5 y al máquina de extracción 6 que opera el ascenso y descenso de los recipientes de carga 7, que pueden ser empleados para la carga del mineral, la roca, personal, materiales. Además del pozo de extracción de excava un pozo auxiliar 8 que constituye la salida de emergencia a la superficie y que proporciona las condiciones normales de ventilación y está equipado de una instalación de extracción auxiliar 9 y tiene un compartimento de escaleras 10, el laboreo del cuerpo mineral se realiza generalmente en sentido descendente, el mineral se extrae primeramente en el nivel superior, entre las galerías 2 y 3 y continuación en el piso inmediato superior , entre las galerías 3 y 4 y así sucesivamente. Las labores de extracción son precedidas de labores preparatorias o de acceso. Por medio de galerías ascendentes o realces 12, el bloque se divide en bloques o plantas (subniveles) B1 y B2, dentro de cuyas márgenes se practican toda una serie de galerías y excavaciones horizontales y verticales (pasillos de circulación 13, coladeros 14), a esta determinada secuencia de los trabajos preparatorios y de extracción es a lo que se le denomina método o sistema de explotación. El proceso de arranque se realiza mediante la voladura de cargas de explosivos distribuidas en barrenos 15, los barrenos son perforados con maquinas perforadoras directamente desde la superficie del mineral arrancado. El mineral arrancando baja por la cavidad por gravedad hacia los pozos tolvas 16 y coladeros 14 donde es cargado a través de las bocas de descarga 17, a las vagonetas 18 que son arrastradas por locomotoras eléctricas 19 hasta el pozo de extracción, las 196 �que son ascendidas hasta la superficie y descargadas desde la estacada (pasarela)20. En un nivel, las labores de extracción y las preparatorias se llevan acabo simultáneamente en varios bloques. Así los bloques B1 y B2 se encuentran ene la etapa de ensanche, mientras que el bloque B3 se halla en la etapa de preparación. Simultáneamente con la extracción en el piso superior, se procede al destape y la preparación del nivel inferior. En la figura se muestra la excavación de la galería de transporte 4 y la perforación de un contracielo o realce 21. El mineral arrancado durante el trazado de galerías es cargado por las máquinas cargadoras 22 y los agujeros de barreno son perforados por máquinas perforadores 23. Durante la explotación es imprescindible ventilar las galerías subterráneas, pues los trabajos con explosivos proporcionan gran cantidad de gases nocivos y polvo. El aire viciado, es aspirado según lo indican las flechas discontinuas, a través del pozo auxiliar y el canal de ventilación 24, por el ventilador 25. El aire fresco es aportado según las flechas del trazado continuo a través del pozo principal. La explotación subterránea trae aparejadas grandes afluencias de agua subterránea, que se van colectando en un pozo colector 26, para evacuar esas aguas en la cámara de bombas 27 se instalan las bombas 28. De este modo en el proceso general de explotación subterránea se destacan tres etapas principales, el destape o apertura, la preparación y extracción, cada una de las cuales contiene distintas operaciones, arranque, acarreo o carga del mineral, entibación de las galerías, ventilación y desagüe, transporte subterráneo y ascenso hasta la superficie. 197 �Figura No.97. Esquema de explotación de un yacimiento por Método subterráneo, Borisov, S. M, 1986. 198 �1. BIBLIGRAFIA 2. Borisov, S. M. Klókov y B. Gronovói. Labores mineras. Editorial pueblo y educación, Ciudad de la Habana, 1986. 480 Pág. 3. Polanco Almanza R. y Guilarte Alpajón D. Explotación a Cielo Abierto. ISMM Moa 1999. (Soporte electrónico) 4. Bustillo Revuelta M., C. López Jimeno. Manual de Explotación y Diseño de Explotaciones Mineras. Gráficas Arias Montano, S. A. Madrid 1997. 705 p. 5. Manual de rocas ornamentales. Colectivo de autores. ETS de Ingenieros de Minas de Madrid. 1996. 6. Popov, G. The working of mineral deposits. Editorial MIR, 324 Pág 7. Mecánica de suelos. E Juarez Badillo y Alfonso Rico. Tomo I y II. 8. Curso Iberoamericano de Aplicaciones Geomecánicas y Geoambientales al desarrollo sostenible de la Minería. Roberto Blanco Torrens y Domingo Javier Carvajal Gómez Ediciones Panorama Minero. Argentina, 2003. 9. Rock Mechanic Principles. Coates. 1999. 10. Ingeniería geológica. Luis I. González de vallejo. Pearson education, S.A. 2002, España. 11. Barton, N. 1973: Review of a new shear strength criterion for rock joints. Engineering Geology 7:287-332. 12. Barton, N. R. & Choubey, V. 1974: A Review of the Shear Strength of Filled Discontinuities in Rock.Ed.e.Brooch. 13. Bieniawski, Z.T. 1989: “Engineering Rock Mass Classifications: A Complete Manual for Engineers and Geologists in Mining, Civil and Petroleum Engineering”. J. Wiley. 14. Bieniawski, Z. T. 2011: Errores en la Aplicación de las Clasificaciones Geomecánicas y su Corrección. Caracterización Geotécnica del Terreno. Geocontrol Madrid. Pp 2– 30. 15. González de Vallejo L. 1998: Las Clasificaciones Geomecánicas para Túneles. Ingeotúneles: Carlos López Jimeno _ Madrid. I. T. S. De Ingenieros de Minas. U. P. Madrid. T – I pp25 – 66. 199 �16. Goodman R. E.; Taylor R. L. & Brekke T. 1968: A Model for the Mechanism of Jointed Rock. Proc. Am. Soc. Civ. Eng. Soil Mechanics and Foundation. 94(SM3): 637-659. 17. Hoek, E. 1994: Strength of Rock and Rock Masses. News J. of lSRM, 2: 416. 18. Hoek, E. 2007: Practical rock Engineering. Rock Mass Properties. In-situ and Induced Stresses. Canadá. 237p, www.rocscience.com. 19. Hoek, E. & Brown, E.T. 1980: Empirical strength criterion for rock masses. J. 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Proyecto de construcción subterránea (construcción de excavaciones horizontales), Parte I. Dr.C Roberto Blanco; Ing Gilberto Sargentón. Editorial Felix Varela, 1993 36. Herbert Herrera Juan. Métodos de minería a cielo abierto. Universidad politécnica de Madrid. Escuela técnica superior de ingenieros de minas. 2007. 37. Proyecto de construcción subterránea (construcción de pozos), Parte II. Dr.C Roberto Blanco; Ing Gilberto Sargentón. Editorial Felix Varela, 1993 38. laboreo de excavaciones de exploración. Dr.C. Roberto Blanco; Dr.C. José Otaño.200 39. Laboreo de excavaciones horizontales. Dr.C. Roberto Blanco; Dr.C. José Otaño.2000 40. Labores Mineras. S. Borísov; M. Klókov. 41. construcción de pozos en condiciones minero geológicas difíciles. Dr.C. Roberto Blanco. Editorial Felix Varela, 1993 42. Construcciones de la superficie de la mina. Dr. C. Roberto Blanco; Ing. Miguel Díaz Díaz. Ediciones ENPES Varela, 1991. 43. Manual de túneles y obras subterráneas. 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Title A name given to the resource Monografías Subject The topic of the resource Tesis doctorales defendidas por profesores del ISMM Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Tecnología de explotación de yacimientos Creator An entity primarily responsible for making the resource Dra. Maday Cartaya Pire Dr. José Otaño Noguel Dr. Armando Cuesta Recio Dr. Yoandro Dieguez García Publisher An entity responsible for making the resource available Lic. Liliana Rojas Hidalgo Type The nature or genre of the resource Monografía Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 2018 Subject The topic of the resource Explotación de yacimientos Description An account of the resource Se presentan los métodos aplicados a la tecnología de laboreo de yacimientos que contempla tanto la apertura como la explotación en el desarrollo de las minas, el avance de los frentes de trabajo según el modo de laboreo y la argumentación y cálculo de la tecnología utilizada. Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource PDF Language A language of the resource Español laboreo minero Tecnología yacimiento https://repoedum.ismm.edu.cu/files/original/64ebbb524cf77d73b68d06381a9a6671.pdf 71a12d058e6033659f76dac404697c0a PDF Text Text �������������������������������������������������� Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Libros Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Technical english. A course for Electrical Engineering students Creator An entity primarily responsible for making the resource Adelfa Verdecia Cruz Publisher An entity responsible for making the resource available Tania Bess Reyes Type The nature or genre of the resource Libro Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 2018 Subject The topic of the resource Ingeniería Eléctrica Description An account of the resource Libro básico para la asignatura de Inglés en la carrera de Ingeniería Eléctrica en el Instituto Superior Minero Metalúrgico de Moa Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource PDF Language A language of the resource Español https://repoedum.ismm.edu.cu/files/original/6b2b432870191e490421c40cfcaaaa3c.pdf 2daf45c346674be8e1376af4b7e1ef1c PDF Text Text FOLLETO Tareas docentes para la educación en el trabajo desde la asignatura Promoción en Salud Dirigido a estudiantes de 2do año de Medicina de la Filial de Ciencias Médicas de Moa Dra. Leannys Milán Martínez Dr. Nordis Rodríguez Monges Lic. Yaquelín Legrá Marzabal [Escriba aquí] �Tareas docentes para la educación en el trabajo desde la asignatura Promoción en Salud (Dirigido a estudiantes de 2do año de Medicina de la Filial de Ciencias Médicas de Moa) Dra. Leannys Milán Martínez Dr. Nordis Rodríguez Monges Lic. Yaquelín Legrá Marzabal �Página legal Título de la obra. Tareas docentes para la educación en el trabajo desde la asignatura Promoción en Salud. 16 pp. Editorial Digital Universitaria de Moa, año 2017 – ISBN: 978 – 959 – 16 – 3780 - 2 1. Autores: Dra. Leannys Milán Martínez Dr. Nordis Rodríguez Monges Lic. Yaquelín Legrá Marzabal 2. Institución: Instituto Superior Minero Metalúrgico “Dr. Antonio Núñez Jiménez” Edición: Susana Carralero Rodríguez Corrección: Yelenny Molina Jiménez Institución del autor: Filial de Ciencias Médicas “Tamara Bunke Bider” Editorial Digital Universitaria de Moa, año 2017. La Editorial Digital Universitaria de Moa publica bajo licencia Creative Commons de tipo Reconocimiento No Comercial Sin Obra Derivada, se permite su copia y distribución por cualquier medio siempre que mantenga el reconocimiento de sus autores, no haga uso comercial de las obras y no realice ninguna modificación de ellas. La licencia completa puede consultarse en: http://creativecommons.org/licenses/by-ncnd/2.5/ar/legalcode Editorial Digital Universitaria Instituto Superior Minero Metalúrgico Las Coloradas s/n, Moa 83329, Holguín, Cuba e-mail: edum@ismm.edu.cu Sitio Web: http://ismm.edum.edu.cu �Tabla de contenido INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................................1 TAREAS DOCENTES PARA LA EDUCACIÓN EN EL TRABAJO DESDE LA ASIGNATURA PROMOCIÓN DE SALUD EN LA CARRERA DE MEDICINA DE LA FILIAL DE CIENCIAS MÉDICAS DE MOA ..........................6 Tarea docente No. 1 .....................................................................................................................6 Tarea docente No. 2 .....................................................................................................................7 Tarea docente No. 3 .....................................................................................................................8 Tarea docente No. 4 .....................................................................................................................9 CONCLUSIONES ..................................................................................................................................... 14 BIBLIOGRAFÍA ....................................................................................................................................... 14 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) INTRODUCCIÓN Todos los seres humanos nacen en el seno de una familia. Llegan a los brazos de una persona que, para la mayoría, es la madre. La especie humana al nacer es la más indefensa de todas, por lo que se hace inevitable que desde los primeros instantes de la vida ya existan seres, que emocionalmente se van a volver muy significativos e importantes, surgiendo así los vínculos familiares. La familia entonces, tiene un valor de refugio afectivo y de aprendizaje social; es la primera y más importante de las escuelas, en ella se nace, en ella se disfruta y en ella se descubre lo hermoso de sentir, que gracias a ella alguien siempre te espera, que tu llegada representa alegría, que amas y eres amado. Si algo hace feliz o infeliz a los seres humanos son sus relaciones familiares. Cuando todo va bien con la familia, las personas se alegran, cuando hay problemas de salud o pérdidas en la familia, se producen grandes depresiones o decepciones. La familia constituye la institución base de la sociedad, el medio natural para el desarrollo de sus miembros y un fenómeno universal, por ello es conveniente propiciar que se manifiesten relaciones familiares armoniosas que contribuirán al establecimiento de la salud general entre sus miembros. La familia es la institución social más antigua. Ha sido objeto de estudio para la Psicología en diferentes campos de actuación, tanto desde el punto de vista educativo como en el ámbito social y clínico. Al ser un componente de la estructura de la sociedad, la familia se encuentra condicionada por el sistema económico y el período histórico social y cultural en el cual se desarrolla. Funciona en forma sistémica como subsistema abierto, en interconexión con la sociedad y los otros sub-sistemas que lo componen. Debe estar integrada al menos por dos personas, que conviven en una vivienda o parte de ella y que compartan o no sus recursos o servicios. Incluye cualquier vínculo consanguíneo con independencia del grado de consanguinidad, no limitando el grado de parentesco y en ocasiones suele contemplar hijos adoptados o de otros vínculos matrimoniales (Herrera 2012). La familia es una categoría histórica, sus formas y funciones se condicionan por el carácter de las relaciones de producción, y por las relaciones sociales en su conjunto, así como también por el nivel de desarrollo cultural de la sociedad concreta. Todas las personas tienen un concepto de familia debido a que han acumulado una experiencia de vida familiar diferente (Clavijo 2002). Es concebida por investigadores del tema como el ambiente donde todos los individuos aprenden a interactuar con su medio y deben recibir afecto, comprensión y apoyo, se convierte en eslabón básico del desarrollo emocional del individuo. Otros autores la consideran como la unión de dos personas que 1 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) deciden vivir juntos, y desaparece como tal, cuando ambos fallecen (Clavijo 2002). A través de la historia, la familia ha sufrido múltiples transformaciones, y con ello se han cambiado también sus definiciones. En la vida nómada era considerada como una agrupación de personas donde las criaturas que nacían estaban a cargo de las mujeres del grupo. Esto favorecía que la socialización, educación y cuidados de los hijos, estuvieran a cargo de la mujer. A este sistema se le llamó matriarcado. Con el desarrollo de la agricultura nació el sentimiento de propiedad y de herencia. El padre comenzó a cobrar importancia en la educación de sus hijos, aunque más en autoridad que en acción directa. A este sistema social se le conoce como patriarcado. Con el desarrollo de la Revolución Industrial se favorece la participación de la mujer en la vida económica de la sociedad, lo cual repercute sin lugar a dudas en la dinámica familiar (Otero y Muntaner 2014). A lo largo de la historia de la humanidad, la familia ha estado condicionada e influida por las leyes sociales y económicas y los patrones culturales de cada región, país y clase social. El modo de producción imperante en cada sociedad condiciona la ubicación de la familia en la estructura de clase, en función de la inserción en la organización del trabajo. Diferentes investigadores ofrecen apreciaciones diversas del concepto de familia. El Censo Canadiense de la familia la define como: “Esposo y esposa, con o sin hijos o padre o madre sola con uno o varios hijos que viven bajo el mismo techo”, y la Organización de Naciones Unidad como “Miembros del hogar que están emparentados entre sí hasta cierto grado, por sangre adopción o matrimonio” (Álvarez et al. 2008). Otros como el Censo Americano habla de la familia como “Un grupo de dos o más personas que viven juntas y relacionadas unas con otras por lazos sanguíneos, de matrimonio o adopción que ejercen interacción reciproca porque saben que existen las demás y ellos se consideran una unidad”. Otro concepto lo define el colectivo de autores de La Medicina Familiar de Cuba, donde expresan que la familia es la “célula” fundamental de la sociedad, importante forma de organización de la vida cotidiana personal, fundada en la unión matrimonial y en los lazos de parentesco, en las relaciones multilaterales entre el esposo y la esposa, los padres y los hijos, los hermanos y las hermanas y otros parientes que viven juntos y administran en común la economía doméstica (Otero y Muntaner 2014). La familia crea en el hogar un clima de armonía, comunicación, afectos, unión, respeto y solidaridad que se traduce en bienestar y satisfacción de sus integrantes, enfrenta problemas y toma decisiones sin adoptar mecanismos destructivos, asume cambios en las reglas, los roles y jerarquías para adaptarse en forma transformadora a las exigencias de los procesos críticos de vida, y es capaz de recurrir a recursos externos y asimilar nuevas experiencias cuando lo necesite. 2 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) La integración del conocimiento complejo y concatenación de fenómenos sociales que se definen en la familia, su concepción materialista dialéctica, contribución del pensamiento epidemiológico y psicología relacional del grupo familiar, permite la visión de aspectos condicionantes de la salud, asumiendo una concepción holística e integradora de lo biológico, social, ambiental y psicológico en lo grupal significativo de la salud de la familia (Álvarez et al. 2008). La organización Mundial de la Salud (OMS) durante el año 2013 ha desarrollado el término "ESalud, donde se aplican las Tecnologías de Información y Comunicación en el amplio rango de aspectos que afectan el cuidado de la salud, desde el diagnóstico hasta el seguimiento de los pacientes y por tanto de las familias, pasando por la gestión de las organizaciones implicadas en estas actividades. En el caso concreto de los ciudadanos, la ESalud les proporciona considerables ventajas en materia de información, incluso favorece la obtención de conocimientos a la familia. Entre uno de los aspectos que se recogen en este programa está la difusión de información orientada al ciudadano, tanto a los individuos en particular como a la familia en general para ser informados sobre temas médicos y sobre todo cómo prevenir salud (Alfonso et al. 2013). La familia es un agente entre el individuo y la sociedad. Los individuos pertenecen a distintos grupos, pero solo a la familia le concierne el individuo en su totalidad en todas las facetas de su vida. Las organizaciones políticas, la iglesia, los amigos, se limitan a una sola faceta (Álvarez et al. 2008). Las acciones de los diferentes niveles de la estructura social en la salud permiten la comprensión del rol de la familia, al actuar como unidad de intermediación entre la sociedad y el individuo, de cómo en su nivel se manifiesta la influencia de macro estructura social, y de cómo ella se erige en un componente básico de la meso-estructura, actuando a su vez como sistema rector y modulador de influencias del individuo (Alfonso et al. 2013). Las funciones de la familia para la sociedad y el individuo tienen un carácter universal y relativamente estable con independencia del tipo de sociedad, clase y etapa histórica (Muñiz 2012). Para que la interacción entre los miembros de una familia sea la mejor posible es necesario que el sistema familiar sea capaz, unido como grupo, de enfrentar las crisis, expresar los afectos, permitir el crecimiento individual de sus miembros y producir el intercambio o interacción constante entre ellos, respetándose la autonomía y el espacio del otro. La comunicación deberá ser clara y directa, las funciones de sus miembros estarán bien establecidas, así como sus responsabilidades y predominará la flexibilidad del sistema (Sansó, Márquez y Alonso 2011). El rol que juega la familia en la determinación de la salud constituye un tema que merita mayor atención, en el marco de un sistema de salud sustentado en la práctica de la medicina familiar (García y Navarro 2011). La salud de la familia es 3 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) un tema insuficientemente trabajado, desde el punto de vista teórico en la literatura, pero muy manejado empíricamente por los profesionales que se dedican a la atención de la salud y al bienestar familiar. Varios eventos y organizaciones internacionales como la La Organización Panamericana de la Salud (OPS) y la OMS, se han pronunciado por el fortalecimiento y la ayuda a la salud general y en particular a la bucal de la familia por más de una década, elemento que indica el reconocimiento de la influencia de este grupo social en la salud (Pi y Cobián 2009). En la antigüedad se encuentran antecedentes del enfoque social de la salud. Hipócrates 460-370 a. C. y Galeno en el siglo II plantearon la influencia de las condiciones de vida y trabajo sobre la salud de la población. Engels (1963), describe las modificaciones de las relaciones familiares como producto de las diferentes condiciones sociales y económicas de vida, vínculo que se manifiesta al identificarse la relación existente entre las características de los sistemas sociales, las condiciones de vida y las relaciones familiares, así como los tipos de familia, según períodos de desarrollo histórico. Además, aportó la noción del condicionamiento de la salud debido a las condiciones sociales, las relaciones entre la morbilidad de las poblaciones y las condiciones materiales de vida en las comunidades. Posteriormente, representantes del movimiento de la Medicina Social y la Epidemiología Crítica ofrecieron argumentos, que hoy guardan relación con la base económica y social en la determinación de la salud, plantearon la visión integral del problema del conocimiento de los principales factores y determinantes de la salud, por motivo de las condiciones de vida y trabajo de la población y las diferencias culturales y de género (Rojas 2013). El modelo de campo de salud presentado por Lalonde y citado por Álvarez, García y Bonet (2007) para el análisis de la situación de salud de los canadienses, propuso 4 elementos: la biología, el ambiente, los servicios de salud y los estilos de vida. Lalonde señaló la participación integrada de los elementos y apuntó someramente la participación de los aspectos sociales en la salud de la población. A partir de este paradigma se publicó en 1987 un modelo de análisis de los determinantes de la salud de la población en el cual presentan el modo y las condiciones de vida, la salud pública, el medio ambiente y la biología humana condicionados por los tipos de organización económico-social y de la Revolución Científico-Técnica. Este modelo propone un grupo de factores por cada determinante y así aparece dentro del modo de vida, las malas condiciones habituales de vida, la inestabilidad de la familia, la soledad, muchos hijos, el bajo nivel cultural y de escolaridad. Se describen entre otros factores que influyen sobre la salud de la población, las migraciones, la dimensión promedio de la familia, el nivel de matrimonios y divorcios (Martínez 2009). 4 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) La OMS en 1990, a propósito de la estrategia de salud para todos en el año 2000, propuso 80 indicadores relacionados con los factores sociales económicos y culturales que describen la situación de salud de la población, de ellos solo 7 indicaban el nivel y calidad de vida de la familia, para un 8,7 % (Rojas 2009; Álvarez et al. 2010). Una comisión de esta misma organización del 2003 al 2005, desarrolló el Modelo de Determinantes Sociales de la Salud que propone una serie de elementos a tener en cuenta en el análisis de la situación de salud de las comunidades que es aplicable a la familia (Thielmann, Illnait y Clark 2013). Es un modelo dialéctico, que permite cambios, adiciones y sobre todo la adecuación de acuerdo al territorio a analizar, por lo que es de gran vigencia en la actualidad (Moiso 2007). En Cuba, en 1994 fueron publicados indicadores de salud y bienestar para los municipios saludables, sobre la base del enfoque social y el modelo de campo de salud de Lalonde. En ese documento se le confiere cierta importancia a la vida familiar, al presentar un 25 % de los indicadores relacionados directamente con aspectos de la vida familiar como la unión familiar, la satisfacción de necesidades básicas y la calidad de la vivienda (Díaz y Presno 2013). La salud familiar es considerada un proceso único e irrepetible que se caracteriza por no ser solo la suma de la salud individual de sus miembros, y por tener un origen multicausal donde intervienen elementos socioeconómicos, sociopsicológicos, la propia salud individual de los miembros y el funcionamiento familiar. Todos hay que tenerlos en cuenta para su análisis. Tampoco se puede considerar la salud familiar como un estado estático, sino que está sometido a un proceso de transformación y cambio donde influyen significativamente las crisis o eventos que atraviesa la familia; donde además juegan un papel fundamental para el restablecimiento de su equilibrio, los recursos adaptativos de la familia, su forma de enfrentamiento a los conflictos y al acceso a las redes de apoyo social (Méndez, Louro y Bayarre 2011). La salud familiar puede considerarse como el ajuste o equilibrio entre los elementos internos y externos del grupo familiar. Incluye el estado de salud física y mental individual, y el nivel de interacción entre los miembros de la familia (Díaz et al. 2013). 5 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) TAREAS DOCENTES PARA LA EDUCACIÓN EN EL TRABAJO DESDE LA ASIGNATURA PROMOCIÓN DE SALUD EN LA CARRERA DE MEDICINA DE LA FILIAL DE CIENCIAS MÉDICAS DE MOA Tarea docente No. 1 Objetivo: Definir el concepto de familia, así como su estructura y funciones para ser aplicada a cada familia en educación al trabajo. Acciones a desarrollar 1. Respecto a las definiciones de familia responda V o F: ___Grupo de personas que comparten vínculos de convivencia, consanguinidad, parentesco y afecto y que está condicionado por los factores socioculturales de la sociedad. ___Limita el grado de parentesco y no contempla los hijos adoptivos. ___No incluye cualquier vínculo consanguíneo. ___Debe estar integrada al menos por dos personas que conviven en una vivienda o parte de ella compartan o no sus recursos. ___Constituye la célula fundamental de la sociedad. 2. Según la ontogénesis la familia relacione las características de la columna A con la B. Columna A Familia con presencia de hasta 2 generaciones Columna B Familia ampliada Familia con presencia de más de 2 generaciones Familia extensa Familia a la que se integran otros parientes que no pertenecen al mismo tronco generacional. Familia nuclear 3. Según el número de miembros la familia puede clasificarse en: _______________________________, ____________________________, _________________________ y __________________________. 4. En una pesquisa activa de enfermedades oftalmológicas llegamos a una vivienda ocupada por Juan de 67 años padre de 7 hijos que vive en estos 6 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) momentos con sus hijas Fanny y Jazmín. La mayor de ellas, Fanny, casada con José y madre de Elianny la cual estudia en la universidad. La hija menor, Jazmín casada con un taxista y madre de 2 hijos pequeños, Yonder y Fabiana. Las relaciones entre las hermanas son muy buenas no siendo así entre el señor Juan y el taxista. De esta familia: a) Clasifíquela según el número de miembros. b) Clasifíquela según la ontogénesis. Tarea docente No. 2 Objetivo: Identificar las etapas del ciclo vital de la familia y sus funciones principales para realizar una evaluación adecuada de la misma. Acciones a desarrollar 1. Complete las etapas del ciclo vital de la familia: a) Etapa que comprende desde que el primer hijo sale del hogar hasta la muerte del primer cónyuge. _________________________ b) Etapa que comprende desde el inicio del matrimonio hasta el nacimiento del primer hijo. _____________________________ c) Etapa que comprende desde la muerte del primer cónyuge hasta la muerte del segundo. ____________________________ d) Etapa que comprende desde el nacimiento del primer hijo hasta que este sale del hogar. ______________________________ 2. La familia cumple diferentes funciones que están sujetas a variaciones relacionadas con los cambios en su estructura y con la etapa que atraviesa, las cuales son: _____________________, ______________________, _____________________, y _______________________. 3. En una comunidad urbana vive una familia integrada por Elio de 67 años, su esposa Josefa de 64 y la mamá de esta última, Alba de 84 años de edad. Los fines de semana son visitados por sus nietos de 7 y 10 años respectivamente. Las relaciones entre Alba y el nieto de 10 años son muy buenas al igual que las del niño de 7 con el abuelo Elio. De esta familia: Clasifíquela según el número de miembros. Clasifíquela según la ontogénesis. Diga en qué etapa del ciclo vital se encuentra. 7 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) Tarea docente No. 3 Objetivo: Reconocer las diferentes crisis por las que atraviesa la familia para garantizar una intervención las mismas. Acciones a desarrollar 1. Relacione las crisis transitorias de la familia con las diferentes etapas del ciclo vital. CRISIS TRANSITORIAS ETAPAS DEL CICLO VITAL a) Embarazo 1- Formación b) Matrimonio 2- Extensión c) Muerte del primer cónyuge. 3- Contracción d) Jubilación 4- Disolución e) Rol de abuelos f) Nacimiento del primer hijo g) Adolescencia 2. Mencione las crisis no transitorias por las que atraviesa la familia y ponga tres ejemplos de cada una de ellas. 3. Analice la siguiente situación: Migdalia y Leonardo se casaron el 14 de enero de 1994, desde entonces hasta la actualidad mantienen una relación matrimonial estable. Fruto del amor entre ellos nació Vivian que en este momento tiene 15 años y estudia en el preuniversitario, lamentablemente Leonardo sufrió una enfermedad cerebrovasular (ECV) y se encuentra imposibilitado de movilizar los miembros inferiores. En este momento, vive con ellos en la casa la hermana mayor de Leonardo que es del campo y ayuda a los cuidados de Leonardo. De esta familia: a) Clasifíquela según el número de miembros. b) Clasifíquela según la ontogénesis. c) Diga en qué etapa del ciclo vital se encuentra esta familia. d) Mencione la crisis por la que atraviesa esta familia. 8 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) Tarea docente No. 4 Objetivo: Realizar la confección del familiograma como medio que permite la representación gráfica de la familia. Simbología para el mapeo de la estructura: Varón: Cuadro Mujer: Círculo Concubinato (c): Líneas discontinuas Relaciones legales (m): Líneas continuas Miembro ausente: Figura (cuadro o círculo) con líneas discontinuas Miembro fallecido: x y la fecha: x dd/mm/aa Divorcio (d): 9 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) Separación (s): Uniones previas (la pareja ausente con líneas discontinuas): Los hijos penden con líneas verticales de la unión horizontal entre sus padres. Se sitúan de izquierda a derecha en orden de nacimiento. Si es adoptado la línea es discontinua. 10 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) Si son gemelos las líneas convergen en punto de unión con sus padres. Si abortos espontáneos, líneas continuas con un punto de pequeño tamaño y relleno. Si el aborto es provocado una x pequeña. Si neonatos muertos, círculo o cuadrado pequeño, en dependencia del sexo. La mujer embarazada se señalará con un triángulo pequeño dentro de su propio símbolo. 11 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) Relaciones fusionadas: Relaciones distantes: Relaciones conflictivas: Ruptura de relaciones: Ejemplo de familiograma: Si en el hogar conviven personas que no tengan vínculos de consanguinidad ni parentesco, pero sus relaciones reproducen vínculos afectivos como sucede en familia ampliada, estas relaciones se reflejan en el gráfico con una línea que 12 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) rodea a la familia actual y con líneas discontinuas o puntos se representa el tronco generacional que le dio origen al miembro que hizo ampliada a la familia, pero no se incluye dentro del vínculo. Acciones a desarrollar 1. Integrantes de una familia: • Ramona de 72 años, es hipertensa y hace 15 días perdió a su esposo de 75 años de edad, quien falleció de un infarto agudo de miocardio. • Luis, su hijo, tiene 48 años de edad, fumador, trabajador de una empresa constructora. • Carmen, de 40, años es ama de casa y esposa de Luis. • Karina, de 17 años de edad, hija de Luis y Carmen, abandonó los estudios. • Kevin, de 12 meses, hijo de Karina. De esta familia: a) Clasifíquela según el número de miembros. b) Clasifíquela según la ontogénesis. c) Diga en qué etapa del ciclo vital se encuentra esta familia. d) Mencione la crisis por la que atraviesa esta familia. e) Confeccione el familiograma. 2. Familia compuesta por Julio de 69 años de edad, con nivel de escolaridad de primaria sin terminar, obeso, sedentario con antecedentes de hipertensión arterial de varios años de evolución, para lo cual lleva tratamiento el cual no cumple regularmente; y antecedentes además de cardiopatía isquémica Se encuentra hospitalizado desde hace varios días por descompensación de sus enfermedades de base. Delia, su esposa de 61 años de edad, con nivel de escolaridad de primaria sin terminar, jubilada recientemente, sedentaria, con antecedentes de gastritis crónica (Helicobacter pylori), seguida por gastroenteritis, para lo cual cumplió tto y ahora mantiene tratamiento con alusil (tab. 200 mg) y cimetidina (tab. 200 mg) el cual no cumple regularmente por lo que se descompensa con frecuencia. 13 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) De esta familia: a) Clasifíquela según el número de miembros. b) Clasifíquela según la ontogénesis. c) Diga en qué etapa del ciclo vital se encuentra. d) Realice el familiograma. 3. Belsis es una paciente ama de casa de 57 años de edad, viuda hace 4 años, madre de 4 hijos, 3 varones y una hembra. En la actualidad vive con su hijo Ridel de 37 años, divorciado, de ocupación custodio, fumador, razón por la cual su madre se disgusta teniendo en ocasiones discusiones por ese motivo. De esta familia: a) Clasifíquela según el número de miembros. b) Clasifíquela según la ontogénesis. c) Diga en qué etapa del ciclo vital se encuentra. d) Realice el familiograma. 4. En la visita de terreno se encontró la familia formada por Roger de 50 años de edad, fumador y trabajador agrícola, su esposa Rosa de 48 años ama de casa que padece hipertensión arterial hace 10 años, su hijo Rafael, también campesino, casado con Yaneth y el hijo de estos últimos De esta familia: a) Clasifíquela según el número de miembros. b) Clasifíquela según la ontogénesis. c) Diga en qué etapa del ciclo vital se encuentra esta familia. d) Realice el familiograma. CONCLUSIONES Las tareas docentes que se proponen haciendo uso de gráficos representativos y teniendo como base el principio de la relación teoría–práctica, permite llevar a los estudiantes a niveles superiores del desarrollo del aprendizaje en la asignatura Promoción de Salud para estudiantes de 2do año de Medicina de la Filial de Ciencias Médicas de Moa. BIBLIOGRAFÍA Alfonso, O. A.; Gómez, M. R.; Galbán, T.; Alfonso, P. A. y Villamil, K. La educación en ciencia, tecnología y sociedad: su importancia en la Educación Médica Superior. Mediciego, 19(1), 2013. Álvarez, A.; García, A. y Bonet, M. Pautas conceptuales y metodológicas para explicar los determinantes de los niveles de salud en Cuba. Revista Cubana de Salud Pública, 33(2), 2007. 14 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) Álvarez, A.; Gonzalvez, L.; Pilar, I.; Rodríguez, A.; Bonet, M.; Alegret, M.;... y Van der Stuyft, P. Actualización conceptual sobre los determinantes de la salud desde la perspectiva cubana. 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For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Tareas docentes para la educación en el trabajo desde la asignatura Promoción en Salud Creator An entity primarily responsible for making the resource Dra. Leannys Milán Martínez Dr. Nordis Rodríguez Monges Lic. Yaquelín Legrá Marzabal Publisher An entity responsible for making the resource available Susana Carralero Rodríguez Type The nature or genre of the resource Folleto Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 2017 Subject The topic of the resource Pedagogía Description An account of the resource Material docente para la educación en el trabajo desde la asignatura Promoción en Salud dirigido a estudiantes de 2do año de Medicina de la Filial de Ciencias Médicas de Moa Rights Information about rights held in and over the resource Editorial Digital Universitaria Moa (EDUM) Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource PDF Language A language of the resource Español https://repoedum.ismm.edu.cu/files/original/3dc08b4fcf072a850c94119b33e04895.pdf d78668ba1a1a6e549f0d469dd89b09e2 PDF Text Text FOLLETO Tareas docentes para la educación en el trabajo desde la asignatura Ortodoncia de la carrera de Estomatología Dirigido a estudiantes que cursan el 4to año de la carrera Estomatología en la Filial de Ciencias Médicas de Moa Dr.Zeida Gámez Alba �Página legal Título de la obra. Tareas docentes para la educación en el trabajo desde la asignatura Ortodoncia. (Dirigido a estudiantes de 4to año de la Filial de Ciencias Médicas de Moa). 24 pp. Editorial Digital Universitaria de Moa, año 2016 – ISBN: 978-959-16-3045-2 1. Autor: Dr. Zeida Gámez Alba 2. Institución: Filial de Ciencias Médicas “Tamara Bunke Bider” Edición y Corrección: M.Sc. Niurbis La Ó Lobaina Institución del autor: Filial de Ciencias Médicas “ Tamara Bunke Bider” Editorial Digital Universitaria Moa, año 2016 La Editorial Digital Universitaria Moa publica bajo licencia Creative Commons de tipo Reconocimiento No Comercial Sin Obra Derivada, se permite su copia y distribución por cualquier medio siempre que mantenga el reconocimiento de sus autores, no haga uso comercial de las obras y no realice ninguna modificación de ellas. La licencia completa puede consultarse en: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/ar/legalcode Editorial Digital Universitaria Instituto Superior Minero Metalúrgico Las coloradas s/n, Moa 83329, Holguín Cuba e-mail: edum@ismm.edu.cu Sitio Web: http://ismm.edum.edu.cu Editorial Digital Universitaria de Moa �Tabla de contenido INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................ 2 PARTE I......................................................................................................................................... 3 TAREAS DOCENTES PARA EL DESARROLLO DE LA EDUCACIÓN EN EL TRABAJO DESDE LA ASIGNATURA ORTODONCIA DE LA CARRERA DE ESTOMATOLOGÍA EN LA FILIAL DE CIENCIAS MÉDICAS DE MOA ....................... 3 • Componentes didácticos de la tarea docente .................................................... 4 PARTE II ....................................................................................................................................... 6 PRESENTACIÓN DE LAS TAREAS DOCENTES PARA LA EDUCACIÓN EN EL TRABAJO DESDE LA ASIGNATURA ORTODONCIA EN LA CARRERA DE ESTOMATOLOGÍA EN LA FILIAL DE CIENCIAS MÉDICAS DE MOA ....................... 6 CONCLUSIONES ...................................................................................................................... 23 BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................................... 23 1 �INTRODUCCIÓN Este trabajo partió de un estudio diagnóstico al proceso de enseñanzaaprendizaje de la asignatura Ortodoncia, de la carrera de Estomatología en el municipio de Moa, la que se estudia en la Filial de Ciencias Médicas de esta localidad, el que reveló insuficiencias en el tratamiento al trabajo independiente de los estudiantes que cursan el cuarto año de esta carrera. Como vía de solución al problema detectado se proponen tareas docentes basadas en casos clínicos y con la utilización y la orientación del trabajo independiente se pretende que el estudiante sea capaz de dirigir su aprendizaje, su educación permanente y eficiente en el trabajo. La proyección de las tareas parte de la asunción de las posiciones teóricas que sustentan el trabajo independiente, y en particular sobre las tareas docentes. Se realizó la valoración de las tareas propuestas en taller de socialización con especialistas, lo que evidenció su pertinencia para el desarrollo de la educación en el trabajo en la asignatura Ortodoncia y su aplicación práctica a otros contextos donde se estudia la carrera. Se trata de graduar un estomatólogo general básico que tenga profundamente arraigado en su pensamiento y acción, que la estomatología se ocupa del hombre como ser biopsicosocial, íntimamente vinculado a la familia y a la comunidad ligados a los siguientes aspectos: promoción, prevención, curación y rehabilitación. O sea, que interioricen la necesidad de preservar la salud del complejo buco-facial a través de la atención estomatológica integral. 2 �PARTE I PARTICULARIDADES DE LAS TAREAS DOCENTES PARA EL DESARROLLO DE LA EDUCACIÓN EN EL TRABAJO DESDE LA ASIGNATURA ORTODONCIA DE LA CARRERA DE ESTOMATOLOGÍA EN LA FILIAL DE CIENCIAS MÉDICAS DE MOA Las tareas docentes es donde se concretan las acciones y operaciones a realizar por el alumno, si se hace referencia a la tarea como aquellas actividades que se conciben para realizar por el grupo de alumnos en la clase y fuera de esta, vinculada a la búsqueda y adquisición de los conocimientos y el desarrollo de habilidades. La formulación de las tareas plantea determinadas exigencias al alumno, estas repercuten tanto en la adquisición del conocimiento como en el desarrollo del intelecto. Zayas (1999) expresa que «la explicación de un concepto y su correspondiente compresión por el alumno, la realización de un ejercicio o de un problema por este, son ejemplos de tareas docentes». Autores como Silvestre (2000) y Zilberstein (2000), por su parte, consideran las tareas docentes « [...] como aquellas actividades que se orientan para que el alumno las realice en clases o fuera de esta, implican la búsqueda de conocimientos, el desarrollo de habilidades y la formación integral de la personalidad». La tarea según Concepción y Rodríguez (2006) constituye el núcleo del trabajo independiente de los estudiantes. El profesor elabora la tarea, la orienta y la controla, como medio de enseñanza. El estudiante la resuelve como medio de aprendizaje. Entendemos por tarea una situación de aprendizaje que debe resolver el estudiante como medio para la apropiación de los contenidos. A partir de los criterios apuntados por Fraga (1996), se presentan las características fundamentales de la tarea docente: 3 �1. Tiene que ser concebida en función de los objetivos de la materia que se trate. 2. Debe ser concebida con una concepción integradora. 3. Debe estar concebida en forma de sistema, de lo simple a lo complejo. 4. Debe presentar exigencias que estimulen el desarrollo intelectual (pensamiento lógico), la valoración del conocimiento revelado y de la propia actividad, a través de ejercicios y situaciones donde el estudiante aplique el conocimiento aprendido. 5. Debe dar respuesta a las necesidades educativas de los alumnos (diagnóstico), todo lo cual se pondrá de manifiesto en su formulación y control. Estas necesidades a las que dará respuesta, deben estar en correspondencia con las cualidades y valores a desarrollar en el objetivo formativo. 6. Debe, en sus exigencias (concepción), dar salida curricular al trabajo político –ideológico, formación de valores, al trabajo con los programas directores, programas de la Revolución y los ejes transversales. • Componentes didácticos de la tarea docente El método de enseñanza: fundamentalmente se trabajan tres métodos: El explicativo-ilustrativo, la elaboración conjunta y el trabajo independiente en las disimiles variantes en las que pueden aparecer planteados. La situación de aprendizaje: que ya se conoce, plantea la tarea que deberá realizar el estudiante durante la clase. El procedimiento: Es decir, cómo desarrollar el método a emplear en la clase, a través de una secuencia lógica de actividades entre el profesor y el alumno. Es importante precisar en esa secuencia lógica, cómo se le da tratamiento en la situación de aprendizaje concebida por el profesor, al trabajar con los programas de la Revolución, los programas directores, la formación de valores, el desarrollo de habilidades lógicas, etc. Esto estará relacionado con las cualidades y valores declarados en el objetivo. Por otra parte se tendrá en cuenta su concepción, las características que debe reunir la tarea. 4 �La tarea docente constituye el núcleo del trabajo independiente de los estudiantes. El profesor elabora la tarea, la orienta y la controla, como medio de enseñanza. El alumno la resuelve como medio de aprendizaje. Varios autores han evaluado el papel de la tarea docente en la dirección del trabajo independiente, son de destacar los trabajos de: Franco Pérez M y León Granados A, (2010) acerca del trabajo independiente en la educación superior a través de la tarea docente; el trabajo de Sosa Oliva Y y colaboradores (2010), en el que analiza el papel de las tareas docentes y el desarrollo de la profundidad del pensamiento, proponiendo una metodología para su concepción. Las Ciencias Médicas están obligadas a aplicar las actividades de trabajo independiente en aras de fomentar el desarrollo de habilidades, hábitos y capacidades en los estudiantes de Estomatología. El trabajo independiente debe ser concebido entonces como un sistema de tareas didácticas tendientes a promover el aprendizaje compartido, siempre y cuando las mismas garanticen el desarrollo ascendente e ininterrumpido de la independencia cognoscitiva de los estudiantes, condicionado lo anterior por una adecuada interacción profesoralumno. (Cobián A, 2010). Es a través de la educación en el trabajo que se ponen en práctica y se desarrollan las habilidades y hábitos de los estudiantes, se logra la motivación de estos y se propicia la consolidación y aplicación de los conocimientos esenciales, como forma de organización de la enseñanza y componente de un sistema que es planificado, organizado, dirigido y controlado por el profesor, donde según los objetivos se establecen las tareas docentes y el trabajo independiente de cada estudiante con su posterior control. 5 �PARTE II PRESENTACIÓN DE LAS TAREAS DOCENTES PARA LA EDUCACIÓN EN EL TRABAJO DESDE LA ASIGNATURA ORTODONCIA EN LA CARRERA DE ESTOMATOLOGÍA EN LA FILIAL DE CIENCIAS MÉDICAS DE MOA TEMA I. Crecimiento y desarrollo Tarea docente 1. Crecimiento y desarrollo Objetivos: a) Definir los conceptos de crecimiento, desarrollo y maduración, para aplicarlos directamente en el paciente. b) Identificar las etapas del crecimiento general normal para ir conociendo la evolución en cada una de ellas. c) Describir los métodos que se utilizan para estudiar el crecimiento físico y el desarrollo. 6 �Acciones a desarrollar: 1-Relacione la columna A con la B Columna A Columna B Crecimiento ----- Significa sazón; la estabilización del estado adulto provocada por el crecimiento y el desarrollo Desarrollo ------ Aumento del tamaño, talla y peso Maduración ------ Es el cambio en las proporciones físicas 2- El crecimiento general del hombre dura aproximadamente hasta los 22 años y se divide de la siguiente forma:--------------------------,------------------------ y ------------------------,----------------------. 3-Complete las siguientes frases teniendo en cuenta los métodos que se utilizan para estudiar el crecimiento físico y el desarrollo. • Suposición hábil basada en la experiencia, las opiniones no deben ser ridiculizadas. Son la forma más cruda de conocimientos científicos, siempre deben ser desiguales por lo que son, la suposición parcial de un hombre------------------------------------. • El método se usa para la evaluación del desarrollo del busto, los patrones de pelo púbico y axilar, forma de las orejas, color de los ojos, huellas digitales, etc. Mientras las apreciaciones utilizan comparaciones con escalas o clasificaciones aceptadas disponen los datos en convencionales, los ordenamientos consecuencias ordenadas de acuerdo al valor____________________. • Son útiles para estudiar fenómenos todos o nada, por ejemplo: ausencia congénita de dientes. Las observaciones se usan también en forma limitada cuando no son posibles datos cuantitativos; por ejemplo: En un examen visual rápido de 67 niños esquimales entre los 6 y 11 años no se observó ninguna mal oclusión Clase II_____________. • En las mediciones cuantitativas encontramos __________________, _______________________ Y ______________________. 7 �BIBLIOGRAFÍA: • Crecimiento y desarrollo cráneo-facial. Castellano Pág. 18-19. • Manual de Ortodoncia. Moyers Pág. 6-12. • Temas de Ortodoncia. Estomatología Infantil. Colectivo de autores. Primera parte Pág. 41-56. • Ortodoncia. Principios fundamentales y prácticos. Mayoral Pág. 1-7. Tarea docente 2. Crecimiento y desarrollo prenatal Objetivo: Identificar en qué período del desarrollo prenatal se producen las malformaciones congénitas. Acciones a desarrollar: 1- Las etapas en el desarrollo embrionario desde la fecundación hasta el nacimiento son-------------------------------,-------------------------- y----------------------------. 2- La cabeza y la cara se desarrollan a partir de :------------------------------,---------------------,--------------------. 3- Complete las siguientes frases: La no fusión de los procesos maxilares con los procesos nasales medios se forma el ______ _______ _______ y ocurre a la ____ semana de vida intrauterina. La falta de fusión entre los procesos maxilares y los nasales laterales ocasionan la_______ _________ ________ a la _____ semana de vida intrauterina. 8 �La unión de los procesos nasales medios forma el __________, de persistir como _______ _______ o ______ ________ _________ y ocurre a la ______ semana de vida intrauterina. BIBLIOGRAFÍA: • Colectivo de autores, 1ra parte. Pág. 59-90 • Ortodoncia. Principios fundamentales y práctica. Mayoral. Pág. 7-53 • Manual de Ortodoncia. Moyers. Pág. 19-28; 31-36; 39-43. TEMA II: Desarrollo de los dientes y la oclusión fisiología dentomaxilofacial Tarea docente 1. Desarrollo de los dientes y la oclusión primaria y permanente. Objetivos: a) Explicar orden, cronología de brote y características morfológicas y funcionales de los dientes temporales y permanentes. Acciones a desarrollar: 1-Complete los siguientes espacios en blanco en cuanto a las características de los dientes temporales. 9 �• Los ---------------------- son ovoides. • Los molares son---------------------------- que las bicúspides. • El color de los dientes----------------- y cuellos ---------------------. • El sobrepase es de ------------------------- o --------------------------. 2-Paciente de 9 años de edad que acude a consulta con dientes rotados. Puede marcar la fórmula dentaria del maxilar superior correcta. • -------------------16 15 14 53 12 11 21 22 63 24 25 26 • -------------------16 55 14 53 12 11 21 22 63 24 65 26 BIBLIOGRAFÍA: • Temas de ortodoncia y estomatología infantil. 1ra parte Cap. IV y V • Guías prácticas de Estomatología. Cap. 5 Oclusión. TEMA III: Diagnóstico y etiología de las anomalías dentomaxilofaciales Tarea docente 1. Concepto y etiología de las anomalías dentomaxilofaciales. Objetivos: Realizar el diagnóstico diferencial, etiológico e individual de las anomalías dentomaxilofaciales 10 �Acciones a desarrollar: 1-El orden del diagnóstico de las anomalías dentomaxilofaciales es tejidos blandos, ----------------------, -----------------------, ------------------------- y de la -------------------------. 3-El sistema estomatognático está constituido por varios elementos, cualquier alteración de una de sus partes dará lugar a la aparición de anomalías dentomaxilofaciales. Teniendo en cuenta las mismas complete los espacios en blanco. a) Las anomalías se clasifican en ____________, ______________, _______________, _______________ y ___________________. b) Las anomalías de volumen de los labios son ________________ y _______________. c) La hiperdoncia es una anomalía de _____________ de los dientes. d) Las anomalías de volumen de los maxilares son: _______________ y ----------. e) La caída _______________. y erupción precoz de los dientes es una ------ anomalía de BIBLIOGRAFÍA: • Colectivo de Autores 1ra parte p 141-154, 177-187 • Mayoral p 121-206 TEMA IV: Biomecánica Tarea docente 1. Biomecánica. Introducción y concepto. Movimiento dentario. Objetivos: Conocer los aspectos relacionados con la biomecánica Acciones a desarrollar: 1-La biomecánica se ocupa del movimiento de los organismos vivos. Relacione la columna A (movimiento ortodóncico) con la B (características). 11 �A (mov. ortodóncico) a)Movimiento de ingresión B (características) 1- __Es el más difícil de realizar, por la forma del alveolo hay una gran descomposición de fuerzas b)Movimiento de gresión 2- __Es el que más recidiva c)Movimiento de rotación 3- __Movimiento del diente fuera del alveolo, muy fácil de realizar d)Movimiento de versión 4-__Se produce reabsorción y aposición a lo largo de la raíz, desapareciendo el fulcreem e)Movimiento de Egresión 5-__El diente se mueve sobre un eje imaginario horizontal 12 �BIBLIOGRAFÍA: • Colectivo de autores. Temas de ortodoncia en estomatología infantil. Tomo II. Pág. 6- 50 • Mayoral. Principios fundamentales y práctica. Pág. 359-387 TEMA V: Discrepancia hueso – Diente Tarea docente 1: Discrepancia hueso – Diente. Etiología y clasificación Objetivos: Evaluar la discrepancia hueso - diente, sus causas y clasificación. Acciones a desarrollar: 1-Paciente de 8 años de edad que presenta discrepancia de -7,4 mm, con índice incisivo superior de 36 mm e inferior de 25 mm. Analice las proposiciones según las características del caso y seleccione la alternativa correcta. -Proposiciones a) Discrepancia hueso-diente negativa moderada ----- 13 �b) Su posible etiología es la macrodoncia ------ c) Discrepancia hueso-diente negativa elevada ----- Tarea docente 2. Manifestaciones clínicas de la discrepancia hueso-diente negativa. Objetivo: Definir las características clínicas de la discrepancia hueso-diente negativa Acciones a desarrollar: 1-Dentro de las manifestaciones de la discrepancia hueso-diente negativa se encuentran: 1-Ectopia dentaria 14 �2-Retención dentaria 3- Diastemas 4-Apiñamiento 5-Vestibuloversion sin diastemas 6-Transposición dentaria 15 �7-Mordida cruzada anterior simple Alternativas: A. 1,5,6,7 B. 1,3,5,7 C. 1,2,3,4 D. 1,2,4,5 Tarea docente 3. Discrepancia hueso-diente negativa elevada Objetivo: 1-Definir el tratamiento de la discrepancia hueso-diente negativa elevada en el nivel de atención primaria. Acciones a desarrollar: 1-El tratamiento ante la presencia de una discrepancia hueso diente negativa severa es -------------------------. 2- Para la frase incompleta que brindamos a continuación uno o varios de los complementos enumerados propuestos son correctos para completar la frase. Seleccione la alternativa correcta. Frase incompleta: En un plan clínico de extracciones seriadas tenemos como requisitos fundamentales: 16 �Complementos: 1. Bajo índice de caries 2. Discrepancia hueso-diente positiva 3. Clase I de Angle 4. Oligodoncia de los segundos premolares. 5. Buen balance neuromuscular y psíquico Alternativas: A. 1,2,3 B. 1,2,4 C. 1,3,4 D. 3,4,5 E. 1,2,5 3- Las indicaciones para realizar el plan clínico de extracciones seriadas son las siguientes: Complementos: 1- Macrodoncia 2- Macrognatismo antero-posterior 3-Microdoncia 17 �4-Mesiogresion 5- Micrognatismo transversal y antero-posterior o ambos Alternativas: a) 1,2,3 b) 1,3,4 c) 2,3,4 d) 1,4,5 e) 1,2,5 BIBLIOGRAFÍA BÁSICA: • Tratado de Ortodoncia. Texto para estudiantes de Pregrado. Dr. R. Otaño Lugo y Col. de Autores BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA: • Power Point: “Discrepancia hueso diente” • Documento teórico: “Métodos para calcular la discrepancia hueso diente”. • Video clase No 3: “Discrepancia hueso diente”. Tema VI: Diagnóstico y tratamiento de las Disfunciones Neuromusculares y otras anomalías de la atención primaria 18 �Tarea docente 1. Disfunciones neuromusculares. Concepto. Etiología. Manifestaciones clínicas. Tratamiento. Objetivo: Diagnosticar y tratar las disfunciones neuromusculares del aparato estomatognático que se presentan en la atención primaria. Acciones a desarrollar: 1-Complete los espacios en blanco: El término disfunción neuromuscular se refiere al anormal funcionamiento de ciertos -------------------- que afectan en alguna medida las ---------------- de todo el sistema estomatognático. 2- Seleccione la respuesta correcta: Asiste a consulta una mama con una niña de 9 años que presenta falta de cierre labial, arcada superior estrecha y paladar profundo, vestibuloversion de incisivos superiores, resalte aumentado y mordida profunda. Ud. lo diagnostica como: a) ___Succionador del pulgar b.) ___ Protracción lingual 19 �c.) ___Respirador bucal. El tratamiento inmediato por el EGB es: a. ___remitir al otorrino, alergista y mioterapia b. ___colocar pantalla oral c. ___colocar placa de Hawley con levante de mordida TEMA VII: Diagnóstico y enfoque terapéutico de las oclusiones invertidas Tarea docente 1. Oclusión invertida Objetivo: Diagnosticar y tratar la oclusión invertida Acciones a desarrollar: 1- Paciente femenina de 9 años de edad traida a consulta por la mamá. Al examen clínico se observa el 11 en linguoversión con resalte de -1mm, el diente es de tamaño normal y existe suficiente espacio en la arcada para su correcta ubicación. Basado en el caso clínico, seleccione la respuesta correcta. El diagnóstico es: a) ___Mordida cruzada anterior simple 20 �b) ___Mordida cruzada anterior complicada c) ___Mordida cruzada anterior funcional. El tratamiento de elección es: a) ___Depresor lingual b) ___Pantalla oral 21 �c) ___Hawley con rejilla 2- El resorte invertido anterior simple (mordida cruzada anterior simple) es una de las anomalías dentomaxilofaciales que puede tratar el EGB de la siguiente forma: 1. Utilización de mioterapia para el orbicular de los labios. 2. Aparatología removible con resortes de vestíbulo versión y levantamiento de mordida. 3. Colocación de arco lingual con omega anterior 4. Colocación de un plano inclinado por un periodo no mayor de 21 días 5. Colocación de placa activa con resorte de coffin 6. Colocación de bandas en molares superiores e inferiores con botones y ligas 7. Utilización de un depresor lingual varias veces al día. Alternativas: A. 1,3,7 B. 2,3,6 C. 1,4,5 D. 2,4,7 E. 2,5,7 22 �CONCLUSIONES • En el diagnóstico realizado al estado actual del trabajo independiente en la asignatura de Ortodoncia de la carrera de Estomatología de la Filial Universitaria del Municipio de Moa, se pudo constatar la existencia de incoherencias entre la efectividad del trabajo metodológico y el nivel de desarrollo alcanzado en el proceso de enseñanza-aprendizaje de los estudiantes. • Las tareas docentes que se proponen haciendo uso de imágenes digitales y teniendo como base el principio de la relación teoría–práctica, permite llevar a los estudiantes a niveles superiores del desarrollo del aprendizaje en la asignatura Ortodoncia. BIBLIOGRAFÍA PÉREZ GARCÍA LM CALDERÓN MORA MM: Y “Enfoque desarrollador en la enseñanza del diagnóstico clínico de anomalías dentomaxilofaciales”. Gac Méd Espirit [internet]. 2014 [citado: oct 2014]; 16(2). Disponible en: http://revgmespirituana.sld.cu/index.php/gme/article/view/644/486. RUIZ MILLARES S Y BECERRA TROYA M: Algunos aspectos de la historia de la estomatología en Cuba. Rev. Cubana Estomatol. 1989; 26(3): 148-55. LEGRÁ MATOS SM; MILANÉS PÉREZ O; COMAS MIRABENT R; LÓPEZ BANCOURT AC; CARRERAS MARTORELL CL. “Antecedentes y perspectivas de la Estomatología en Cuba”. Medisan [internet]. 2006 [citado: Ene 2013]; 10(esp). Disponible en: http://bvs.sld.cu/revistas/san/vol10_(esp)_06/san05(esp)06.htm STUBERG W, MC. EWEN L:” Facu1ty and c1inical education mode1s of entry-level preparation in pediatric physical therapy”. Pediatric Physical Therapy, (1993); 5: 123-127. BORROTO CRUZ R Y ANEIROS RIBA R. La educación médica en los albores del tercer milenio: Hitos en los cambios de la educación médica en el siglo XX.[CD-ROM]. La Habana: Centro Nacional de Perfeccionamiento Médico; 1999. 23 �CARREÑO DE CELIS R Y SALGADO GONZÁLEZ L. “Otros aspectos de la evolución histórica de la educación médica superior en Cuba desde 1959 hasta el 2004”. Educ Méd Sup [internet]. 2005[citado: Ene 2013]; 19(3). Disponible en: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0864. CUBA. MINISTERIO Estomatológica DE SALUD Integral a PÚBLICA. la Programa Población. La Nacional Habana: de Atención Minsap; 2012. CUBA MINISTERIO DE SALUD PÚBLICA. Plan D. Programa analítico de la asignatura de ortodoncia. Viceministerio del área Docente. La Habana: Ecimed; 2010. CUBA. UNIVERSIDAD DE CIENCIAS MÉDICAS DE LA HABANA. Programa analítico de asignatura de Ortodoncia. La Habana: Ecimed; 2011. MORA PÉREZ C; CURBEIRA HERNÁNDEZ EM; MORERA PÉREZ A; HERNÁNDEZ NÚÑEZ Y Y RODRÍGUEZ LÓPEZ JA. “Habilidades adquiridas por los estudiantes en la estancia de Ortodoncia”. Curso 2008-2009. 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For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Folletos Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Tareas docentes para la educación en el trabajo desde la asignatura Ortodoncia Creator An entity primarily responsible for making the resource Zeida Gámez Alba Publisher An entity responsible for making the resource available Niurbis La Ó Lobaina Type The nature or genre of the resource Folleto Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 2016 Subject The topic of the resource Ortodoncia Description An account of the resource Tareas docentes basadas en casos clínicos que utilizan el trabajo independiente para contribuir a que el estudiante sea capaz de dirigir su aprendizaje, su educación permanente y eficiente en el trabajo. Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource PDF Language A language of the resource Español https://repoedum.ismm.edu.cu/files/original/b1bc7edf22f6aedfd60ca383606dac24.pdf d78668ba1a1a6e549f0d469dd89b09e2 PDF Text Text FOLLETO Tareas docentes para la educación en el trabajo desde la asignatura Ortodoncia de la carrera de Estomatología Dirigido a estudiantes que cursan el 4to año de la carrera Estomatología en la Filial de Ciencias Médicas de Moa Dr.Zeida Gámez Alba �Página legal Título de la obra. Tareas docentes para la educación en el trabajo desde la asignatura Ortodoncia. (Dirigido a estudiantes de 4to año de la Filial de Ciencias Médicas de Moa). 24 pp. Editorial Digital Universitaria de Moa, año 2016 – ISBN: 978-959-16-3045-2 1. Autor: Dr. Zeida Gámez Alba 2. Institución: Filial de Ciencias Médicas “Tamara Bunke Bider” Edición y Corrección: M.Sc. Niurbis La Ó Lobaina Institución del autor: Filial de Ciencias Médicas “ Tamara Bunke Bider” Editorial Digital Universitaria Moa, año 2016 La Editorial Digital Universitaria Moa publica bajo licencia Creative Commons de tipo Reconocimiento No Comercial Sin Obra Derivada, se permite su copia y distribución por cualquier medio siempre que mantenga el reconocimiento de sus autores, no haga uso comercial de las obras y no realice ninguna modificación de ellas. La licencia completa puede consultarse en: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/ar/legalcode Editorial Digital Universitaria Instituto Superior Minero Metalúrgico Las coloradas s/n, Moa 83329, Holguín Cuba e-mail: edum@ismm.edu.cu Sitio Web: http://ismm.edum.edu.cu Editorial Digital Universitaria de Moa �Tabla de contenido INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................ 2 PARTE I......................................................................................................................................... 3 TAREAS DOCENTES PARA EL DESARROLLO DE LA EDUCACIÓN EN EL TRABAJO DESDE LA ASIGNATURA ORTODONCIA DE LA CARRERA DE ESTOMATOLOGÍA EN LA FILIAL DE CIENCIAS MÉDICAS DE MOA ....................... 3 • Componentes didácticos de la tarea docente .................................................... 4 PARTE II ....................................................................................................................................... 6 PRESENTACIÓN DE LAS TAREAS DOCENTES PARA LA EDUCACIÓN EN EL TRABAJO DESDE LA ASIGNATURA ORTODONCIA EN LA CARRERA DE ESTOMATOLOGÍA EN LA FILIAL DE CIENCIAS MÉDICAS DE MOA ....................... 6 CONCLUSIONES ...................................................................................................................... 23 BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................................... 23 1 �INTRODUCCIÓN Este trabajo partió de un estudio diagnóstico al proceso de enseñanzaaprendizaje de la asignatura Ortodoncia, de la carrera de Estomatología en el municipio de Moa, la que se estudia en la Filial de Ciencias Médicas de esta localidad, el que reveló insuficiencias en el tratamiento al trabajo independiente de los estudiantes que cursan el cuarto año de esta carrera. Como vía de solución al problema detectado se proponen tareas docentes basadas en casos clínicos y con la utilización y la orientación del trabajo independiente se pretende que el estudiante sea capaz de dirigir su aprendizaje, su educación permanente y eficiente en el trabajo. La proyección de las tareas parte de la asunción de las posiciones teóricas que sustentan el trabajo independiente, y en particular sobre las tareas docentes. Se realizó la valoración de las tareas propuestas en taller de socialización con especialistas, lo que evidenció su pertinencia para el desarrollo de la educación en el trabajo en la asignatura Ortodoncia y su aplicación práctica a otros contextos donde se estudia la carrera. Se trata de graduar un estomatólogo general básico que tenga profundamente arraigado en su pensamiento y acción, que la estomatología se ocupa del hombre como ser biopsicosocial, íntimamente vinculado a la familia y a la comunidad ligados a los siguientes aspectos: promoción, prevención, curación y rehabilitación. O sea, que interioricen la necesidad de preservar la salud del complejo buco-facial a través de la atención estomatológica integral. 2 �PARTE I PARTICULARIDADES DE LAS TAREAS DOCENTES PARA EL DESARROLLO DE LA EDUCACIÓN EN EL TRABAJO DESDE LA ASIGNATURA ORTODONCIA DE LA CARRERA DE ESTOMATOLOGÍA EN LA FILIAL DE CIENCIAS MÉDICAS DE MOA Las tareas docentes es donde se concretan las acciones y operaciones a realizar por el alumno, si se hace referencia a la tarea como aquellas actividades que se conciben para realizar por el grupo de alumnos en la clase y fuera de esta, vinculada a la búsqueda y adquisición de los conocimientos y el desarrollo de habilidades. La formulación de las tareas plantea determinadas exigencias al alumno, estas repercuten tanto en la adquisición del conocimiento como en el desarrollo del intelecto. Zayas (1999) expresa que «la explicación de un concepto y su correspondiente compresión por el alumno, la realización de un ejercicio o de un problema por este, son ejemplos de tareas docentes». Autores como Silvestre (2000) y Zilberstein (2000), por su parte, consideran las tareas docentes « [...] como aquellas actividades que se orientan para que el alumno las realice en clases o fuera de esta, implican la búsqueda de conocimientos, el desarrollo de habilidades y la formación integral de la personalidad». La tarea según Concepción y Rodríguez (2006) constituye el núcleo del trabajo independiente de los estudiantes. El profesor elabora la tarea, la orienta y la controla, como medio de enseñanza. El estudiante la resuelve como medio de aprendizaje. Entendemos por tarea una situación de aprendizaje que debe resolver el estudiante como medio para la apropiación de los contenidos. A partir de los criterios apuntados por Fraga (1996), se presentan las características fundamentales de la tarea docente: 3 �1. Tiene que ser concebida en función de los objetivos de la materia que se trate. 2. Debe ser concebida con una concepción integradora. 3. Debe estar concebida en forma de sistema, de lo simple a lo complejo. 4. Debe presentar exigencias que estimulen el desarrollo intelectual (pensamiento lógico), la valoración del conocimiento revelado y de la propia actividad, a través de ejercicios y situaciones donde el estudiante aplique el conocimiento aprendido. 5. Debe dar respuesta a las necesidades educativas de los alumnos (diagnóstico), todo lo cual se pondrá de manifiesto en su formulación y control. Estas necesidades a las que dará respuesta, deben estar en correspondencia con las cualidades y valores a desarrollar en el objetivo formativo. 6. Debe, en sus exigencias (concepción), dar salida curricular al trabajo político –ideológico, formación de valores, al trabajo con los programas directores, programas de la Revolución y los ejes transversales. • Componentes didácticos de la tarea docente El método de enseñanza: fundamentalmente se trabajan tres métodos: El explicativo-ilustrativo, la elaboración conjunta y el trabajo independiente en las disimiles variantes en las que pueden aparecer planteados. La situación de aprendizaje: que ya se conoce, plantea la tarea que deberá realizar el estudiante durante la clase. El procedimiento: Es decir, cómo desarrollar el método a emplear en la clase, a través de una secuencia lógica de actividades entre el profesor y el alumno. Es importante precisar en esa secuencia lógica, cómo se le da tratamiento en la situación de aprendizaje concebida por el profesor, al trabajar con los programas de la Revolución, los programas directores, la formación de valores, el desarrollo de habilidades lógicas, etc. Esto estará relacionado con las cualidades y valores declarados en el objetivo. Por otra parte se tendrá en cuenta su concepción, las características que debe reunir la tarea. 4 �La tarea docente constituye el núcleo del trabajo independiente de los estudiantes. El profesor elabora la tarea, la orienta y la controla, como medio de enseñanza. El alumno la resuelve como medio de aprendizaje. Varios autores han evaluado el papel de la tarea docente en la dirección del trabajo independiente, son de destacar los trabajos de: Franco Pérez M y León Granados A, (2010) acerca del trabajo independiente en la educación superior a través de la tarea docente; el trabajo de Sosa Oliva Y y colaboradores (2010), en el que analiza el papel de las tareas docentes y el desarrollo de la profundidad del pensamiento, proponiendo una metodología para su concepción. Las Ciencias Médicas están obligadas a aplicar las actividades de trabajo independiente en aras de fomentar el desarrollo de habilidades, hábitos y capacidades en los estudiantes de Estomatología. El trabajo independiente debe ser concebido entonces como un sistema de tareas didácticas tendientes a promover el aprendizaje compartido, siempre y cuando las mismas garanticen el desarrollo ascendente e ininterrumpido de la independencia cognoscitiva de los estudiantes, condicionado lo anterior por una adecuada interacción profesoralumno. (Cobián A, 2010). Es a través de la educación en el trabajo que se ponen en práctica y se desarrollan las habilidades y hábitos de los estudiantes, se logra la motivación de estos y se propicia la consolidación y aplicación de los conocimientos esenciales, como forma de organización de la enseñanza y componente de un sistema que es planificado, organizado, dirigido y controlado por el profesor, donde según los objetivos se establecen las tareas docentes y el trabajo independiente de cada estudiante con su posterior control. 5 �PARTE II PRESENTACIÓN DE LAS TAREAS DOCENTES PARA LA EDUCACIÓN EN EL TRABAJO DESDE LA ASIGNATURA ORTODONCIA EN LA CARRERA DE ESTOMATOLOGÍA EN LA FILIAL DE CIENCIAS MÉDICAS DE MOA TEMA I. Crecimiento y desarrollo Tarea docente 1. Crecimiento y desarrollo Objetivos: a) Definir los conceptos de crecimiento, desarrollo y maduración, para aplicarlos directamente en el paciente. b) Identificar las etapas del crecimiento general normal para ir conociendo la evolución en cada una de ellas. c) Describir los métodos que se utilizan para estudiar el crecimiento físico y el desarrollo. 6 �Acciones a desarrollar: 1-Relacione la columna A con la B Columna A Columna B Crecimiento ----- Significa sazón; la estabilización del estado adulto provocada por el crecimiento y el desarrollo Desarrollo ------ Aumento del tamaño, talla y peso Maduración ------ Es el cambio en las proporciones físicas 2- El crecimiento general del hombre dura aproximadamente hasta los 22 años y se divide de la siguiente forma:--------------------------,------------------------ y ------------------------,----------------------. 3-Complete las siguientes frases teniendo en cuenta los métodos que se utilizan para estudiar el crecimiento físico y el desarrollo. • Suposición hábil basada en la experiencia, las opiniones no deben ser ridiculizadas. Son la forma más cruda de conocimientos científicos, siempre deben ser desiguales por lo que son, la suposición parcial de un hombre------------------------------------. • El método se usa para la evaluación del desarrollo del busto, los patrones de pelo púbico y axilar, forma de las orejas, color de los ojos, huellas digitales, etc. Mientras las apreciaciones utilizan comparaciones con escalas o clasificaciones aceptadas disponen los datos en convencionales, los ordenamientos consecuencias ordenadas de acuerdo al valor____________________. • Son útiles para estudiar fenómenos todos o nada, por ejemplo: ausencia congénita de dientes. Las observaciones se usan también en forma limitada cuando no son posibles datos cuantitativos; por ejemplo: En un examen visual rápido de 67 niños esquimales entre los 6 y 11 años no se observó ninguna mal oclusión Clase II_____________. • En las mediciones cuantitativas encontramos __________________, _______________________ Y ______________________. 7 �BIBLIOGRAFÍA: • Crecimiento y desarrollo cráneo-facial. Castellano Pág. 18-19. • Manual de Ortodoncia. Moyers Pág. 6-12. • Temas de Ortodoncia. Estomatología Infantil. Colectivo de autores. Primera parte Pág. 41-56. • Ortodoncia. Principios fundamentales y prácticos. Mayoral Pág. 1-7. Tarea docente 2. Crecimiento y desarrollo prenatal Objetivo: Identificar en qué período del desarrollo prenatal se producen las malformaciones congénitas. Acciones a desarrollar: 1- Las etapas en el desarrollo embrionario desde la fecundación hasta el nacimiento son-------------------------------,-------------------------- y----------------------------. 2- La cabeza y la cara se desarrollan a partir de :------------------------------,---------------------,--------------------. 3- Complete las siguientes frases: La no fusión de los procesos maxilares con los procesos nasales medios se forma el ______ _______ _______ y ocurre a la ____ semana de vida intrauterina. La falta de fusión entre los procesos maxilares y los nasales laterales ocasionan la_______ _________ ________ a la _____ semana de vida intrauterina. 8 �La unión de los procesos nasales medios forma el __________, de persistir como _______ _______ o ______ ________ _________ y ocurre a la ______ semana de vida intrauterina. BIBLIOGRAFÍA: • Colectivo de autores, 1ra parte. Pág. 59-90 • Ortodoncia. Principios fundamentales y práctica. Mayoral. Pág. 7-53 • Manual de Ortodoncia. Moyers. Pág. 19-28; 31-36; 39-43. TEMA II: Desarrollo de los dientes y la oclusión fisiología dentomaxilofacial Tarea docente 1. Desarrollo de los dientes y la oclusión primaria y permanente. Objetivos: a) Explicar orden, cronología de brote y características morfológicas y funcionales de los dientes temporales y permanentes. Acciones a desarrollar: 1-Complete los siguientes espacios en blanco en cuanto a las características de los dientes temporales. 9 �• Los ---------------------- son ovoides. • Los molares son---------------------------- que las bicúspides. • El color de los dientes----------------- y cuellos ---------------------. • El sobrepase es de ------------------------- o --------------------------. 2-Paciente de 9 años de edad que acude a consulta con dientes rotados. Puede marcar la fórmula dentaria del maxilar superior correcta. • -------------------16 15 14 53 12 11 21 22 63 24 25 26 • -------------------16 55 14 53 12 11 21 22 63 24 65 26 BIBLIOGRAFÍA: • Temas de ortodoncia y estomatología infantil. 1ra parte Cap. IV y V • Guías prácticas de Estomatología. Cap. 5 Oclusión. TEMA III: Diagnóstico y etiología de las anomalías dentomaxilofaciales Tarea docente 1. Concepto y etiología de las anomalías dentomaxilofaciales. Objetivos: Realizar el diagnóstico diferencial, etiológico e individual de las anomalías dentomaxilofaciales 10 �Acciones a desarrollar: 1-El orden del diagnóstico de las anomalías dentomaxilofaciales es tejidos blandos, ----------------------, -----------------------, ------------------------- y de la -------------------------. 3-El sistema estomatognático está constituido por varios elementos, cualquier alteración de una de sus partes dará lugar a la aparición de anomalías dentomaxilofaciales. Teniendo en cuenta las mismas complete los espacios en blanco. a) Las anomalías se clasifican en ____________, ______________, _______________, _______________ y ___________________. b) Las anomalías de volumen de los labios son ________________ y _______________. c) La hiperdoncia es una anomalía de _____________ de los dientes. d) Las anomalías de volumen de los maxilares son: _______________ y ----------. e) La caída _______________. y erupción precoz de los dientes es una ------ anomalía de BIBLIOGRAFÍA: • Colectivo de Autores 1ra parte p 141-154, 177-187 • Mayoral p 121-206 TEMA IV: Biomecánica Tarea docente 1. Biomecánica. Introducción y concepto. Movimiento dentario. Objetivos: Conocer los aspectos relacionados con la biomecánica Acciones a desarrollar: 1-La biomecánica se ocupa del movimiento de los organismos vivos. Relacione la columna A (movimiento ortodóncico) con la B (características). 11 �A (mov. ortodóncico) a)Movimiento de ingresión B (características) 1- __Es el más difícil de realizar, por la forma del alveolo hay una gran descomposición de fuerzas b)Movimiento de gresión 2- __Es el que más recidiva c)Movimiento de rotación 3- __Movimiento del diente fuera del alveolo, muy fácil de realizar d)Movimiento de versión 4-__Se produce reabsorción y aposición a lo largo de la raíz, desapareciendo el fulcreem e)Movimiento de Egresión 5-__El diente se mueve sobre un eje imaginario horizontal 12 �BIBLIOGRAFÍA: • Colectivo de autores. Temas de ortodoncia en estomatología infantil. Tomo II. Pág. 6- 50 • Mayoral. Principios fundamentales y práctica. Pág. 359-387 TEMA V: Discrepancia hueso – Diente Tarea docente 1: Discrepancia hueso – Diente. Etiología y clasificación Objetivos: Evaluar la discrepancia hueso - diente, sus causas y clasificación. Acciones a desarrollar: 1-Paciente de 8 años de edad que presenta discrepancia de -7,4 mm, con índice incisivo superior de 36 mm e inferior de 25 mm. Analice las proposiciones según las características del caso y seleccione la alternativa correcta. -Proposiciones a) Discrepancia hueso-diente negativa moderada ----- 13 �b) Su posible etiología es la macrodoncia ------ c) Discrepancia hueso-diente negativa elevada ----- Tarea docente 2. Manifestaciones clínicas de la discrepancia hueso-diente negativa. Objetivo: Definir las características clínicas de la discrepancia hueso-diente negativa Acciones a desarrollar: 1-Dentro de las manifestaciones de la discrepancia hueso-diente negativa se encuentran: 1-Ectopia dentaria 14 �2-Retención dentaria 3- Diastemas 4-Apiñamiento 5-Vestibuloversion sin diastemas 6-Transposición dentaria 15 �7-Mordida cruzada anterior simple Alternativas: A. 1,5,6,7 B. 1,3,5,7 C. 1,2,3,4 D. 1,2,4,5 Tarea docente 3. Discrepancia hueso-diente negativa elevada Objetivo: 1-Definir el tratamiento de la discrepancia hueso-diente negativa elevada en el nivel de atención primaria. Acciones a desarrollar: 1-El tratamiento ante la presencia de una discrepancia hueso diente negativa severa es -------------------------. 2- Para la frase incompleta que brindamos a continuación uno o varios de los complementos enumerados propuestos son correctos para completar la frase. Seleccione la alternativa correcta. Frase incompleta: En un plan clínico de extracciones seriadas tenemos como requisitos fundamentales: 16 �Complementos: 1. Bajo índice de caries 2. Discrepancia hueso-diente positiva 3. Clase I de Angle 4. Oligodoncia de los segundos premolares. 5. Buen balance neuromuscular y psíquico Alternativas: A. 1,2,3 B. 1,2,4 C. 1,3,4 D. 3,4,5 E. 1,2,5 3- Las indicaciones para realizar el plan clínico de extracciones seriadas son las siguientes: Complementos: 1- Macrodoncia 2- Macrognatismo antero-posterior 3-Microdoncia 17 �4-Mesiogresion 5- Micrognatismo transversal y antero-posterior o ambos Alternativas: a) 1,2,3 b) 1,3,4 c) 2,3,4 d) 1,4,5 e) 1,2,5 BIBLIOGRAFÍA BÁSICA: • Tratado de Ortodoncia. Texto para estudiantes de Pregrado. Dr. R. Otaño Lugo y Col. de Autores BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA: • Power Point: “Discrepancia hueso diente” • Documento teórico: “Métodos para calcular la discrepancia hueso diente”. • Video clase No 3: “Discrepancia hueso diente”. Tema VI: Diagnóstico y tratamiento de las Disfunciones Neuromusculares y otras anomalías de la atención primaria 18 �Tarea docente 1. Disfunciones neuromusculares. Concepto. Etiología. Manifestaciones clínicas. Tratamiento. Objetivo: Diagnosticar y tratar las disfunciones neuromusculares del aparato estomatognático que se presentan en la atención primaria. Acciones a desarrollar: 1-Complete los espacios en blanco: El término disfunción neuromuscular se refiere al anormal funcionamiento de ciertos -------------------- que afectan en alguna medida las ---------------- de todo el sistema estomatognático. 2- Seleccione la respuesta correcta: Asiste a consulta una mama con una niña de 9 años que presenta falta de cierre labial, arcada superior estrecha y paladar profundo, vestibuloversion de incisivos superiores, resalte aumentado y mordida profunda. Ud. lo diagnostica como: a) ___Succionador del pulgar b.) ___ Protracción lingual 19 �c.) ___Respirador bucal. El tratamiento inmediato por el EGB es: a. ___remitir al otorrino, alergista y mioterapia b. ___colocar pantalla oral c. ___colocar placa de Hawley con levante de mordida TEMA VII: Diagnóstico y enfoque terapéutico de las oclusiones invertidas Tarea docente 1. Oclusión invertida Objetivo: Diagnosticar y tratar la oclusión invertida Acciones a desarrollar: 1- Paciente femenina de 9 años de edad traida a consulta por la mamá. Al examen clínico se observa el 11 en linguoversión con resalte de -1mm, el diente es de tamaño normal y existe suficiente espacio en la arcada para su correcta ubicación. Basado en el caso clínico, seleccione la respuesta correcta. El diagnóstico es: a) ___Mordida cruzada anterior simple 20 �b) ___Mordida cruzada anterior complicada c) ___Mordida cruzada anterior funcional. El tratamiento de elección es: a) ___Depresor lingual b) ___Pantalla oral 21 �c) ___Hawley con rejilla 2- El resorte invertido anterior simple (mordida cruzada anterior simple) es una de las anomalías dentomaxilofaciales que puede tratar el EGB de la siguiente forma: 1. Utilización de mioterapia para el orbicular de los labios. 2. Aparatología removible con resortes de vestíbulo versión y levantamiento de mordida. 3. Colocación de arco lingual con omega anterior 4. Colocación de un plano inclinado por un periodo no mayor de 21 días 5. Colocación de placa activa con resorte de coffin 6. Colocación de bandas en molares superiores e inferiores con botones y ligas 7. Utilización de un depresor lingual varias veces al día. Alternativas: A. 1,3,7 B. 2,3,6 C. 1,4,5 D. 2,4,7 E. 2,5,7 22 �CONCLUSIONES • En el diagnóstico realizado al estado actual del trabajo independiente en la asignatura de Ortodoncia de la carrera de Estomatología de la Filial Universitaria del Municipio de Moa, se pudo constatar la existencia de incoherencias entre la efectividad del trabajo metodológico y el nivel de desarrollo alcanzado en el proceso de enseñanza-aprendizaje de los estudiantes. • Las tareas docentes que se proponen haciendo uso de imágenes digitales y teniendo como base el principio de la relación teoría–práctica, permite llevar a los estudiantes a niveles superiores del desarrollo del aprendizaje en la asignatura Ortodoncia. BIBLIOGRAFÍA PÉREZ GARCÍA LM CALDERÓN MORA MM: Y “Enfoque desarrollador en la enseñanza del diagnóstico clínico de anomalías dentomaxilofaciales”. Gac Méd Espirit [internet]. 2014 [citado: oct 2014]; 16(2). Disponible en: http://revgmespirituana.sld.cu/index.php/gme/article/view/644/486. 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Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Tareas docentes para la educación en el trabajo desde la asignatura Ortodoncia Creator An entity primarily responsible for making the resource Zeida Gámez Alba Publisher An entity responsible for making the resource available Editorial Digital Universitaria de Moa Type The nature or genre of the resource Folleto Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 2016 https://repoedum.ismm.edu.cu/files/original/4a465850cde7cac8767c6df06055a5ce.pdf 0be7b90b49c750a73a55132ba1160f0e PDF Text Text FOLLETO Tareas docentes de Microbiología y Parasitología Médicas para los estudiantes de 2do año de Medicina Dra. Yaidelis Alba Bernier Dra. Hilda Aguirre Bonne Dr. Nordis Rodríguez Monge Dra. Caridad Núñez Gaínza [Escriba aquí] �Tareas docentes de Microbiología y Parasitología Médicas para los estudiantes de 2do año de Medicina Dra. Yaidelis Alba Bernier Dra. Hilda Aguirre Bonne Dr. Nordis Rodríguez Monge Dra. Caridad Núñez Gaínza �Página legal Título de la obra. Tareas docentes de Microbiología y Parasitología Médicas para los estudiantes de 2do año de Medicina. 20 pp. Editorial Digital Universitaria de Moa, año 2018 – ISBN: 978-959-16-3854-0 1. Autores: Dra. Yaidelis Alba Bernier Dra. Hilda Aguirre Bonne Dr. Nordis Rodríguez Monge Dra. Caridad Núñez Gaínza 2. Institución: Instituto Superior Minero Metalúrgico “Dr. Antonio Núñez Jiménez” Edición: Susana Carralero Rodríguez Institución del autor: Policlínico Docente Juan Manuel Páez Editorial Digital Universitaria de Moa, año 2018. La Editorial Digital Universitaria de Moa publica bajo licencia Creative Commons de tipo Reconocimiento No Comercial Sin Obra Derivada, se permite su copia y distribución por cualquier medio siempre que mantenga el reconocimiento de sus autores, no haga uso comercial de las obras y no realice ninguna modificación de ellas. La licencia completa puede consultarse en: http://creativecommons.org/licenses/by-ncnd/2.5/ar/legalcode Editorial Digital Universitaria Instituto Superior Minero Metalúrgico Las Coloradas s/n, Moa 83329, Holguín, Cuba e-mail: edum@ismm.edu.cu Sitio Web: http://ismm.edum.edu.cu �Tabla de Contenido INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................... 1 TEMA 1. INTRODUCCIÓN AL ESTÚDIO DE LA MICROBIOLOGÍA Y PARASITOLOGÍA MÉDICA .............. 2 Tema 1.1. Células procariotas y eucariotas. Microscopia. Coloraciones ........................................ 2 Tema 1.2. Fisiología microbiana. Metabolismo y nutrición. Cultivo y crecimiento ....................... 4 Tema 1.3. Genética microbiana ...................................................................................................... 6 Tema 1.4. Efectos de los agentes físicos y químicos sobre los microorganismos. Quimioterapia antimicrobiana. Resistencia bacteriana. La muestra para estudio microbiológico. Pruebas de susceptibilidad antimicrobiana in vitro ........................................................................................... 7 TEMA 2. AGRESIÓN Y RESPUESTA ....................................................................................................... 9 TEMA 3. PARASITOLOGÍA MÉDICA .................................................................................................... 10 TEMA 4. MICOLOGÍA MÉDICA ........................................................................................................... 13 TEMA 5. BACTERIOLOGÍA MÉDICA .................................................................................................... 15 TEMA 6. VIROLOGÍA MÉDICA ............................................................................................................ 17 CONCLUSIONES ................................................................................................................................. 20 BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................................... 20 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) INTRODUCCIÓN La Microbiología y la Parasitología médicas son las ramas de las ciencias médicas encargadas del estudio de los agentes biológicos que viven a expensas del hombre y producen enfermedades en él. La palabra microbiología deriva de las voces griegas mikros que significa pequeño; bios, vida y logos, estudio; por lo que etimológicamente en ella se estudian los organismos demasiado pequeños para ser percibidos a simple vista. La palabra parasitología proviene de las voces griegas para, que significa junto a; sito, comida y logos, o sea, que trata de los seres vivos que habitan en otro organismo viviente (hospedero) del cual obtienen su alimento. En el sentido estricto de estos términos la parasitología médica comprendería el estudio de todos los agentes biológicos que viven en el hombre y lo enferman; sin embargo, clásicamente se considera a la microbiología médica como el estudio de los virus, bacterias y hongos patógenos de los seres humanos; y a la parasitología médica como el conocimiento de los protozoos, helmintos y artrópodos que viven a expensas del hombre y le producen enfermedades. Los microorganismos tienen un enorme impacto en la vida y en la composición física y química de nuestro planeta. Son responsables de llevar a cabo ciclos de elementos químicos indispensables para la vida, tales como los ciclos del carbono, nitrógeno, azufre, hidrógeno y oxígeno; además, los microorganismos realizan más fotosíntesis que las plantas. Adicionalmente, los océanos contienen 100 millones más bacterias (13 × 1028) que las estrellas que contiene el universo conocido. La frecuencia de infecciones virales en los océanos es de aproximadamente 1 × 1023infecciones por segundo, y estas infecciones eliminan de 20 a 40 % de las células bacterianas diariamente. Se calcula que en la Tierra existen 5 × 1030 células microbianas; excluyendo a la celulosa, éstas constituyen el 90 % de la biomasa de toda la biosfera. Los seres humanos también tienen una relación estrecha con los microorganismos, que se puede evidenciar en que más del 90 % de las células en nuestros cuerpos corresponden a microbios. Las bacterias del intestino del ser humano promedio pesan sólo 1 kg y un adulto excretaría su propio peso en bacterias fecales cada año. El número de genes contenidos en la flora intestinal es 150 veces mayor que el contenido en nuestro genoma e incluso en nuestro propio genoma, 8% del DNA proviene de los vestigios de genomas virales. El desarrollo histórico de la microbiología y la parasitología médicas está unido a la necesidad del hombre por conocer las causas de las enfermedades que lo han aquejado a lo largo del tiempo. Así se han elaborado concepciones místicas, miasmáticas, contagionistas, anticontagionistas y metaxénicas para explicar la historia natural de todas ellas. Pero indudablemente lo que le dio 1 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) mayor impulso fue la invención del microscopio a finales del siglo XVI, el descubrimiento de los primeros microorganismos en el siglo XVII y la demostración de su papel como causantes de enfermedades infecciosas en el siglo XIX. El impetuoso desarrollo científico-técnico alcanzado en estas dos ramas de las ciencias médicas en el siglo XX imposibilita siquiera bosquejarlas en sus diferentes aspectos: virológico, bacteriológico, micológico, parasitológico, inmunológico, bioquímico, químico-antibiótico terapéutico y genético, y mostrar el infinito campo de posibilidades que las mismas le ofrecen al bienestar futuro de la humanidad. El microscopio llegó a Cuba en la primera mitad del siglo XIX y en la segunda se puso al servicio de la medicina al realizarse con él investigaciones sobre la fiebre amarilla, filariasis y paludismo, principalmente. Durante el período republicano burgués (1902-1958) el entusiasmo por las investigaciones microbiológicas y parasitológicas cedió paso a una práctica más utilitaria privada de la especialidad, concentrada casi exclusivamente en La Habana, lo que no impidió que algunos científicos cubanos lograran verdadero prestigio. Con el triunfo revolucionario de 1959 y la instauración del socialismo en Cuba, se llevó la práctica bacteriológica a todo el país; se desarrollaron las investigaciones virológicas, se fundaron nuevos centros de investigaciones de perspectivas insospechadas años antes y, por último, la microbiología y la parasitología médicas cubanas rebasaron nuestras fronteras, al igual que toda la medicina cubana, para llegar a los países más necesitados del llamado Tercer Mundo. TEMA 1. INTRODUCCIÓN Y PARASITOLOGÍA MÉDICA AL ESTUDIO DE LA MICROBIOLOGÍA Tema 1.1. Células procariotas y eucariotas. Microscopia. Coloraciones Objetivos: 1. 2. 3. Identificar las funciones de los componentes de las células procariotas y eucariotas. Conocer los tipos de microscopios usados en microbiología. Describir las principales coloraciones empleadas en Microbiología y Parasitología médicas. 2 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) Acciones a desarrollar: 1. Atendiendo a los componentes de las células, enlace las estructuras de la columna A con las funciones de la columna B. Columna A Columna B Flagelos Adhesión Membrana citoplasmática Síntesis de proteínas Ribosomas Protección osmótica Pili Transporte de eléctrones Pared celular Antifagocitaria Cápsula Resistencia medioambiental Plásmido Motilidad 2. Del siguiente esquema que se muestra de la célula bacteriana, nombre las principales estructuras señaladas. 3. Sobre la microscopia complete los espacios en blanco según corresponda. 3 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) a) Está compuesto por una sola lente de aumento, de gran campo, que produce una imagen vertical __________________________. b) Es útil para visualizar flagelos bacterianos y bacterias espirales mal definidas ________________________________. c) Es de gran utilidad para el estudio _____________________________. d) Permite la observación y ____________________________. la de la replicación identificación del de ADN virus 4. Las coloraciones en Microbiología tienen diferentes objetivos, como demostrar los microorganismos y algunas otras células en diferentes especímenes. Responda verdadero o falso según corresponda. a) ____Las coloraciones simples se emplean para la observación del tamaño, forma y agrupación de la célula. b) ____En la coloración de Gram las bacterias teñidas de azul-violeta son llamadas Gram-positivas, y poseen grandes cantidades de ácido teicoico en sus paredes celulares. c) ____La coloración de Ziehl-Neelsen es compuesta y se utiliza para la coloración de los bacilos ácido alcohol resistente (BAAR). d) ____ En la coloración de Gram se usan cuatro reactivos diferentes: solución de cristal violeta, lugol, decolorante, safradina. Tema 1.2. Fisiología microbiana. Metabolismo y nutrición. Cultivo y crecimiento Objetivos: 1. Explicar los principios generales del metabolismo microbiano. 2. Explicar la importancia de lograr, por métodos de laboratorio, el crecimiento microbiano, para obtener cultivos puros que permitan diferenciar microorganismos. 4 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) Acciones de desarrollar 1. Enlace la columna A y la columna B Columna A Columna B Respiración Proceso de obtención de energía por oxidación incompleta del substrato, donde los aceptores finales son compuestos orgánicos. Fermentación Se requieren en cantidades considerables pues tienen función estructural o fisiológica. Aerobio estricto Proceso metabólico generador de ATP en el que tanto compuestos orgánicos como inorgánicos sirven de donadores de electrones, y para aceptar los mismos solo los inorgánicos. Macronutrientes Microorganismo que solo se multiplica en presencia de oxigeno. 2. Sobre los medios de cultivo: Imagen tomada Brooks et al. (2011). Seleccione, de la relación que a continuación planteamientos que considere correctos. le presentamos, los ___ Se denomina cultivo al proceso de propagar los microorganismos, proporcionándoles las condiciones ambientales adecuadas. ___ Durante el crecimiento se deben regular los factores nutricionales (carbono, nitrógeno, azufre y fósforo, entre otros) y los factores físicos (pH, temperatura, oxígeno, humedad, presión hidrostática, presión osmótica y radiación). ___ Los organismos autótrofos emplean nutrientes completamente orgánicos, mientras que los heterótrofos requieren nutrientes inorgánicos. 5 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) ___ Los tres modos principales de generar energía metabólica son: fermentación, respiración y fotosíntesis. ___ En el estudio de los microorganismos es importante tener presente dos aspectos fundamentales: el cultivo, procedimiento mediante el cual se promueve el crecimiento de los microorganismos, al brindarles las condiciones ambientales adecuadas, y el aislamiento de un organismo en cultivo puro, mediante la aplicación de técnicas de laboratorio para separarlos de las poblaciones mixtas. ___ La fase exponencial o de crecimiento logarítmico en los cultivos se produce porque existe un agotamiento de los nutrientes y una acumulación de sustancias tóxicas. ___ Para el cultivo de virus existen tres tipos básicos de cultivos celulares: los cultivosprimarios, los cultivos de líneas celulares diploides y los cultivos de líneas celulares continuas. Tema 1.3. Genética microbiana Imagen tomada Brooks et al. (2006). Objetivos: 1. Describir los procesos genéticos de los microorganismos relacionados con la capacidad patogénica. 2. Describir la relación entre la Genética microbiana y la Biotecnología. Acciones a desarrollar: 1. Mencione verdadero o falso según corresponda, atendiendo a lo estudiado sobre el tema. ___ El material genético debe de replicarse de una forma perfecta, de manera que su progenie herede todos los determinantes genéticos específicos (el genotipo) de los progenitores. ___ Los transposones son segmentos de ADN que pueden moverse de un sitio a otro de una molécula de ADN o a una molécula de diferente de ARN. 6 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) ___ Los plásmidos no conjugativos que promueven la transferencia del cromosoma bacteriano de una bacteria donante a otra receptora, se denomina plásmido fértil. ___ Las mutaciones espontáneas en las bacterias individuales son frecuentes y ocasionan cambios en las características fenotípicas; la ocurrencia de estas mutaciones puede ser inferidas de los efectos que ellas producen. ___ La conjugación es la transferencia de material genético en ambas direcciones. Implica la unión de dos estirpes bacterianas diferenciadas sexualmente. ___ El elemento genético que dirige la propiedad hereditaria de ser donador se denomina factor o plásmido F (de fertilidad). 2. Enlace los elementos de la columna A con los correspondientes de la columna B. Columna A Columna B Replicación Producción de una proteína por un gen insertado en un nuevo organismo huésped Expresión Reproducción de una una cadena de ADN Bacteriófago Virus que infectan células procarióticas Replicón Moléculas de ADN que tiene información genética necesaria para su propia replicación copia exacta de Unión de cadenas complementarias de ADN o ARN Tema 1.4. Efectos de los agentes físicos y químicos sobre los microorganismos. Quimioterapia antimicrobiana. Resistencia bacteriana. La muestra para estudio microbiológico. Pruebas de susceptibilidad antimicrobiana in vitro Objetivos: 1. Interpretar el fundamento de las pruebas de susceptibilidad a los antimicrobianos por los métodos de mayor uso en el laboratorio. 2. Interpretar los resultados de un antibiograma por métodos de difusión y dilución de acuerdo a las categorías de susceptibilidad establecidas. 3. Describir los mecanismos de resistencia a los antimicrobianos. 4. Fundamentar el empleo de los factores físicos, químicos y biológicos que repercuten en el desarrollo de los microorganismos, a fin de favorecer la prevención y el control de las enfermedades que producen. 7 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) 5. Explicar los fundamentos de los diferentes métodos de esterilización y desinfección que se usan en la práctica médica, con énfasis en el manejo de autoclaves. 6. Destacar las bases de la quimioterapia y su aplicación en la terapia anti infecciosa, así como los métodos de laboratorio utilizados para medir la actividad antimicrobiana in vitro. 7. Orientar la toma, conservación y transporte de las muestras para su estudio en los laboratorios de Microbiología y Parasitología médicas. Acciones a desarrollar 1. Se realiza antibiograma por método de dilución. Elabore un informe con los resultados obtenidos, donde destaques los aspectos: Antibióticos susceptibles, resistentes, intermedios. a) Elabore un comentario basado en como los interpretarias desde el punto de vista clínico y cuales antibióticos serian los más factibles de ser utilizados para el tratamiento. Resultado de antibiograma por el método de dilución Agente causal: Escherichia coli Antibiótico CMI obtenida en µg/ml Cefazolina 64 Kanamicina 2 Ciprofloxacino 16 Gentamicina 0,5 Tabla 1. Referencia para la determinación de las categorias de suceptibilidad por el método de disolución Antibiótico CMI (µg/ml) R I S Ampicilina ≥ 32 16 ≤8 Cefazolina ≥ 32 16 ≤8 Kanamicina ≥ 32 ≤ 16 Gentamicina ≥8 ≤4 Ciprofloxacino ≥4 2 ≤1 2. Se realiza antibiograma por el método de difusión (método de Bauer– Kirby): a) Compare cada uno de los valores que se ofrecen con los datos que aparecen en la tabla 2 y determine la categoría de susceptibilidad correspondiente a cada antibiótico. b) Describa como informaría e interpretaría estos resultados desde el punto de vista clínico. 8 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) Datos del antibiograma por el método de difusión Agente causal: Proteus mirabilis Antibiótico Lectura en milímetros Ampicilina 12 Gentamicina 17 Tetraciclina 24 Ciprofloxacina 15 Tabla 2. Referencia para la determinación de las categorias de suceptibilidad por el método de disolución Antibiótico Contenido del CMI (µg/ml) disco (µg) R I S Ampicilina 10 ≤13 14 – 16 ≥ 17 Cefazolina 30 ≤14 15 – 17 ≥18 Ceftriaxone 30 ≤13 14 – 20 ≥21 Gentamicina 10 ≤12 13 – 14 ≥15 Tetraciclina 30 ≤14 15 – 18 ≥19 Cirpofloxacino 5 ≤15 16 – 20 ≥21 Cloranfenicol 30 ≤12 13 – 17 ≥18 Fosfomicina 200 ≤12 13 - 15 ≥16 3. Complete los espacios en blanco según corresponda: a) Se denomina ____________________ a todo agente que inhibe el crecimiento bacteriano, que él mismo se reanuda cuando se retira el agente. b) _________________ es todo agente químico usado para matar microorganismos sobre objetos inanimados, pero que resulta tóxico para ser aplicado directamente a los tejidos. c) Agente que mata a las bacterias, la mayoría no mata a las esporas bacterianas. Esta acción es irreversible ___________________. d) ____________________ es el proceso de destrucción o remoción de todas las formas de vida, patógenas o no, de un material o un objeto. TEMA 2. AGRESIÓN Y RESPUESTA Objetivo: Interpretar los aspectos fundamentales relacionados con la Inmunología médica aplicado a agentes biológicos, desde el punto de vista diagnóstico, prognóstico y de intervención profiláctica y terapéutica. 9 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) 1. Enlace la columna A con su correspondiente en la columna B. Columna A Columna B Barrera hística Vacuna TT (toxoide tetánico) Inmunidad adquirida Respuesta inespecífica Inflamación Lactancia materna Inmunidad adquirida pasiva Piel Desencadena respuesta inmune Antígeno TEMA 3. PARASITOLOGÍA MÉDICA Objetivos: 1. 2. 3. 4. 5. Identificar, por sus características morfológicas, los artrópodos de importancia médica en Cuba, así como los exóticos para nuestro país. Describir las características estructurales y la clasificación de los helmintos y protozoarios de importancia médica y de mayor frecuencia en Cuba. Describir la patogenia y el ciclo biológico de los artrópodos, helmintos y protozoarios de importancia médica y de mayor frecuencia en nuestro país. Señalar los métodos básicos para el diagnóstico de laboratorio de los parásitos. Realizar las indicaciones al laboratorio de parasitología y orientar las tomas de muestras, conservación y transporte para los exámenes parasitológicos e inmunológicos más comunes en que están implicados los parásitos estudiados. Acciones a desarrollar: Imagen tomada Brooks et al. (2011). 10 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) 1. Relacione las especies parasitarias de la columna A con los sitios del organismo donde estas causan daño de la columna B. Columna A 1. Entamoeba histolytica 2. Plasmodium falciparum 3. Giardia lamblia 4. Toxoplasma gondii Columna B a) Duodeno b) Tejido celular subcutáneo c) Sistema nervioso central, embrionario. d) Sangre e hígado e) Intestino grueso ojo y tejido 2. Al consultorio médico de la familia acude un paciente de tres años de edad, de sexo masculino, por presentar dolores abdominales tipo cólicos. La madre refiere que el niño ha perdido peso y tiene falta de apetito. El médico sospecha de una giardiasis. Al respecto responda: a) Forma infectante para el humano ________________. b) Vía de transmisión ___________________. c) Muestra biológica para su identificación ____________________. d) Enuncie cinco medidas de prevención y control de la giardiasis. 3. Identifique como verdadero (V) o falso (F) los aspectos epidemiológicos de protozoarios y helmintos de interés clínico. Justifique uno falso. ____ Giardia lamblia es un protozoario flagelado ____ La forma infectante de Strongyloides stercoralis es la larva rhabditiforme ____ La fasciolosis hepática se adquiere por la ingestión de carnes mal cocinadas. ____ La localización de la Loa loa es el tejido celular subcutáneo. ____ La forma infectante de Entamoeba hystolytica/dispar es el quiste. ____ Enterobius vermicularis se localiza en el ciego y su apéndice. ____ El huevo de Trichuris trichiura es transparente de doble contorno de una cara plana y otra convexa. ____ Necator americanus es un parásito expoliador de sangre. ____ El hospedero intermediario de la Wuchereria bancrofti es el hombre. 11 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) 4. Seleccione con una X el helminto correcto teniendo en cuenta la característica dada. Parásito de varios metros de longitud con escólex armado: a) __ Taenia saginata b) __ Taenia solium c) __ Hymenolepis nana Geohelminto que puede producir diarreas con moco y sangre: a) __ Ascaris lumbricoides b) __ Enterobius vermicularis c) __ Trichuris trichiura Nemátodo que por migraciones erráticas produce infección del tracto genital femenino: a) __ Strongyloides stercoralis b) __ Enterobius vermicularis c) __ Ancylostoma duodenale 5. Selecciona la respuesta correcta, según corresponda, teniendo en cuenta los procedimientos para la toma, conservación y transporte de las muestras de heces para estudio parasitológicos. Para la colección de la muestra fecal se le recomendará al paciente: a) __ Utilizar frascos limpios de boca ancha, de color ámbar y con tapa de rosca. b) __ Utilizar frascos estériles de boca ancha, de color ámbar y con tapa de rosca. c) __ Utilizar frascos estériles de boca ancha, con tapa de rosca y retapa. Para preservar las muestras fecales se le recomendará al paciente: a) __ Añadir solución de hipoclorito al 2 %. b) __ Congelar las muestras a -4 °C. c) __ Añadir solución formalina del 5 % al 10 %. 12 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) Para el transporte de parásitos adultos y proglótides al laboratorio se le recomendará al paciente: a) __ Colocarlo en un recipiente o caja. b) __ Colocarlo en un frasco con agua o formalina. c) __ Trasladarlo envuelto en papel. TEMA 4. MICOLOGÍA MÉDICA Objetivos: 1. Describir la estructura de los hongos más frecuentes en nuestro medio, destacar aquellas implicadas en su capacidad patogénica. 2. Explicar brevemente las características fisiológicas de los hongos, resaltando aquellas que les permiten producir enfermedad al hombre. 3. Explicar la patogenia de las afecciones producidas por hongos que más frecuentemente causan alteraciones de la salud en nuestro país. 4. Identificar los métodos utilizados y muestras para el estudio de los hongos. Acciones a desarrollar: 1. Las enfermedades por hongos son frecuentes en Atendiendo a lo estudiando señale la respuesta correcta. nuestro medio. a) Hongo dimorfo, patógeno verdadero, que produce micoses sistémica: ___ Histoplasma capsulatum ___ Cryptococcus neoformans ___ Candida albicans ___ Blastomyces dermatitides b) Hongo filamentoso que produce micoses cutáneas ___ Malassezia furfur ___ Epidermophytum floccosum ___ Trichophyton rubrum ___ Coccidioides immitis c) Hongo levaduriforme lipofílico produtor de pitiriasis versicolor. ___ Fonsecaea pedrosoi ___ Aspergillus fumigatus 13 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) ___ Cryptococcus neoformans ___ Malassezia furfur d) Hongo transmitido por vectores ___ Criptococcus neoformans ___ Sporothrix schenckii ___ Histoplasma capsulatum ___ Mucor e) Métodos utilizados para el diagnóstico de laboratorio de los hongos. ___ Cultivo en agar Sabouraud ___ Examen microscópico con KOH al 10% ___ Tinción de Zielh–Neelsen ___ Examen macroscópico del crecimiento en cultivo. 2. En relación al Histoplasma capsalatum diga: a) Enfermedad que produce: ____________________ b) Vía de transmisión: ____________________ c) Hábitat natural: ____________________ d) Tipo de micosis que produce: ________________ e) Dos muestras para diagnóstico: ______________ f) Mencione un hongo que produce el mismo tipo de micosis: ______________ 3. Sobre el Criptococcus neoformans diga: a) Hábitat natural: ____________________ b) Vía de transmisión: ____________________ c) Enfermedad que produce: _________________ d) Dos formas clínicas: ___________________ e) Una muestra para el estudio: ____________________ f) Un método diagnóstico: _________________________ 14 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) TEMA 5. BACTERIOLOGÍA MÉDICA Imagen tomada Brooks et al. (2011). Objetivos: 1. Explicar las características fisiológicas de las bacterias, en especial de aquellas que producen enfermedades al hombre. 2. Explicar la patogenia de las bacterias que más frecuentemente causan alteraciones de la salud al hombre en Cuba. 3. Señalar los métodos básicos para el diagnóstico en el laboratorio de las bacterias. Acciones a desarrollar: 1. Enlace las bacterias de la columna A con los elementos de la columna B. Columna A Columna B Streptococcus pneumoniae Agente causal de la Peste Bubónica Helicobacter pylori Bacilos Ácidos Alcohol Resistente (BAAR) Staphylococcus aureus Haemophillus influenzae Bacilo gram-negativo oportunista produtor de pigmentos (piocianina) Bacilo anaeróbio gram-positivo Yersinia pestis Diplococos lanceolados gram-positivos Pseudomonas aeruginosa Bacteria pleomórfica sin pared celular Chlamydiea psittaci Cocos gram-positivos agrupados en racimos Mycobacterium tuberculosis Mycoplasma neumoniae Bacteria cocobacilar encapsulada Bacteria que presenta cuerpo cuerpo elemental reticular y Clostridium botulitium 2. Paciente masculino de 34 años de edad, con antecedentes de presentar secreción verdosa a través de la uretra, con el antecedente epidemiológico de tener relaciones sexuales desprotegidas 15 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) Estudio microbiológico. Examen directo: Se observan diplococos arriñonados Gram negativos. Imagen tomada Brooks et al. (2011). a) Posible diagnóstico b) Agente etiológico c) Además del examen directo otros métodos para establecer el diagnóstico. d) 3 atributos patogénicos. 3. Paciente femenino de la raza blanca que acude a cuerpo de guardia por presentar lesión purulenta en piel, que interesa al folículo piloso, acompañada de fiebre elevada. Impresión diagnóstica: Forúnculo a) Posible agente etiológico causante de dicha lesión. Imagen tomada Brooks et al. (2011). b) ¿Cómo realizaría su diagnóstico? Responda guiándose por la siguiente guía. Productos patológicos:_________ Examen directo:____________ Cultivo:_____________ a) Mencione 3 determinantes de patogenicidad que permitieron la colonización de este agente etiológico. 4. Al cuerpo de guardia del hospital Guillermo Luis Hernández Fernández Vaquero llega un paciente masculino de 37 años de edad con antecedentes de salud, refiriendo comenzó en la mañana con diarreas líquidas abundantes en 16 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) número de 10–12, como agua de arroz, con olor fétido, que se acompaña de vómitos, decaimiento, malestar general, calambres de miembros inferiores. Al examen físico se observa paciente decaído, con pérdida de memoria, piel fría, mucosas secas, ojos hundidos, con signos clásicos de deshidratación. Atendiendo al cuadro anterior mencione: Imagen tomada Brooks et al. (2011). a. b. c. d. e. f. Agente causal Mencione dos atributos de patogenicidad de esta bacteria. Mencione uma estrutura interna de esta bacteria. Mencione una posible fuente de infección. Explique los mecanismos de defensa inespecíficos que operan contra esta bacteria. Mencione los mecanismos de esterilización y desinfección más utilizados para evitar la propagación de la enfermedad. TEMA 6. VIROLOGÍA MÉDICA Objetivos: 1. 2. 3. Señalar las principales características de los virus causantes de afecciones que inciden en el cuadro de morbilidad y mortalidad nacional. Explicar la patogenia de las afecciones producidas por virus que más frecuentemente inciden en las alteraciones de salud de nuestro ambiente. Señalar los métodos básicos para el diagnóstico de los virus en el laboratorio. Acciones a desarrollar: 1. El virus de la influenza tiene una gran importancia en los estudios médicos por las afecciones que produce a la población. De este virus responda: a) Puerta de entrada b) Una propiedad para escapar de las defensas. Explique en que consiste. c) Sitio de multiplicación d) Un método para el diagnóstico de laboratorio 17 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) 2.-Relaciones los virus de la columna A con las propiedades de la columna B. Columna A Columna B Virus de la rabia Produce malfornaciones congénitas Herpesvirus Arbovirus Poliovirus Transmisión sexual Virus de la Influenza Penetra por vía digestiva Virus del Dengue Latencia Lesión en piel Virus respiratorio 3. El SIDA ha adquirido el carácter de epidemia mundial, la cual se ha extendido en alcance y magnitud conforme las infecciones por VIH han afectado poblaciones y regiones geográficas diferentes. En la actualidad a nivel mundial millones de personas se encuentran afectadas por el VIH. Atendiendo a lo estudiado responda: Imagen tomada Brooks et al. (2011). a) Familia a la que pertenece b) Tipo de genoma c) Forma o simetría d) Presencia de envoltura e) Célula diana f) Vía de transmisión g) Dos enfermedades oportunistas h) Explique cómo se produce la inmunodeficiencia en los pacientes con VIH–Sida. 18 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) 4. Relacionado con las infecciones virales, seleccione con una x la respuesta correcta. a) En infecciones por Rotavirus, el producto patológico para el diagnóstico es: ___ esputo ___ orina ___ heces fecales ___ líquido sinovial. b) Presentan la propiedad de latencia: ___ Parainfluenza ___ Virus parotiditis ___ Rinovirus ___ Varicela zóster c) Son denominados Arbovirus: ___ Virus del Dengue ___ Virus de la Fiebre Amarilla ___ Poliovirus ___ Coronavirus d) Se diseminan vía hematógena secundaria: ___ Virus de la rabia ___ VIH ___ Sarampión ___ Herpes simple 4. Del virus de la rabia diga: Imagen tomada Brooks et al. (2011). 19 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) a) Morfología de este virus b) Vía de transmisión. c) Mencione 3 manifestaciones clínicas. d) Para confirmar su diagnóstico se observan _____________________ en ___________________. CONCLUSIONES Las tareas docentes que se proponen, teniendo como base el principio de la relación teoría–práctica, permiten conducir a los estudiantes a niveles superiores del desarrollo del aprendizaje en la asignatura Microbiología y Parasitología médicas. BIBLIOGRAFÍA BecerriL, M. A. Parasitología médica. 4ta ed. México: McGraw Hill, 2014. Brooks, G. F., Jawetz, E., & Blengio Pinto, J. R. Jawetz, Melnick y Adelberg. Microbiología médica (No. 616.9041 616.9041 J3 JAWE4), 2011. Cabello, R. Microbiología y parasitología humana/Microbiology and Human Parasitology: Bases etiológicas de las enfermedades infecciosas y parasitarias/Etiological Basis of Infectious and Parasitic Diseases. Ed. Médica Panamericana, 2007. Canese, A. Manual de microbiología y parasitología médica. Asunción, Paraguay, 1983. 933 p. González, A.; Ramírez, V.; González, V.; González, G.; Acosta, J. & García, E. Características morfológicas de huella vacunal del BCG en estudiantes de medicina. Revista Habanera de Ciencias Médicas, 5(1), 2006. Jawetz, Ernest; Melnick, Joseph L.; Adelberg, Edward A. Review of medical microbiology, 1984. Llop, Alina; Valdés-Dapena, Margarita; Zuazo, J. L. Microbiología y parasitología médicas. La Habana: Editorial Ciencias Médicas, p. 31-38, 2001. Ramírez Albajés V, González Griego A, Alerm A, Vega I. Seguridad de la vacuna cubana Heberbiovac H en poblaciones de América, Europa, África, y Asia. Revista Cubana de Investigaciones Biomédicas, 19(1): 26-32, 2000. 20 � Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Folletos Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Tareas docentes de Microbiología y Parasitología Médicas para los estudiantes de 2do año de Medicina Creator An entity primarily responsible for making the resource Dra. Yaidelis Alba Bernier Dra. Hilda Aguirre Bonne Dr. Nordis Rodríguez Monge Dra. Caridad Núñez Gaínza Publisher An entity responsible for making the resource available Susana Carralero Rodríguez Type The nature or genre of the resource folleto Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 2018 Subject The topic of the resource Microbiología y Parasitología Médicas Description An account of the resource Tareas docentes para estudiantes de 2do año de Medicina Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource pdf Language A language of the resource español https://repoedum.ismm.edu.cu/files/original/5beb3e8dad161825a5f0431835cee472.pdf 6a29be1ef851013b95319212271737b2 PDF Text Text FOLLETO Tareas docentes de la asignatura Genética Médica de la carrera de Medicina Dirigido a estudiantes que cursan el 2do año de la carrera de Medicina en la Filial de Ciencias Médicas de Moa M. Sc. Yaquelín Legrá Marzabal Dr. Nordis Rodríguez Monges Dra. Leannys Milán Martínez [Escriba aquí] �Tareas docentes de la asignatura Genética Médica de la carrera de Medicina Dirigido a estudiantes que cursan el 2do año de la carrera de Medicina en la Filial de Ciencias Médicas de Moa M. Sc. Yaquelín Legrá Marzabal Dr. Nordis Rodríguez Monges Dra. Leannys Milán Martínez �Página legal Título de la obra. Tareas docentes de la asignatura Genética Médica de la carrera de Medicina. 30 pp. Editorial Digital Universitaria de Moa, año 2018 – ISBN: 978-959-16-3797-0 1. Autores: M. Sc. Yaquelín Legrá Marzabal Dr. Nordis Rodríguez Monges Dra. Leannys Milán Martínez 2. Institución: Instituto Superior Minero Metalúrgico “Dr. Antonio Núñez Jiménez” Edición: Susana Carralero Rodríguez Corrección: Yelenny Molina Jiménez Institución del autor: Policlínico Docente Rolando Monterrey Editorial Digital Universitaria de Moa, año 2018. La Editorial Digital Universitaria de Moa publica bajo licencia Creative Commons de tipo Reconocimiento No Comercial Sin Obra Derivada, se permite su copia y distribución por cualquier medio siempre que mantenga el reconocimiento de sus autores, no haga uso comercial de las obras y no realice ninguna modificación de ellas. La licencia completa puede consultarse en: http://creativecommons.org/licenses/by-ncnd/2.5/ar/legalcode Editorial Digital Universitaria Instituto Superior Minero Metalúrgico Las Coloradas s/n, Moa 83329, Holguín, Cuba e-mail: edum@ismm.edu.cu Sitio Web: http://ismm.edum.edu.cu �Tabla de contenido INTRODUCCIÓN ...................................................................................... 1 Particularidades sobre la genética médica ..................................................................................... 1 Diagnóstico de defectos fetales por ultrasonido (US) del primer y segundo trimestre de la gestación ......................................................................................................................................... 4 Ultrasonido del segundo trimestre de la gestación ........................................................................ 4 Pesquisa por cuantificación de alfa-feto-proteína (AFP) en suero materno, a las 16 semanas de gestación ......................................................................................................................................... 5 Pesquisa de diagnóstico prenatal citogenético a gestantes mayores de 35 años .......................... 5 Programa de diagnóstico de sicklemia o hematíes falciformes en parejas heterocigóticas de alto riesgo ............................................................................................................................................... 6 TAREAS DOCENTES PARA LA ACTIVIDAD DE ESTUDIO INDEPENDIENTE DE LA ASIGNATURA GENÉTICA MÉDICA DE LA CARRERA DE MEDICINA EN LA FILIAL DE CIENCIAS MÉDICAS DE MOA ................................................................ 7 TEMA I. PANORAMA DE LA BIOLOGÍA CELULAR Y MOLECULAR ..................................................... 7 Tarea docente 1. Biología Celular ............................................................................................... 7 Tarea docente 2. Biología Molecular ........................................................................................ 10 TEMA II. CROMOSOMAS HUMANOS Y SU ESTUDIO ..................................................................... 14 TEMA III. MUTACIONES QUE AFECTAN A LOS CROMOSOMAS HUMANOS .................................. 16 Tarea docente 1. Aberraciones cromosómicas de número ...................................................... 16 Tarea docente 2. Aberraciones cromosómicas estructurales ................................................... 18 TEMA IV. LEYES DE LA HERENCIA Y SU APLICACIÓN EN HUMANOS ............................................. 20 Tarea docente 1. Herencias mendelianas en el humano .......................................................... 20 TEMA V. FENÓMENOS QUE DIFICULTAN LA TRANSMISIÓN DE SIMPLES MUTACIONES .............. 23 Tarea docente 1. Fenómenos que dificultan la transmisión de simples mutaciones ............... 24 TEMA VI. INTERFERENCIAS BIOLÓGICAS EN LA TRANSMISIÓN MENDELIANA DE SIMPLES MUTACIONES ................................................................................................................................ 26 Tarea docente 1. Interferencias biológicas en la transmisión mendeliana de simples mutaciones ................................................................................................................................ 26 CONCLUSIONES .................................................................................... 29 BIBLIOGRAFÍA....................................................................................... 29 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) INTRODUCCIÓN La Genética Comunitaria surge como parte del propósito de la Organización Mundial de la Salud (OMS) de reformar el control de las enfermedades hereditarias, con participación social y dando un peso importante al aspecto preventivo. Ha permitido conocer los riesgos genéticos de la población y vincular los servicios de genética con los de la atención primaria, en especial el médico de familia, labor facilitada por el máster en asesoramiento genético y su equipo de trabajo, desarrollando acciones de salud que han permitido modificar el cuadro de salud de individuos, familia y comunidad (Marcheco 2008, 2009). La asignatura de Genética Médica se incluye en el plan de estudio de la carrera de Medicina con el fin de brindarles los conocimientos básicos necesarios para su mejor desempeño como médicos generales integrales donde se abordan todos los temas relacionados con la Genética Comunitaria. Este folleto ha sido diseñado para los estudiantes de Ciencias Médicas y puede ser de utilidad para el proceso de enseñanza-aprendizaje de la asignatura Genética Médica, de la carrera de Medicina en la Filial de Ciencias Médicas Tamara Bunke Vider de Moa, para fortalecer el trabajo independiente de los estudiantes que cursan el segundo año de esta carrera, además puede ser muy beneficioso en la autopreparación de estudiantes de educación especial, de psicología, docentes involucrados en la docencia de preuniversitario y estudiantes y profesionales que, de algún modo, necesiten de conocimientos generales de genética dirigidos hacia el humano y en especial a la medicina. Al no contar en ocasiones con suficiente material didáctico para la autopreparación de dichos estudiantes se proponen tareas docentes de varios temas contenidos en el plan de estudio de la asignatura Genética Médica con el objetivo de dirigir su aprendizaje, su educación permanente y eficiente en el trabajo, teniendo en cuenta que nuestro municipio no está exento de estos problemas de salud que en la asignatura se abordan. Particularidades sobre la genética médica La genética tuvo su origen a comienzos del siglo XX, tras el conocimiento por parte de Garrod y de otros investigadores de que las leyes de la herencia de Mendel podían explicar la recurrencia de ciertas enfermedades en grupos familiares. Durante los 100 años siguientes, la genética médica ha pasado de ser una subespecialidad implicada en tan solo unos pocos trastornos hereditarios infrecuentes, a convertirse en una especialidad médica reconocida, cuyos conceptos y enfoques constituyen un componente importante en el diagnóstico y tratamiento de muchas enfermedades, tanto frecuentes como esporádicos. Esta situación es todavía más llamativa a comienzos del siglo XXI, tras la finalización del Proyecto Genoma Humano, una iniciativa de carácter internacional para determinar el contenido completo del genoma humano, 1 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) definido como la suma total de la información genética correspondiente a nuestra especie (Guttmacher 2002). En la actualidad podemos estudiar el genoma humano en su totalidad, más que un gen en cada momento. La genética médica se ha convertido en una parte del campo más amplio de la medicina genómica, que persigue la aplicación a gran escala del análisis del genoma humano, incluyendo el control de la expresión genética, la variación de los genes humanos y las interacciones entre los genes y el ambiente, con el objetivo de mejorar la asistencia médica. Con la participación del resto de las disciplinas de la biología moderna, el Proyecto Genoma Humano ha revolucionado la genética humana y médica mediante la aportación de información fundamental para el conocimiento de diversas enfermedades y para el desarrollo de herramientas diagnósticas mucho mejores, así como para la aplicación de medidas preventivas y el diseño de métodos terapéuticos fundamentales en una consideración global del genoma (Peltonen y McKusik 2001). Los principios y fundamentos genéticos no están limitados a una sola especialidad o subespecialidad médicas, sino que alcanzan a muchas áreas de la medicina. Para que los pacientes y sus familias puedan beneficiarse plenamente de los nuevos avances de los conocimientos genéticos, todos los médicos y profesionales sanitarios deben conocer los fundamentos básicos de la genética humana. Estos fundamentos incluyen: la existencia de formas alternativas de un gen (alelos) en las poblaciones; la aparición de fenotipos similares a partir de mutaciones y variaciones en loci diferentes; el reconocimiento de que las enfermedades de carácter familiar pueden originarse a partir de variantes genéticas que causan susceptibilidad frente a las enfermedades en el contexto de las interacciones genes-genes y genesambiente; la función de las mutaciones somáticas en el cáncer y el envejecimiento; la posibilidad del diagnóstico prenatal, de la realización de pruebas presintomáticas y de la aplicación de pruebas de cribado poblacional, y la posibilidad de que se puedan conseguir tratamientos potentes fundamentados en los aspectos genéticos. En la actualidad, estos conceptos influyen en toda la práctica y van a adquirir una importancia todavía mayor en el futuro (Willard, Angrist y Ginsburg 2005). El Programa Nacional de Diagnóstico, Manejo y Prevención de Enfermedades Genéticas y Defectos Congénitos surgió en Cuba en la década de los 80 del siglo XX. También por la voluntad política de la máxima dirección del país, a partir de esa indicación, las autoridades de salud iniciaron las estrategias para desarrollar el programa, que demandaba recursos materiales, humanos, técnicos y profesionales especializados. La introducción de servicios de genética clínica en la comunidad, el asesoramiento genético preconcepcional, prenatal y postnatal, el desarrollo de programas de pesquisaje de defectos congénitos y enfermedades genéticas, la educación en genética a los profesionales de la salud y a la población en 2 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) general, el monitoreo de la presencia de enfermedades genéticas y comunes en la población cubana, así como la evaluación del impacto de los servicios de genética a través de los registros de defectos congénitos, enfermedades genéticas y enfermedades comunes, son los principales objetivos de trabajo y desafíos en el desarrollo de la genética comunitaria en Cuba. En el año 2002 se produjo un salto importante en el desarrollo de la genética comunitaria en Cuba, con la formación de asesores genéticos mediante una maestría en asesoramiento genético, a partir principalmente de graduados de Medicina General Integral y Licenciados en Enfermería. Ello hizo posible incrementar la cobertura de atención de los servicios de genética médica en la atención primaria, junto a la creación de centros para el desarrollo de la genética comunitaria, en todos los municipios del país, llevando los servicios a todas áreas de salud de cada uno de ellos (Hernández et al. 2013). En la actualidad se encuentra bien documentada la existencia de riesgos genéticos, desde el punto de vista preconcepcional; la posibilidad de prevenirlos o disminuir sus efectos es una meta importante de la salud pública y sus especialistas. La red de genética a nivel nacional enfoca sus prioridades de trabajo en la evaluación de las mujeres en edad fértil, para su clasificación y así determinar la existencia de riesgos tanto preconcepcional como prenatal en las embarazadas. Este es un programa de relevancia en su enfoque preventivo de salud, pues actuando en la modificación de los riesgos detectados que puedan afectar la salud del feto y del recién nacido y desarrollando el asesoramiento genético que incluye la orientación preconcepcional, tratamiento preventivo u otros procedimientos de diagnóstico prenatal temprano y presintomático de enfermedades de etiología genética, da la posibilidad de influir sobre su desarrollo. Estas acciones, en su conjunto, modifican el cuadro de salud de individuos, familias e incluso de la comunidad, por lo que se logra mejorar la calidad de vida de la población. Se ha demostrado mediante estudios que aún debe avanzarse en el control del riesgo reproductivo preconcepcional de causa genética en las mujeres en edad fértil, pues no se identifican, no se asesoran o no se controlan de manera satisfactoria, y llegan al embarazo con riesgo genético prenatal y al parto con la probabilidad de tener un producto afectado por alguna de estas condiciones (González y Oliva 2014). En los casos de gestantes en quienes la detección de un riesgo genético o ambiental para una enfermedad genética ha ocurrido en el curso del embarazo, se sigue con especial atención en las pesquisas prenatales. En el sistema de salud cubano se encuentran bien estructurados y con una amplia cobertura poblacional los programas para atención materno infantil (PAMI), que incluye los de pesquisa prenatal de enfermedades genéticas y defectos congénitos que se enumeran y describen a continuación: 3 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM)     Diagnóstico de defectos fetales por ultrasonido (US) del primer y segundo trimestre de la gestación. Por cuantificación de alfa-feto-proteína (AFP) en suero materno, a las 16 semanas de gestación. Diagnóstico prenatal citogenético a gestantes mayores de 37 años o con indicadores obtenidos por ultrasonido de riesgo de aneuploidías detectados en el primer o segundo trimestres del embarazo. También se realiza cuando existen antecedentes en alguno de los miembros de la pareja de rearreglos cromosómicos balanceados o hijos afectados por esta condición genética. Diagnóstico de parejas de riesgo por ser ambos portadores de la mutación de la anemia por sicklemia o hematíes falciformes (Lantigua et al. 2004). Diagnóstico de defectos fetales por ultrasonido (US) del primer y segundo trimestre de la gestación Con la realización del US del primer trimestre es posible identificar anormalidades groseras de importantes estructuras internas como las que dependen del cierre de los polos cefálico y caudal, del tubo neural, las cuatro cámaras del corazón, el cierre de la pared abdominal y la presencia de las cuatro extremidades con sus correspondientes regiones; sin embargo, el propósito del programa del US del primer trimestre está técnicamente dirigido a la búsqueda de los denominados marcadores ultrasonográficos o ecográficos del primer trimestre. El marcador más importante en el primer trimestre para predecir un riesgo genético de defecto del desarrollo, en especial las aberraciones cromosómicas no balanceadas del tipo de aneuploidías que aparecen en el 10 % de los fetos de este trimestre de la gestación, es el marcador denominado translucencia nucal (TN). Con esta pesquisa de US del primer trimestre es posible identificar defectos incompatibles con la vida y las bondades del indicador de translucencia nucal incrementada permite sospechar la presencia de aneuploidías cromosómicas y, en especial, la más frecuente de estas: el síndrome de Down (Lantigua et al. 2004). Ultrasonido del segundo trimestre de la gestación La detección de alteraciones en el desarrollo fetal se determina con mayor facilidad a partir de las 20 semanas de gestación. Esta pesquisa se realiza entre las 20-22 semanas del segundo trimestre, cuando el tamaño del feto y la longitud cefalocaudal de este, que es de poco menos de 30 cm en esta etapa de la vida, permite definir con mayor grado de detalle las estructuras anatómicas y componentes de los órganos. 4 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) Es posible identificar detalles que aportan evidencias de fenotipo determinado por aberraciones cromosómicas no balanceadas, que escapan del US del primer trimestre. Con la pesquisa del US del segundo trimestre es posible identificar defectos congénitos graves, generalmente, incompatibles con la vida o cuya identificación tan temprana permita decisiones por la pareja, incluyendo los beneficios de una acción neonatal específica que propicie evitar la mortalidad o mejorar la calidad de vida del recién nacido para su continuidad y adaptación a su ciclo de vida (Lantigua et al. 2004). Pesquisa por cuantificación de alfa-feto-proteína (AFP) en suero materno, a las 16 semanas de gestación En el año 1972 se relacionó el incremento de alfa-feto proteína (AFP) en líquido amniótico, con defectos congénitos del tubo neural y, en especial, con la anencefalia. Durante la gestación, la AFP pasa del torrente sanguíneo fetal al materno y, por tanto, también fue posible detectarla en el suero de la madre, lo que permitió identificar estos defectos congénitos del tubo neural, a partir de la interpretación de las concentraciones de esta proteína en la sangre materna, aplicando métodos no invasores. Este es un programa dirigido a todas las gestantes que arriben a las 16 semanas de gestación o que se encuentren entre las 15 y las 19 semanas. Aunque los defectos graves de cierre del tubo neural pueden ser apreciados en la pesquisa US del primer trimestre, la posibilidad de utilizar los valores de AFP en sangre materna como marcador bioquímico indirecto de estos defectos permite la detección de cualquier defecto abierto del tubo neural, aun no observable en el US del primer trimestre y también de otros defectos abiertos de estructuras fetales, en los que se incluyen fundamentalmente, los defectos abiertos de pared anterior. El fundamento biológico de este programa es el paso de la AFP sintetizada por el feto, al torrente sanguíneo materno, de modo tal que la AFP incrementada en el líquido amniótico pasa por la barrera fetoamniótica e incrementa también su concentración en la sangre materna (Lantigua et al. 2004). Pesquisa de diagnóstico prenatal citogenético a gestantes mayores de 35 años Esta pesquisa de diagnóstico prenatal citogenético (DPC) está dirigida a las gestantes que tienen 35 años de edad o más. Su fundamento biológico se basa en el alto riesgo de aneuploidías por no disyunción, fundamentalmente para el cromosoma 21, que aparecen con elevada frecuencia en mujeres con edad materna avanzada o superior a los 35 años. 5 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) Desde el punto de vista técnico requiere de la aplicación de procedimientos obstétricos invasivos, como la amniocentesis, que se realiza a las 16 semanas de embarazo ya que generalmente esta tiene bajo riesgo de complicaciones y se obtiene suficiente líquido amniótico y amniocitos para el cultivo con propósitos de realizar el cariotipo fetal. El DPC también está dirigido a parejas en las que uno de los miembros es un portador de aberración cromosómica balanceada y a parejas con un riesgo empírico mayor, por haber tenido un embarazo anterior con diagnóstico de síndrome de Down u otra aberración cromosómica no balanceada. En Cuba, esta pesquisa se realiza a todas las gestantes de 37 años de edad o más. Se combina además con la pesquisa por US del primer trimestre del embarazo, incluyendo en esta a gestantes de menos de 37 años que presentan riesgos por la presencia de los marcadores ultrasonográficos de aneuploidías antes descritos, en especial la TN (Lantigua et al. 2004). Programa de diagnóstico de sicklemia o hematíes falciformes en parejas heterocigóticas de alto riesgo En este programa, el médico de atención primaria debe indicar a la gestante en el momento de captación del embarazo un análisis que consiste en una electroforesis de hemoglobina, para determinar los tipos de cadena beta que ella posee y, de esta forma, conocer su genotipo para este carácter. Si resulta tener simultáneamente las cadenas A y S (genotipo AS) o las cadenas A y C (genotipo AC), u otra combinación que no sean las dos cadenas de hemoglobina A normal (genotipo homocigótico AA) se debe brindar el estudio al conyugue. Así, es posible detectar las parejas de alto riesgo de recurrencia de 25 %, de que tenga el feto genotipo SS y manifieste esta grave enfermedad. El análisis debe hacerse lo más temprano posible, para que se pueda realizar el diagnóstico prenatal (DP) en el momento apropiado, si esta fuera la opción de la pareja. Por tanto, se indica en el momento del diagnóstico del embarazo, periodo conocido como captación del embarazo. En muchas ocasiones, ya la gestante, su esposo o ambos, conocen su condición de heterocigóticos y su alto riesgo genético, lo que permite realizar más temprano el diagnóstico prenatal fetal. El estudio preconcepcional de otros miembros de la familia con riesgo, según la transmisión de la mutación, permite identificar heterocigóticos AS o AC y constituye un punto común con el programa de detección del riesgo preconcepcional. Los niños que puedan nacer con la afección por haberlo decidido sus padres, conocido el genotipo fetal SS o SC, de continuar el embarazo o por cualquier otro motivo son registrados y reciben atención médica especializada en etapas muy tempranas de la vida, en los tres niveles de atención, para evitar en lo posible las complicaciones y, por lo tanto, una mayor calidad y esperanza de vida (Lantigua et al. 2004). 6 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) TAREAS DOCENTES PARA LA ACTIVIDAD DE ESTUDIO INDEPENDIENTE DE LA ASIGNATURA GENÉTICA MÉDICA DE LA CARRERA DE MEDICINA EN LA FILIAL DE CIENCIAS MÉDICAS DE MOA TEMA I. PANORAMA DE LA BIOLOGÍA CELULAR Y MOLECULAR Imagen tomada de Clark y Pazdernik (2012). Tarea docente 1. Biología Celular Objetivos: Conocer la estructura de la célula eucarionte. Conocer las características y función de los organitos celulares. Conocer acerca del ciclo celular. Actividades a desarrollar: 1. Completa: a) Las células eucariontes se presentan como un________________, con un alto______________________. b) Constituye la __________________ de los organismos superiores. c) Sus estructuras están formadas por __________________, que forman verdaderos __________________ en los cuales se llevan a cabo todas las funciones celulares de una forma __________________. d) Para realizar funciones complejas es preciso que se genere un flujo de__________________,__________________entre las células y su entorno y entre los diferentes compartimientos intracelulares. 7 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) 2. Atendiendo a sus conocimientos sobre las características y función de los organitos celulares, diga si es verdadero (V) o falso (F): a)___La membrana plasmática es una estructura laminar que rodea la célula separándola y comunicándola con el exterior. b)___Los ribosomas son organitos membranosos pues están formados por ácidos ribonucleicos ribosomales y proteínas. c)___El componente fundamental de núcleo es la cromatina, un complejo supramacromolecular formado por el ADN y proteínas, principalmente histonas. d)___Los organitos citoplasmáticos membranosos son las mitocondrias, los lisosomas y los peroxisomas. e)___Las mitocondrias participan en el proceso de respiración celular. f)___El citoesqueleto forma una especie de armazón de la célula y está integrado básicamente por microfilamentos. 3. Relaciona la columna A con la B: Columna A Columna B 1-Las células más primitivas Ocurre la replicación del ADN. 2-En el núcleo Adquieren forma y tamaño fijos y después cesa el crecimiento. 3-Los órganos sólidos Se multiplican y se van diferenciando de manera que cada célula forma parte de un órgano o tejido especializado. 4-Las ciclinas El crecimiento de muchos tipos celulares transcurre a velocidades muy lentas que solo permiten reponer células viejas o dañadas. 5-En el individuo adulto Influyen sobre la actividad celular porque las células poseen en la membrana plasmática receptores específicos para ellos. 6-Los factores de crecimiento Constituyen una familia de proteínas muy diversas de masa molecular relativamente pequeña, su síntesis fluctúa durante el ciclo celular. 8 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) 4. Marca con una X la respuesta correcta: a) La duplicación de una molécula de ADN: ___Se denomina también transcripción. ___Ocurre en el interior del núcleo. ___Ocurre en el momento en que una célula se está dividiendo. ___Origina dos moléculas casi siempre idénticas. b) Las mutaciones: ___Siempre se heredan. ___Solo se producen en las células somáticas. ___Siempre tienen consecuencias catastróficas. ___Pueden provocarse mediante la utilización de ciertos agentes. c) Durante la espermatogénesis: ___Las células germinales entran en división meiótica continuamente para formar nuevos espermatozoides. ___Madura periódicamente una sola célula que da lugar a nuevos espermatozoides. ___Todos los espermatozoides llevan un cromosoma X. ___Todos los espermatozoides llevan un cromosoma X y uno Y. d) En la meiosis: ___Se obtienen cuatro células diploides iguales a la célula madre. ___Se obtienen dos células con la mitad de cromosomas que la célula madre. ___Se obtienen cuatro células haploides. ___Hay dos divisiones celulares con síntesis de ADN entre la primera y la segunda. e) Durante la interfase: ___Se duplican los filamentos de cromatina de los cromosomas. ___Se hacen visibles los cromosomas. ___Los cromosomas se disponen en el plano central de la célula. 9 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) ___Los cromosomas hijos se rodean de membranas nucleares. f) El código genético: ___Es un sistema de proteínas específicas. ___Es un conjunto de genes. ___Son tríos de bases nitrogenadas llamadas codones. ___Ninguna de las anteriores. Bibliografía: Lantigua, A.; Hernández, R.; Quintana, J.; Morales, E.; Barrios, B. y Rojas, I. Introducción a la genética médica. La Habana: Ed. Ciencias Médicas, 2004. Thompson, M. W.; Thompson, M. W.; Nussbaum, R. L.; MacInnes, R. R.; Willard, H. F.; Peral, J. S. y Fernández, M. S. Genética en medicina. Vol. 5. Masson, 1996. Tarea docente 2. Biología Molecular Imagen tomada de Weaver (2007). Objetivos: Conocer las características estructurales del ADN. Conocer cómo está organizado el genoma humano. Comprobar los conocimientos adquiridos sobre otros aspectos de Biología Molecular. 10 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) Actividades a desarrollar: 1. Completa: a) El _________________ está constituido por dos cadenas de nucleótidos organizadas en una doble hélice con giro a la derecha. b) Estas cadenas son _________________ y están unidas entre sí por puentes de hidrogeno establecidos entre los pares de bases nitrogenadas. c) Existe_________________ de bases. d) Las bases están situadas hacia _________________ en un plano _________________ al eje helicoidal A-T C-G. e) Es precisamente en el orden sucesivo de esas bases nitrogenadas, que está contenido _________________. 2. Completa los espacios en blanco: a) El Genoma Humano Nuclear consta de: _________________ pares de moléculas de ADN, _________________ y _________________. a) El _________________ se presenta en dos estados que alternan durante el ciclo celular como _________________ en la interfase y como _________________ en la mitosis. b) El Genoma Humano Mitocondrial: Es más _________________, solo tiene _________________, participa en el proceso de _________________. 3. Según sus conocimientos sobre Biología Molecular conteste: a) La información genética está contenida en: ___ El núcleo ___El núcleo y el citoplasma ___El citoplasma ___Ninguna de las anteriores b) El genoma nuclear humano se caracteriza por: ___Presentar solamente ADN repetitivo o múltiples copias. ___Se encuentra unido a proteínas que dificultan la protección de la información genética. ___Tiene 24 tipos de moléculas lineales de ADN. 11 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) ___Las secuencias repetitivas solo están en el ADN satélite. c) El genoma mitocondrial: Imagen tomada de Weaver (2007). ___No está presente en todas las células. ___Está formado por varias moléculas lineales de ADN. ___Solo tiene una copia por célula. ___No contiene intrones y es autorreplicable. d) La traducción: ___Tiene lugar en el núcleo. ___Es el proceso en el que solamente interviene el ARN m. ___Se corresponde con el proceso de síntesis de proteínas. ___No requiere de otras proteínas que no sean ribosomales. e) La replicación del ADN: ___Ocurre durante la fase G1 del ciclo celular. ___Se necesitan proteínas enzimáticas y no enzimáticas. ___El resultado es obtener una molécula idéntica a la que le dio origen. ___Se le denomina traducción. f) Los cromosomas de las células humanas: ___Solo existen durante la división celular. ___Forman 23 parejas en los gametos. ___Están siempre formados por una cromátida. ___Se hacen visibles en el momento de la división celular. 12 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) g) Una célula de la piel: ___Contiene 46 cromosomas, siendo los cromosomas sexuales XX en la mujer y XY en el hombre. ___Tiene un número haploide de cromosomas. ___No contiene ADN mitocondrial. ___Tiene 22 pares de cromosomas autosómicos y no tiene cromosomas sexuales. h) La replicación del ADN es: ___Conservativa ___Aleatoria ___Dispersiva ___Semiconservativa i) En las especies diploides: ___Todos los cromosomas son distintos entre sí. ___Cada cromosoma tiene una pareja homóloga. ___El número de cromosomas varía de una célula a otra. ___Todos los cromosomas son morfológicamente iguales entre sí. j) Un gen es: ___Una clase de célula ___Un cromosoma ___La mayor porción de cromatina ___La unidad de herencia Bibliografía: Lantigua, A.; Hernández, R.; Quintana, J.; Morales, E.; Barrios, B. y Rojas, I. Introducción a la genética médica. La Habana: Ed. Ciencias Médicas, 2004. Thompson, M. W.; Thompson, M. W.; Nussbaum, R. L.; MacInnes, R. R.; Willard, H. F.; Peral, J. S. y Fernández, M. S. Genética en medicina. Vol. 5. Masson, 1996. 13 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) TEMA II. CROMOSOMAS HUMANOS Y SU ESTUDIO Imágenes tomadas de Thompson et al. (1996). Tarea docente 1. Cromosomas humanos y su estudio Objetivo: Conocer los aspectos relacionados con los cromosomas humanos y su estudio. Actividades a desarrollar: 1. Relaciona la columna A con la B: Columna A Columna B 1-Cromosoma Divide al cromosoma en dos regiones denominadas brazos y que son designados como cortos y largos. 2-La Citogenética Cuando el centrómero está muy próximo al centro y ambos brazos, cortos y largos, impresionan de igual longitud. 3-El cariotipo Se clasifica en dos grupos: la constitutiva, siempre inactiva y la facultativa, que puede existir en forma genéticamente activa (descondensada) o en forma inactiva y condensada situación propia del cromosoma X. 4-Centrómero Permite conservar la información hereditaria durante el proceso de división celular. 14 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) 5-Cromosomas metacéntricos Se define como la culminación del ordenamiento de los cromosomas humanos según su forma y la posición de su centrómero, en grupos que van de la A a la G, y en pares del uno al veintidós, recortando los cromosomas a partir de una fotografía. 6-Heterocromatina Juega un rol esencial en la detección de anomalías congénitas en humanos. 2. Diga si es verdadero (V) o falso (F): a)___ Las variantes normales de los cromosomas son también conocidas como polimorfismos cromosómicos. b)___ Los cromosomas son ordenados para su estudio de mayor a menor, el cromosoma mayor es el 1 y el menor el 21. Los cromosomas sexuales son el X y Y. c)___ El cromosoma Y presenta heterocromatina en q y presenta varios satélites. d)___ La técnica de alta resolución es muy útil para detectar aberraciones cromosómicas de gran tamaño, no diagnosticables por los métodos de rutina. e)___ La técnica de bandas usada en cariotipos comunes son las bandas G. f)___ La resolución más efectiva es el nivel metafásico de estudio. 3. Según sus conocimientos sobre cromatina sexual complete los espacios en blanco: a) La cromatina sexual es una técnica _______ que permite durante la _______ celular la identificación de los _______o _______. b) El cuerpo Y _______ marca la _______del cromosoma Y. c) El cuerpo _______ marca la presencia del cromosoma X _______. d) En la fórmula cromosómica 46, XY se observa la presencia de un cuerpo ______________. e) En la fórmula cromosómica 46, XX se observa la presencia de _______por célula. 15 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) Bibliografía: Lantigua, A.; Hernández, R.; Quintana, J.; Morales, E.; Barrios, B. y Rojas, I. Introducción a la genética médica. La Habana: Ed. Ciencias Médicas, 2004. Thompson, M. W.; Thompson, M. W.; Nussbaum, R. L.; MacInnes, R. R.; Willard, H. F.; Peral, J. S. y Fernández, M. S. Genética en medicina. Vol. 5. Masson, 1996. TEMA III. MUTACIONES QUE AFECTAN A LOS CROMOSOMAS HUMANOS Imágenes tomadas de Jones (2006). Tarea docente 1. Aberraciones cromosómicas de número Objetivos: Identificar los tipos de aberraciones cromosómicas de número y conocer en qué consiste cada una. Conocer las características de la aberración cromosómica de número más frecuente. Actividades a desarrollar: 1. Relaciona la columna A con la B. Columna A Columna B 1-Aberraciones cromosómicas de Cuando un cromosoma queda retrasado y número se pierde una de las dos células resultantes. 2-Poliploidías Se origina por la no disyunción en la primera división mitótica postcigótica. 16 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) 3-Aneuploidías 4-Mosaicismo 5-Anafase retardada Se incluyen aquellas en las cuales el componente cromosómico normal de 46 está alterado, por exceso o por defecto. Se deben a una falla en la segregación de los cromosomas en los gametos durante la división meiótica, o también en la primera división mitótica del cigoto. Defectos que involucran un conjunto o juego cromosómico haploide extra a los dos juegos haploides que se esperan y que originan el número diploide del cariotipo normal. 2. Según sus conocimientos sobre aberraciones cromosómicas de número, diga si es verdadero (V) o falso (F): a)___Las aberraciones cromosómicas de número provocan pérdidas de embarazos, retardo mental y malformaciones congénitas. b)___Las poliploidías son eventos muy frecuentes y compatibles con la vida. c)___La mayoría de las aneuploidías se presentan en forma de trisomías y en menor frecuencia como monosomías. d)___Una de las causas que originan las polipoidías es la fecundación de un óvulo por dos espermatozoides. e)___En las aneuploidías de cromosomas sexuales es frecuente el retraso mental severo. 3. Del Síndrome de Down o Trisomía del cromosoma 21 marque las respuestas correctas: ___Es la más frecuente de todas las enfermedades genéticas. ___La edad materna avanzada no constituye un factor de riesgo importante para la aparición del Síndrome de Down. ___Constituye la principal causa de retardo mental en Cuba. ___Pertenece a las aberraciones cromosómicas de número: aneuploidías. ___Al nacer se constata buena vitalidad y reflejos presentes. ___La fórmula cromosómica de este síndrome es 47 XX o XY + 21. 17 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) ___Dentro de las características fenotípicas podemos citar: perfil facial plano, desviación hacia palpebrales, anormalidades del pabellón auricular, pliegue de flexión palmar único, un solo pliegue de flexión del quinto dedo o clinodactilia, exceso de piel en nuca, entre otras. ___Su principal causa es la no disyunción o no separación de los cromosomas 21 durante la etapa de división celular. Bibliografía: Álvarez-Sintes, R. Medicina General Integral: salud y medicina. Vol. 1. La Habana: Ed. Ciencias Médicas, 2008. Lantigua, A.; Hernández, R.; Quintana, J.; Morales, E.; Barrios, B. y Rojas, I. Introducción a la genética médica. La Habana: Ed. Ciencias Médicas, 2004. Thompson, M. W.; Thompson, M. W.; Nussbaum, R. L.; MacInnes, R. R.; Willard, H. F.; Peral, J. S. y Fernández, M. S. Genética en medicina. Vol. 5. Masson, 1996. Tarea docente 2. Aberraciones cromosómicas estructurales Objetivo: Conocer los tipos de aberraciones cromosómicas estructurales y en qué consiste cada una. Identificar el significado de cada fórmula cromosómica que se plantea. Actividades a desarrollar: 1. Según sus conocimientos sobre aberraciones cromosómicas estructurales, diga si las afirmaciones siguientes son verdaderas (V) o falsas (F). ___ Las aberraciones cromosómicas estructurales se caracterizan porque siempre existen puntos de ruptura del ADN que determinan rearreglos lo suficientemente importantes para ser observados por las técnicas citogenéticas. ___ Las aberraciones cromosómicas estructurales pueden clasificarse en equilibradas y desequilibradas. ___ Dentro de las aberraciones cromosómicas estructurales desequilibradas podemos citar: translocaciones, inserciones, deleciones y duplicaciones. ___ En las aberraciones cromosómicas estructurales equilibradas los individuos son fenotípicamente normales, presentan anormalidades cromosómicas cuya manifestación clínica prácticamente se limita a fallas reproductivas. 18 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) ___ Las aberraciones cromosómicas estructurales equilibradas como desequilibradas pueden producirse por un fenómeno de entrecruzamiento desigual durante la meiosis. Las aberraciones cromosómicas estructurales más importantes son no balanceadas, en este grupo se encuentran todas las aberraciones cromosómicas de número. 2. Relaciona la columna A con la B: Columna A Columna B 1-Deleciones Duplicación de segmentos cromosómicos. 2-Translocaciones Son reordenamientos estructurales intracromosómicos, en los cuales se producen dos puntos de ruptura y el segmento intermedio rota 180 grados y se reinserta en los puntos rotos. 3-Duplicaciones 4-Cromosomas dicéntricos Son cromosomas supernumerarios, pequeños que no logran identificarse con las técnicas de citogenética convencional. Se forman cuando un cromosoma sufre dos roturas en ambos brazos y los extremos pegajosos se unen en una estructura anular. 5-Cromosomas marcadores Pérdida de un segmento del cromosoma. Pueden ser terminales, intersticiales. 6-Inversiones Intercambio cromosomas. 7- Isocromosomas Para que se produzcan son necesarios tres puntos de ruptura, dos en el segmento que va a ser transferido y uno en el punto donde se insertará dicho segmento. 8-Cromosomas en anillos Intercambio en un brazo de un cromosoma y su homólogo, en la porción proximal del brazo adyacente al centrómero. 9- Inserciones Se forman por la fusión extremo con extremo de dos cromosomas diferentes, cada uno con un centrómero y se pierden los fragmentos acéntricos. de ADN entre dos 19 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) 3. Describa el significado de las siguientes fórmulas cromosómicas a) 46, XY, del (5)(p)(12) b) 46, X r(X) (p13q27) c) 46, XY, dup(1)(q22:q25) d) 46, XY,inv(9)(qh) e) 46, XY,t(2:5)(q21;q31) 4. Marca la respuesta correcta para la siguiente pregunta: ¿Cuáles son las aberraciones cromosómicas no balanceadas? ___Las inversiones y las translocaciones. ___Todas las aberraciones cromosómicas de número y las aberraciones cromosómicas estructurales siguientes: deleciones, duplicaciones e isocromosomas. ___Poliploidías y aneuploidías. Bibliografía: Lantigua, A.; Hernández, R.; Quintana, J.; Morales, E.; Barrios, B. y Rojas, I. Introducción a la genética médica. La Habana: Ed. Ciencias Médicas, 2004. Thompson, M. W.; Thompson, M. W.; Nussbaum, R. L.; MacInnes, R. R.; Willard, H. F.; Peral, J. S. y Fernández, M. S. Genética en medicina. Vol. 5. Masson, 1996. TEMA IV. LEYES DE LA HERENCIA Y SU APLICACIÓN EN HUMANOS Tarea docente 1. Herencias mendelianas en el humano Objetivos: Identificar herencias cromosoma X según sus criterios. dominantes, autosómicas y ligadas al 20 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) Actividades a desarrollar: 1. Según sus conocimientos sobre las herencias mendelianas marque las afirmaciones verdaderas. ___La clasificación de las herencias mendelianas en el humano dependerá de dos factores: el cromosoma donde se encuentre localizado el gen en estudio y de las características de la expresión fenotípica de este. ___Los tipos de herencia mendeliana que requieren ser analizados de acuerdo con los criterios de segregación son: herencia autosómica dominante, herencia autosómica recesiva, herencia dominante ligada al X y herencia recesiva ligada al X. ___El árbol genealógico constituye el instrumento fundamental para la identificación de estos cuatro tipos de herencia mendeliana en el Humano. ___La herencia dominante es cuando el alelo Mmutado se expresa en el fenotipo solamente en estado heterocigoto. ___La herencia recesiva necesita de doble dosis para que se manifieste. ___Las herencias cuando los genes están en los cromosomas sexuales se nombrarán: herencias ligadas al cromosoma X y herencias ligadas al cromosoma Y. 2. ¿Cómo usted interpreta el tipo de herencia en el siguiente árbol genealógico? ¿Por qué los hombres en esta familia no trasmiten la enfermedad a su descendencia? a) ¿Qué características tiene la mujer I-2 que explica por qué todos sus hijos están afectados? 21 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) 3. Identifique el patrón de herencia de esta familia. a) Mencione los criterios que le permitieron identificarla. b) Escriba el genotipo del individuo III-2. I 1 2 2 3 II 1 4 III 1 2 3 4. Identifique el patrón de herencia de esta familia. a) Mencione los criterios que le permitieron identificarla. b) Teniendo en cuenta que este árbol genealógico corresponde a una familia donde se manifiesta la enfermedad genética Síndrome de Crouzón, escriba genotipo y fenotipo del individuo IV-1. I:1 II:1 III:1 II:2 III:2 II:3 II:4 III:3 I:2 II:5 III:4 II:6 III:5 III:6 II:7 III:7 IV:1 III:8 IV:2 IV:3 5. Laura y Pedro son primos hermanos, llevan 15 años de casados y tienen 8 hijos; de ellos 3 padecen de fibrosis quística: 1 varón y 2 hembras. Este es un trastorno hereditario caracterizado por la congestión pulmonar, así como la infección y mala absorción de nutrientes por parte del páncreas. a) Identifique el patrón de herencia de esta enfermedad. b) Mencione los criterios que le permitieron identificarla. c) ¿Por qué la consanguinidad aumenta considerablemente la aparición de enfermedades recesivas? 22 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) I 1 2 II 1 2 3 4 4 5 III 1 2 3 IV 1 2 3 4 5 6 7 8 Bibliografía: Álvarez-Sintes, R. Medicina General Integral: salud y medicina. Vol. 1. La Habana: Ed. Ciencias Médicas, 2008. Lantigua, A.; Hernández, R.; Quintana, J.; Morales, E.; Barrios, B. y Rojas, I. Introducción a la genética médica. La Habana: Ed. Ciencias Médicas, 2004. Thompson, M. W.; Thompson, M. W.; Nussbaum, R. L.; MacInnes, R. R.; Willard, H. F.; Peral, J. S. y Fernández, M. S. Genética en medicina. Vol. 5. Masson, 1996. TEMA V. FENÓMENOS QUE DIFICULTAN LA TRANSMISIÓN DE SIMPLES MUTACIONES Imágenes tomadas de Rivera (2007). 23 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) Tarea docente 1. Fenómenos que dificultan la transmisión de simples mutaciones Objetivo: Identificar los fenómenos que dificultan la transmisión de simples mutaciones. Actividades a desarrollar: 1. Relaciona la columna A con la B. Columna A Columna B 1- Penetrancia reducida Las manifestaciones fenotípicas en diferentes órganos o sistemas son explicables por una simple mutación. 2- Nuevas mutaciones con expresión dominante Mutaciones en genes, con loci en cromosomas autosómicos, con expresión en aparato reproductor masculino o femenino. 3- Expresividad variable Algunas mutaciones se expresan de forma tan severa que producen letalidad a un genotipo específico. 4- Efecto pleiotrópico Mutación influida por el sexo por efectos del metabolismo endocrino. 5- Heterogeneidad genética alélica Cuando la mutación se expresa en menos del 100 % de los individuos o heterocigóticos. 6- Genes letales Se expresa como dominante, ocurre que padres que no presentan el efecto de la mutación pueden tener un hijo o hija afectados. 7- Herencias influidas por el sexo En las células somáticas femenino solo uno de cromosomas X es activo. 8- Herencias limitadas por el sexo Se refiere al grado de severidad que se expresa en el fenotipo, una mutación específica. 9- Inactivación del X Mutaciones localizadas en el mismo cromosoma que ocasionan expresión similar en el fenotipo. del los sexo dos 24 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) 2. Marque el fenómeno que dificulta la transmisión de simples mutaciones correspondiente: a) Una niña tiene polidactilia en ambas manos y en ambos pies. El padre no presenta la polidactilia pero se ha descubierto que el abuelo paterno de la niña nació con un dedito extra en la región ulnar de la mano derecha que fue amputado en su infancia. ___ Penetrancia reducida ___ Efecto pleiotrópico ___ Expresividad variable. b) Un hombre que padece una forma severa de raquitismo resistente a la vitamina D (enfermedad dominante ligada al X) tiene cuatro hijas. Dos de ellas tienen baja talla y severas deformidades de las piernas y las otras dos aparentemente parecen normales y solamente presentan hipofosfatemia (niveles muy bajos de fósforo sérico), sin embargo, cada una de estas últimas mujeres tienen dos hijos varones tan severamente afectados como su abuelo. ¿Qué fenómeno biológico puede explicar estas diferencias de severidad clínica entre las hijas de ese hombre afectado? ___ Genes letales ___ Herencias influidas por el sexo ___ Inactivación favorable del X. c) Las personas afectadas por la sicklemia tienen una insolubilidad de la desoxihemoglobina S (fenómeno drepanocítico). En condiciones bajas de oxígeno las moléculas de esta hemoglobina anormal se agregan formando polímeros que distorsionan la configuración de los eritrocitos; estos, a su vez, bloquean el flujo sanguíneo de los capilares. Las personas afectadas padecen de anemia, pero también de crisis dolorosas, defectos óseos, úlceras en la piel. ___ Nuevas mutaciones con expresión dominante ___ Genes letales ___ Efecto pleiotrópico. Bibliografía: Lantigua, A.; Hernández, R.; Quintana, J.; Morales, E.; Barrios, B. y Rojas, I. Introducción a la genética médica. La Habana: Ed. Ciencias Médicas, 2004. 25 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) Thompson, M. W.; Thompson, M. W.; Nussbaum, R. L.; MacInnes, R. R.; Willard, H. F.; Peral, J. S. y Fernández, M. S. Genética en medicina. Vol. 5. Masson, 1996. TEMA VI. INTERFERENCIAS BIOLÓGICAS MENDELIANA DE SIMPLES MUTACIONES EN LA TRANSMISIÓN Imágenes tomadas de Jones (2006). Tarea docente 1. Interferencias mendeliana de simples mutaciones biológicas en la transmisión Objetivo: Identificar las interferencias biológicas en la transmisión mendeliana de simples mutaciones. Actividades a desarrollar: 1. Relaciona la columna A con la B: Columna A Columna B 1- Mutaciones dinámicas Huella que deja en el nuevo individuo la contribución cromosómica haploide, materna o paterna. 2- Fenómeno de anticipación genética Se trata de mutaciones que aparecen en las células germinales de los progenitores, que a su vez originan gametos afectados con un rango de probabilidades que depende del número de generaciones celulares germinales con la mutación. 26 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) 3- Impronta genómica Se trata de mutaciones que ocurren a nivel de clones celulares somáticos durante el desarrollo prenatal, ocasionando asimetrías corporales con anormalidades de los tejidos involucrados o pueden ser posnatales generando en células somáticas tumoraciones. 4- Disomías uniparentales Cuando en las nuevas generaciones aparece la enfermedad con mayor severidad o de comienzo más temprano. 5- Mosaicismo somático Consiste en el incremento del número de veces que se repite el triplete y su expresión está en correspondencia con este incremento. 6- Mosaicismo gonadal El gen mutado se encuentra en el ADN mitocondrial. 7- Herencia mitocondrial Es la herencia de un par de cromosomas, o de una porción de un par, procedente de un solo padre, perdiéndose la contribución biparental. 2. Marque con una X las afirmaciones verdaderas. ___Las mutaciones dinámicas son mutaciones inestables debido a la expansión o incremento del número de repeticiones de un trinucleótido. ___En la herencia mitocondrial tanto hombres como mujeres afectados transmiten la enfermedad. ___Las disomias uniparentales pueden clasificarse en heterodisomias e isodisomias. ___Los mosaicismos somáticos prenatales generan tumoraciones en células somáticas. ___La impronta genómica se identifica como un mecanismo epigenético, o sea, factores adicionales que no modifican la secuencia del ADN de genes específicos pero que sí modifican su expresión. 27 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) 3. Marque la interferencia biológica en la transmisión mendeliana de simples mutaciones que corresponda: a) Un hombre daltónico tiene una hija daltónica cuyo cariotipo resultó ser 46, XX, sin embargo, la madre de la niña no tiene la mutación del daltonismo y se comprueba por estudios moleculares que los dos cromosomas X de la niña son idénticos al cromosoma X paterno. ___ Isodisomia uniparental ___ Herencia mitocondrial ___ Impronta genómica b) En el siguiente árbol genealógico se representa la situación experimentada por una señora que, teniendo fenotípicamente una talla normal, ha tenido dos hijos con acondroplasia por la mutación más común de esta enfermedad. ___ Mosaicismo somático ___ Mosaicismo gonadal ___ Mutaciones dinámicas. c) En el árbol genealógico corresponde a un tipo de ataxia espinocerebelar en la que se describe que la edad de comienzo de los primeros síntomas de deterioro de la marcha en las dos hermanas I- 1 y I-7 fue a los 60 años, pero los afectados de la segunda generación comenzaron sus primeros síntomas a alrededor de los 40 años, la generación III comenzaron a padecer los primeros síntomas a los 23 años y la generación IV han comenzado a presentar los primeros síntomas ante de los 10 años de edad. 28 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) ___ Mutaciones dinámicas ___ Impronta genómica ___ Fenómeno de anticipación genética. Bibliografía: Lantigua, A.; Hernández, R.; Quintana, J.; Morales, E.; Barrios, B. y Rojas, I. Introducción a la genética médica. La Habana: Ed. Ciencias Médicas, 2004. Thompson, M. W.; Thompson, M. W.; Nussbaum, R. L.; MacInnes, R. R.; Willard, H. F.; Peral, J. S. y Fernández, M. S. Genética en medicina. Vol. 5. Masson, 1996. CONCLUSIONES Las tareas docentes que se proponen permiten llevar a los estudiantes de segundo año de Medicina a niveles superiores del desarrollo del aprendizaje en la asignatura Genética médica. BIBLIOGRAFÍA Álvarez-Sintes, R. Medicina General Integral: salud y medicina. Vol. 1. La Habana: Ed. Ciencias Médicas, 2008. Clark, D. P. y Pazdernik, N. J. Molecular biology. 2nd ed. Oxford, Elsevier, 2012. 907 p. González, R. y Oliva, Y. Riesgo preconcepcional genético. Revista de Ciencias Médicas de Pinar del Río, 18(5): 779-790, 2014. Consultado: 3 ene 2018. Disponible en: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttextypid=S156131942014000500007ylng=esytlng=es. 29 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) Guttmacher, A. E. y Collins, F. S. Genomic medicine—a primer. New England Journal of Medicine, 347(19): 1512-1520, 2002. Hernández, Y.; Suárez, M.; Rivera, M. C. y Rivera, V. C. La genética comunitaria en los programas de diagnóstico prenatal. Revista de Ciencias Médicas de Pinar del Río, 17(3): 80-91, 2013. Jones, K. L. Smith, Patrones reconocibles de malformaciones humanas. Elsevier, España, 2006. Lantigua, A.; Hernández, R.; Quintana, J.; Morales, E.; Barrios, B. y Rojas, I. Introducción a la genética médica. La Habana: Ed. Ciencias Médicas, 2004. Marcheco, B. Genética comunitaria: la principal prioridad para la genética médica en Cuba. Rev Cubana Genet Comunit, 2(3): 3-4, 2008. Marcheco, B. El Programa Nacional de diagnóstico, manejo y prevención de enfermedades genéticas y defectos congénitos de Cuba: 1981-2009. Rev Cubana Genet Comunit, 3: 2-3, 2009. Disponible en: http://bvs.sld.cu/revistas/rcgc/v3n2_3/rcgc1623010%20esp.htm Peltonen, L. y McKusick, V. A. Dissecting human disease in the postgenomic era. Science 291(5507): 1224-1229, 2001. Rivera, J. R. C. (ed.). Dismorfología: introducción al estudio de las anomalías congénitas. Universidad de Guadalajara, 2007. Thompson, M. W.; Thompson, M. W.; Nussbaum, R. L.; MacInnes, R. R.; Willard, H. F.; Peral, J. S. y Fernández, M. S. Genética en medicina. Vol. 5. Masson, 1996. Weaver, R. F. Molecular Biology. Second Edition. University of Kansas– Lawrence, 2007. 912 p. Willard, H. F.; Angrist, M. y Ginsburg, G. S. Genomic medicine: genetic variation and its impact on the future of health care. Philosophical Transactions of the Royal Society of London B: Biological Sciences, 360(1460): 1543-1550, 2005. 30 � Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Folletos Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Tareas docentes de la asignatura Genética Médica de la carrera de Medicina Creator An entity primarily responsible for making the resource M. Sc. Yaquelín Legrá Marzabal Dr. Nordis Rodríguez Monges Dra. Leannys Milán Martínez Publisher An entity responsible for making the resource available Susana Carralero Rodríguez Type The nature or genre of the resource Folleto Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 2018 Subject The topic of the resource Pedagogía Description An account of the resource Material docente de la asignatura Genética Médica de la carrera de Medicina dirigido a estudiantes que cursan el 2do año de la Carrera de Medicina en la Filial de Ciencias Médicas de Moa Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource PDF Language A language of the resource Español https://repoedum.ismm.edu.cu/files/original/74f73b420f83669f951ac8db51de1c50.pdf f40496cad24030a482e8247602c2f0fd PDF Text Text FOLLETO Tareas docentes como quía para la elaboración del Análisis de Situación Integral de Salud en la educación al trabajo en estudiantes de Medicina Dirigido a estudiantes de 2do año de Medicina de la Filial de Ciencias Médicas de Moa Dr. Nordis Rodríguez Monges M. Sc. Yaquelín Legrá Marzabal Dra. Leannys Milán Martínez [Escriba aquí] �Tareas docentes como quía para la elaboración del Análisis de Situación Integral de Salud en la educación al trabajo en estudiantes de Medicina Dr. Nordis Rodríguez Monges M. Sc. Yaquelín Legrá Marzabal Dra. Leannys Milán Martínez �Página legal Título de la obra. Tareas docentes como quía para la elaboración del Análisis de Situación Integral de Salud en la educación al trabajo en estudiantes de Medicina. 10 pp. Editorial Digital Universitaria de Moa, año 2018 – ISBN: 978-959-16-3796-3 1. Autores: Dr. Nordis Rodríguez Monges M. Sc. Yaquelín Legrá Marzabal Dra. Leannys Milán Martínez 2. Institución: Instituto Superior Minero Metalúrgico “Dr. Antonio Núñez Jiménez” Edición: Susana Carralero Rodríguez Corrección: Yelenny Molina Jiménez Institución del autor: Policlínico Docente Juan Manuel Páez Editorial Digital Universitaria de Moa, año 2018. La Editorial Digital Universitaria de Moa publica bajo licencia Creative Commons de tipo Reconocimiento No Comercial Sin Obra Derivada, se permite su copia y distribución por cualquier medio siempre que mantenga el reconocimiento de sus autores, no haga uso comercial de las obras y no realice ninguna modificación de ellas. La licencia completa puede consultarse en: http://creativecommons.org/licenses/by-ncnd/2.5/ar/legalcode Editorial Digital Universitaria Instituto Superior Minero Metalúrgico Las Coloradas s/n, Moa 83329, Holguín, Cuba e-mail: edum@ismm.edu.cu Sitio Web: http://ismm.edum.edu.cu �Tabla de contenido INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................... 1 Tareas docentes para la educación en el trabajo en la elaboración del ASIS desde la asignatura Medicina General Integral en la carrera de Medicina de la Filial de Ciencias Médicas de Moa ......... 3 Tarea docente 1. Situación sociohistórica y cultural del territorio ................................................. 3 Tarea docente 2. Caracterización sociodemográfica de la población ............................................. 4 Tarea docente 3. Determinantes del estado de salud de la población........................................... 6 Tarea docente 4. Identificación de los problemas de salud............................................................ 7 Tarea docente 5. Determinación de las prioridades ....................................................................... 8 CONCLUSIONES ................................................................................................................................... 9 BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................................................................... 9 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) INTRODUCCIÓN El Análisis de Situación de Salud (ASS) a nivel comunitario en Cuba tiene antecedentes muy interesantes. En 1937, como respuesta a la política sanitaria regional (Oficina Sanitaria Panamericana) dirigida básicamente a controlar la malaria, se creó en Cuba la Unidad Sanitaria de Marianao, lugar que en aquella época constituía un gran foco de esta enfermedad. Las actividades básicas de la unidad estaban orientadas a: atención materno-infantil, puericultura y saneamiento ambiental y tuvo muy buenos resultados para la salud pública local, pues además de las actividades básicas mencionadas, se estudiaron las enfermedades transmisibles más frecuentes en el territorio; se iniciaron en Cuba las actividades de terreno a partir del trabajo comunitario de enfermería; se creó un servicio de parasitología y vacunación; se realizaron permanentemente actividades de educación para la salud, desarrollo de relaciones intersectoriales y comunitarias a través del trabajo constante con maestros, vecinos y asociaciones de vecinos y padres. Cada tres meses se realizaba un staff-meeting de carácter técnico-administrativo con todo el personal de la unidad para analizar la situación de salud a partir del trabajo epidemiológico que desarrollaban. Con la llegada del Gobierno Revolucionario, durante la primera década del sistema de salud (1959-1969), se reconoce la realización de análisis de problemas de salud en niveles superiores, intermedios y locales, antes de tomar decisiones, además de la experiencia en el Policlínico Aleida Fernández Chardiet. Coincidiendo con el inicio del Sistema Nacional de Salud (SNS) en Cuba se utilizó, con fines normativos, una guía que facilitaba información sobre la situación de salud en forma bien descriptiva -diagnóstico de salud-, y que fue promovida por el organismo regional CENDES-OPS. Su extensión limitaba la utilidad cotidiana, además de que su propósito bien definido se relacionaba con el binomio planificación-recursos, de ahí lo erróneo de trasladar, de forma esquemática, aquellos indicadores al contexto comunitario (Sansó 2003). A partir del año 1984, con el desarrollo del Programa del Médico y Enfermera de la Familia en Cuba y hasta nuestros días se ha tratado de perfeccionar la realización del Análisis de Situación Integral de Salud (ASIS) en todos los niveles del sistema, sobre todo por los equipos de salud en la atención primaria de salud (APS); sin embargo, su aporte no ha sido reconocido en toda su dimensión, viéndose limitado su valor de uso en los servicios como proceso que singulariza el trabajo del médico y enfermera de la familia (Presno 2014). El análisis de la situación de salud, según Pría y colaboradores (2006), es una actividad necesaria en la APS, que tiene como propósito identificar las características sociopsicológicas, económicas, históricas, geográficas, culturales y ambientales que inciden en la salud de la población, así como los problemas de salud que presentan los individuos, las familias, los grupos y la comunidad en su conjunto, para desarrollar acciones que contribuyan a su solución. La elaboración del ASIS en cada uno de los consultorios del médico y enfermera de familia, con sus representantes de la población, constituye el elemento base 1 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) para la planificación estratégica a ese nivel, y establece las prioridades, pues dispone de los recursos locales en función de ellos. El ASIS es una práctica habitual en la APS, que tiene como propósito básico entender las causas y consecuencias de los diferentes problemas de salud en la comunidad, y se concibe como un tratamiento interdisciplinario y flexible en su aplicación. En investigación nacional realizada en Cuba para la evaluación de la gestión de salud, a nivel del consultorio médico en el año 2003, se evaluaron 600 informes de ASIS a nivel del consultorio médico y se identificaron insuficiencias debido a la omisión de aspectos básicos que deben contener estos documentos; a la falta de un análisis integral que relacionara el contexto, los riesgos, los servicios de salud, la participación de la población y otros sectores, con los daños y problemas de salud identificados. De forma general, no se establecieron comparaciones del período analizado con otros anteriores para valorar los avances o retrocesos y, en consecuencia, no existía un plan de acción coherente con la situación de salud analizada (Pría et al. 2006.) Se realizaron estudios cualitativos (grupos focales y entrevistas). En la mencionada investigación se recomendó la revisión de la metodología para la confección del ASIS a nivel de consultorio médico, para que esta práctica se realizara con calidad y cumpliera su misión en la gestión de salud del consultorio, al tiempo que generara motivación en el equipo de salud e involucrara al resto de los actores sociales. Debido a las dificultades encontradas para la realización del ASIS en los estudiantes de Medicina en el municipio de Moa, que se estudia en la Filial de Ciencias Médicas, una tarea desarrollada en el proceso de enseñanzaaprendizaje de la asignatura de Medicina General Integral reveló desconocimiento de los pasos a seguir para la realización del mismo. A través de tareas docentes y la orientación del trabajo independiente, que consiste en la realización del ASIS, se pretende lograr la capacitación necesaria para la realización del mismo con la calidad requerida, para explorar en los estudiantes sus conocimientos y principales deficiencias. Resaltan la necesidad de fortalecer de inmediato la capacitación de todos aquellos que intervienen en el proceso y debatir sobre la metodología a utilizar para el análisis de la situación de salud y lograr que realmente constituya un importante elemento para la administración estratégica. 2 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) Tareas docentes para la educación en el trabajo en la elaboración del ASIS desde la asignatura Medicina General Integral en la carrera de Medicina de la Filial de Ciencias Médicas de Moa Tarea docente 1. Situación sociohistórica y cultural del territorio Objetivos: − − Realizar una descripción de la situación socio-histórica y cultural del territorio. Identificar los participantes en la confección del ASIS. Acciones a desarrollar: 1. Complete las siguientes frases teniendo en cuenta los diferentes aspectos que describen a la comunidad. Comprende la delimitación territorial y extensión por km2, accidentes geográficos y características climáticas _______________________________. Descripción de los recursos naturales existentes en la comunidad y si esta se beneficia de ellos, si les da empleo a sus moradores o si incide en la salud___________________________. Se describirán aquellos hechos históricos relacionados con el origen y desarrollo de la comunidad ___________________________. Descripción de cómo está organizada la comunidad, el número de circunscripciones que tiene, de CDR, de delegaciones de la FMC, de núcleos zonales, la Asociación de Combatientes y el Sector de la PNR ________________________________. Centros de producción y servicios, instituciones educacionales, culturales, religiosas, centros de recreación, organizaciones no gubernamentales, centros de expendio de alimentos, medios de transporte, vías de comunicación, electrificación, existencia de parques y áreas verdes ____________________________. 2. Marque con una X las opciones correctas de participantes en la confección del ASIS. a) __ Médicos, enfermeras y estomatólogos, personal paramédico (psicólogo, sociólogo, trabajador social) b) ___ Presidente del CDR c) ___ Representante de la FMC 3 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) d) ___ Presidente del Círculo de Abuelos o de los adolescentes e) ___ PNR f) ___ Presidente del Consejo Popular g) ___Seres informales de la comunidad que representen los diferentes grupos sociales. 3. El análisis de la situación de salud es una herramienta imprescindible para todo médico de familia. Señale con una X cuando se refiere a componentes del mismo. a) ___Identificación de riesgos a nivel institucional b) ___Descripción de la comunidad c) ___Análisis de la participación de la comunidad en la identificación y solución de problemas d) ___Elaboración del plan de acción e) ___Análisis de la intersectorialidad en la gestión económica. Bibliografía: Álvarez-Sintes, R. Temas de Medicina General Integral. La Habana: Ed. Ciencias Médicas. 2014. Pría, M.; Louro, I.; Fariñas, A. T.; Gómez, H. y Segredo, A. Guía para la elaboración del análisis de la situación de salud en la atención primaria. Revista cubana de medicina general integral, 22(3): 0-0, 2006. Tarea docente 2. Caracterización sociodemográfica de la población Objetivos: − − Identificar los componentes del estado de salud de la población. Determinar el tipo de población de la comunidad. 4 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) Acciones a desarrollar: 1. Relacione la columna A con la B según corresponda. Columna A Columna B a) Población Es el resultado que determina la extensión de una generación y sustitución por otra. b) Fecundidad Es la forma en que la población nuestra crece y se desarrolla. Invalidez general es la suma de la invalidez temporal y la permanente. c) Morbilidad d) Mortalidad Densidad, distribución espacial, estructura por edad y sexo (pirámide poblacional). e) Crecimiento y desarrollo Capacidad real de la mujer para procrear, reproducir y perpetuar la especie. f) Invalidez Engloba enfermedades enfermedades crónicas no suicidios, accidentes. transmisibles, transmisibles, 2. Para caracterizar el tipo de población de su comunidad se emplean varios métodos. a) Escriba la fórmula para determinar el envejecimiento de la población (índice de Rosset). b) Clasifique, según el índice de Stromberg, los siguientes ejemplos de grupos poblacionales. 1) ___ El grupo de 0-14 años es el mayor. 2) ___ El grupo de > de 50 años es el mayor. 3) ___Está en equilibrio con una variación no mayor de hasta 3 % de diferencia entre los grupos comparados. Bibliografía: Álvarez-Sintes, R. Temas de Medicina General Integral. La Habana: Ed. Ciencias Médicas. 2014. Louro, I. La familia en la determinación de la salud. Revista Cubana de Salud Pública, 29(1): 48-51, 2003. 5 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) Tarea docente 3. Determinantes del estado de salud de la población Objetivos: − − Identificar las determinantes del estado de salud de la población. Clasificar las determinantes. Acciones a desarrollar: 1. Mencione las determinantes del estado de salud de la población. 2. Complete los espacios en blanco según correspondan: a) Relaciones entre las condiciones materiales y la forma en que los grandes grupos sociales se organizan _________________. b) El contexto ecológico o entorno incluye el ambiente físico, químico, biológico y social que rodea al individuo _________________. c) Control inadecuado del programa del adulto mayor _________________. d) Contaminación del agua de consumo _________________. 3. Teniendo en cuenta la importancia del comportamiento de los determinantes del estado de salud de la población para la confección del ASIS, relacione la columna A con la B. A B 1- Medio Ambiente Bajo nivel cultural 2- Servicios de salud Elevada prevalencia de HTA 3- Modo y Estilo de Vida Contaminación del agua 4- Biología Humana Promiscuidad Familia integrada por tres miembros: Gonzalo Pupo Durán de 62 años de edad, fumador e hipertenso; su esposa Laura de 60 años de edad que es obesa y su hija Martha, de 21 años de edad, es portadora de un síndrome de Down. Se recogen como datos de la vivienda: el piso de tierra; por detrás de la misma se observa una cañada hacia donde fluyen las aguas albañales, por lo que el médico de familia comunicó esta situación al departamento de Higiene y Epidemiología de su área de salud. a) De la familia anterior mencione los elementos adversos que se corresponden a cada una de las determinantes. 6 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) Bibliografía: Álvarez-Sintes, R. Temas de Medicina General Integral. La Habana: Ed. Ciencias Médicas. 2014. Pría, M.; Louro, I.; Fariñas, A. T.; Gómez, H. y Segredo, A. Guía para la elaboración del análisis de la situación de salud en la atención primaria. Revista cubana de medicina general integral, 22(3): 0-0, 2006. Tarea docente 4. Identificación de los problemas de salud Objetivos: − − Identificar los problemas de salud. Demostrar las diferentes técnicas para la identificación de los problemas. Acciones a desarrollar: 1. Menciones los tres pasos para identificar los problemas de salud. 2. Marque con una X las técnicas que pudiera utilizar para la elaboración del ASIS. ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ Grupo nominal Grupo focal Reunión comunitaria o Fórum Grupos Delphi o Delfos Reflexión en grupo Informantes claves Tormenta o lluvia de ideas. 3. El análisis de la situación de salud es el principal instrumento de trabajo del médico de la familia. 3.1) Marque con una X la agrupación correcta. ___a,b,c ___a,c,d ___a,c,e ___b,c,e a- Es una investigación que incluye factores ambientales psicosociales, biológicos y otros daños a la salud. b- El objetivo fundamental es realizar la dispensarización del individuo, la familia y la comunidad. 7 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) c- La lluvia de ideas es una técnica utilizada para identificar los problemas en el análisis de la situación de salud. d- Los CDR, FMC, delegados son personalidades que participan en la confección del plan de acción. e- La discusión del análisis de la situación de salud se realiza dos veces al año por el médico de familia. 3.2) Ordene cronológicamente los pasos a seguir para su elaboración. ___Identificación de los problemas de salud ___Vigilancia y evaluación ___Análisis causal y búsqueda de alternativas ___Obtención de la información ___Plan de acción ___Establecimiento de prioridades. Bibliografía: Álvarez-Sintes, R. Temas de Medicina General Integral. La Habana: Ed. Ciencias Médicas. 2014. Sosa, I.; Lefévre, P.; Guerra, M.; Ferrer, L.; Rodríguez, A.; Bonet, M.... y Van Der Stuyft, P. Propuesta metodológica para la planificación, implementación y evaluación participativas en Áreas de Salud-Consejos Populares. Revista Cubana Medicina General Integral, 29(2): 173-183, 2013. Tarea docente 5. Determinación de las prioridades Objetivo: − Identificar los diferentes instrumentos para establecer las prioridades. Acciones a desarrollar: 1. Marque con una X las opciones que correspondan con métodos para establecer prioridades. a)___ Valoración ponderada b) ___ Lluvia de ideas 8 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) c)___ Método de Hanlon d) ___ Grupo nominal e) ___ Escala de valores de la OMS 2. Marque con una X los componentes en los cuales está basado el método de Hanlon. a) ___ Magnitud componente A b) ___ Amplitud componente X c) ___ Severidad componente B d) ___ Eficacia componente C e) ___ Factibilidad componente D f) ___ Probabilidad componente E. 3. En el método de Hanlon, la clasificación ordenada de los problemas se obtiene por el cálculo de una fórmula que se aplica a cada problema que está siendo considerado. a) Escriba la fórmula para dicho cálculo. Bibliografía: Álvarez-Sintes, R. Temas de Medicina General Integral. La Habana: Ed. Ciencias Médicas. 2014. CONCLUSIONES Las tareas docentes que se proponen, teniendo como base el principio de la relación teoría–práctica, permite llevar a los estudiantes un material de ayuda para consolidar los conocimientos adquiridos en la asignatura de Salud Pública, específicamente en la realización del ASIS. BIBLIOGRAFÍA Álvarez-Sintes, R. Temas de Medicina General Integral. La Habana: Ed. Ciencias Médicas. 2014. Louro, I. La familia en la determinación de la salud. Revista Cubana de Salud Pública, 29(1): 48-51, 2003. Presno, M. C.; Fernández, I. E. y Cuesta, L. Análisis de la situación de salud con enfoque de género. Revista Cubana Medicina General Integral, 30(2): 9 �Editorial Digital Universitaria de Moa (EDUM) 235-241, 2014. Disponible http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttextypid=S086421252014000200009ylng=es. en: Pría, M.; Louro, I.; Fariñas, A. T.; Gómez, H. y Segredo, A. Guía para la elaboración del análisis de la situación de salud en la atención primaria. Revista cubana de medicina general integral, 22(3): 0-0, 2006. Sansó, F. J. Análisis de la situación de salud en Cuba. Revista Cubana de Salud Pública, 29(3): 260-267, 2003. Sosa, I.; Lefévre, P.; Guerra, M.; Ferrer, L.; Rodríguez, A.; Bonet, M.... y Van Der Stuyft, P. Propuesta metodológica para la planificación, implementación y evaluación participativas en Áreas de Salud-Consejos Populares. Revista Cubana Medicina General Integral, 29(2): 173-183, 2013. 10 � Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Folletos Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Tareas docentes como quía para la elaboración del Análisis de Situación Integral de Salud en la educación al trabajo en estudiantes de Medicina Creator An entity primarily responsible for making the resource Dr. Nordis Rodríguez Monges M. Sc. Yaquelín Legrá Marzabal Dra. Leannys Milán Martínez Publisher An entity responsible for making the resource available Susana Carralero Rodríguez Type The nature or genre of the resource Folleto Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 2018 Subject The topic of the resource Pedagogía Description An account of the resource Tareas docentes como quía para la elaboración del Análisis de Situación Integral de Salud en la educación al trabajo en estudiantes de Medicina dirigido a estudiantes de 2do año de Medicina de la Filial de Ciencias Médicas de Moa Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource PDF Language A language of the resource Español https://repoedum.ismm.edu.cu/files/original/f493c63dcbb6f7a0ce864cd482fc02e2.pdf 088d3675c1add45d4160da1be1006db2 PDF Text Text FOLLETO TALLERES METODOLÓGICOS PARA DOCENTES DE LA ASIGNATURA OCLUSIÓN DENTARIA Dr. TERESA LOURDES GALANO CATÁ M. Sc. NURYS CERVANTES HINOJOSA Dr. ANNARELLA PAUMIER LÓPEZ �Página legal Título de la obra: Talleres metodológicos para los docentes de la asignatura Oclusión Dentaria, 30pp Editorial Digital Universitaria de Moa, año 2016 – ISBN: 978-959-16-3141-1. 1. Autores: Dr. Teresa Lourdes Galano Catá M. Sc. Nurys Cervantes Hinojosa Dr. Annarella Paumier López 2. Institución: Instituto Superior Minero Metalúrgico de Moa “Dr. Antonio Núñez Jiménez”. Edición y corrección: M. Sc. Niurbis La Ó Lobaina Institución del autor: Filial de Ciencias Médicas “Tamara Bunke Bider” Editorial Digital Universitaria de Moa, año 2016 La Editorial Digital Universitaria de Moa publica bajo licencia Creative Commons de tipo Reconocimiento No Comercial Sin Obra Derivada, se permite su copia y distribución por cualquier medio siempre que mantenga el reconocimiento de sus autores, no haga uso comercial de las obras y no realice ninguna modificación de ellas. La licencia completa puede consultarse en: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/ar/legalcode Editorial Digital Universitaria Instituto Superior Minero Metalúrgico Las coloradas s/n, Moa 83329, Holguín Cuba e-mail: edum@ismm.edu.cu Sitio Web: http://ismm.edum.edu.cu Editorial Digital Universitaria de Moa �Introducción Los cambios que se están produciendo en la Educación Médica Superior constituyen retos de gran significación para el desarrollo del país. Entre los que se destacan la formación en número ascendente de profesionales universitarios; el nuevo modelo de formación pedagógica; el empleo de nuevas tecnologías; la superación del claustro de profesores; el perfeccionamiento de los recursos humanos del sector y de los planes de estudios de las carreras así como la consolidación y ampliación de los avances logrados constituyen ejemplos de los retos que se asumen. En los últimos años los CES han experimentado un incremento de la cantidad de nuevos profesores, en respuesta a la universalización de la universidad. Este aumento de nuevos profesores convierte su superación profesional en una prioridad, con el fin de salvaguardar la calidad alcanzada en la docencia, la investigación y la extensión universitaria. En este proceso es importante considerar los saberes, vivencias, experiencias, tradiciones y valores del profesorado cubano de la salud, que han posibilitado la obtención de innegables éxitos en la formación de profesionales. De forma particular en la formación de los docentes de Ciencias Médicas, se han desarrollado acciones desde la academia para la preparación y superación de estos profesores en todo el país. El sistema de formación de recursos humanos en el área de la salud cuenta con un conjunto de acciones como cursos, diplomados para el proceso de categorización docente y la continuidad de la calidad en la preparación profesoral. El estomatólogo nuevo tiene una formación más integral. Cuenta con un profesor que es, muchas veces, un especialista en Estomatología General Integral, Periodoncia, Prótesis, Ortodoncia, Cirugía Máxilo Facial o un Estomatólogo General Básico. Es evidente que los docentes de las ciencias médicas, pasaron por un proceso formativo para enfrentar los servicios a la población con un máximo de calidad pero sin ninguna formación pedagógica, sin embargo, de alguna manera, suscitó en ellos notables grados de conciencia y dedicación al proceso de enseñanza aprendizaje con las exigencias de la nueva universidad cubana. 1 �Los cambios constantes en las ciencias médicas y la necesidad de conocimientos y de desarrollar habilidades para una adecuada práctica, avanzan a gran velocidad y por ende la necesidad de la superación se hace constante y evidente. Lo que constituye un reto para los profesores, quienes en ocasiones tienen poca experiencia, insuficiente preparación pedagógica, y por tanto en el logro de los objetivos del proceso de enseñanza aprendizaje. La carrera de Estomatología no se excluye de estas exigencias. Ella tiene diversas disciplinas científicas que tienen como objeto de estudio al ser humano y su estado de salud bucal lo que precisa que los profesores tengan sólidos y profundos conocimientos de las materias que van a impartir. Es por ello que en el curso 2013- 2014, con la introducción del plan de estudio D, aparece como asignatura nueva la Oclusión Dentaria. Esto demanda un análisis exhaustivo ya que los estomatólogos docentes proceden de una formación con planes de estudio que no incluían esta asignatura por lo que reflejan carencias cognoscitivas sobre el tema. En los planes de estudios anteriores no se le daba la relevancia e importancia necesaria y solo se impartía como un tema en la asignatura de Morfofisiología y en la de Prótesis dental, quedando la mayor parte de la preparación de esta materia a la espontaneidad. En la preparación de los estomatólogos docentes en nuestro municipio no existe un sistema armónicamente diseñado y dirigido a la superación de los mismos para la inserción de la asignatura oclusión dentaria. Esto repercute en la formación inicial del estomatólogo, que como se analizó anteriormente muestran debilidades en estos contenidos, con las respectivas consecuencias negativas para garantizar la calidad que el proceso de enseñanza y aprendizaje requiere. En el presente material didáctico se presenta metodológicos sobre oclusión dentaria un sistema de talleres para elevar la preparación de los estomatólogos docentes sobre este tema. Para cumplir con este encargo es necesario que el profesorado se actualice en los nuevos enfoques del quehacer docente a través de su preparación profesional. 2 �Desarrollo Sistema de talleres metodológicos El término taller se deriva del vocablo francés atelier que posee varias acepciones: estudio, obrador, oficina, etc. y sus orígenes provienen de la Edad Media como un lugar donde se forman los aprendices. D. Calzado (1998) señala la diversidad de actividades pedagógicas a las que se le denominan taller, el cual ha sido categorizado también como método, procedimiento, técnica y forma de organización del proceso pedagógico. Esta autora se refiere a las diferentes definiciones conferidas al término taller por parte de varios estudiosos de esta temática, entre ellas existe la coincidencia de que en él: Se propicia un trabajo en equipo o grupal Se vincula la teoría con la práctica Se discute una problemática particular de carácter metodológico relacionada con la labor profesional Un elemento esencial del taller es la autopreparación de los docentes para el debate de la problemática seleccionada para aportar las experiencias e intercambiar profesionalmente, es decir, del alto nivel de participación de los asistentes depende en gran medida su éxito. En la confección del presente material se toma en consideración la propuesta de estructura de los talleres realizada por Esperanza Leyva Hernández, (2002) que son asumidos por esta autora porque se ajustan a los propósitos de la investigación. Momento inicial Se debe seleccionar un nombre que identifique cada taller, que de forma breve y amena exprese su esencia. Es el momento para lograr la concentración en los participantes, establecer nexos con el tema abordado en el encuentro anterior (si no es el primero). El primer encuentro es atípico porque se realiza el encuadre del grupo. Se pueden utilizar diferentes alternativas para motivar y provocar los comentarios mediante: preguntas, láminas relacionadas con los temas, 3 �apoyarse en materiales didácticos como, por ejemplo, una multimedia sobre el tema a tratar. Esto permite comprobar el estado del grupo. Planteamiento temático Es el momento para presentar la temática. Se sugiere usar algunos recursos que ofrezcan a este espacio animación y frescura, ganar confianza de los participantes y ponerlo en condiciones de asumir las tareas. Se pueden utilizar ejercicios, videos, materiales y medios que pueden ser la lectura de una cita, situaciones personales o comunitarias, entre otras. Elaboración Es la parte del taller donde se produce el desarrollo del tema mediante la ejecución de diferentes ejercicios previstos, los que permitirán a los participantes que expresen sus dudas, realicen reflexiones, intercambios de experiencias y valoraciones. Ese es el momento de mayor adquisición de conocimientos. El taller puede constituir un sistema, conforme a la lógica creada por el orientador, quien tendrá en cuenta para estructurar cada taller los siguientes elementos: Estructurar su secuencia de acciones, mensajes, ejercicios, áreas y orientación para realizarla. Seleccionar los métodos que se implicarán, las preguntas para la reflexión y los materiales de apoyo. Cierre o conclusiones Es el momento de reflexión final que permite integrar lo trabajado y situar el punto de condiciones como resultado del trabajo grupal de manera sintetizada, sin imponer criterios. Se debe motivar el tema de la próxima sesión. Evaluación La evaluación del aprendizaje de los participantes será sistemática durante el desarrollo de los talleres, a partir de la resolución, discusión, reflexión y aportes que ofrezca cada participante. 4 �Cada participante realizará su autoevaluación, enfatizando en sus aciertos y desaciertos, a partir de expresar qué debe cambiar, por qué y cómo hacerlo y la coevaluación para lograr mayor nivel de socialización. Evaluación final: Se realizará una clase taller demostrativa sobre acto masticatorio donde se integraran los conocimientos de todos los talleres y una evaluación escrita (prueba pedagógica) que servirá de diagnóstico final para la constatación de la efectividad de los talleres. Durante los talleres brindan elaboraciones teóricas y se asumen actividades prácticas y se aplican conocimientos propios de la profesión. El principio del carácter científico de la enseñanza en su función metodológica orienta hacia su finalidad cada una de las fases de la propuesta de talleres implicando la necesidad de elevar la calidad del proceso, y el requerimiento de la dirección científica del grupo de forma intencionada y no espontánea. Además indica que en la selección del contenido se incluyan los resultados novedosos de la ciencia y la tecnología. La unidad entre lo afectivo y lo cognitivo observa la creación de situaciones en las que se dan oportunidades para el crecimiento personal y grupal, no sólo del tipo intelectual y conductual, sino además, afectivo y moral. Durante el diseño se tuvo en cuenta la necesidad de que toda actividad debe ser consecuencia de una planificación y secuenciación lógicas, lo que se dirige a cumplimentar el principio de la sistematicidad de la enseñanza. Requisitos para la optimización del sistema de talleres:  Los talleres deben guardar nexos entre sí. Unos deben ser condiciones previas para la realización de otros.  Sus componentes deben haber sido correctamente seleccionados, distinguirse y relacionarse entre sí.  Comprender información oral y escrita.  En la confección de los talleres se debe tener en cuenta la relación entre lo afectivo y lo cognitivo, la importancia de estos talleres y la discusión grupal en la formación de, intereses y motivaciones.  Los talleres deben estar graduados de acuerdo con su nivel de complejidad, de modo que su realización implique el aumento gradual 5 �y controlado de las exigencias didácticas y educativas que se le plantean.  Los talleres en su construcción deben incluir situaciones, que obliguen a utilizar sus conocimientos, que manifiesten sus opiniones a través de la toma de decisión.  El profesor, según las potencialidades que ha podido analizar en los contenidos para los talleres, se traza un fin, orientar el desarrollo de los conocimientos, hábitos y convicciones que favorezcan actuaciones.  Al estructurar metodológicamente los talleres y su organización el profesor debe tener en cuenta en que contextos va a realizarlos.  Seleccionar un nombre sugerente para cada taller y que los mismos constituyan un sistema.  Realizar sesiones de trabajo grupal. Estas persiguen que los estomatólogos interactúen, intercambien, discutan, mediante el proceso de realización de tareas que propicien el aprendizaje, el cambio, y con él, el logro de los objetivos de los talleres. Para un funcionamiento con calidad se tuvo en cuenta que:  Los talleres fueran planificados y organizados cuidadosamente, a partir de la determinación de necesidades que demandaron su elaboración.  El coordinador es un profesional de experiencia en la enseñanza de los contenidos con una preparación teórico-metodológica general y sobre todo en lo relacionado con el tema seleccionado en nuestra investigación.  Los métodos y procedimientos que empleamos para aprender permiten el desarrollo del grupo, entre los que destacamos: el debate, la conversación, las técnicas participativas y el intercambio de experiencias y la elaboración conjunta.  Los medios y materiales que se proponen son básicamente la pizarra, computadoras, maquetas, modelos de yeso, articuladores, pacientes. 6 � La bibliografía básica y complementaria existente sobre oclusión dentaria, además de las publicaciones actualizadas para lo cual se orientarán revisiones bibliográficas.  Se tendrá en cuenta la asistencia de los participantes los talleres, frecuencia, contenido y calidad de la participación y satisfacción que experimenta.  Se puede utilizar la relatoría cada vez que haya concluido el encuentro, partir del intercambio con los participantes y aprovechar éste momento para estimular la participación en los próximos encuentros.  Utilizamos como referencia para la realización de los talleres el programa de la asignatura. Se desarrollaron siete talleres, en respuesta a las necesidades que se deben resolver teniendo como prioridad la vinculación entre los aspectos teóricos y prácticos. Los temas desarrollados son los siguientes: 1. Introducción. Oclusión dentaria, Generalidades. Aparato masticatorio. 2. Movimientos funcionales y límites en el plano medio sagital. 3. Movimientos funcionales y límites en el plano horizontal y frontal. 4. Acto masticatorio. Realización de los talleres metodológicos A propósito de la investigación se asume el sistema de talleres como una vía de preparación de los estomatólogos docentes del municipio de Moa para incorporar los contenidos de oclusión dentaria, asegurando un espacio para el debate y la reflexión entre los participantes, lo que constituye una forma de superación profesional de los estomatólogos docentes. El desarrollo de los talleres permiten pensar activamente, escuchar de manera inteligente, establecer una correcta comunicación y aprovechar al máximo las experiencias de todos sobre la base de la cooperación y el intercambio. 7 �Objetivo general de los talleres: Preparar teórica y metodológicamente a los estomatólogos docentes del municipio de Moa en los contenidos relacionados con la oclusión dentaria. Presentación de los talleres metodológicos Taller #1 Tema I: Introducción Objetivos: familiarizar al claustro docente con la oclusión dentaria a parir de las particularidades del aparato masticatorio que garantice la apropiación de esos contenidos por parte de los estomatólogos para un mejor desempeño profesional. FOE: Taller Medios: La pizarra, computadoras (PowerPoint y multimedia), maquetas, y láminas. Método: Elaboración conjunta Se ofrecerá la bienvenida a los estomatólogos participantes que trabajarán juntos durante las diferentes sesiones. Se realiza la presentación del conductor de los talleres. Temática: 1.1 .Presentación de los talleres: Temas y contenidos objeto de estudio. 1.2 .Oclusión dentaria. Generalidades. Aparato masticatorio. Momento inicial Presentación de los miembros del grupo mediante la técnica “El refranero popular”: 8 �Pasos a seguir: Se explica por el profesor en qué consiste la técnica “El refranero popular”, la cual resulta útil para conformar un clima psicológico favorable para el trabajo en los demás talleres. Se le pide a un integrante del grupo que exprese la mitad de un refrán conocido y otro miembro lo completa, así sucesivamente de esta manera se van conformando parejas. A cada pareja se le distribuye una hoja mimeografiada con una serie de preguntas que deben realizarse uno al otro. ¿Quién soy? ¿Dónde trabajo? ¿Qué es lo que más me gusta? ¿Qué es lo que más me disgusta? Posteriormente al azar un miembro de la pareja presenta a su compañero ante el grupo a partir de los datos recogidos, y viceversa, para darse a conocer, se le da la palabra al grupo para si desean argumentar otras cualidades o detalles sobre el compañero en cuestión. De esta manera comenzarán las interrelaciones entre los miembros del grupo y entre estos y la conductora, quien también se presentará. Se propiciará que los miembros del grupo reflexionen en torno a sus experiencias grupales sobre: qué es un grupo, a qué grupo han pertenecido con anterioridad, cómo funcionaban, cuáles eran sus metas, qué les reportó. Desde estos esquemas grupales referenciales, se deberá formar un nuevo esquema que se adecue a la situación del grupo actual, a partir de las expectativas individuales: ¿Qué esperan del grupo? ¿Qué metas desean alcanzar? ¿Qué situaciones esperan encontrar? 9 �¿Qué vivencias desean experimentar? ¿Qué aspiraciones tengo con respecto a los talleres? ¿Qué estoy dispuesto a aportar? Este nuevo esquema se logrará totalmente a lo largo del proceso grupal, pero deberá comenzar a formarse en esta primera sesión de trabajo. En forma participativa se realiza el encuadre del trabajo en grupo que deberá contener:  Se organizará el grupo en equipos y que cada equipo trabaje en su objetivo.  Precisar la metodología de trabajo: mediante el trabajo en equipos.  Precisar las funciones y responsabilidades del facilitador y de los miembros del grupo. Presentación del proyecto del sistema de talleres metodológicos según sus propósitos y las temáticas a tratar.  Puntualizar los instrumentos y los recursos con los que se cuenta para trabajar.  Elaboración de las normas de trabajo en grupo: Saber escuchar, libertad de expresión adecuada, no interrumpir, ser receptivo, pensar antes de evaluar una idea en el momento, destacar lo positivo, respetar otros criterios, discrepar respetuosamente, no atacar, el problema del grupo es también mi problema, todos juntos pensamos mejor y solucionamos problemas, colaboración, flexibilidad y amistad, ser disciplinado en la solicitud de la palabra, estimular continuamente.  Puntualizar el número de sesiones efectivas de trabajo, el tiempo de duración de las sesiones y el horario.  Puntualizar el porcentaje de asistencia necesario para permanecer en el grupo.  Precisar los controles de asistencia al grupo. 10 � Se orienta la actividad final para la cual proponemos la exposición de una clase por equipos que se correspondan con los componentes político-ideológico, científico-ambiental y económico laboral y en las cuales se planteen problemas, se formulen y se solucionen a partir de la utilización de las bibliografías. La conductora informará sobre la forma en que se le dará continuidad al taller. Se entrega a los grupos previamente formados una guía previa para el estudio, el desarrollo y la reflexión. Se indica la bibliografía la cual será consultada para realizar un resumen valorativo acerca de las temáticas que a continuación te proponemos: Se orientan una serie de ejercicios integradores que facilitaran su trabajo para el desarrollo de los temas (anexo 6). Planteamiento temático La temática que se va a tratar será distribuida por equipos ya conformados. Equipo 1: Concepto de oclusión, características generales de la oclusión dentaria humana. Equilibrio oclusivo. Aparato masticatorio. Concepto. Dientes. Posición de los dientes en la arcada. Alineación de los dientes. Característica de la dentición temporal, mixta y permanente. Equipo 2: Articulación temporomandibular. Superficies articulares. Disco articular. Medios de unión. Medios de deslizamiento. Posiciones mandibulares. Equipo 3: Músculos de la masticación. Funciones. Funciones del aparato masticatorio. Equipo 4: Integración sensorial y motora de la función mandibular. Elaboración Durante la exposición los estomatólogos se apoyarán con láminas, maquetas y computadora como medios de enseñanza para una mejor comprensión del tema. 11 �A medida que desarrollan su exposición pueden hacer uso de los ejercicios integradores orientados de modo que le faciliten su aprendizaje. Cierre o conclusiones Se utilizará como formas de control la valoración de la calidad de los debates y de las exposiciones realizadas individualmente y en el grupo. En las conclusiones se solicitará a los integrantes del taller que expongan criterios y sugerencias para el posterior desarrollo de los mismos. Se procede a la orientación del próximo taller, el tema y las temáticas que se abordarán atendiendo a los objetivos y la bibliografía, para la autopreparación. Las actividades que deben prepararse para el próximo taller. Evaluación La evaluación será sistemática a partir del estímulo permanente a la expresión y al intercambio de criterios. Se realizará la autoevaluación y coevaluación. Taller #2 Tema: Movimientos funcionales y movimientos límites en el plano medio sagital. Objetivo: describir los movimientos funcionales y límites de la mandíbula en el plano medio sagital a través de la proyección del punto incisivo en el plano para ser reproducidos en los modelos montados en el articulador anatómico y los pacientes. FOE: Taller. Medios: La pizarra, computadoras (PowerPoint y multimedia), laminas y modelos anatómicos montados en el articulador y pacientes. 12 �Método: Elaboración conjunta Momento inicial Al comenzar la sesión es conveniente que la conductora prepare tres grupos para el trabajo que se va a realizar, dejando su selección por afinidad. Por eso la primera tarea deberá estar dirigida a crear un ambiente de distensión y armonía, centrando la atención de los participantes en la actividad grupal. Para este fin la conductora proyecta un video donde se describe la posición postural como inicio y fin de todos los movimientos de la mandíbula. A partir de ahí se realizan preguntas relacionadas con las posiciones mandibulares estudiadas en el taller #1, propiciando comentarios y debate en los participantes y realizando la conducción hacia el próximo tema. Planteamiento temático Temática: Trayectoria de cierre, posición postural y posición de máxima intercuspidación. Oclusión céntrica y relación céntrica. Posición de contacto en relación céntrica. Concepto de céntrica larga. Movimientos funcionales y movimientos límites en el plano medio sagital. Componentes diferenciales. Movimiento bordeante de abertura posterior. Movimiento bordeante de abertura anterior. Movimiento bordeante de contacto superior. Movimientos funcionales. Elaboración Se orienta como se realizará la actividad teniendo en cuenta la temática y bibliografía orientada en el taller anterior. Los equipos designados realizaran su exposición, incluyendo sus experiencias personales de trabajo en clínica etc. Equipo 1: Se le entrega una lámina con un gráfico, para que participante explique: a) La posición postural, trayectoria de cierre, posición de máxima intercuspidación y el punto interincisivo. 13 �b) ¿Cómo el punto interincisivo describe la trayectoria de cierre? c) El concepto de oclusión céntrica, relación céntrica. Establezca las diferencias entre ellas. d) Teniendo en cuenta las diferencias entre oclusión céntrica y relación céntrica explique que es la céntrica larga. Equipo 2: En los modelos en el articulador anatómico demuestre: La posición postural, trayectoria de cierre y posición de máxima intercuspidación y el punto interincisivo. Equipo 3: Utilizando una lámina con el gráfico de la Uña de Possell, se indica: describir a partir de la posición de máxima intercuspidación (PMI), los cuatro componentes diferenciados de los movimientos en el plano medio sagital. a) Movimiento bordeante de abertura posterior. b) Movimiento bordeante de contacto superior. c) Movimiento bordeante de abertura anterior. d) Movimientos funcionales. Equipo 4: Utilizando modelos en el articulador: a) Reproducir los movimientos en los modelos montados en el articulador anatómico y pacientes. Cierre o conclusiones Se realizan las conclusiones. Mostramos el PowerPoint, que reproduce los movimientos mandibulares completando la Uña de Possell. Orientamos el tema, temáticas y bibliografías para la autopreparación y realización de siguiente taller. Evaluación La evaluación se inicia desde el comienzo de los debates y las exposiciones por parte del grupo teniendo en cuenta la calidad de la discusión, reflexión 14 �y aportes que ofrezca cada participante así como el dominio teórico y práctico demostrado. Se realizará la autoevaluación y la coevaluación. Taller #3 Tema: Las relaciones intermaxilares en el plano medio sagital. Objetivo: describir teniendo en cuenta la anatomía de los grupos dentarios, todas las estructuras de las caras oclusales para el establecimiento de las relaciones intermaxilares. FOE: Taller. Medios: La pizarra, computadoras (PowerPoint y multimedia), laminas, modelos de estudio montados en el articulador. Método: Elaboración conjunta. Momento inicial Comenzará la sesión estimulando los comentarios y reflexiones respecto a la clase anterior, que le aportó el reproducir los movimientos mandibulares directamente en el articulador. Se realiza la técnica denominada “cadena de asociaciones”, que resulta además eficaz para sistematizar los conocimientos adquiridos. En este caso la cadena de asociaciones se desarrollará desde el concepto de posición de máxima intercuspidación como punto de partida, a partir de ahí se comienzan a describir los cuatro componentes diferenciados, se debate conociendo las diferentes experiencias e interpretaciones de los integrantes del grupo, tomando como referencia estas asociaciones se puede ir evaluando el nivel de asimilación del grupo acerca del tema y encaminar la situación hacia el tema del taller. Planteamiento temático Temática: Relaciones entre las caras oclusales de la Clase I de Angle de diente para dos dientes. Rebordes marginales. Fosas centrales. Cúspides de soporte. Puntos de soportes de la oclusión. Localización de las cúspides de soportes y sus respectivas paradas céntricas en: primer grupo mandibular, 15 �segundo grupo mandibular y tercer grupo maxilar. Curvas de compensación: curva de Spee y de Wilson. Contactos oclusales en protrusión en el plano medio sagital. Guía incisiva. Resalte y sobrepase. Altura del resalte. Dimensión del sobrepase. Influencia de la guía incisiva en la desoclusión de los dientes posteriores en el movimiento protrusivo. Elaboración Se conforman los equipos llevando tarjetas de colores que contendrán el contenido a tratar, según su color favorito. Mediante el intercambio de experiencias y criterios individuales elaborarán sus exposiciones, previa autopreparación, considerando la intervención de todos, para lo cual ajustarán tiempo y aspectos a abordar. Se entregan los modelos de estudio montados en el articulador y que realicen la exposición acorde a lo que aparece en cada tarjeta: Equipo 1(tarjeta roja). 1. Describa las caras oclusales, superficie oclusal, rebordes marginales, fosas centrales y cúspides de soportes y los puntos de soporte de la oclusión. 2. Describa la anatomía de los primeros molares y los caninos permanentes y la clase I de Angle y las relaciones entre las caras oclusales de la Clase I de Angle de un diente para dos dientes. Equipo 2 (tarjeta azul) En modelos de estudio montados en el articulador y láminas, describa:  La localización de las cúspides de soportes y sus respectivas paradas céntricas en: Primer grupo mandibular.  Segundo grupo mandibular.  Tercer grupo maxilar. Relacione las variables de las cúspides palatinas de premolares superiores al ubicarse en posición de máxima intercuspidación. Equipo 3 (tarjeta verde) 16 �Auxiliándonos de modelos de estudio montados en el articulador: a) Identifique las curvas de compensación: curva de Spee y de Wilson. b) Describa la guía incisiva. Resalte y sobrepase. Altura del resalte. Dimensión del sobrepase. c) Identifique los contactos oclusales en protrusión en el plano medio sagital. d) Explicar la importancia de la Guía incisiva (resalte y sobrepase) en la proyección del punto interincisivo en el plano medio sagital con la desoclusión o no de los dientes posteriores en los movimientos protrusivo. Cierre o conclusiones Para finalizar el taller puede proponerse a uno de los participantes que sintetice las conclusiones. Se indica como trabajo independiente. Localizar en su trabajo en clínica pacientes donde se observen las distintas variables de las cúspides palatinas de premolares superiores al ubicarse en posición de máxima intercuspidación. La coordinadora estimulará la calidad del trabajo cooperativo y orientará el próximo taller teniendo en cuenta el tema y los objetivos que se deben cumplir. La actividad se controla considerando el nivel de autopreparación alcanzado, la calidad de los debates y las exposiciones realizadas en el grupo así como el dominio teórico y práctico demostrado en los debates y exposiciones. Evaluación La evaluación será sistemática a partir de la resolución, discusión, reflexión y aportes que ofrezca cada participante. Se realizará la autoevaluación y la coevaluación. Taller #4 17 �Tema: Movimientos funcionales y movimientos límites en el plano horizontal Objetivo: describir los movimientos funcionales y límites de la mandíbula en el plano horizontal, ayudando a una mejor comprensión del recorrido del punto interincisivo en este plano del espacio. FOE: Taller Medios: La pizarra, computadoras (PowerPoint y multimedia), laminas y modelos de estudio montados en el articulador. Método: Elaboración conjunta Momento inicial Estimulando con comentarios, se retoman los elementos esenciales del taller anterior principalmente la descripción del punto interincisivo por su vínculo con la temática que se abordará en este espacio. Puede comenzarse estimulando una reflexión del grupo en torno a la utilidad del mismo en la proyección en el plano horizontal. Se orienta demostrar en los pacientes captados en consulta como se observan las distintas variables de las cúspides palatinas de premolares superiores al ubicarse en posición de máxima intercuspidación. Después se estimula con comentarios acerca de la sesión anterior, se retoman los elementos esenciales principalmente la descripción del punto interincisivo por su vínculo con la temática que se abordará en este espacio. Puede comenzarse estimulando una reflexión del grupo en torno a la utilidad del mismo en la proyección en el plano horizontal. Planteamiento temático Temática: Proyección del punto interincisivo en el plano horizontal. Movimiento de lateralidad del punto incisivo, recorrido y su relación con el comportamiento condilar en las articulaciones temporomandibular. Movimiento de Bennett y ángulo de Bennett. Los movimientos mandibulares en el plano horizontal. Componentes diferenciados. Movimientos de la mandíbula en el plano horizontal o axial. “Arco gótico” o trazo de Gysi. 18 �Pautas masticatorias que pueden intervenir en el movimiento de lateralidad a partir de una posición distal de medio diente del canino superior con relación al canino inferior (relación de diente para dos dientes Clase 1 de Angle). Superficies guías en la lateralidad. Función canina. Función en grupo y Función de protección mutua. Luego de debatir sobre el recorrido del punto interincisivo se distribuyen las temáticas que se abordaran por equipos. Las exposiciones se realizan previa autopreparación según lo orientado en el taller anterior a través de ilustraciones en láminas. Equipo 1 a) Explique el desplazamiento del punto interincisivo en el plano horizontal. b) Describa el movimiento de lateralidad a nivel de incisivos y de la articulación temporomandibular c) Relación existente entre el recorrido del movimiento de lateralidad y el comportamiento de los cóndilos en la articulación temporomandibular. d) Explique cómo realiza el movimiento de Bennett y el ángulo de Bennett. Equipo 2 a) Describa los movimientos mandibulares en el plano horizontal. Componentes diferenciados. b) Describa los movimientos de la mandíbula en el plano horizontal o axial. “Arco gótico” o trazo de Gysi. c) Describa las superficies guías en lateralidad. Equipo 3 a) Explique la función canina y las variaciones que pueden producirse en su recorrido según la clasificación de Angle. b) Describa como se realiza la función en grupo y los dientes que participan en la misma. 19 �c) Exponga la función de protección mutua y fundamentar su basamento científico. Cierre o conclusiones Se pide a cualquier participante que realice las conclusiones ayudadas por el resto de los participantes y con la guía del conductor que intervendrá aclarando dudas. Se orientará el siguiente taller, las temáticas y bibliografía y como trabajo independiente la autopreparación y la captación de pacientes que presenten alteraciones que faciliten la realización del taller tales como: hábito de bruxismo, facetas de desgastes e hiperactividad muscular. Las formas de control de la actividad se concretarán según la calidad de los debates y la evaluación de las exposiciones realizadas, individuales y grupales, así como por el dominio teórico y práctico demostrado por los participantes. Evaluación La evaluación será sistemática a partir de la resolución, discusión, reflexión y aportes que ofrezca cada participante. Se realizará autoevaluación y coevaluación. Taller #5 Tema: Facetas de desgastes y posible relación con el bruxismo e hiperactividad muscular. Objetivo: identificar las facetas de desgastes que pudieran aparecer en la morfología oclusal de los dientes debido a los movimientos de lateralidad y establecer cualquier relación con el hábito de bruxismo e hiperactividad muscular. FOE: Taller 20 �Medios: La pizarra, computadoras (PowerPoint y multimedia), laminas y pacientes, modelos de estudio montados en el articulador anatómico. Método: Elaboración conjunta. Momento inicial Se realizan comentarios de la sesión anterior, retomando los elementos esenciales para vincularlos a la temática que se abordará en este espacio. Puede comenzarse estimulando una reflexión del grupo en torno a la alta incidencia del hábito del bruxismo, permitir que los estomatólogos expongan sus experiencias al respecto. Esta actividad debe crear un clima favorable para el inicio del nuevo taller y servirá de plataforma a la exposición del nuevo contenido estudiado por los participantes de manera independiente y orientada en el taller anterior. Planteamiento temático Temática: Hábito de bruxismo, etiología y principales estructuras del aparato masticatorio que afecta. Bruxismo en céntrica y excéntrico. Ubicación de las facetas de desgaste. Examen oclusal para el estudio de las facetas de desgaste. Elaboración Se formulan preguntas relacionadas con el tema las cuales deben responderlas de manera escrita en tarjetas que se entregan a los participantes. Preguntas: 1. A consulta acude un paciente que presenta dolor a nivel del musculo masetero y la articulación temporo mandibular (ATM). Al interrogatorio refiere que rechina los dientes cuando duerme. Al examen clínico extrabucal y la palpación se observa hipertrofia del musculo buccinador y chasquido en la ATM. Al examen clínico intrabucal se observan facetas de desgaste. Teniendo en cuenta las características clínicas de caso, diga: 21 �a) ¿Qué tipo de hábito presenta el paciente? b) ¿Cuál es la ubicación y dirección de las facetas de desgaste? 2. A consulta acude un paciente que refiere presentar desgaste, rajaduras y cierta movilidad en sus dientes. Se interroga y dice dormir con ambos maxilares apretados. Al examen clínico extrabucal y la palpación se observa hipertrofia del musculo masetero. Al examen clínico intrabucal se observan facetas de desgaste. Teniendo en cuenta las características clínicas de caso, diga: a) ¿Qué tipo de hábito presenta el paciente? b) ¿Cuál es la ubicación y dirección de las facetas de desgaste? c) Describa el método para realizar el examen oclusal. Después de respondidas las preguntas se recogen las tarjetas y se agrupan por afinidad de criterios y se propicia el debate, la reflexión del tema teniendo en cuenta lo respondido y propiciando que los estomatólogos expongan sus experiencias en clínica. De esta manera, con el aporte de todos, revisarán y reformarán sus respuestas, enriqueciéndolas con el criterio colectivo. Finalmente se realiza (en pacientes previamente captados) el examen clínico extra e intrabucal para el diagnóstico, reconocimiento de facetas de desgaste y aplicación del examen oclusal. Propiciando la participación de todo el grupo. Cierre o conclusiones La coordinadora inicia las conclusiones motivando la participacion del colectivo hacia el análisis del tema tratado y sus experiencias y aportes nuevos a sus conocimientos. Se realizan las orientaciones para el próximo taller. Las formas de control de la actividad se concretarán según la calidad de los debates y la evaluación de las exposiciones realizadas, individuales y grupales, así como por el dominio teórico y práctico demostrado por los participantes. 22 �Evaluación La evaluación será sistemática a partir de la resolución, discusión, reflexión y aportes que ofrezca cada participante. Se realizará autoevaluación y coevaluación. Taller #6 Tema: Movimientos mandibulares en el plano frontal Objetivo: describir cómo se realizan los movimientos bordeantes mandibulares en el plano frontal para ser reproducidos en los modelos montados en articulador anatómico. FOE: Taller. Medios: La pizarra, computadoras (PowerPoint y multimedia), laminas, modelos de estudio montados en el articulador. Método: Elaboración conjunta. Momento inicial Propiciando de manera amena un dialogo, sus experiencias clínicas en cuanto a las temáticas tratadas, auxiliándonos de láminas, preguntas, se establecen nexos con el taller que vamos a desarrollar y realizamos el planteamiento de la temática. Planteamiento temático Temática: Proyección del punto interincisivo Movimientos funcionales y movimientos en el plano frontal. bordeante frontales. Movimiento bordeante superior lateral izquierdo. Movimiento bordeante de abertura lateral izquierdo. Movimiento bordeante superior lateral derecho. Movimiento bordeante de abertura lateral derecho. Identificación de la inscripción del movimiento en el plano frontal. 23 �Elaboración Se forman dos equipos y se distribuyen las temáticas que serán debatidas por los participantes. Equipo 1 Utilizando láminas y modelos montados en el articulador, describa: a) Movimientos funcionales y movimientos límites en el plano frontal. Los 5 componentes de los distintos movimientos, además del componente funcional. b) Reprodúzcalo en los modelos montados en el articulador. Equipo 2 Utilizando láminas y modelos montados en el articulador, describa: a) El patrón que se aprecia al realizar los movimientos en el plano frontal. b) Describa cada uno de los puntos que se describen en el registro. Cierre o conclusiones Como conclusión se le pedirá a cada uno de los integrantes del taller que valoren sus experiencias prácticas sobre el tema y señalen algunas vivencias que lo enriquezcan. Escuchar, debatir, realizar valoraciones y arribar a conclusiones generales. Resulta importante aclarar todas las dudas respecto al tema. La conductora orientará las actividades a realizar como preparación para el próximo taller, explicando que se realizará una clase demostrativa sobre acto masticatorio momento. Deberán el cual integra todos los temas tratados hasta el prepararla individualmente para exponerla como actividad final. Se orienta el tema, las temáticas, objetivos y bibliografías útiles para la confección de la clase. Evaluación 24 �La evaluación será sistemática a partir de la resolución, discusión, reflexión y aportes que ofrezca cada participante. Se realizará autoevaluación y coevaluación. Taller # 7 Tema: Presentación de la tarea integradora sobre “acto masticatorio”. Objetivo: Impartir una clase demostrativa sobre acto masticatorio donde se Integren todos los conocimientos adquiridos sobre oclusión dentaria. FOE: Taller. Medios: La pizarra, computadoras, laminas y modelos montados en el articulador. Método: Elaboración conjunta Momento inicial Se realizan comentarios de la sesión anterior. La coordinadora, informará que el encuentro constituye la culminación del trabajo del grupo, donde deberán valorarse los contenidos alcanzados durante el desarrollo de los talleres, para lo que se escoge el tema de acto masticatorio donde se agrupan de manera integrada los temas anteriores. Planteamiento temático Temática de la clase: Concepto de masticación. Intervención de los grupos dentarios en la misma. Función de los incisivos. Función de los caninos. Función de los premolares. Función de los molares. Espacio Morsal. Características y función. Acto masticatorio. Ciclo masticatorio de acción incisiva. Ciclo masticatorio de acción molar. Proyección del movimiento masticatorio en el plano frontal, semejante a una lágrima. Sistema de resbalamiento cuspídeo que se producen en la última fase del ciclo masticatorio entre vertientes y rebordes hasta la posición dentaria de máxima intercuspidación. 25 �Objetivos de la clase: demostrar que a través de la realización del acto masticatorio deben intervenir los grupos dentarios y se realizan los movimientos mandibulares estudiados de manera integral. Elaboración Se orienta la conformación de tres grupos, se realiza un sorteo: 1er grupo: realizará la exposición de la clase. 2do grupo: recogerá los acápites de la clase que vayan quedando sin explicar, una vez terminada desarrollarán los mismos. 3er grupo: realizarán la oponencia, las conclusiones y evaluación de la clase. Cierre o conclusiones En esta última sesión de trabajo con el grupo se clausuran los talleres. Durante la valoración de lo alcanzado en la tarea debe propiciarse la autovaloración del grupo acerca del cumplimiento o no del objetivo de los talleres. Se propiciará por parte de la coordinadora la reflexión grupal en torno a la experiencia vivida por los participantes a lo largo de las sesiones provocando que se profundice en los logros y limitaciones que han presentado a nivel individual y grupal. A través de la participación activa de todos los participantes se realiza un análisis centrado en:  ¿Cómo se sienten con relación a la realización de los talleres?  ¿Qué aprendizaje se obtuvieron?  ¿En qué se creció?  ¿Qué mensajes, motivos o dudas nos dejó? A manera de despedida y para facilitar que cada miembro del grupo exprese sus vivencias en relación con el trabajo realizado se desarrollará la técnica del PNI para recoger las valoraciones de manera escrita. 26 �También la coordinadora aportará sus conclusiones sobre el cumplimiento del proyecto final y la valoración del trabajo grupal. Deberá además transmitir al grupo sus experiencias desde el rol que desempeñó durante los talleres y dar recomendaciones para el trabajo futuro:  La utilización de talleres como forma de organización de la enseñanza en sus respectivas asignaturas.  La inclusión y perfeccionamiento de los contenidos de la oclusión dentaria en su práctica docente y laboral Con este balance del trabajo realizado, terminará la vida del grupo, que deberá finalizar con logros en el desarrollo de la tarea, y el crecimiento de los participantes desde lo personal, con el desarrollo de sus individualidades y una postura de independencia con relación al mismo proceso grupal. Evaluación La evaluación de este taller se realizó teniendo en cuenta su desarrollo en el rol que le toco desempeñar durante el desarrollo del taller. Utilizamos también la autoevaluación y la coevaluación. Se realiza una prueba pedagógica de salida para comprobar el nivel de asimilación de los estomatólogos en cuanto a los contenidos de oclusión dentaria. Conclusiones  El diseño de los talleres metodológicos posibilitó la adquisición de los contenidos sobre oclusión dentaria, un desarrollo científico y pedagógico integral a su vez que cumplen con los requisitos que permiten la superación de los estomatólogos docentes del municipio de Moa.  El sistema de talleres metodológicos propuestos constituye una herramienta importante para el trabajo docente y científico metodológico de los estomatólogos. Recomendaciones 27 �Consideramos de suma importancia el tema que ocupa esta investigación por lo que recomendamos:  Hacerla extensiva al resto de los estomatólogos, pudiéndose aplicar en otros escenarios incluso fuera del municipio.  Enriquecer los talleres propuestos en este trabajo con otras actividades de acuerdo con las particularidades de cada asignatura ya que los mismos son aplicables en todos los procederes de estomatología.  Hacer una mayor utilización de los sistemas de talleres metodológicos como forma de organización del proceso pedagógico. Bibliografía Básica: Colectivo de autores. Oclusión Dentaria. CD de la asignatura Morfofisiología V. Complementaria: CARBÓ, J. (2009). Anatomía funcional de la oclusión dentaria. En: Carbó, J. Anatomía Dental y de la Oclusión. 2da Edición. La Habana: Editorial de Ciencias Médicas. COLECTIVO DE AUTORES. Función y Control del Aparato Masticatorio. Folleto de Morfofisiología. ESPINOSA DE LA SIERRA. (1996). Diagnóstico Práctico de Oclusión. Atlas a color: Editorial Médica Panamericana. CAMA NI ALTUBE, L. A. (1952). Estudio Mecánico del Aparato Masticatorio. Buenos Aires: Ed. Soc. Anon. Editores. OKENSON, J. (1998.). Oclusión y Afecciones Temporomandibulares. DMD Mosby- Doyma Libros. 28 �ABJEAN, J. OCLUSIÓN. (1984). Aspectos Clínicos e Indicaciones Terapéutica. La Habana: Ed. Revolucionarias. RAMOS, M. ARIAS, M. MORALES. S. (2009). Oclusión Funcional. La Habana: Editorial Ciencias Médicas. TRATADO DE ORTODONCIA. (2001). La articulación temporomandibular y la Ortodoncia. Texto para estudiantes de pregrado. 29 � Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Folletos Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Talleres metodológicos para los docentes de la asignatura Oclusión Dentaria Creator An entity primarily responsible for making the resource Dr. Teresa Lourdes Galano Catá M. Sc. Nurys Cervantes Hinojosa Dr. Annarella Paumier López Publisher An entity responsible for making the resource available Niurbis La Ó Lobaina Type The nature or genre of the resource Folleto Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 2016 Subject The topic of the resource pedagogía Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource pdf Language A language of the resource español