ACCESORIOS DE PERFORACIÓNEn general, los accesorios para la perforación en roca deben tener cuatro propiedades básicas a saber: rigidez, resistencia a la fatiga, dureza y resistencia al desgaste en el acero. Si bien algunas de éstas pueden ser opuestas se debe es buscar la combinación ideal de todas ellas dependiendo de las características de la perforación y de los factores económicos. Normalmente el material utilizado en su fabricación es el acero, con un núcleo no muy duro y una superficie resistente al desgaste, endurecida mediante algún proceso siderúrgico. Figura 5.9 Elementos básicos de un equipo barrenador Dentro de los elementos de los equipos de barrenación se resaltan los siguientes por ser básicos en cualquier tipo de equipo independiente de su complejidad (figura 5.9). Adaptadores de Culata (figura 5.10). También llamados espigas, son los elementos, que fijados a la perforadora, transmiten la energía de percusión y la rotación del varillaje. Figura 5.10 Adaptador de culata Las propiedades mecánicas del adaptador son: Resistencia al desgaste. Resistencia a la fatiga. Capacidad para soportar esfuerzos a flexión. Adaptadores O manguitos de acoplamiento, son los encargados de unir las varillas, una tras otra, hasta conseguir la longitud pretendida del barreno, asegurando el contacto de sus extremos y la transmisión de la energía. Barras (figura 5.11) Son los elementos de prolongación de la sarta de perforación y están constituidos por varillas o tubos. Figura 5.11 Barras de extensión La barra más adecuada se determina en función del diámetro del barreno, del tipo de roca y de las características del equipo de perforación. Su unión se practica mediante los llamados acoples o manguitos. Según su función se distinguen: Barras guía: Se utiliza como barra en cabeza, es decir inmediatamente después de la broca, ganándose dos puntos adicionales de apoyo para el tren de varillaje, aparte de la broca apoyada en la roca. Barras de extensión: La mayoría de las barras que se utiliza en la perforación de trabajos de superficie son de sección reducida. Barras integrales: tienen una longitud determinada con una culata de acero forjado en una punta y una broca de acero con apliques en la otra. Vienen en diferentes longitudes. Cuando la primera barrena perfora la roca en toda su longitud se reemplaza por una de mayor longitud. Así la perforación se practica por etapas reduciéndose en cada una el diámetro de perforación con el fin de evitar atascamientos dentro del barreno. Esto implica igualmente que a mayor profundidad el diámetro es más reducido. Se distinguen los siguientes tipos de barra integrales: Tipo cincel: las más utilizadas. De buen rendimiento en condiciones normales de trabajo. De insertos múltiples: para la perforación mecanizada de rocas blandas y fisuradas. Con brocas de botones: recomendadas para perforar rocas medianamente abrasivas y de fácil penetración. Para trabajos en canteras de rocas ornamentales. Es oportuno aclara que en la perforación con martillo en fondo no se requiere del varillaje pues el pistón percute directamente sobre el útil de corte. En este sistema la transmisión al martillo, del empuje y la rotación, producida por la percusión sobre la broca, se hace por una tubería de acoplamiento sin necesidad de usar los manguitos de unión o acoples de unión. Los tubos son de acero tratado y ligero, con unas muescas en sus extremos para su desplazamiento. Brocas o Bocas Las brocas, fijadas al extremo de la última barra, realizan el trabajo de trituración. Para sistemas rotopercutivos se tienen dos clases: Brocas de Pastillas o plaquitas: (figura 5.12). Se utilizan principalmente en formaciones de rocas blandas, donde se puede perforar un barreno completo sin necesidad de afilado. Figura 5.12 Brocas de perforación de plaquitas en cruz (+) y en aspa (x) Aunque existen gran cantidad de configuraciones las más frecuentes son las de cruz (+), definen un ángulo de 90º entre los elementos de corte o plaquitas, y las de aspa (x), definen ángulos entre 75º y 105º entre insertos o plaquitas. Este tipo de brocas se usan tan solo en condiciones especiales obteniéndose barrenos más rectos que con las brocas de botones. Presentan también menos resistencia al desgaste que éstas, menores velocidades de penetración e intervalos de afilado más frecuentes. Brocas de botones: Este tipo de brocas disponen de unos botones o insertos cilíndricos de carburo de tungsteno distribuidos sobre su superficie. Se fabrican en diámetros desde 50mm hasta 125mm. (figura 5.13). Figura 5.13 Brocas de perforación de botones Mejor usadas en la perforación por rotación, con las que se obtiene mayores velocidades de penetración que con las de plaquitas e intervalos de afilado más prolongados. Tienen aplicación en la perforación de superficie. Brocas retráctiles (figura 5.14): Son brocas especiales que se utilizan para la perforación en formaciones blandas o fisuradas, donde le barreno tiende a desplomarse y a hundirse, haciéndose difícil la extracción del varillaje. Figura 5.14 Broca retráctil Las brocas retráctiles tienen un largo cuerpo o faldón cuyo diámetro es ligeramente inferior que el de la cabeza o en su defecto unos filos de corte que permiten perforar en retroceso. Brocas de escariar (figura 5.15): Pueden ser de plaquitas o de botones; tienen aplicación en trabajos de perforación de túneles, para abrir los barrenos centrales de los cueles de tipo paralelo. Estas brocas se acoplan a las varillas de extensión. Figura 5.15 Broca de escariar ADQUISICIÓN DE EXPLOSIVOS Y BASES DE CONTRATACIÓN El Gobierno Nacional en desarrollo del artículo 223 de la Constitución Política de Colombia del año 1991 “solo el gobierno, puede introducir y fabricar armas, municiones de guerra y explosivos. Nadie podrá poseerlas ni portarlas sin permiso de la autoridad competente”, emitió la más reciente normatividad en materia de armas, municiones y explosivos, (decreto 2535 de 1993, decreto 1809 de 1994 concepto jurídico No. 060/96 del Ministerio de Defensa Nacional; decreto 334 del 2002 del Ministerio de Defensa Nacional y resolución Indumil 081/02) derogando parcialmente los decretos 1663 de 1979 y disposición 14 del mismo año, normas sobre las cuales se habían diseñado las disposiciones de la Industria Militar, INDUMIL, en materia de servicio de supervisión y control de importaciones de armas y de sustancias explosivas. Políticas y Requisitos El Gobierno Nacional mediante decreto 2535 del 17 de Diciembre 1993 expidió normas sobre armas, municiones y explosivos. El Artículo 51, referente a la venta de explosivos en su parágrafo 3º estipula: el Gobierno Nacional podrá ejercer control sobre los elementos requeridos para uso industrial, que sin serlo individualmente, en conjunto, conforman sustancias explosivas y sobre los elementos que sin serlo de manera original, mediante un proceso pueden transformarse en explosivos. Artículo 54, el transporte de explosivos y sus accesorios deberá sujetarse a los siguientes requisitos: Terrestre, marítimo y fluvial: Autorización de venta de explosivos y sus accesorios, permiso para el transporte de los mismos, expedida por la autoridad militar respectiva, factura de pago suministrada por la Industria Militar, solicitud escrita a la autoridad militar de la jurisdicción de la escolta respectiva, sin la cual no podrá trasladar el material, certificación de la entidad transportadora en la que se responsabilice del transporte y custodia del material, del lugar de origen hasta sus destino final. Aéreo: Los mismos requisitos antes mencionados, además de la autorización previa de la Aeronáutica Civil, en donde en forma expresa se haga claridad del tipo de materia que autoriza transportar. El Artículo 57, sobre la importación y exportación de armas, municiones y explosivos dispone: Solamente el Gobierno Nacional, podrá importar y exportar armas, municiones, explosivos y sus accesorios, de acuerdo con la reglamentación que expida el Gobierno Nacional, por conducto del Ministerio de Defensa Nacional. La importación de explosivos y de las materias primas contempladas en el parágrafo 3 del artículo 51 de este decreto, podrá llevarse a cabo a solicitud de los particulares por razones de conveniencia comercial, salvo por circunstancias de defensa y seguridad nacional. La entidad gubernamental encargada de estas operaciones no podrá derivar utilidad alguna y solamente cobrará los costos de administración y manejo. El Gobierno Nacional reglamentó el decreto 2535/93, mediante la expedición de los decretos 1809 del 03 de agosto 1994 y 334 del 28 de febrero del 2002, en sus artículos 19 y 10 respectivamente y concepto jurídico No. 060/96 del Ministerio de Defensa Nacional estipulando: para los efectos del artículo 57 del decreto 2535 de 1993 y artículo 10 del decreto 334 de 2002, el gobierno nacional a través de la Industria Militar puede importar y exportar armas, municiones y explosivos para las personas jurídicas y naturales que así lo requieran, previo cumplimiento de los siguientes requisitos: Para personas jurídicas colombianas o extranjeras: Formulario de Solicitud debidamente diligenciado anexando los documentos que se relacionan a continuación: Certificado de existencia y representación legal o su equivalente internacional del importador, con una vigencia no mayor a 30 días de expedido. Concepto favorable expedido por la autoridad militar competente de la jurisdicción de la sede principal del importador. Acreditar debidamente a la persona responsable de la tramitación y de recibir el material o elementos solicitados. Plan semestral de venta y empleo de sustancias o elementos requeridos. Cuando se trate de nitrato de amonio grado I y II: resolución aprobatoria del Ministerio de Agricultura que fija cupos semestrales de importación y registro ante el ICA como importador, fabricante o distribuidor. Fotocopia a color del formulario de registro e inscripción ante el departamento de control comercio armas, municiones y explosivos Fotocopia del Nit y/o cédula de ciudadanía del solicitante. El parágrafo único del artículo 10 del decreto 334/02 hace la siguiente salvedad: se prohíbe el ingreso, a las zonas francas, a las zonas de régimen aduanero especial, puerto libre de San Andrés, Providencia y Santa Catalina, al igual que la utilización del régimen de transito aduanero y de legalización de conformidad con las normas aduaneras vigentes, de las materias primas y sustancias que sin serlo individualmente explosivos, en conjunto conforman sustancias explosivas. El artículo 2º del decreto 334/02 establece la siguiente cláusula de responsabilidad: toda persona natural o jurídica que adquiera explosivos y accesorios de voladura y/o materias primas controladas, responde por su correcta y exclusiva utilización para los fines detallados en la solicitud de compra. El importador productor, distribuidor, transportador, comprador, se hará acreedor a las sanciones legales a que haya lugar, por uso indebido o destinación diferente que se haga de estas sustancias, igualmente a las sanciones administrativas que pueda imponer la autoridad competente. Descripción del Procedimiento y Requisitos En consecuencia a lo expuesto anteriormente, la industria militar determinó el procedimiento y requisitos para el servicio de supervisión y control de importaciones de armas y municiones, así como explosivos y materias primas, contempladas en el parágrafo 3 del artículo 51 del decreto 2535/93 y reglamentados en el artículo 19 del decreto 1809/94 y artículo 10 del decreto 334 del 28 de Febrero del 2002 como se ilustra a continuación. a. Requisitos para tramitar el permiso de importación de materias primas, explosivos y accesorios de voladura para personas jurídicas colombianas o extranjeras: Formulario de Solicitud debidamente diligenciado anexando los documentos que se relacionan a continuación: Certificado de Existencia y representación legal o su equivalente internacional del importador, con una vigencia no mayor a 30 días de expedido. Concepto favorable expedido por la Autoridad militar competente de la jurisdicción de la sede principal del importador. Acreditar debidamente a la persona responsable de la tramitación y recibir el material y elementos solicitados. Plan semestral y anual de venta y empleo de sustancias y/o elementos requeridos. Cuando se trate de nitrato de amonio grado I y II: resolución aprobatoria del Ministerio de Agricultura (Artículo No. 20 Decreto 334/02) que fija cupos semestrales de importación y registro ante el ICA como importador, fabricante o distribuidor. Fotocopia del Nit o de la Cédula de Ciudadanía del solicitante. Fotocopia a color del formulario de registro e inscripción, ante el departamento control comercio armas, municiones y explosivos. b. Procedimientos para obtener la licencia de importación. La Industria Militar a través de la subgerencia administrativa y a solicitud de la entidad particular presentará ante la dirección del Instituto Nacional de Comercio Exterior, Incomex las licencias de importación con cargo a los permisos de importación anuales otorgados por la gerencia de la industria militar y llevará un estricto control, tanto de la utilización de las licencias aprobadas como los permisos de importación anuales. El Procedimiento se desarrollará así: La Entidad Particular ó persona natural presenta ante la industria militar, el formulario de solicitud de licencia de importación diligenciado, firmado y sellado así: IMPORTADOR: Industria Militar – Mindefensa NIT No. 899.999.044-3 DIRECCIÓN: Diagonal 40 47-75 CAN TELÉFONO: 2 22 29 95 PARA: nombre empresa, nit, dirección y teléfono INDUMIL, recibe el formulario de solicitud de licencia diligenciado y procede a firmarlo. Si la solicitud requiere otros vistos buenos como requisito para aprobación, por parte del DIGECOMEX, esta es devuelta a la entidad particular para que los tramite como requisito previo a favor de la Industria Militar o procede en forma inmediata a radicar dicha solicitud en el DIGECOMEX. se tomará la tasa representativa del mercado. Armas y municiones: se liquidará el 30% sobre el valor FOB de la licencia en dólares. grado fertilizante: se liquidará el 1% sobre el valor FOB de la licencia en dólares. distribución y comercialización: se liquidará el 1% sobre valor FOB de la licencia en dólares. el cual se incluye por concepto de gastos de servicio de supervisión y control a este valor se le aplicara el porcentaje del impuesto a las ventas por servicio. liquidando el porcentaje correspondiente a cobrar sobre el valor FOB de la licencia en dólares. En atención a que INDUMIL. para verificar el cumplimiento del reembolso de divisas. Manejo de la Importación y Gastos Corresponderá a la Entidad Particular contratar en el exterior. conseguir el transporte y seguro para las mercancías y realizar directa o indirectamente los pagos inherentes con estas actividades. Los porcentajes y/o valores bases para la liquidación del servicio de supervisión y control de importaciones y exportaciones son: Para nitrocelulosa. . sobre el valor. se obtendrá de aplicar al valor obtenido en dólares a la tasa representativa del mercado de la fecha de aprobación de la licencia de importación y a este resultado se le aplicará el porcentaje correspondiente del valor del impuesto a las ventas por servicios. de la licencia de importación. Productos químicos para consumo.Una vez aprobada la licencia de importación por el DIGECOMEX. de la fecha que se establezca en el Convenio y a este resultado se le aplicará el porcentaje correspondiente al impuesto sobre las ventas por servicios El plazo para el pago será igualmente el establecido en el convenio y previa facturación por parte de la Industria Militar. figura como Primer Importador. Suscripción de Convenios con INDUMIL Se liquidará el porcentaje establecido en el convenio suscrito entre la Industria Militar y las diferentes firmas mineras para la operación de mezcla de agentes de voladura. El valor a cobrar en pesos colombianos para el caso de los puntos anteriores. free out of board. pentaeritritol y productos químicos. Explosivos y Accesorios de Voladura: se liquidará el 3% sobre el valor FOB de la licencia en dólares. se exigirá al interesado la entrega de una fotocopia de la declaración de cambio. Este valor debe ser cancelado en la Tesorería de INDUMIL para poder recibir la licencia de importación. salvo en casos que se haya establecido procedimiento diferente. FOB de la licencia en dólares. producción. en el caso de armas y municiones solo se entregará la copia del Banco de la República y fotocopia del original para que el beneficiario gestione el giro de divisas. Para calcular el valor a cobrar en pesos colombianos. INDUMIL mediante Oficio dará instrucciones y entregará la licencia de importación en original y dos copias para importadores de productos químicos y explosivos. Manejo de Documentación La Industria Militar mantendrá archivados adecuadamente los documentos de las diferentes operaciones y para cada una de las Entidades Particulares. una vez efectuada la nacionalización y recibida la mercancía en el destino final enviará a la INDUSTRIA MILITAR una copia del juego de documentos de embarque y la fotocopia de la Declaración de Importación con autorización de levante. Aduaneras. etc. Transporte a Destino Final Estará bajo responsabilidad de la Entidad Particular la consecución y pago del transporte para las mercancías hasta su destino final incluido el permiso de transporte y la consecución de escoltas cuando sea necesario. Tanto los documentos de la importación que se mencionan en los literales anteriores como los informes que se mencionan. Instrucciones de embarque. coordinaciones previas con Entidades Portuarias. fotocopias de las licencias de importación. listas de empaque.P. Actividades como la consecución de operador portuario. corren a cargo del consignatario de la mercancía que aparece en la licencia de importación. Recepción y Nacionalización de la Mercancía. se archivarán y mantendrán por un espacio de dos años. antes de suscribir la declaración de importación. nombre de la motonave o aerolínea. la fecha de llegada del material. . Navieras. liquidación del servicio. y la confrontará con la consignada en la declaración de importación y la licencia de importación. SIA o U. Con esta información. conocimientos de embarque o guías aéreas. puerto de arribo. empaque. Para lo anterior.A. conocimiento de embarque o guía aérea. la entidad particular. También estará a cargo del consignatario la entrega de la declaración de importación a la DIAN y la consecución de la autorización de levante de las mercancías. número del pedido de Indumil. depósitos. la declaración de importación y finalmente la declaración de cambio. nombre de la. tributos aduaneros y bodegajes. el Representante de INDUMIL verificará la información de la factura comercial. lista de empaque. Se asegurará por todos los medios que la mercancía sea transportada cumpliendo las normas de seguridad para el transporte. la Industria Militar emitirá instrucciones para adelantar en conjunto con la SIA (Sociedad de Intermediación Aduanera) o UAP(usuario Aduanero permanente) la supervisión y control en puerto. así como el pago de facturas por concepto de manejo de carga. utilización de instalaciones portuarias. dirección y Teléfono y persona a contactar en el puerto de llegada. Para facilitar la actividad anterior. enviará fotocopia de la respectiva declaración de cambio. embalaje y manejo de material explosivo. Realizado el reembolso. Transportadoras.22-48-89. Sociedad intermediaria aeropuertiaria. actividad que se iniciará con las solicitudes de permisos de importación. incluido el suministro de toda la información y las facilidades a la DIAN para las inspecciones documentarías y/o físicas que esa Entidad determine. licencia de importación que se está utilizando.Declaración de Importación La declaración de importación será elaborada por la sociedad de intermediación aduanera o la Empresa interesada y será firmada conjuntamente con INDUMIL. copias de los documentos de embarque como: factura comercial. la Entidad Particular deberá informar oportunamente a INDUMIL Vía Fax 2. etc. Estado de utilización de las licencias de importación. licencia de importación. Estado de las declaraciones de importación.Control y Seguimiento Para asegurar la eficiencia en las diferentes etapas del Procedimiento general que se ha trazado y en especial en las etapas de permisos de importación anual. etc. Control estadístico de la supervisión y control de importaciones. Las demás que se consideren importantes para el adecuado manejo estadístico de las operaciones de importación que se generen en desarrollo del presente Procedimiento. la Industria Militar realizara con la colaboración de la Entidad Particular un seguimiento permanente del desarrollo de las citadas etapas y preparará y mantendrá actualizados los Informes sobre el particular. Registro y control estadístico La Industria Militar llevará un registro y control permanente de los siguientes aspectos: Estado de utilización de los permisos de importación anual. . Ingresos por servicio de supervisión y control. Fuente: Atlas copco. En la tabla 5. Propiedades de las rocas y de los macizos rocosos: Los materiales que conforman los macizos rocosos. se caracterizan por sus discontinuidades estructurales y tanto éstas como las propiedades de las rocas: resistencia a la compresión simple.2 Desviación de barrenos según tipo de martillo y altura de banco Barrido del barreno según diámetro: El caudal de fluido de barrido que debe pasar por el espacio anular existente entre el barreno y el varillaje de perforación de estar comprendido entre 15 y 40 m3/s. De 20 m en adelante. con algunas restricciones en algunos tipos de terreno. A partir de los 15m la selección del método debe apoyarse en otros factores como son las condiciones de la máquina y el tipo y características de la roca. Un valor medio que puede considerarse es de 25 – 30 m3/s. Sobre éstas cantidades pueden darse variaciones en función del tipo de detritus a evacuar. integrados dentro de una estructura geológica. Parámetros básicos de perforación Estos parámetros deben valorarse en forma conjunta. sin embargo. Una aproximación a la capacidad de producción se puede estimar a partir del diámetro del barreno y de la altura del banco.2 se resumen algunos valores empíricos para la desviación de los barrenos según el tipo de martillo que se emplee y la altura del banco. se tiene que para alturas de banco hasta 15m el método ideal es el martillo en cabeza. Altura de banco: El rango de profundidades de perforación comprendida entre los 12 y 25 m de banco puede ser suplida por técnicas de perforación con martillo en cabeza o en fondo. el método sugerido es el martillo en fondo. la abrasividad y la heterogeneidad entre otras. http://www.com/tools Tabla 5.atlascopco. .CRITERIOS DE SELECCIÓN DEL EQUIPO DE PERFORACIÓN Los criterios básicos de selección de un equipo o técnica de perforación son: Necesidades de producción Los ritmos de la excavación son determinados por el volumen de roca a mover y el plazo o el término de tiempo que se tienen para efectuar dicha remoción. condicionan la selección técnica de la perforación. La mano de obra para la máquina. entre otros. entiéndase como la especialización del operario. La disponibilidad de repuestos y accesibilidad al mantenimiento.Granulometría: en el caso de una cantera. Este aspecto se puede desglosar para su análisis. Economía de la operación El otro aspecto de selección del equipo de perforación. El consumo de combustible. es el económico. la granulometría requerida ayuda a determinar el diámetro de perforación. teniendo siempre en cuenta que la eficiencia de la perforación consiste en lograr la máxima velocidad de penetración al menor costo posible: La inversión inicial. muchas veces el de mayor peso. . en los siguientes ítems. . . éstos parten de conceptos básicos como son los que a continuación se exponen: .1 Tipos de equipos de perforación Sin embargo de los desarrollos. es pertinente tocar también el tema de la perforación de rocas y los equipos que se requieren para esta actividad. Finalmente es un barreno el que en la mayoría de los casos va ha contener el explosivo que se hace detonar en busca de los requerimientos de la voladura planeada. En la tabla 5. en este aspecto la industria competente ha tenido grandes y significativos desarrollos.1 se resume la aplicación de algunos equipos de perforación dependiendo del trabajo a desarrollar.EQUIPOS DE PERFORACIÓN Figura 5.1 Equipo hidráulico de perforación rotopercutiva de martillo en cabeza con brazo articulado En concordancia con lo que hasta ahora se ha venido tratando en este texto. (*) sobre orugas Fuente: Sanz Contreras.63 Tabla 5. 1993. Como ya se menciono anteriormente. p. Taladro percutor o de percusión: Es un taladro que quiebra la roca en partículas pequeñas por medio del impacto de golpes repetitivos. Para esto se utilizan los taladros de diamante. consistentes en un taladro giratorio del tipo abrasivo cuya barrena tiene en punta una matriz de metal con incrustaciones de diamante. desintegra la roca . que a medida que gira el taladro. semejante al martillo. Taladro abrasivo: este taladro muele la roca en partículas pequeñas por medio del efecto abrasivo de una broca que gira en el agujero o barreno Martillo o perforador: Taladro neumático tipo percutor de tamaño suficiente para ser operado por un hombre Perforadora: Taladro neumático tipo percutor. pero de mayor tamaño que requiere de un montaje mecánico para su operación Perforación con extracción: Método utilizado para la obtención de muestras o núcleos de roca a partir del barreno para fines de exploración. La longitud o profundidad del barreno. Para que se logren los resultados planeados para la voladura es indispensable que los barrenos estén rectos y alineados. compresor y barras. si hace parte de la operación. La estabilidad del barreno. como se verá más adelante. a saber: El diámetro del barreno.3. aunque ya ha sido nombrado repetidas veces a través de este texto. Para una perforación eficaz. de la clase de roca. Para que esto se suceda se debe tener especial cuidado en cinco frentes.LOS BARRENOS Inicialmente. Este factor esta directamente relacionado con el diseño previsto para la excavación. por lo menos hasta la operación de cargue del explosivo. carro. Las paredes del barreno deberán permanecer sin derrumbes ni desprendimientos locales. un barreno puede definirse como una cavidad perforada en la roca. transporte y trituración. es frecuente usar aire para el barrido del barreno. dependiendo del tipo y tamaño de la roca. Recuérdese que éste parámetro se toma en combinación con el esquema geométrico de la voladura para efectos de lograr la fragmentación adecuada para los equipos de carga. Este factor esta condicionado por las características geológicas de la roca a perforar y por el contenido de agua dentro del macizo. de los capítulos anteriores se sabe de la importancia de una correcta ejecución de los barrenos en el éxito de la voladura. destinada a la localización en ella de cargas listas para la explosión. generalmente. . El detritus. en la compatibilidad entre la barra y la broca y los dispositivos de guía. perforadora. Una selección correcta de los útiles de perforación contribuye a mejorar la estabilidad de los barrenos. y en metros o pulgadas su longitud o profundidad. Igualmente. En trabajos a cielo abierto. y cuyas dimensiones. varios tipos de perforación para barrenar. Para esto se requiere un cuidado adecuado en las labores de emboquillado. pues de ser así se necesitará gastar energía en su trituración lo que se traduce en desgaste adicional en las brocas y accesorios de perforación a la vez que se disminuyen los rendimientos y se incrementan los riesgos de atascamientos. de sección circular normalmente. La desviación de la perforación. se requiere evacuar permanentemente el detritus. justo después de su formación de tal forma que no llegue a depositarse en el fondo del barreno. con el fin de obtener el máximo de rendimiento ante un conjunto de costos de toda la operación razonables. partículas de roca desintegrada. de la naturaleza del terreno. Para su ejecución se utilizan. de mayor tamaño. donde el polvo producido puede eliminarse por medio de captadores. Debe ser determinado en concordancia con el equipo de perforación disponible y con el explosivo a utilizar. por su magnitud son expresadas en milímetros o pulgadas el diámetro de la sección. en la fuerza que se aplique en el avance. En la medida que su valor se incremento o sea mayor se requerirá a si mismo un equipo. Las partículas se evacuan por el hueco anular comprendido entre el varillaje y la pared del barreno como se muestra en la figura 5. Normalmente la desviación tiende a aumentar con la profundidad. de la profundidad que se quiera perforar y del tamaño de roca que se quiere lograr con la voladura. menor penetración y un desgaste innecesario e improductivo de la broca entre otras. logrando además un efecto sellador sobre las paredes de los barrenos. . con el fin de facilitar la elevación de las partículas gruesas hasta la superficie. Un aspecto a tener en cuenta es que a mayor velocidad de penetración.2 Principio de barrido de un barreno En labores subterráneas se utiliza principalmente el barrido con agua que contribuye a la vez a para captar el polvo.Cuando se practican perforaciones en materiales sueltos se suele combinar el aire con espuma. Esta metodología supone una perdida en rendimiento del orden de 10 al 20%. Figura 5. como agente de barrido. hay una más pronta generación de detritus y por consiguiente se requiere una mayor volumen de barrido lo que se soluciona aumentando la presión del fluido que se emplee o haciendo mayores los orificios de barrido. Al no implementar soluciones como las mencionadas se pueden presentar consecuencias desfavorables como son: mayores riesgos de atascamiento. Técnicas rotativas Perforación rotativa con tricono. .TÉCNICAS DE PERFORACIÓN Lo primero a tener en claro es el objetivo de la perforación. Adaptabilidad y eficacia de los equipos a las condiciones de trabajo. se pueden acometer diversidad de proyectos. Recursos y accesibilidad al mantenimiento y servicio de los equipos en el sitio de trabajo. El sistema de captación de polvo. el cual es abrir unos huecos de sección cilíndrica en un terreno. Con estos dos sistemas. El fluido de barrido del detritus. Partiendo de este objetivo se conocen dos grupos de técnicas de perforación: Técnicas rotopercutivas o percutidas Martillo en cabeza. conforme a un esquema geométrico preestablecido. El útil o broca encargada de romper la roca. Perforación con útiles de corte. El varillaje encargado de transmitir el impulso mecánico. bien conocidos como barrenos. Independiente del sistema de perforación que se tenga se distinguen en ellos los siguientes elementos: La perforadora que puede ser manual o mecanizada. Los motores generadores de energía. Martillo en fondo. donde posteriormente se ubicarán las cargas de explosivo y sus accesorios iniciadores. en combinación o de manera independiente. Para la selección del sistema de perforación se deben tener en cuenta criterios tales como: Factores de tipo económico. 3 Barrenador rotopercutivo La percusión. donde los impactos producidos por el golpe del pistón originan unas ondas de choque que se transmiten a través del varillaje a la broca.Técnicas de Perforación Rotopercutiva El principio de funcionamiento de los equipos de perforación rotopercutiva es sencillo reduciéndose a la transmisión de la energía de trabajo entre elementos iniciándose con el impacto de un pistón sobre un varillaje o útil.63). (Sanz. 1993. Figura 5. que a su vez transmite la energía al fondo del barreno por medio de un tercer elemento que es la broca.4 Nivel de esfuerzos sobre la barra de transmisión en la perforación rotopercutiva . p. Figura 5. se clasifican en: Perforadoras con martillo de cabeza. donde por medio de un fluido se extrae el detritus del fondo del barreno. o bien la percusión dependiendo de las condiciones del terreno. En los martillos manuales. para mantener en contacto la roca con la broca. que pueden ser neumáticas o hidráulicas. Sobre ésta técnica de perforación se resaltan las siguientes ventajas: Tiene aplicación en rocas cuya resistencia a la compresión simple es variable. En los equipos de perforación pesados. en función de los impactos así: a menor número de impactos corresponde un menor par de rotación. la broca. El empuje. el pistón. Es operable en un amplio rango de diámetros de perforación. golpea una barrena. la rotación se transmite a través del buje de rotación del martillo y es accionada por el propio mecanismo del pistón.La rotación. encargada de romper la roca en esquirlas. El barrido. Los equipos rotopercutivos. El proceso de rotura de roca que se da de la siguiente manera (figura 5. Los principales campos de acción de ésta técnica lo constituyen los túneles y las galerías. Así mismo se requiere la evacuación de los trozos de roca que se van generando. Debido a su forma se requiere de hacerle rotar para poder que cumpla su función. Perforación con martillo en cabeza Constituye el sistema mecanizado más clásico de perforación de barrenos. Perforadoras con martillo en fondo. con la que se hace girarla broca para cambiar la zona de impacto. la rotación es accionada a través de un motor independiente. El mantenimiento de los equipos es sencillo lo que permite que sea rápido y accesible. en las cuales la acción del pistón se lleva a cabo de una forma neumática y la acción de rotación puede ser hidráulica o neumática. .5): un elemento exterior de acero. que transmite la energía al fondo del barreno por medio de un elemento final. dependiendo de donde se instale el martillo. Los equipos son flexibles y de alta movilidad. lo que permite manejar bien la rotación. y diámetros pequeños: de 38 a 100 mm. dirigido por una válvula que regula el paso de aire comprimido generado por un compresor. de gran eficiencia. neumáticas de martillo en cabeza. con longitudes entre 2 y 15 m. un mecanismo de rotación que puede ir o no incorporado al pistón. conformadas por: un cilindro que contiene al pistón. Si esto no se produce. dentro de las perforadoras de martillo en cabeza. lateralmente en la cabeza frontal de la perforadora. y que se encarga de golpear el extremo de una barrena. que se mueve alternativamente. tienen aplicación principalmente en barrenos cortos.5 Acciones básicas de la perforación con martillo en cabeza Debido a que parte de la energía del impacto se disipa en cada una de las uniones entre los elementos del sistema de transmisión y en los cambios de sección del varillaje y a que la energía tiene relación directa con la velocidad de penetración ocurre que ésta segunda disminuye a medida que aumenta la profundidad del barreno. la capacidad del barrido se reduce afectando igualmente la velocidad de penetración. las de acción hidráulica. agua o aire. Existen también. utiliza un motor eléctrico que acciona un grupo de bombas que suministran un caudal de aceite que impulsa los componentes. Este tipo de perforadoras. y finalmente de un sistema que permite el barrido del barreno para la evacuación del detritus que bien puede ser por medio de una aguja de barrido que atraviesa el pistón o bien por medio de la inyección del fluido de barrido. En estos sistemas neumáticos la presión es constante y es la misma tanto para el impacto como para el aire de barrido aspecto que es importante tener en cuenta pues ante un incremento de la profundidad del barreno se requiere de mayor presión de aire de barrido para la evacuación del detritus. Dentro de estas perforadoras se distinguen las de acción neumática. encargado precisamente de imprimirle el movimiento de rotación a éste. de desarrollo posterior a las neumáticas.Figura 5. pero con composición similar. . diferenciándose principalmente en que en ves de utilizar aire comprimido para el accionar del motor de rotación y para el movimiento alternativo del pistón. una unidad integrada con la broca de perforación (figura 5. Esto ha facilitado el desarrollo de equipos de perforación compactos livianos. dentro del barreno. la energía del impacto. Una aplicación de la perforación con martillo hidráulico en cabeza son. debido a que tiene una mejor transmisión de energía que se traduce en mejores rendimientos. por lo que se evitan las pérdidas de energía en las juntas del varillaje como se daba en las anteriores. el par de rotación. limitan el tamaño de la unidad de potencia. Posibilidad de adaptar el diseño de la perforadora a las características de la roca. aspecto que puede ser resuelto con el empleo de brocas guía. el avance y los parámetros de barrido son ajustables y adaptables a las propiedades de la roca que se perfora para lograr una optimización en la velocidad de penetración. gracias a su elevado rendimiento y al mínimo caudal de aire que se precisa para el barrido del detritus. El bajo nivel de potencia requerido. con una excelente capacidad de desplazamiento. Sin embargo puede constituirse como un inconveniente la desviación de los barrenos de su posición inicial dependiendo del tipo de broca que se use. La longitud de la carrera. en obras lineales. la velocidad de rotación. Menor consumo de combustible por metro perforado en comparación con los equipos neumáticos de martillo en cabeza o en fondo. Perforación con martillo en fondo Su mecanismo de funcionamiento está basado en el impacto directo del pistón sobre la broca de perforación. Figura 5. Los niveles de ruido producidos durante la perforación con equipos hidráulicos son inferiores a los producidos por los neumáticos al evitarse los escapes de aire. Mejor aprovechamiento de la energía. la frecuencia de los impactos. Tiene la facilidad de poder variar la presión de acuerdo con la profundidad del barreno que se este perforando. El martillo en fondo forma.6 Martillo en fondo . El aire de escape limpia el detritus de la parte inferior del barreno y lo transporta al exterior del mismo. Con estas condiciones se aprecia que este sistema hidráulico mejora algunos elementos de ejecución del sistema neumático al poder sostener la velocidad de penetración. las ejecutadas con voladuras controladas con barrenos poco profundos.6). Algunas de las ventajas de este sistema hidráulico que ha venido sustituyendo en gran manera al sistema neumático son: Mayor capacidad de perforación. Los tubos de perforación conducen el aire comprimido hasta el mecanismo de impacto y transmiten el par de rotación y la fuerza de avance.Las perforadoras hidráulicas están equipadas con un compresor que tienen como única función suministrar el aire para el barrido del detritus. teóricamente. se hace de manera directa. comercialmente los más comunes van desde 76 hasta 305 mm.La velocidad de penetración de un martillo en fondo. 1993. Los mayores diámetros son utilizados en la ejecución de barrenos más cortos. El hecho de que su varillaje sea del mismo diámetro en toda su longitud y que no tenga acoplamientos reduce el riesgo de atascamientos por la caída de fragmentos de roca dentro del barreno. unida a un varillaje rígido y a una buena guía entre el martillo en fondo y las paredes del barreno. El espacio anular que se forma entre el tubo de perforación y las paredes del barreno debe tener unas dimensiones adecuadas para la correcta evacuación del detritus a través del mismo aire que acciona el mecanismo de impacto. Este sistema no presenta desviaciones considerables en el barreno por lo que se hace bastante práctico en perforaciones en roca de alta fracturación. . (Sanz. Para aumentar o mantener la velocidad de penetración se puede incrementar la energía en el mecanismo de impacto aumentando la presión de aire en el martillo de fondo.71). En la perforación destinada a la excavación de grandes volúmenes de producción la gama de diámetros esta comprendida entre 85 y 165mm. en la construcción de canalizaciones y en la ejecución de sistemas de drenaje en obras lineales. se pueden perforar barrenos profundos a velocidades constantes. Se pueden perforar barrenos rectos y profundos con un barrido eficaz. debido a las pérdidas que se dan en las juntas del varillaje. Técnicas de Perforación Rotativa Los equipos de perforación rotativa están constituidos principalmente por: una fuente de energía. es normal esperar una pequeña disminución de la velocidad al reducirse la capacidad del barrido. Frente a otros sistemas se resaltan las siguientes ventajas: Dado que la transmisión de la energía o la fuerza de impacto. individuales o conectados en serie. sin embargo. Las desviaciones del barreno son mínimas gracias a que la fuerza de avance es relativamente pequeña. en contraste con la perforación con martillo en cabeza en que la velocidad de penetración disminuye en la medida que aumenta la profundidad del barreno. La aplicabilidad de diámetros grandes se da en cimentaciones por pozos. no debe variar con la profundidad del barreno. y en diámetros entre 85 y 200 mm que pueden ser ampliados si se combina con el sistema de martillo en cabeza. desde el pistón hasta la broca de perforación. donde el tubo de perforación está adaptado al chasis que se esta utilizando. En cuanto a la profundidad de barreno es común su uso entre 50 y 305 mm. lo que permite conseguir excelentes resultados de perforación en todo tipo de roca siempre que las paredes del barreno sean estables. En condiciones especiales y difíciles es posible incrementar la capacidad del barrido. martillo en fondo. 60 a 100 Mpa. p. la rotación y el aire de barrido a una broca con dientes de acero o de insertos de carburo de tungsteno que deben fragmentar la roca. tiene aplicación principalmente en rocas de resistencia a la compresión medio alto. que transmiten el peso. Son igualmente preferidos cuando se requiere perforar barrenos largos y buena calidad en los acabados finales de los taludes. una batería de barrar o tubos. mediante un sistema directo a adaptado con toberas de barrido. Este sistema. en las barras y en la broca.La energía que se transmite a través de las barras de perforación hace que estas giren mientras van penetrando por efectos de la elevada fuerza de avance. (c) Falsa barra Kelly Fuente: Instituto Tecnológico Geominero de España. las perforadoras poseen un sistema de rotación montado generalmente sobre un bastidor que se desliza a lo largo del mástil de la perforadora. La velocidad de rotación. (b) Mesa de rotación. El desgaste de la broca. . Y las que no dependen del equipo. Para conseguir el giro de las barras y la transmisión del par de giro. p.7). o de falsa barra Nelly (figura 5. son: Las características propias de la roca a volar. Estos sistemas de rotación pueden ser: directos. las pérdidas de energía.75 Figura 5. Aquí.7 Sistemas de rotación La selección de cualquiera de estos sistemas depende de las condiciones del terreno donde se efectúan los trabajos y de otros factores tales como: maniobrabilidad. Los rendimientos del operario. El caudal de aire necesario para la evacuación del detritus. Y sus sistemas de montaje pueden ser sobre orugas o sobre neumáticos. movilidad de la máquina y la estabilidad. Sin embargo las características básicas que intervienen en la perforación rotativa y que depende de la máquina son: El empuje sobre la roca. de mesa de rotación. (a) Directo. 1994. El diámetro del barreno. son despreciables por lo que se logra que la velocidad de penetración no experimente variaciones considerables con la profundidad del barreno. llamadas externas. sin embargo. se emplea para hincar los botones del tricono en la roca. dejando la aplicación de los diámetros superiores para la excavación de grandes volúmenes.8 Perforación rotativa Los botones a que se hace referencia son los elementos de corte de la broca de perforación. una fuerza de avance elevada mejora la capacidad de penetración de la broca en la roca. Así. La limpieza del hueco de perforación se efectúa mediante circulación de aire. Perforación con tricono En este sistema. tenerse en cuenta que una fuerza de avance excesiva puede ocasionar fallos en el tricono.8). la fuerza de avance. las cuales varían tanto en forma y en ángulo de posición. . Figura 5.Los diámetros de operación más frecuentes están comprendidos entre 50 y 311 mm (2” a 12¼”). (figura 5. aspecto que se presentara posteriormente. Este sistema es aplicable en dos campos a saber: Rocas donde la resistencia a compresión simple es menor de 80 Mpa. valiéndose de su filo. En este sistema la fuerza de avance tiene como objeto mantener en contacto íntimo el útil de corte con la roca para que sea éste. para que el barrido sea eficaz. fluyendo a una debida velocidad. puesto que con niveles superiores la abrasión sobre la broca incrementaría el índice de desgaste haciendo poco rentable la operación en cuanto a costos de mantenimiento. Perforación con útiles de corte La perforación por corte se lleva a cabo con brocas en cuya estructura se disponen elementos de carburo de tungsteno u otros elementos de alta dureza. Debe. el que efectué el corte de la roca. Rocas cuyo contenido de sílice no sea superior al 8%. La correcta elección del tricono es definitiva para obtener la mayor vida del útil de corte. Esta eficiencia se logra buscando el equilibrio correcto entre el caudal de aire y el anillo definido por la tubería de perforación y las paredes del barreno. la adecuada velocidad de penetración y el menor costo de operación por unidad de perforación. transmitida al varillaje por medio de un dispositivo de empuje por cadena de accionamiento hidráulico y que es función de la resistencia a la compresión simple de la roca. Técnicas para perforación destinada a anclajes. En el proceso la broca ODEX. De esta manera. Método OD: el entubado se hace por percusión y rotación.Otras Técnicas de Perforación Adicional a las técnicas descritas anteriormente existen también otras metodologías que se podrían llamar más específicas. cuando se alcanza nuevamente la roca sana. Así también se logra su extracción. perdiendo su excentricidad y permitiendo la caída del tubo. lateral o central. Una perforación de un macizo bien puede iniciar. que permite ir introduciendo la tubería en la medida que avanza la penetración. empleando el principio del escariado continuo. una vez se supera el nivel del material suelto. . pues están determinadas por sus aplicaciones muy específicas. la perforación puede continuarse con el mismo equipo. se implementa un sistema de entubado en la medida que avanza la perforación el cual posteriormente es reemplazado por tubos de PVC. para poder ser reemplazada por una broca normal para continuar con la perforación cuando se alcanza la roca sana. Se resalta dentro de este listado la primera pues es muy frecuente encontrar los macizos rocosos recubiertos por recubrimientos formados por arcillas. teniendo especial cuidado de elevar la presión de barrido y la velocidad del agente de barrido. En este proceso es fundamental que el barrido se haga de manera eficaz lo cual se hace mediante un adaptador central o un cabezal independiente de barrido. y al alcanzar la profundidad requerida. el entubado. gravas y/o materiales con diferente grado de compactación. obras de paso y otras. gira en sentido contrario un par de revoluciones. Dentro de éstas se pueden resaltar las siguientes: Técnicas para perforación de macizos rocosos con recubrimientos de materiales sueltos como pueden ser: arenas. Técnicas para perforación de chimeneas y pozos. se conocen dos metodologías básicas a saber: Método ODEX: el entubado se realiza sin rotación valiéndose exclusivamente de las vibraciones de la perforadora y el peso propio de los tubos. La metodología ODEX emplea una broca especial excéntrica. es decir. va perforando un barreno de mayor diámetro que el del tubo. arcillas y gravas entre otros. Técnicas para perforación destinada a drenajes Técnicas para perforación de excavaciones destinadas a cimentaciones. al atravesar este tipo de niveles litológicos. por el interior del tubo. terminar o atravesar un recubrimiento de éste tipo de material y se puede practicar mediante martillos en cabeza o en fondo. ODEX. Para evitar que se produzcan derrumbamientos en las paredes del barreno. arenas. que además toma este mismo nombre. Para este tipo de procedimiento. pero cuando la perforación es para voladura se utiliza más el roscado con el fin de poderlos recuperar. el agente de barrido se suministra a través de una cabeza de barrido. con una corona de carburo cementado en el extremo inferior. también se puede emplear el agua. el equipo de perforación OD consta de un tubo exterior de revestimiento. el rozamiento entre el tubo de revestimiento y las paredes del barreno aumenta conforme aumenta la profundidad del barreno. Este método es aplicable solo para martillo en cabeza. Cuando la perforación se realiza con martillo en cabeza. Por obvias razones. El detritus y los lodos provenientes de la perforación ascienden por el anillo que forman el varillaje interior y la entubación y se evacua por un tubo adaptado en el cabezal de golpeo. Para este caso los tubos deben ser de alta cálida pues deben asumir los impactos. formada por un lubricante y una mezcla de agua con sustancias biodegradables. el entubado. cuando se hace con martillo en fondo se suministra a través de la unidad de rotación y los tubos de perforación. Por otro lado. o par y se constituye en una limitante para barrenos profundos. . de revestimiento dejados así pueden ser roscado o no. Este sistema completo se conecta a la perforadora por medio de adaptadores especiales que le transmiten tanto la rotación como el impacto al tubo y al varillaje. En barrenos más profundos se emplea una espuma. y a veces. El tubo lleva en su interior un varillaje de la misma longitud que son unas barras con una broca en cruz. Como agente de barrido se emplea el aire en barrenos hasta de 20m de profundidad. lo que requiere un martillo de elevada potencia. Adicionalmente van roscados y unidos por acoplamientos para posteriormente ser retirados y reemplazados por tubos plásticos o mangueras que permitan la carga del explosivo.Los tubos. 6°C.AGENTE EXPLOSIVOS SECOS Los agentes explosivos comprenden el grupo de explosivos que no son sensibles al detonador No. Ver Tabla 2. El tamaño de sus partículas oscila entre 1 y 3mm. La temperatura del medio ambiente juega un papel importante en la absorción de la humedad. propiedad que adquiere solo cuando es mezclada con combustible. A 10°C 60.1 . Normalmente el nitrato de amonio utilizado tiene una micro porosidad del 15% que sumada a la macro porosidad llega a niveles del 54%. redundando en una reacción muy lenta en el proceso de detonación. La solubilidad del nitrato de amonio en el agua es grande y varía ampliamente con la temperatura.8 adicional a su característica de estar compuestos a base de nitrato de amonio. Aisladamente no es una sustancia explosiva. el aire tan solo tiene 21% de oxígeno. Figura 2. reaccionando violentamente y aportando oxígeno del cual tiene un contenido del 60%.9% solubilidad La higroscopicidad es tan bien elevada llegándose a convertir en líquido en presencia de aire con el 60% de humedad.1 Nitrato de amonio El nitrato de amonio (NH4NO3) O nitrato amónico es una sal inorgánica de color blanco. Su densidad a granel es 0. 1. pero tiene repercusión en la disminución de la sensibilidad.0% solubilidad A 20ºC 65.72g/cm3 provocaría una absorción menor de combustible.0% solubilidad A 40°C 73. Una densidad mayor. similar a la de los cristales.8gIcm aproximadamente. La absorción de humedad suele mitigarse con la adición de sustancias inertes hidrofílicas como el caolín o las arcillas en polvo.4% solubilidad A 30°C 70. resultado de la interacción de amoniaco y ácido nítrico cuya temperatura de fusión es 160. éste no es usado en barrenos húmedos. En la figura 2. Figura 2.1 Temperatura ambiente Vs absorción de humedad El ANFO Es el resultante de la combinación del nitrato de amonio con el gas-oil. La presencia de sustancias orgánicas acelera su descomposición y baja la temperatura a la cual esta se produce. es de preferencia el gas-oil frente a otros como la gasolina o el kerosén por el hecho de no tener un punto de volatilidad bajo. En cargas de 76mm de diámetro una humedad superior al 10% produce la insensibilidad del agente explosivo. aunque la mezcla de el nitrato de amonio con cualquier combustible puede producir el agente explosivo. lo que lo hace menos riesgoso a producir explosiones de vapor. Fuente: Instituto de fabricantes de explosivos. Aceites usados también han sido utilizados como combustible.En ocasiones suelen protegerse los granos de nitrato de amonio con sustancias hidrófugas que impiden su humedecimiento superficial. aunque tienen el inconveniente de reducir la sensibilidad a la iniciación y propagación. . la velocidad de detonación y el rendimiento energético. principal componente del ANFO. EUA Tabla 2.3 se pueden distinguir algunos de los diferentes explosivos que se pueden lograr teniendo como base el nitrato de amonio y el gas-oil con distintos sensibilizantes. Ante esta situación queda solo envolver el ANFO en recipientes impermeables al agua. Anteriormente se empleaba polvo de carbón como combustible.2 ANFO en empaque a granel Debido a la gran solubilidad del nitrato de amonio. pero puede llegar a detonar si se calienta por encima de los 200°C en un recipiente cerrado. pero posteriormente fue cambiado por combustibles líquidos en aras de lograr mezclas más íntimas y homogéneas con el nitrato de amonio. El nitrato de amonio es completamente estable a temperatura ambiente. De aquí que venga empaquetado en bolsas plásticas impermeables y resistentes al agua. La sensibilidad también es afectada con la cantidad de combustible. De otro lado el diámetro de la carga es un parámetro de diseño que incide de forma decisiva en la . recubriéndolo con parafina.3 Agentes explosivos secos con base en nitrato de amonio El contenido de combustible en la mezcla juega un papel importante y determinante en las propiedades del ANFO. el ANFO se vuelve inerte al no poderse detonar o haciéndolo solo en la zona inmediata al iniciador. pero se hace más difícil la iniciación. en cuanto al agente explosivo en si. y con una cantidad superior al 7% la sensibilidad inicial decrece notablemente.6g/cm3 lo que significa que si se quiere conseguir una densidad normal entre 0.Figura 2. aunque la energía disponible es muy baja. proceso que es altamente peligroso y hace peligroso al agente en su transporte y manipulación por lo que se recomienda cubrir los gránulos de nitrato de amonio con tierra diatomácea u otros agentes aglutinantes. En la medida que ésta aumenta. o bien que el ANFO ha absorbido agua de los barrenos o no se ha iniciado correctamente.85 g/cm3 para alcanzar unas buenas característica de detonación será preciso vibrarlo o compactarlo. El tamaño de los granos de nitrato de amonio influye a su vez en la densidad del ANFO. Como se mencionó anteriormente el principal enemigo del ANFO es el agua pues absorbe una gran cantidad de calor para su vaporización rebajando considerablemente la potencia del explosivo. Así cuando éste se reduce a menos de 100 mallas su densidad a granel pasa a ser 0. se procura proteger básicamente su compuesto de Nitrato de amonio.2g/cm3 de densidad. humos color naranja es un indicativo de un porcentaje insuficiente de combustible gas-oil. Las características explosivas del ANFO varían también con la densidad. El contenido de combustible igualmente afecta la cantidad de gases nocivos desprendidos en la explosión (CO + NO). pues con un 2% de gas-oil la iniciación puede conseguirse con un detonador. Por encima de 1. En zonas o temporadas de calor excesivo. Cuando en la voladura se producen. se acostumbra a añadir mayor cantidad de combustible al ANFO pues por efectos del mismo calor se puede llegar a perder hasta 50% del combustible lo que por consecuencia se traduce en una merma en la eficiencia del explosivo.80 y 0. la velocidad de detonación se eleva. El diámetro crítico de este explosivo está influenciado por el confinamiento y la densidad de carga. mientras que con 1. usado dentro de barrenos en roca con una densidad a granel de 0. En la práctica los multiplicadores de 150g son efectivos en diámetros de carga inferiores a los 15Omm y por encima de ese calibre se recomiendan multiplicadores de 400 a 500g. La sensibilidad de iniciación del ANFO disminuye conforme aumenta el diámetro de los barrenos.8g/cm3 el diámetro crítico es de unos 25mm.velocidad de detonación del ANFO. .15g/cm3 se eleva a 75mm. agentes y explosivos de voladuras.CLASES DE EXPLOSIVO El trabajo con explosivos demanda. Por éstas razones a continuación se hablará de las sustancias explosivas más relevantes e indispensables en la ingeniería civil. cosa que permita predecir su comportamiento antes durante y después de su utilización. por obvias razones. Existen diversas clasificaciones de los explosivos. un conocimiento previo de la sustancia en sí. alguna de ellas los clasifica como permisibles. . otra clasificación se refiere a si son o no sensibles al detonador #8. dinamitas. Rocas conformadas en bloques En los macizos con un espaciamiento grande entre discontinuidades que conforman bloques voluminosos in-situ y en los terrenos donde existen grandes bolos dentro de matrices plásticas. En este caso se aconsejan explosivos con una relación entre energía de tensión y energía de gases equilibrada como puede ser el ALANFO y el ANFO pesado. como es el caso del ANFO. logre crear un mayor número de superficies nuevas en la formación. 1994. la fragmentación está determinada fundamentalmente por la geometría de la voladura y en menor grado por las propiedades del explosivo. Esto con el ánimo de lograr los resultados óptimos de la voladura con el aprovechamiento máximo el explosivo seleccionado. es importante conocer. Por esto es conveniente el uso de explosivos con una alta energía de los gases. emulsiones y explosivos gelatinosos. . basándose en su energía de tensión. R ocas muy fisuradas Para éste caso los explosivos con alta energía de tensión tienen muy poca influencia sobre la fragmentación final. adicionalmente. Rocas porosas En este tipo de roca se produce una gran amortiguación y absorción de la energía de tensión. otros factores de suma importancia en la selección del explosivo adecuado para cada voladura especifica. Característica de la Roca Es obvio que el primer factor a tener en cuenta en una voladura es precisamente el tipo de roca que se pretende fracturar o mover. sin embargo es conveniente observar las siguientes sugerencias con el ánimo de retener los gases dentro de los barrenos el mayor tiempo posible (Instituto Tecnológico Geominero de España. la cual originalmente presenta pocas fisuras y planos de debilidad. pues cuando se empiezan a desarrollar las grietas radiales éstas se interrumpen rápidamente al interceptarse con las fracturas preexistentes. por tanto es la energía de gases la que prácticamente realiza todo el trabajo de rotura. p167): Controlar la longitud y material de retacado. De esta forma serían ideales los explosivos con una elevada densidad y velocidad de detonación como los hidrogeles. Podría sin embargo limitarse un poco más este concepto refiriéndolo a características de roca más específicas como a continuación se menciona: Rocas masivas resistentes Se requiere de un explosivo que.CRITERIOS DE SELECCIÓN DE EXPLOSIVOS Después de conocer las características básicas de algunos explosivos. de ésta es importante tener en cuenta su naturaleza y sus propiedades geomecánicas. Por esto se deben seleccionar explosivos de baja densidad y velocidad de detonación como por ejemplo el ANFO. Por encima de los 100mm no existen problemas con el ANFO. 1994. Por esto es conveniente tomar las siguientes precauciones (Instituto Tecnológico Geominero de España. Cebar en fondo. Diámetros entre 50 y 100 mm el ANFO es adecuado en las voladuras en banco como carga de columna y en las voladuras de interior aumentando la densidad hasta un 20% con cargadoras neumáticas y cebándolo de forma efectiva. Los explosivos gelatinosos y pulverulentos encartuchados se continúan usando en diámetros pequeños sin embargo. p166): Con barrenos de diámetro inferior a 50 mm es preferible. tanto a cielo abierto como en interior. aunque en rocas duras es preferible diseñar las columnas en forma selectiva y con un buen sistema de iniciación. Otros Factores Existen adicionalmente otros criterios que se deben tener en cuenta en la escogencia del tipo de explosivo a utilizar como son: Toxicidad de los gases de explosión Los hidrogeles sensibles al detonador dan generalmente gases con buenas características. Los explosivos gelatinosos son generalmente buenos. a pesar de un mayor costo. . en calibres de tipo medio están siendo reemplazados por hidrogeles y emulsiones encartuchadas. Cuando se usan hidrogeles. emulsiones y ANFO pesado) es muy económico realizar la carga con medios mecánicos. hidrogeles. debido a que para determinado diámetro. Diámetro del Barreno Este parámetro es determinante a la hora de escoger el explosivo adecuado. lo mismo que con el ANFO que produce una elevada concentración de gases nitrosos.Dimensionar la piedra correctamente. Reducir la presión de barreno. mediante el desacoplamiento de las cargas o la adición de materiales inertes. mientras que con los hidrogeles a granel hay que tomar ciertas precauciones. éstos son generalmente encartuchados y sensibles al detonador. En los calibres grandes con las diferentes mezclas explosivas a granel (ANFO. emplear hidrogeles o dinamitas encartuchadas. pero no así las dinamitas con alto contenido de nitrato de amonio. algún explosivo es más eficiente que otro. es preciso llevar a cabo un estudio determinativo del nesgo. si se pretende logra una granulometría de tamaños pequeños se debe buscar un explosivo rompedor. Los explosivos gelatinosos. requiriendo una mayor energía de iniciación. en obras. Por el contrario los explosivos pulverulentos con nitroglicerina tienen un mal comportamiento con éste elemento. El caudal que fluye a los barrenos así como. Las altas temperaturas también generan sus propios inconvenientes. Sin embargo estos peligros han ido desapareciendo con el invento y evolución de los hidrogeles. lo que a su vez permite el aprovechamiento del volumen de roca perforada. Condiciones atmosféricas Las temperaturas. Fragmentación requerida El tamaño de los fragmentos que se pretenden lograr con la voladura condicionan igualmente la selección del explosivo.Naturaleza de la atmósfera En la ejecución excavaciones mediante voladuras. los cuales principalmente tienen relación con la peligrosidad del explosivo en su manejo a causa de la exudación. son factor también a tener en cuenta en la selección del explosivo. si consideramos temperaturas bajas se debe tener en cuenta que los explosivos que contienen nitroglicerina tienden a congelarse por debajo de los 8°C. para lo que se deben emplear sustancias como el nitroglicol que hacen que el punto de congelamiento descienda hasta los -20°C. hay que. Humedad en los barrenos La presencia de agua al interior de los barrenos. Volumen de Roca a Volar Los volúmenes de roca que se quieren volar. En los casos de duda. básicamente las extremas. Condiciones de Seguridad Uno de los aspectos más difíciles de lograr en los explosivos es el equilibrio entre seguridad y sensibilidad. pero tiene el riesgo que si por algún . deben a su vez ser condicionantes de los tipos de explosivo a usar. los hidrogeles y las emulsiones normales tienen muy buena resistencia al agua. aunque con el frío los encartuchados se hacen más insensibles. sin embargo. así como. es un factor muy restrictivo en la selección de los tipos de explosivo que se quieren usar. en voladuras de gran tamaño se aconsejará el empleo de explosivos a granel para facilitar su carga mecánica muchas veces con el mismo medio de transporte. con atmósferas de elevado riesgo de explosión por la presencia de partículas de polvo o niveles grisú. deben utilizarse explosivos de seguridad. El ANFO es otro explosivo que tampoco es afectado por las bajas temperaturas si es cebado eficientemente. la rapidez y rendimiento que se le quiere dar a la voladura determinan los consumos de explosivo requeridos. Los explosivos gelatinosos tienen una alta sensibilidad. controlar la perdida de combustible líquido por evaporación. la rapidez con que esto se produce. El seccionado y secuenciado de cargas se puede realizar también con explosivos a granel y encartuchados aplicando diferentes técnicas de iniciación. etc. Problemas de entorno En el uso de explosivos se debe vigilar con especial atención la afectación que se haga al medio ambiente con el empleo de los mismos. puede producirse una detonación. llegase a quedar restos de explosivo en el material de voladura y es necesario el empleo de maquinaria en su remoción o recogida. voladura. carga y transporte o disposición final del material arrancado.caso fortuito. Desde el punto de vista del explosivo. por consiguiente. Este inconveniente se ha minimizado con el empleo de los hidrogeles y emulsiones que son insensibles a los golpes. rotura de cordón detonante. Aspecto económico La selección del explosivo debe tener en cuenta y procurar la economía del conjunto de las actividades involucradas: perforación. los que contienen una elevada energía de tensión son los que dan lugar a un nivel mayor de vibraciones.). . El costo de la voladura es la suma de los costos de cada una de las actividades complementarias por tanto se debe buscar es la sumatoria mínima del conjunto de actividades. la afectación al medio próximo se da principalmente a través de las vibraciones y la onda aérea. de ser posible es preferible usar un ANFO a un hidrogel. útil o sobrante. El pretender el ahorro excesivo en una de las actividades puede redundar en el incremento excesivo en otra actividad haciendo el proceso total más costoso que de otra manera. fricciones y estímulos subsónicos con un grado de sensibilidad adecuada para su iniciación. (descabezamiento de barrenos. Así por su contenido de nitroglicerina se dividen en: gelatinosas y pulverulentas. Las proporciones de nitroglicerina y nitrocelulosa en las gelatinas explosivas que hoy en día oscila entre el 30 y 35%. es el caso de establecer una elevada densidad de carga en las voladuras.5g/cm3 Elevadas velocidades de detonación. La dinamita se empaca en cartuchos. . Aún de la baja cantidad de nitroglicerina. las potencias resultantes no se vieron mayormente afectadas pudiéndose lograr hasta un 80% de gelatina pura. a los combustibles y a otros productos que sirven para manejar la higroscopicidad de los nitratos. El papel que se utiliza en la gran mayoría de los casos es papel de manila parafinado. Las dinamitas con menos contenido de nitroglicerina y mayor cantidad de nitratos tienen mayor cantidad de gases. Altas densidades. 1994.2 hasta 1.160): Potencias elevadas. por lo que su poder es de empuje. entre 5000 y 6000 m/s Gran resistencia el agua y estabilidad química. además disminuye el contacto directo del usuario con el explosivo. se dio con la disolución de nitroglicerina en nitrocelulosa que a su vez permitía su retención. Dinamitas Gelatinosas El origen de este tipo de explosivo. correspondiéndole el resto a los oxidantes como el nitrato de amonio. hacia 1875 por Afred Nobel. los cuales los hay en diversos diámetros y longitudes. desde 1. ya que se elimina el explosivo que queda expuesto a la pared del barreno. pero proporciona una mayor resistencia a la humedad que el papel manila sin parafinar. Los cartuchos.DINAMITAS Las dinamitas son compuestos de nitroglicerina estabilizada con un elemento sensibilizador y aditivos como nitratos portadores de oxígeno. Los diámetros más comunes son de 4 y 6 pulgadas y las longitudes más utilizadas varían de 8 a 36 pulgadas. p. el proceso de parafinar el papel produce una gran cantidad de gases tóxicos. principalmente el monóxido de carbono. para que así la dinamita se mantenga lo más inalterada posible. en los que se empaca la dinamita son a su vez las protecciones de ésta contra la humedad. Con los cartuchos perforados se mejora la seguridad del proceso de voladura. Las dinamitas alto contenido de nitroglicerina y aditivos tienen mayor poder rompedor. Las principales ventajas de estos explosivos son las siguientes (Instituto Técnico geominero de España. Presentan igualmente algunos inconvenientes como son: Riesgo de accidente en la fabricación y transporte. En muchas ocasiones es necesario utilizar el cartucho de dinamita perforado. Estas sustancias son gelatinas explosivas que inicialmente tenían un 92% de nitroglicerina y 8% de nitrocelulosa. obteniéndose un producto de consistencia plástica de fácil uso y manipulación. 9 y 1. que presentan una consistencia granular o pulverulenta. . Dinamitas comerciales Son también conocidas con el nombre de dinamitas regulares. El porcentaje de peso de una dinamita se refiere al porcentaje de peso que tenga la nitroglicerina dentro de su composición química. Los de base activa. antiácido combustible carbonoso y azufre. Poca resistencia al agua. Elevados costos de fabricación. Los primeros se componían de nitroglicerina y kieselghur o tierra de infusorios calcinada.2 g/cm. Las dinamitas comerciales de alta potencia son caracterizadas por una gran velocidad de detonación. sustancia que dilata los vasos sanguíneos.Sensibles a estímulos subsónicos y por consiguiente elevado peligro si la maquinaria golpea o impacta con restos de explosivo. se fabrican en su mayoría sustituyendo las sustancia inertes por una mezcla de oxidantes y combustibles que aportan una potencia adicional. Las dinamitas pueden clasificarse de otra manera en: comerciales. Densidades entre 0. Reducida flexibilidad para la utilización en condiciones ambientales extremas. Estos explosivos se dividen en dos clases o tipos: los de base inerte. y los de base activa. Se componen básicamente de nitroglicerina. Velocidades de detonación entre 3000 y 4500 m/s. amoniacales y gelatinas. como principal explosivo. Produce dolores de cabeza por su contenido de nitroglicerina. en consecuencia posee una gran capacidad fragmentadora. El primer oxidante utilizado fue el nitrato de sodio el cual posteriormente fue reemplazado por el nitrato de amonio de mayor eficiencia energética. actualmente en desuso. En otros explosivos pulverulentos parte de la nitroglicerina es reemplazada por TNT. Sus principales características son: Potencias inferiores a las de los explosivos gelatinosos. Su resistencia a la humedad depende del porcentaje de nitroglicerina que contenga. Estos demandan de la presencia de aditivos adicionales para reducir la higroscopicidad del nitrato de amonio. Dinamitas Pulverulentas Se identifican así a las mezclas explosivas sensibilizadas. en menos del 15% con nitroglicerina. aunque poseen también por nitrato de sodio. Las más usuales son las de 50% y 60% de potencia. de igual manera son menos resistentes a la humedad. son explosivos plásticos formados por algodón azótico y nitroglicerina. principal diferencia con las dinamitas comerciales. es adecuada para voladuras subterráneas". Por su alto grado de plasticidad es posible obtener una máxima densidad de carga. menos inflamables y más económicas que las dinamitas comerciales. éste explosivo cuenta con gran sensibilidad al choque y a la fricción y su alta inflamabilidad. Las dinamitas amoniacales poseen una velocidad de detonación más baja que las dinamitas comerciales. cohesivas y resistentes al agua. Las dinamitas. Por su baja acción de fragmentación son las ideales para voladuras donde el material es de dureza mediana y por su nula producción de gases tóxicos. caracterizados por el hecho de no dejar residuos sólidos después de la detonación. Debido a la alta velocidad de detonación que se obtiene cuando están confinadas. plásticas. Dinamitas gelatinas Relacionadas anteriormente. por lo que su manejo se hace difícil y peligroso. son altamente densas. razón por la cual en la actualidad su uso y fabricación está descontinuado en Colombia.Por su gran producción de gases tóxicos no es recomendable usarla en lugares cerrados o en sitios subterráneos. . Dinamitas amoniacales Las dinamitas amoniacales son esencialmente similares a las dinamitas comerciales. es posible utilizarlas para casos en donde se requiere una gran capacidad fragmentadora. excepto que su porcentaje de nitroglicerina y de nitrato de sodio son reemplazados por el nitrato de amonio. menos sensibles al choque y a la fricción. La nitroglicerina gelatinosa presenta una amplia gama de consistencias: desde un líquido viscoso y espeso hasta una sustancia maciza. De igual manera. ISEE Tabla 2. 1994. p155). una emulsión es un sistema bifásico en forma de una dispersión estable de un líquido inmiscible en otro.3 se refleja la dependencia de la eficiencia de la reacción con el tamaño de las partículas.3 Dimensiones de los oxidantes en los explosivos . tiene que englobar al 94% restante correspondiente a las micro gotas. El desarrollo de los explosivos a llevado asociado una reducción progresiva del tamaño de las partículas pasando desde los sólidos a las soluciones salinas con sólidos y. combustibles y sensibilizantes Fuente: Instituto técnico geominero de España. La dificultad en la fabricación de las emulsiones se basa en que la fase aceitosa. por último a las microgotas de una emulsión explosiva. (Instituto Tecnológico Geominero.156 Tabla 2. correspondiente tan solo al 6% en peso por limitación del balance final del oxígeno.EMULSIONES Desde un punto de vista químico. Ver tabla 2.2 Orden cronológico de aparición de explosivos oxidantes y sus componentes oxidantes. En la tabla 2. viendo las velocidades de detonación de cada explosivo en correspondencia con un diámetro dado. Nitrato de monometilamina Fuente: International society of explosives engineers.2. p. 1994. por lo que se han hecho muchos intentos por mejorar su energía. la sensibilidad de la emulsión disminuye conforme aumenta la densidad. pero tiene poco poder. los agentes gasificantes que se utilizan están constituidos por poliestireno expandido o micro esferas de vidrio. la contaminación de la carga si se usa a granel. gas-oil. Según el tipo de combustible. Elevadas velocidades de detonación.Para conseguir una sensibilización adecuada de los explosivos cuando éstos no contienen sensibilizantes químicos. El ANFO pesado que es una mezcla de emulsión base con ANFO. El polvo de aluminio aunque aumenta la energía desarrollada por el explosivo tiene un efecto reductor de la velocidad de detonación. También el tipo de agente emulsificante que se utilice para reducir la tensión superficial entre los dos líquidos inmiscibles y permitir la formación de la emulsión. Posibilidad de mecanizar la carga y preparar mezclas con ANFO. parafinas. sólidos o líquidos. la alterabilidad por las bajas temperaturas. Sin embargo maneja también aspectos negativos o desfavorables que son derivados de sus condiciones muy estrictas de preparación. 4000 a 5000 m/s. Posibilidad de conseguir productos con densidades entre 1. . ANFO Pesado El ANFO es uno de los explosivos de mayor uso en las voladuras. las características reológicas de las emulsiones son diferentes. La justificación de la utilización de las emulsiones en las operaciones de arranque con explosivos se basa en las siguientes ventajas: Menor precio. así como sus aplicaciones y modos de empleo.0 y 1. Excelente resistencia al agua. etc.. que al ser comprimidas adiabáticamente producen el fenómeno de “puntos calientes”. El nombre de emulsiones convoca productos de diferentes propiedades relacionadas con las características de la fase continua y su efecto sobre la viscosidad y consistencia. con poco efecto del diámetro de encartuchado. abre una nueva expectativa en el campo de los explosivos. puede ayudar a evitar los problemas de coagulación en grandes gotas de la solución de nitrato de amonio. el tiempo corto de almacenamiento y los prolongados períodos de transporte. Gran seguridad de fabricación y manipulación. geles.45g/cm3. ya que en su fabricación no se requieren geles ni féculas de alto costo. De otro lado. que favorecen la iniciación y la propagación de la detonación. se requiere de un procedimiento físico como el de las burbujas de gas. siendo necesario trabajar por encima del diámetro crítico y utilizar iniciadores potentes. así como el fenómeno de cristalización de las sales. y distintos porcentajes de aluminio. la potencia relativa en volumen. al tratarse de productos de una alta potencia volumétrica y con un precio relativamente bajo.6). las principales pueden resumirse así: Mayor energía. Posibilidad de efectuar cargas con variación de energía a lo largo del barreno. En estos camiones puede ser preparada in-situ la mezcla de emulsión con nitrato de amonio y gas-oil en las proporciones requeridas para el trabajo a realizar. La tabla 2. pero aluminizados hacen posible pensar en una mejora de la eficiencia de las operaciones y ahorro en costes. Gran resistencia al agua. estos mismos explosivos. Figura 2. . sin riesgo. El aluminio incrementa la energía total producida. Figura 2. la temperatura y la presión de detonación.5 Estructura del ANFO pesado Su fabricación es relativamente sencilla. las emulsiones y diversos ANFOS pesados preparados a partir del nitrato de amonio poroso de baja densidad.Aunque las ventajas de este explosivo dependen de los porcentajes de mezcla. en un camión cisterna a un depósito de almacenamiento o ser bombeada a un camión mezclador (figura 2. ya que la matriz se puede ser preparada en una planta fija y transportada.4 recoge las potencias del ANFO.6 Camión mezclador de emulsiones explosivas Con la aceptación del ANFO pesado en la industria. Mejores características de sensibilidad. La adición de aluminio facilita el desarrollo de una mayor cantidad de trabajo para una misma cantidad de explosivo pudiéndose de ésta manera aumentar la piedra y el espaciamiento de los esquemas. permitiéndoles. Fuente: Instituto de fabricantes de explosivos. mientras se mejora la fragmentación de la roca. al estar más calientes. desarrollar un mayor trabajo. haciendo de esta manera que el volumen de gases producido sea inferior. por consiguiente se presenta una ganancia de calor de explosión que hace aumentar la temperatura de los gases. El calor de formación de estos óxidos de aluminio es elevado.4 Potencias de algunos explosivos a base de nitrato de amonio . lo que se traduce en una reducción de volumen de los mismos.La reacción del aluminio durante la detonación da lugar a la formación de óxidos sólidos y productos no gaseosos. EUA Tabla 2. consiguen bajar la temperatura de explosión mediante el uso de aditivos que al reaccionar en el momento de la detonación forman al inhibidor en ese mismo instante. etc. y el par salino nitrato sódico-cloruro amónico. Estos explosivos se clasifican en dos grupos: el primero su composición contiene un aditivo que actúa como inhibidor de la explosión. volumen de gases tóxicos mínimos. volumen de gases mínimo de 600 l/Kg. El segundo grupo. aumenta con mayor o menor intensidad el grado de seguridad frente a una atmósfera inflamable. potencial energético máximo de 600 Kcal/Kg. Estas exigencias corresponden al grado de peligrosidad de cada mina en particular. denominado de seguridad reforzada o de intercambio iónico. temperatura de detonación máxima 1500ºC. Suelen estar constituidos por un pequeño porcentaje de nitroglicerina. son aquellos que son preparados especialmente para uso en minas de carbón con ambientes inflamables de polvo y grisú. llama corta. Para que un explosivo sea permisible debe cumplir con algunas características como: velocidad máxima de 2200m/s. más actual. que según su granulometría. . utilizándose generalmente el cloruro de sodio. de poca duración y baja temperatura.EXPLOSIVOS DE SEGURIDAD También conocidos como permisibles. un combustible. Su característica principal es la baja temperatura de explosión. porcentaje en la mezcla. igualmente. con un balance de oxígeno negativo. sino que se emplearon como combustible sustancias orgánicas como las derivadas de las aminas.4 se aprecian los principales tipos de explosivos acuosos obtenidos a partir del nitrato de amonio. o bien la adición de productos de baja densidad. El empleo del nitrato de monometilamina ofrece buenas características como sensibilizante pues es muy buen combustible. nitrato de amonio y nitrato sódico a la que se le adiciona urea y parte de geles para conseguir una viscosidad alta y retener las burbujas de gas. El nitrato sódico tiene la ventaja de disponer de una gran cantidad de oxígeno y de disminuir el punto cristalización de las soluciones salinas. alta densidad y adicionalmente es poco sensible a efectos dinámicos subsónicos de choque y roce. En el desarrollo de estos explosivos. ni metales particulados como sensibilizantes. En la figura 2. 20% de aluminio y 15% de agua. su proporción en los hidrogeles varía entre un 10 y un 35%. cierta cantidad de nitratos se añaden en estado sólido formando parte de los compuestos de la fase dispersa. se realizaron los primeros ensayos positivos con mezcla de 65% de nitrato de amonio.HIDROGELES Son agentes explosivos conformados por soluciones acuosas saturadas de nitrato de amonio. pues el porcentaje de agua utilizado no es suficiente para disolverlos. lo que es su característica fundamental de aplicación que es la potencia. pudiendo ajustarse en función de su propia formulación. es equivalente o superior a la de los explosivos convencionales. etc. parafinas. a finales de los años 50. frecuentemente con otros oxidantes como el nitrato de sodio y/o el de calcio. Se hicieron pruebas de sensibilizar con aluminio pero se presentaban problemas en su utilización por el desprendimiento de hidrógeno en la reacción con el agua a temperatura ambiente: Para evitar este fenómeno. Ocasionalmente se añaden compuestos capaces de formar enlaces cruzados que producen la gelatinización de los hidrogeles. El siguiente avance fue la no utilización de compuestos explosivos tradicionales. generalmente con nitrito de sodio. el almidón sirve para espesar las mezclas. etc. Para modificar la densidad se utiliza la gasificación química. La mezcla de todos estos componentes se puede realizar de forma continua o discontinua con mezcladoras de agitación y se pueden instalar en plantas fijas o en camiones lo que los hace muy versátiles. se aislaron las partículas de aluminio con productos hidrófugos. . Las energías desarrolladas pueden oscilar entre 700 y 1500cal/g. La solución de oxidantes está constituida por agua. Su resistencia al agua es excelente y. El aluminio aumenta proporcionalmente la sensibilidad de los hidrogeles y. en dos grandes grupos como son los hidrogeles y las emulsiones. azúcares. micro esferas de vidrio. posteriormente se utilizaría el TNT como sensibilizante. hasta los vertibles que tienen condiciones que permiten manejarlos como un fluido.5g/cm3. siendo este último caso una ventaja para aprovecharlos en una carga mecanizada o bien por el hecho de rellenar totalmente el hueco de los barrenos perforados Adicional a las ventajas mencionadas se suma el hecho que los hidrogeles sensibilizados con aluminio. Desde hidrogeles encartuchados. Es un agente de voladura perteneciente al grupo de los hidrogeles. medianos.Figura 2. barrenos húmedos. rocas duras o blandas. semejante a un explosivo gelatinoso convencional. Indugel Es uno de los principales exponentes de esta clase de agentes en Colombia. para minería subterránea y de cielo abierto. INDUMIL. La disminución de este parámetro influye sobre el explosivo haciendo que la velocidad de detonación aumente al igual que su sensibilidad.8g/cm 3 hasta 1. Dadas estas características es infinita o al menos muy grande la cantidad de productos que se pueden obtener con distintas composiciones. presentan unas calidades de humo mejores que las obtenidas con explosivos convencionales. su densidad también puede ser modificada mediante la gasificación química o la adición de sustancias de baja densidad. fabricado por la industria militar. el cual tiene aplicaciones en voladuras de roca media en calibres pequeños. este parámetro puede variarse desde O.4 Agentes explosivos acuosos producidos a partir del nitrato de amonio Como se dijo anteriormente. interiores o exteriores. .4 o 1 .6g/cm3 partiendo de un valor básico de 1. Tetril El tetril es un polvo de color amarillo claro. no detona al golpe de una bala pero sí lo hace por acción de una cápsula detonadora cuando está en polvo o cuando se encuentra prensado. El explosivo binario más común es la mezcla de nitrato de amonio pulverizado y nitrometano. Después de un tiempo de espera predeterminado. para permitir el empalme con alguna cápsula detonante. 1/2 o 1 libra. Cuando los consumos son elevados. o cualquiera de los dispositivos de disparo que contenga una cápsula detonante. nivelaciones. su temperatura de ignición está entre los 270 ºC a 300 ºC. Generalmente viene en envases de cartón verde aceituna con extremos de metal. incoloro o amarillo pálido e inodoro se. son como su nombre lo indica el resultado de la combinación de dos sustancia que individualmente son no explosivas. El TNT se empaca en bloques de 1/4. Recalentado por encima de su temperatura de fusión el tetril comienza a evaporarse y puede llegar a quemarse tranquilamente en llamas. eléctricas o ineléctricas y cordón detonante de pentaeritritoltranitrato. se puede usar exitosamente en demoliciones bajo el agua. . El TNT se usa principalmente para operaciones en donde no hay que romper ni cortar. el mayor precio y el inconveniente de tener que preparar las mezclas en el lugar de trabajo les hacen poco atractivos frente a los explosivos convencionales. constituye en uno de los altos explosivos militares menos sensibles. Los dos componentes se suelen transportar al área de trabajo en recipientes separados y a continuación el combustible líquido es vertido en el recipiente del nitrato de amonio. aumentando su densidad aumenta también su capacidad de demolición. Es muy estable en cualquier clima y en un sitio de almacenamiento cerrado. como por ejemplo algunas obras de cimentación. en la cetona. etc. Para la detonación del TNT se pueden utilizar cápsulas detonantes militares. Explosivos de Dos Componentes Los explosivos de dos componentes. también llamados explosivos binarios. Los explosivos binarios se usan cuando se requieren pequeñas cantidades de explosivo. en el éter y en el alcohol caliente. no se disuelve en agua pero sí lo hace en el benzol. El tetril es en gran medida seguro en su manejo y no es higroscópico. Trinitrotolueno C6H2 CH3 (NO2)3 El trinitrotolueno es el producto de la nitración del tolueno. en condiciones normales se presenta en estado sólido. El trinitrotolueno es también conocido como TNT.OTROS EXPLOSIVOS A continuación se expondrán algunas características de sustancias explosivas de de gran importancia dentro del estudio de las explosivos. zanjas de cables. la mezcla se vuelve sensible al detonador y está lista para su uso. La sensibilidad del tetril al impacto o a la fricción es muy baja. por fricción y por recalentamiento a los 160°C. La susceptibilidad a la fricción o al choque es muy alta. transparente. . para reducir su sensibilidad es necesario agregarle parafina o cericina. Es un líquido viscoso. de ahí su peligrosidad en cuanto al manejo y operación. hacia 1846 en que fue descubierta por Ascanio Sobrero. La elevación de la temperatura ocasiona el aumento considerable de su volatilidad.8. Esta propiedad de disolver nitrocelulosas se utiliza en la obtención de las dinamitas gelatinosas. La temperatura de encendido de la nitroglicerina está entre 180 °C y 200°C. La nitroglicerina se obtiene por acción del ácido nítrico y la glicerina. Se enciende rápidamente con mecha de quema. y su velocidad de detonación se aproxima a 7000m/s.Nitroglicerina C3H5(NO3)3 En sus orígenes. como se dijo antes es usada en el cordón detonante. e incluso al descubierto su encendido se convierte en detonación. Las propiedades volátiles de la nitroglicerina se manifiestan a partir de los 50°C. que se constituye en una de las sustancias explosivas iniciadoras más fuertes y de mayor aplicación práctica. en donde ante la acción punzante de un percutor se induce su detonación causando a su vez la deflagración de la pólvora o el explosivo que se tenga como propulsor Con el aprovechamiento de esta propiedad se comenzó el desarrollo y evolución de las armas de percusión. La pentrita. Por esta característica es utilizado como iniciador en los casquillos para munición. aunque no como explosivo propiamente dicho sino como un iniciador. su potencia casi iguala a la de la nitroglicerina. era utilizada en barrenos en los que se vertía. Es el explosivo principalmente usado en el cordón detonante. para luego ser iniciada mediante pólvora negra. El fulminato de mercurio seco es peligroso de manipular. que actúa peligrosamente en el sistema nervioso humano. iniciando con el invento de Alexander John Foryth (1768-1843) y su famoso “frasquito de perfume” Figura 2. La nitroglicerina es un disolvente del algodón de colodión y de otras nitrocelulosas. pudiéndose éste iniciar con mecha eléctrica o ineléctrica. detona sin falla a la acción del golpe más insignificante. Se obtiene como resultado de la acción del alcohol etílico sobre mercurio metálico disuelto en ácido nítrico.7 y 2. La humedad del medio ambiente reduce considerablemente su sensibilidad a los estímulos mecánicos y de calor y en consecuencia reduce su capacidad de detonación. Pentrita La pentrita es un explosivo en forma de polvo cristalino y se obtiene como resultado de la nitración del alcohol pentaeritrita. Fulminato de mercurio (Hg(ONC)2) Este elemento es una sal. La pentrita según su sensibilidad a los estímulos mecánicos y de calor se encuentra en una misma serie con las sustancias explosivas más sensibles. produciendo mareos y dolores de cabeza. Después de varias mejoras se encerraría una pastilla de fulminato en una pequeña cápsula de cobre delgado hasta evolucionar en los casquillos actuales o en los mismos fulminantes La detonación del fulminato de mercurio origina un golpe fuerte y brusco en un pequeño radio de acción. 8-Tapa del depósito del fulminato Figura 2. 3-Tornillos de frenado de la rotación. cuando se estén realizando trabajos explosivos a base de oxígeno líquido.7 Llave de Forsyth Figura 2.8 Sistema de percusión Forsyth . 5-Depósito de fulminato. 4-conducto de unión. 2-Receptáculo para la dosis de fulminato. 1-Aguja. 6-Resorte de reenvió para la aguja.La capacidad iniciadora del fulminato de mercurio se reduce ostensiblemente a bajas temperaturas. 7-Fogón. por esta razón no es recomendable usar cápsulas iniciadoras que contengan fulminato de mercurio. PÓLVORAS Actualmente la pólvora de uso minero se compone de: Nitrato de potasio 75%. las cuales contienen principalmente nitrato de potasio. Cuando explota la producción de monóxido de carbono. que rompen mejor con el efecto continuado de los gases que por una tensión puntual instantánea. 12% de azufre y 10% de carbón vegetal.1 mm y 4mm de diámetro. p. se prepara para este fin en un polvo muy fino con una composición del 78% de nitrato de potasio. azufre y carbón vegetal. la velocidad de detonación de la pólvora negra puede elevarse hasta 3000m/s. 1994. La presencia de agua dentro de su composición perjudica notablemente las propiedades del explosivo. De la misma manera la velocidad de detonación es mayor en cuanto más fina se la granulación del explosivo. encargado de suministrar el oxígeno. Es utilizada principalmente como corazón de la mecha de seguridad. Se procura simplemente el gran empuje de los gases más que el efecto rompedor que es bajo. Se enciende con una temperatura próxima a los 300°C. La velocidad de combustión depende de la densidad de la pólvora y las condiciones de confinamiento siendo la máxima 2000m/s lo que la hace un explosivo deflagrante. Actualmente la producción de pólvora negra se utiliza principalmente en la fabricación de mecha de seguridad y en dispositivos militares en los que la llama caliente de la pólvora negra se emplea para encender otras sustancias como el combustible por ejemplo. Se emplea igualmente para la producción juegos pirotécnicos y para armas deportivas. Dentro de la clasificación de las pólvoras negras rápidas se encuentran las pirotécnicas.160. su utilización es bastante reducida extendiéndose básicamente a la extracción de bloques de roca ornamental y al arranque de materiales elastoplásticos como los yesos. La velocidad de quemado de las pólvoras puede regularse para mechas y otros dispositivos. Carbón 15%. su máxima condición de humedad es del 10% sin deteriorarse. Hoy en día. la velocidad puede ser más alta. . encargados de hacer la combustión del explosivo. Su presentación es siempre granulada y grafitada. Pólvora Negra Rápida Compuesta por nitrato. Si la iniciación se hace por medio de una mecha detonante. Por acción del tipo de nitrato de potasio que se utilice. Explota por la acción de una mecha de seguridad a razón de 400m/s. con dimensiones entre 0. es bastante alta por lo cual se recomienda la adecuada ventilación en lugares cerrados. Azufre 10%. altamente tóxico. Tiene dos efectos cuando es quemada: el empuje y el corte. Instituto Técnico Geominero de España. Pólvora Negra Lenta La pólvora negra es el explosivo más lento de todos los explosivos existentes. azufre y carbón. Sus principales usos están en la mecha de seguridad. Pólvora Negra de Grano Grueso La pólvora negra de grano grueso no es más que pólvora negra lenta prensada en granos cilíndricos. Este tipo de explosivo es encartuchado. se quema con mucha facilidad con una chispa. La piroxilina seca. Urea y otras sustancia para unir los óxidos de nitrógeno y así otras sustancia que no reaccionan con las partes componentes de la pólvora que son llamadas estabilizadoras. proceso que no mejora sus características explosivas pero si su resistencia al agua. Este proceso se conoce con el nombre de vidriado. Su presentación como explosivo es de composición granular empacado a granel. por esta razón se electriza por la fricción entre sus elementos. juegos artificiales y en operaciones de descapote. La pólvora sin humo es dieléctrica. Por ejemplo se les adiciona difenilamina para aumentar la estabilidad química y conservar la constancia de su composición. Generalmente se agregan a la composición de pólvoras pequeñas cantidades de otras sustancias que les proporcionan a las pólvoras propiedades específicas. lo que proporciona un fácil manejo y una mayor eficiencia en cargas pequeñas dentro de barrenos. que por su composición química es nitrocelulosa. Esta propiedad se reduce al aumentar la humedad del aire. Pólvoras Sin Humo El componente principal de este tipo de explosivo es la piroxilina. con un orificio central para permitir el paso de la mecha de encendido eléctrico. que se consigue colocando la pólvora en su etapa final de acabado en contacto con pequeñas cantidades de grafito en polvo.Pólvora Negra para Voladuras Es un tipo especial de pólvora. . obtención de material para la construcción. Explosivos Comerciales Sensibles al Detonador No.8.2 Kg de peso bruto. Características: Limitada resistencia a la humedad. la industria militar. se encarga e la fabricación del 100% de los explosivos utilizados legalmente en Colombia. calizas. Dinamita semigel Dinamita de consistencia pulverulenta. son su fabrica de explosivos “Antonio Ricaurte”. Usos: Explotación minera en rocas de dureza media como canteras. aún bajo tierra donde exista buena ventilación. industria del cemento. Especificaciones técnicas: Potencia relativa: 60% Densidad: 1.PRODUCTOS INDUMIL De acuerdo con la ley colombiana. Gran capacidad de levantamiento. No se recomienda su uso en barrenos con agua. INDUMIL.7 Kg de peso neto y 24. con plantas satélites e in situ para algunos tipos de explosivos. se ha ido adecuando y creciendo con el ánimo de dar soporte a los requerimientos que el país y su industria demandan. En consecuencia INDUMIL. en los sectores minero. posee unas instalaciones que acorde con las necesidades evolutivas. Encartuchadas en varias dimensiones empacadas en cajas de cartón de 22. de construcción e ingeniería principalmente y otras que requieran de los explosivos.20 g/cm3 Velocidad de detonación: 4000 m/s Transmisión a la detonación: 120 mm Categoría de humos: 2 . es la única entidad autorizada para producir y comercializar materiales explosivos en Colombia. es así como en la actualidad tiene una cobertura a nivel nacional. por lo que el papel de envoltura es parafinado interna y externamente.8 Estos explosivos comprenden la gama de productos fabricados por INDUMIL y que se inician con el detonador No. producida en potencia media de 60%. sal. fácilmente sumergible en agua y con alta energía específica.2 Kg de peso bruto. caliza. Características: Elevada seguridad en su manejo debido a su baja sensibilidad al roce y al impacto. Cartuchos con numeración codificada visible e invisible. Especificaciones técnicas: Densidad: 1. con sustancias gelificantes que evitan la segregación de los ingredientes oxidantes y combustibles sensibilizados en la mezcla. Explosivo denso. Excelente resistencia al agua. u obras de construcción.20 g/cm3 Velocidad de detonación: 4200 m/s sin confinar . Encartuchado en tubos de polietileno grapados en sus extremos y embalados en cajas de cartón con 25 Kg de peso neto y 26. Humos clase 1. Para la explotación de minerales como el oro. empleado en minería y obras civiles en pequeños diámetros.Capacidad de trabajo TRAUZL: 380 cm3 Indugel plus AP Explosivo tipo hidrogel aluminizado. Voladuras subterráneas con adecuada ventilación.8 como iniciador. esmeraldas. Se emplea como carga de columna con detonador No. Usos: Voladuras en ausencia de gas grisú y polvo de carbón. No produce dolores de cabeza durante su almacenamiento y empleo. Explotación de roca semidura a dura. En demoliciones de edificios e infraestructuras civiles. Según necesidades del mercado se produce en unidades de peso unitario diferente desde 900 g a 2700 g y su zunchan por 10 unidades. ANFO = 100 . con velocidad de detonación alta para la prospección sísmica. Unidades con numeración codificada visible y rótulo interno. ABS: 1085 cal/cm3 Potencia absoluta en peso AWS: 904 cal/g Potencia relativa en volumen RBS: 143. ANFO = 100 Sismigel plus Explosivo tipo hidrogel. Usos: Usado básicamente en al exploración petrolera.8. Su presentación se hace en unidades de 150g y 450 g de peso unitario. No produce dolores de cabeza durante su almacenamiento y empleo.Potencia absoluta en volumen. Sensible al detonador sismográfico No. Explosivo denso. Especificaciones técnicas: Densidad: 1. roscable para acople de columna y empacadas en cajas de cartón. Excelente resistencia al agua. ABS: 1085 cal/cm3 Potencia absoluta en peso AWS: 904 cal/g Potencia relativa en volumen RBS: 143. en envase plástico. con sustancias gelificantes que evitan la segregación de ingredientes oxidantes y combustibles en la mezcla. Características: Elevada seguridad en su manejo debido a su baja sensibilidad al roce y al impacto.20 g/cm3 Velocidad de detonación: 4200 m/s sin confinar Potencia absoluta en volumen. fácilmente sumergible en agua y con alta energía específica. fácilmente sumergible en agua y con alta energía específica. Encartuchados en tubos de polietileno grapados en sus extremos y embalados en cajas de cartón con 25 Kg de peso neto y 26.8. y necesitan de otro iniciador para detonar. Excelente resistencia al agua. . Explosivo denso.5 pulgadas).2 kg de peso bruto.Resistencia a la presión hidrostática a 2 Kgf/cm2 por 24 h: Positiva Explosivos No Sensibles al Detonador No. Usos: Minería. Características: Elevada seguridad en su manejo debido a su baja sensibilidad al roce y al impacto. Explotación de rocas blandas o semiduras. No sensible al detonador No.8. Cartuchos con numeración codificada visible. Indugel AV 800 Agente de voladura tipo hidrogel. con sustancias gelificantes que evitan la segregación de los ingredientes oxidantes en la mezcla. en trabajos a cielo abierto en presencia de agua en diámetros de barreno igual o mayor a 89 mm (3. Se emplea como carga de columna con multiplicador como iniciador.8 Son los agentes de voladura que no son sensibles al detonador No. Humos clase 1 No produce dolores de cabeza durante su almacenamiento y empleo. Ninguna resistencia al agua. Usos: En voladuras a cielo abierto con barrenos sin presencia de agua. muy sensible a la humedad.5 g Potencia absoluta en volumen. No sensible al detonador No. ABS: 1080 cal/cm3 Potencia absoluta en peso AWS: 900 cal/g Potencia relativa en volumen RBS: 143.20 g/cm3 Velocidad de detonación: 4000 m/s sin confinar. Explotación de roca blanda o semidura usando iniciador multiplicador de fondo.Especificaciones técnicas: Densidad: 1. canteras y obras de construcción. Empacado en bolsas con 25 Kg de peso neto. ANFO = 100 ANFO Agente de voladura a base de nitrato de amonio y otros componentes para mejorar sus propiedades explosivas. con multiplicador de pentolita de 337. Explotación de calizas en mediana minería. . No produce dolores de cabeza durante su almacenamiento y empleo. Se recomienda su empleo en diámetros superiores a 50 mm.8. Características: Muy segura en su uso y manejo. Insensible al choque y la fricción. Especificaciones técnicas: Densidad: 0. ABS: 757 cal/cm3 Potencia absoluta en peso AWS: 890 cal/g Potencia relativa en volumen RBS: 100. Excelente resistencia al agua. Alta seguridad frente a estímulos de impacto. Se recomienda su empleo en diámetros superiores a 100 mm. con multiplicador de pentolita de 337. ANFO = 100 Emulsiones Son agentes de voladura con una fase dispersa constituida por una solución acuosa de sales oxidantes y la fase continua compuesta por hidrocarburos. Sensibilizada en el momento del cargue químicamente o mecánicamente con microbalones. No sensible al detonador No. Cargada a granel mecanizada o por bombeo. fricción y calor. .8. Bajo nivel de humos residuales de voladura. Características: Muy segura en su uso y manejo.85 g/cm3 Velocidad de detonación: 3000 m/s en tubo pvc 4”.5 g Potencia absoluta en volumen. Usos: En voladuras a cielo abierto en forma bombeada en explotaciones de gran minería con diámetros de perforación mínimo de 100 mm. Explotación de roca. usando iniciador multiplicador de fondo. Unidades con numeración codificada visible y rótulo interno. Usos: Usado como transportador de llama y como iniciador de detonadores comunes No.Especificaciones técnicas: Densidad sensibilizada: 1. varias capas de hiloalgodón. para complementar los trabajos con explosivos son: mecha de seguridad. ANFO = 100 Presión de detonación: 85 kilobar Accesorios de Voladura Los accesorios de voladura fabricados por INDUMIL. brea y cloruro de polivinilo (PVC) que garantiza su impermeabilidad.6 y No. abrasión y esfuerzos mecánicos. Características: Debe manipularse con el cuidado que requiere un elemento combustible y explosivo sensible a la fricción. Transmisor de energía calórica hasta el detonador sensible a la misma. cordón detonante y pentofex. a la chispa y el fuego. Muy buena resistencia al agua siempre y cuando no se haya maltratado su capa impermeable. Mecha de seguridad Es un cordón de núcleo de pólvora negra rodeado de papel. . Aceptable resistencia a la tracción.8 en cápsulas de cobre y alumnio. flexibilidad y resistencia a la abrasión. Su presentación se hace en bobinas de 250 m. ABS: 870cal/cm3 Potencia absoluta en peso AWS: 690 cal/g Potencia relativa en volumen RBS: 118.25 g/cm3 Velocidad de detonación: 5250 m/s Potencia absoluta en volumen. el cual explota y se encarga de iniciar los explosivos sensibles que están en contacto con éste. embaladas en cartón. o de una carga explosiva a otra. puede iniciar líneas adicionales conectadas con nudo hasta formar una red. resistente a la tracción. Buena resistencia a la tracción y esfuerzos mecánicos.0 g/m Velocidad de combustión: 130 s/m Alcance de llama:: 40 mm mínimo Resistencia a la humedad Excelente Cordón detonante Es un cordón conformado por un núcleo de alto explosivo: pentrita (PETN). Su presentación se hace en bobinas de 250 m. Muy buena resistencia al agua siempre y cuando no se haya maltratado su capa impermeable. humedad y abrasión. haciendo detonar los barrenos en forma simultánea. Características: Debe manipularse con el cuidado que requiere un explosivo en su manejo. Unidades con numeración codificada visible y rótulo interno. transporte y almacenamiento.Especificaciones técnicas: Densidad de carga: 5. Iniciador de barrenos.6 y 12 g/m Velocidad de detonación: 7000 m/s Resistencia a la tracción:: 70 Kg-f máximo . recubierto por una serie de fibras sintéticas y revestido exterior en plástico de cloruro de polivinilo (PVC) de color que forman un conjunto flexible. Usos: Usado como transmisor de una onda detonante desde un punto a otro. Trabajos de corte y voladuras especiales. Línea principal. Especificaciones técnicas: Densidad de carga: 3. embaladas en cartón. con alta presión y velocidad de detonación. Multiplicador para explosivos de columna.60 g/m3 Velocidad de detonación: 6700 m/s Presión de detonación: 180 kilobar Sensibilidad al detonador No.8 común. Usos: Iniciador de columna de explosivos de baja sensibilidad (ANFO. Especificaciones técnicas: Densidad 1. agentes de voladura para que alcancen su máxima velocidad de detonación y desarrollen toda su potencia. debido a su relativa baja sensibilidad al roce. AV800) en voladuras a cielo abierto. Envasados en tubos de cartón embalados en cajas de cartón. Gran presión de detonación y alta densidad. eléctrico o nonel y al cordón detonante. 8: Positiva Resistencia a la humedad Excelente Impermeabilidad a la presión hidrostática 2 kg/cm2 por 24h: Positiva . Unidades con numeración codificada y rótulo interno. 8: Positiva Impermeabilidad a la presión hidrostática 3 kg/cm2 por 24h: Excelente Pentofex Multiplicador iniciador de fondo de barreno de los agentes de voladura.Sensibilidad al detonador No. se deben seguir todas las normas de seguridad establecidas para los altos explosivos. Excelente resistencia al agua. fuego y al impacto. Sensible al detonador No. conformado por mezcla de potentes explosivos. Características: Pese a su buena seguridad en el manejo. emulsiones. Especificaciones Técnicas de algunos Explosivos . cuyas dimensiones promedios se pueden comprender para lo ancho entre los 80cm y los 3. esto.0m y la profundidad entre 50cm y 5. proyecciones de roca y ondas aéreas. .APERTURA DE ZANJAS CON EXPLOSIVOS La apertura de zanjas se constituye en un reto para las técnicas de uso de explosivos y el aprovechamiento óptimo de sus propiedades.19) Frecuentemente se requerirá de este tipo de estructuras en proximidad a centros urbanos.19 Excavación de una zanja mediante perforación y voladuras Adicionalmente en este tipo de voladuras se requiere de mallas más cerradas. Este tipo de voladuras difiere de los sistemas convencionales de perforación y voladura en dos aspectos básicos resumidos en el requerimiento de un elevado consumo de explosivo ante una perforación de menor proporción. Características Constructivas de las Zanjas Este tipo de estructuras. Figura 4. lineal.0m (figura 4. La demanda adicional en la carga de explosivo se soporta o se justifica en el confinamiento de la roca. salvo en situaciones muy específicas. por lo cual se obliga la implementación de controles especiales en lo referente a: control de niveles de vibración. obviamente. sin presencia de superficies o caras libres de salida. tiene repercusiones en los costos de ejecución. es decir. se requiere que los barrenos vayan más próximos el uno del otro. En contraprestación. por definición natural. Es así como en los numerales siguientes se verá como aprovechar y ajustar los conocimientos hasta ahora aprendidos a esta nueva modalidad de aplicación de los explosivos. lo que obliga a un consumo específico mayor de explosivo respecto al de una voladura de banco por ejemplo. líneas de servicios o a otro tipo de infraestructura. normalmente en éste tipo de obras no se requiere de entubaciones. se puede mencionar que. se suele diseñar para necesidades de espacio interior mínimo. 3. (Tabla 4. dependiendo de las dimensiones de las zanjas y de los límites de vibración admisibles. 1994 Tabla 4. Fuente: ITGE. aunque en ocasiones se requiere y también se usan de 50 a 65mm.1).1 Diámetros de perforación Variables de la Plantilla de Voladura A continuación se presentan uno a uno los parámetros de la plantilla de voladura para trabajo en zanjas Piedra y espaciamiento El valor de la piedra puede estimarse en función del diámetro de los barrenos y el espaciamiento a partir del ancho de la zanja. según las tablas 4. Fuente: ITGE.2 y 4.Diámetros de Perforación Normalmente el diámetro de perforación de este tipo de excavaciones es pequeño. 1994 Tabla 4. En zonas urbanas se prefieren diámetros de barrenos entre 32 y 45mm.2 Estimación de la piedra en las excavaciones en zanja . 3.Fuente: ITGE. Ver figura 4.21. El número de filas de barrenos en función de las dimensiones de la zanja está indicado en la tabla 4.20.5 veces el valor de la piedra según unos autores y un 10% de la profundidad de la zanja según otros.20 Esquemas de perforación en zanjas según sus dimensiones Sobreperforación Se suele tomar como 0. 1994 Tabla 4.2m. . Figura 4. Como valor mínimo debe tomarse 0.3 Estimación del espaciamiento y número de filas de barrenos en excavación El diseño de la cuadrícula depende básicamente de las dimensiones de la excavación a realizar. y el número de éstas depende de la anchura de la zanja en el fondo ver figura 4. Los barrenos se disponen en hileras. 21 y 4. debe recurrirse a los tipos de explosivo que se caractericen por su alta energía y densidad.22. Figura 4.Figura 4.22 Inclinación 2:1 y sobreperforación de barrenos en zanja Tipos de Explosivos Para las voladuras de excavación en zanja.21 Inclinación 3:1 y sobreperforación de barrenos en zanja Inclinación de los barrenos Es aconsejable perforar los barrenos con inclinaciones de 2:1 (26. consecuentemente elegidos con las características de la formación rocosa y el esquema de perforación aplicado. De ésta manera son principalmente utilizados los explosivos gelatinosos y los hidrogeles encartuchados. .5º respecto a la vertical) y 3:1 (18. Cargas y consumos específicos En la tabla 4.5º respecto a la vertical) para favorecer la rotura por el fondo y la salida posterior del material Figura 4. Retacado Usualmente la longitud de retacado se dimensiona igual al espaciamiento entre los barrenos.4 y la tabla 4.5 se resumen los parámetros del esquema de la voladura de zanja partiendo del diámetro de perforación y la profundidad de la zanja. En ciertos tipos de roca difíciles de volar.5m de profundidad Fuente: U.E.E.5m de ancho.4 Estimación de la piedra y de las cargas en función de la profundidad de la zanja (diámetro hasta 35 mm) Fuente: Unión europea de fabricantes de explosivos (U.E.5m de profundidad y 1.E) Tabla 4.(1) se emplearán 3 barrenos en zanjas menores de 2.5 Estimación de la piedra y de las cargas en función de la profundidad de la zanja (diámetro 40 – 50 mm) . Tabla 4. puede ser necesario incrementar la carga cuando se utilizan 3 barrenos en trincheras menores de 2. E.Una orientación de los consumos específicos esperados según la resistencia de la roca se aprecia en la tabla 4.E) Tabla 4. y del ancho de la base de la zanja. Figura 4.23 se presentan algunas secuencias recomendadas de encendido en función del número de filas y barrenos.23 Secuencias de encendido .6 Fuente: Unión europea de fabricantes de explosivos (U.6 Consumos específicos medios en la excavación de zanjas Secuencias de encendido Los objetivos a lograr en un esquema apropiado de encendido es el de lograr el arranque de la roca sin que se produzcan sobreexcavaciones y se logre la fragmentación adecuada. En la figura 4. 24 Excavación de zanja con precorte Casos de Excavación en Zanja La excavación en zanja presenta algunas variaciones de acuerdo al sitio donde se efectúan de ahí la diferenciación que s presenta a continuación Excavación en zonas urbanizadas Muy seguramente se presentará la situación de una excavación en zanja en zonas urbanas habitadas. donde también se indica la secuencia de encendido. el trafico peatonal. el diámetro de los barrenos suele ser de 30 a 50mm. los riegos de las proyecciones de roca. si se requiere de un contorno más fino que el obtenido. se hace indispensable utilizar sistemas de protección frente a las proyecciones. por lo que los costos de ejecución se incrementan respecto a las alternativas de un recorte o de una voladura convencional. . En los casos de excavación mediante voladuras. lo que requiere un trabajo delicado que demanda una gran planeación y estudio de la metodología a emplear. Un esquema típico de perforación con tres hileras de barrenos es el que se presenta en la figura 4.Voladuras de Contorno Es relativamente fácil. Es importante estudiar y evaluar las restricciones generales presentes tales como los tiempos destinados a la perforación y a la voladura. se presenten sobreexcavaciones en la parte más alta de los taludes de la zanja. Figura 4. Debido a los elevados consumos específicos empleados en este tipo de trabajos. se debe recurrir a la ejecución de una voladura de precorte en la parte superior de la excavación. próximos a zonas habitadas. las limitaciones de los niveles de vibración y cualquier otra situación que se considere de riesgo o restrictiva. por lo tanto. que aún con el empleo de los esquemas de perforación y las secuencias de encendido presentadas.24. vehicular y de toda índole.25. Este esquema exige una mayor perforación. independiente que se tengan barrenos situados en un plano vertical. Figura 4. En la figura 4. Para las zanjas de gran tamaño suelen diseñarse voladuras como si se tratase de excavaciones de producción. y el diámetro de los barrenos puede aumentarse hasta los 76mm. en zonas sin edificar.25 Esquema tipo de excavación en zanja con tres hileras de barrenos Entre las medidas más frecuentes que suelen utilizarse para controlar las vibraciones.26 se muestra un esquema tipo. La disminución del diámetro de perforación. Figura 4. en donde es más importante el rendimiento y la rapidez con que se ejecute el proyecto justificado esto. Es frecuente el dejar en segundo grado de importancia la optimización técnica y económica del ciclo de perforación y voladura en obras de canalización de grandes dimensiones.Figura 4. siendo el factor básico a considerar la longitud de la excavación. de cuatro hileras de barrenos y su secuencia de encendido. suelen emplear una gama de diámetros comprendidos entre 35 y 64mm. están: La distribución o seccionado de la carga dentro del barreno. Los esquemas de perforación de zanjas para canalizaciones y servicios. La planificación de la salida de la voladura según una secuencia lógica. en el control global de los costos de ejecución.26 Esquema tipo de voladura en zanja con cuatro hileras de barrenos . Excavación de zanjas en zonas alejadas a núcleos habitados Su ejecución exige el mismo planteamiento anterior. Figura 4. este tipo de apertura no debe utilizarse en profundidades mayores a 4m. En las figura 4. sin embargo.27 y 4.27. perpendicular a la zanja. Figura 4.Excavación de zanjas que requieren una apertura mediante cuele Se presenta esta situación cuando en la excavación de zanja mediante perforación y voladura no se dispone de una dirección de salida de la roca para ayudar a la voladura. a no ser que se combine con un esquema tipo abanico en las primeras filas de la voladura principal.28 se muestran las diferentes combinaciones de cueles en “V” para conseguir un frente libre de ayuda a las voladuras principales.28 Configuración de los barrenos en excavaciones que precisan la apertura de un cuele en “V” en el centro . su posterior desplazamiento y la fragmentación.27 Configuración de los barrenos en excavaciones que precisan la apertura de un cuele en “V” en un costado Figura 4. según Langefors. Se resuelve dicha situación recurriendo a un esquema de cuele en cuña o en abanico. para facilitar su esponjamiento. . b : Ángulo con respecto a la vertical (°). sin embargo. j : Sobreperforación.Variables de Diseño del Esquema del Cuele Diámetro de perforación Los diámetros más recurrentes se encuentran comprendidos entre 38 y 65mm. H. en las etapas iniciales de tanteo el diámetro de perforación puede estimarse a partir de la altura de excavación. dado que las alturas de excavación (bermas de trabajo) no deben sobrepasar los 12 a 15 m Piedra y espaciamiento El valor de la piedra se determina a partir de la expresión: donde: Qb : Carga de explosivo por barreno (kg). H : Altura de la excavación. que se proyecte. CE : Consumo específico de explosivo (kg/m3). o ángulo del barreno respecto a la vertical. a : Inclinación del barreno. S/B : Relación entre el espaciamiento y la piedra. Longitud de perforación Puede calcularse mediante la expresión: Donde: H : Altura proyectada de excavación. Inclinación de los barrenos La inclinación de los barrenos de perforación debe estar comprendida entre las proporciones 2:1 y 3:1. 8. Tabla 4.E.7 se indican las relaciones entre el espaciamiento y la piedra a las que debe tenderse. ala utilización de explosores secuenciales o a los relés de microrretardo. y de su situación general en la zona de excavación a realizar. Para aumentar el tiempo de las voladuras puede recurrirse. .8 Consumo específico (kg/m3) según la resistencia a compresión simple de la roca. Tabla 4. Fuente: U. según una determinada resistencia a la compresión simple de la roca.En la tabla 4. Consumos específicos Los consumos específicos de explosivo para los distintos tipos de roca se recogen en la tabla 4.7 Valores de la relación: espaciamiento/piedra según la resistencia a compresión simple de la roca Tipo de explosivo Normalmente se usan explosivos potentes y de alta densidad. Secuencias de encendido Los esquemas de iniciación de las cargas deben permitir un buen arranque de la roca. Las secuencias de encendido deben disponerse en función del número de filas de barrenos.E. Retacado La longitud de retacado en el barreno debe estar comprendido dentro de los valores que se indican en la tabla 4.10.E Tabla 4. Tabla 4.9.E.10 Valores orientativos de la sobreperforación .9 Longitud de retacado Sobreperforación Sus valores pueden estimarse mediante la tabla 4. Fuente: U. independiente del nombre bajo el cual se provean o se conozcan. NOx. deben contemplar la capacitación del personal de logística sobre problemas para la eliminación de desechos peligrosos y residuos contaminantes. dióxido de carbono. La tercera parte del ciclo y donde se genera la mayor afectación del medio ambiente es el uso propio de los materiales. así como partículas de óxidos de silicio. el principal agente oxidante es el ANFO que constituye el mayor componente de los explosivos actuales. Así. Al2O3. están compuestos por un agente oxidante. Posteriormente la contaminación. y como sensibilizador se usan: la nitroglicerina. glicoles. de las condiciones climáticas. De esta manera. azufre y otros elementos y compuestos. Estas tareas pueden ser fáciles o difíciles dependiendo si se trata de polvo. produciendo desechos peligrosos los cuales también tienen sus propias consideraciones para su destrucción. En esta primera parte del ciclo hay que considerar el estado físico del producto y prevenir las posibles contingencias como derrames accidentales. de las aguas subterráneas producto del regado de frentes y finalmente los aportes de contaminantes al aire como gases de óxidos de nitrógeno. Adicionalmente los accesorios de voladura contienen resinas ionoméricas y polietileno. el ciclo de vida del explosivo. Los riesgos. las precauciones y controles ambientales en esta etapa del ciclo. o rellenos. derrames y la contaminación o el que los productos se deterioren. Muchas veces una mala practica de almacenamiento y rotación de stocks produce altas cantidades de desechos. La segunda parte del ciclo es el almacenamiento. CO2. y dióxido de azufre. SO2. grupo de respuesta inmediata. pólvora negra y casquillos de cobre y aluminio y sus empaques están conformados por cartón. donde eventualmente aportan iones de nitrato en las aguas de escorrentía en las épocas invernales. Los explosivos. de geles. aminas. desde el punto de vista del usuario más no del fabricante. otro emulsificante. SiO2. Los explosivos contienen muchas sustancias químicas que pueden dañar el medio ambiente y es necesario tener referencia de lo que bien podría conocerse como el ciclo de vida de un explosivo. aceites minerales y petróleo. gomas de petróleo. De manera general. la celulosa. partículas de paladio. de cartuchos. recuperación del material. recuperación de las áreas afectadas y la investigación propia del incidente. . En primer lugar está la contaminación de los suelos producto de los gases nitrosos que absorben y terminan en los botaderos de desmonte. y última etapa del ciclo. por aporte directo. explosivos en mal estado o desechos recuperados de operaciones de contingencia. el emulsificante esta constituido por monooleatos y compuestos a base de polisobutileo. se inicia en el momento en que éste sale de la fábrica hacia el lugar donde se empleará. de capítulos anteriores. Se presentan también complicaciones con los desechos de los explosivos como los envases y los explosivos que fallen o que no se utilicen. La cuarta. la caracterización general de los explosivos y los accesorios de las voladuras. los vientos y la lluvia. es la eliminación apropiada de los desechos producto de la eliminación de envases. papel y bolsas plásticas. aire en micro esferas de vidrio y prills entre otros. un agente combustible y un agente sensibilizador y a veces. como agente combustible se tienen la harina de madera. según las características físicas del material son las fugas. de aluminio. para lo cual también se requiere de la capacitación del personal a cargo y de la implementación de los debidos controles de salidas de almacén.CONSIDERACIONES GENERALES Inicialmente se debe recordar. duración. 332): Edificios con muros de fabrica o de hormigón armado: . 1993. Un parámetro importante para controlar los daños potenciales de las vibraciones debidas alas voladuras. que pueden causar grandes molestias en el medio que rodea la zona de voladura.40 Efectos amplificadores cuando la frecuencia natural del edificio coincide con la frecuencia dominante del terreno Las frecuencias naturales de las edificaciones o estructuras. ampliamente utilizadas en ingeniería sísmica (MOPU.40. frecuencia. Criterios de Prevención de Daños en Edificios Respuesta de las estructuras edificadas Los daños aparecidos en una estructura bajo una acción externa de tipo vibratorio depende de la respuesta dinámica del conjunto del edificio. donde se generan vibraciones en el terreno y en el aire. a su vez. es la frecuencia dominante de éstas. se produce un fenómeno de resonancia con efectos amplificadores. En los casos donde la frecuencia natural de los edificios están muy próximas o son iguales a las frecuencias dominantes. las edificaciones y el medio circundante. Características vibratorias del conjunto estructural y no estructural del edificio y factores modificadores de las mismas. energía transmitida. en general. está condicionada por diversos factores como: Tipo y características de las vibraciones. es importante conocer y analizar algunos criterios que ayudarán a prevenir los daños que causan estos tipos de trabajo sobre las personas. Figura 4. Figura 4. pueden calcularse analíticamente con expresiones simples.CRITERIOS DE PREVENCIÓN DE DAÑOS En las actividades que tienen que ver con el uso de explosivos. que. etc. Clase de terreno sobre el que se asienta la estructura. Otro parámetro igualmente importante a la frecuencia natural es la amortiguación. pues con intención de disminuir las cargas operantes y aumentarlos tiempos de las voladuras se pueden estar generando frecuencias de vibración peligrosas al estar éstas próximas a las de resonancia.41 Factores de ampliación de un edificio Las vibraciones en las edificaciones pueden ser ampliadas debido a la respuesta de los elementos estructurales que las constituyen. Los valores comunes de éstos coeficientes en estructuras de tipo residencial (Dowding.7Hz . Figura 4. tomada en la dirección de la vibración cuyo efecto se desea indicar (m) Hv = Altura de cada planta (m) Los valores típicos de frecuencias se encuentran entre 5 y 15Hz. debe prestarse mayor atención a los tiempos de los detonadores de microrretardo. se está forzando una vibración de: 1000/60 =16. Los techos y las paredes vibran independientemente de la superestructura y suelen tener frecuencias naturales entre 12 y 20 Hz. Así pues. siendo menores conforme aumenta el número de plantas de los edificios.Edificios con estructura entramada de hormigón armado: Edificios de estructura metálica: Para todas las fórmulas anteriores: Ts = Período (s) Hv = Altura del edificio (m) Lp = Dimensión en planta. utilizando los detonadores de microrretardo y dejando un número en blanco. 1980) oscilan en torno al 5%. Por ejemplo. p.44 se aprecia las fuentes de los daños.42 Interacción entre las edificaciones y el terreno según la longitud de la onda característica En la figura 4.Frecuencia que está dentro del rango de daños potenciales (López Jimeno. 1986. cizallamientos y asentamientos provocados en los cimientos entre otros. y por consiguiente. Figura 4. los posibles daños potenciales.43 Efectos de las ondas “P” y “S” sobre las estructuras . en la figura 4. velocidades relativas y aceleraciones absolutas que se producen en función del periodo propio de la estructura y amortiguamiento de la misma. Estos modelos permiten representar gráficamente la variación de los desplazamientos máximos.43 se ilustran los efectos de os diferentes tipos de ondas sobre las construcciones.91). Figura 4. Un método sencillo para predecir la respuesta estructural de un edificio a las vibraciones lo constituyen los modelos de respuesta de un grado de libertad (una sola masa o péndulo). aceleración relativa del terreno. dentro de las cuales se destacan: elevaciones debidas a la intrusión de los gases cuando las construcciones están muy próximas al área de las voladuras. cuando se base está sometida a una excitación de tipo sísmico A partir de las respuestas obtenidas se pueden calcular las tensiones máximas generadas. en 1963 los investigadores llegaron finalmente a considerar el tipo de terreno en el cual se cimentaban las estructuras sin entrar en consideraciones de detalle sobre otros aspectos del entorno. Crawford. que exige el conocimiento riguroso de los mecanismos que intervienen en los fenómenos de las voladuras y de las respuestas de las estructuras. una nueva variable de gran relevancia como lo es la frecuencia de la vibración. además del tipo de roca donde se cimentaba la edificación y del tipo de estructura que se pretendía proteger. pues al deformarse las estructuras por el movimiento relativo de las bases se crean unos esfuerzos de tracción sobre las diagonales de los paralelogramos que crean los daños al superarse la resistencia de los materiales. buscando satisfacer la necesidad de adecuar esos niveles de prevención a los distintos tipos de construcciones. para que no sufran daños. La adopción de criterios o niveles de prevención de las vibraciones es frecuentemente una tarea delicada.44 Fuentes de daños En lo relativo a la tipología característica de las grietas que están provocadas por los movimientos sísmicos el más representativo es el denominado como grietas en “X”. Morris en 1950 establece un nuevo criterio de daños basado en la amplitud de la vibración. expusieron diversos límites de seguridad basados todos en la velocidad de partícula. Un criterio arriesgado puede llevar a la aparición de daños y desperfectos. según la intensidad de los daños potenciales hasta que posteriormente. el siguiente interrogante es el grado de vibración máximo que pueden tolerar los diferentes tipos de estructuras próximas al área de excavación.45. Langefors y Kihlström en 1958 que adoptaron como parámetro más significativo la velocidad de partícula proponiendo varios niveles.45 Mecanismo de formación de las grietas en “X” Criterios de prevención de daños por vibraciones Una vez conocida la ley que gobierna la propagación de las ondas sísmicas en el medio rocoso.Figura 4. En un paso más de desarrollo y perfeccionamiento de los criterios se introdujo. Durante la época de los 60 y 70. Crandell en 1949 quien empleo el ratio de energía. mientras que una postura conservadora puede dificultar e incluso paralizar el desarrollo de la obra civil o minera que se está acometiendo. . Figura 4. Edwars entre otros. En libros de texto se destacan o hacen mención entre otros a los de Thoenen y Windes en 1942 utilizando como parámetro principal la aceleración de la partícula. numerosos investigadores como Northwood. Los criterios de prevención de las vibraciones generadas por voladuras han sido objeto de cantidad de estudios. Figura 4. son ejemplo la AFTES francesa.13 Velocidad (vertical) máxima de partícula Se puede igualmente calcular éstos valores si se conoce la velocidad de propagación “ VCP” de las ondas de compresión “P”. son pocos los criterios desarrollados que han tenido en cuenta al ingeniero. en labores de campo.13 Fuente: MOPU. ingenieros y algunos organismos reguladores. medida sobre el terreno en el que se apoyan las estructuras. la Standard Association of Australia y la DIN americana. si bien algunas entidades o países han promulgado algunas normas al respecto. estas normas no han cobrado un carácter universal sino que han mantenido un alcance apenas local. o ninguno. España Tabla 4. Fd = Factor de distancia que tiene en cuenta la separación entre la voladura y el punto de registro. Ft = Factor de tiempo con el que se tiene en cuenta la duración de los trabajos con explosivos Los valores de velocidad máxima vertical de partícula que suelen utilizarse se muestran en la tabla 4.Sin embargo de todo éste desarrollo en criterios de prevención de daños y a su asociación con técnicas de ingeniería sísmica aún no se logra un consenso entre técnicos. mediante la fórmula: Expresando V0 en mm/s y VCP en m/s . quienes sobre condiciones iguales o similares expresan criterios diferentes. FK = Factor de calidad de la construcción. con muy poco conocimiento. En ésta los valores que se recomiendan están basados sobre un amplio conjunto de datos que correlacionan la componente vertical de velocidad de partícula y los daños inducidos a estructuras cimentadas en diferentes tipos de terrenos. por tanto. es el basado en la norma Sueca. p. al no proporcionarle recomendaciones o bases de cálculo sencillas. Los niveles máximos recomendados se estiman con la siguiente expresión: donde: Vo = Velocidad sin corregir máxima de partícula. Como para complicar un poco más este escenario. 1994. (ITGE. sobre el fenómeno de las vibraciones.395). Uno de éstos pocos criterios. de sencilla aplicación. . España Tabla 4.El factor de calidad de construcción FK.14 Factor “Fb” para diferentes tipos de edificios En la tabla 4. Fuente: MOPU.15 se relacionan los factores de material de construcción.15 Factor “Fm” de material de construcción El factor de distancia Fd se puede estimar a partir de la figura 4. España Tabla 4. En la elección de F m se debe tener en cuenta que el valor elegido debe corresponder el menos resistente que esté presente en la edificación.14 se indican los diferentes tipos de edificios que se clasificados en cinco grupos. Fuente: MOPU.46 tomándose la menor distancia existente entre el lugar de la voladura y la estructura a proteger. se obtiene como el producto del factor de Edificación Fb y el factor de material de construcción Fm: En la tabla 4. Ft1. El factor de duración del proyecto.42 Para distancias superiores a 350 metros los factores son: Fd = 0.91 d-0.Figura 4. .56 d-0. se pueden utilizar las expresiones siguientes.28 Fd = 1. Para V0 = 18Þ 9 mm/s en arcillas En distancias inferiores a los 10m pueden presentarse problemas especiales y graves en las estructuras.22.50 Que permiten calcular los valores de V0 x Fd así: Para V0 = 70 Þ 18mm/s en rocas rocas. ocasionados por la penetración de los gases en las juntas provocando desplazamientos en éstas.35. depende del periodo de tiempo en que se van a ejecutar las voladuras. Fd = 0. Por tanto. donde la distancia se expresa en metros: Fd = 1.19 Fd = 1. Para V0 = 35Þ 15 mm/s en morrenas. Fd = 0. de existir la posibilidad de que éste fenómeno se presente es necesario efectuar registros para obtener la duración de los trenes de onda y las frecuencias dominantes para más de una componente.29 Fd = 2.46 Factor de distancia Fd Alternativamente a la tabla.91 d-0.57 d –0. corresponden a una escala logarítmica. medidos o registrados en dB(L). 1994.043 x 10-7 x Av1.481): Probabilidad de Ocurrencia (%) = 2. España Tabla 4. p.Fuente: MOPU.6% mayor que una de 115dB(L) . agrietamiento.22 x ΔP2. La probabilidad de rotura de vidrios para una sobrepresión determinada puede estimarse mediante la ecuación siguiente. sugerida por Redpath (ITGE. Y normalmente se asimila o se le atribuye el efecto de la rotura de vidrios el cual es muy factible que suceda sin necesidad que se presente una rotura. Se debe tener en cuenta que los niveles de ruido.17 se aprecian algunos efectos probables debidos a algunos valores de sobrepresión. por tanto diferencias que a simple vista pueden ser mínimas en la realidad son de gran magnitud. Por ejemplo una lectura de 120dB(L) es del orden de 78.16 Factores de duración de proyecto Criterios de prevención de daños por onda aérea Generalmente la onda aérea implica un menor peligro que la onda de vibración terrestre. en placa o en algún elemento estructural. En la tabla 4. ΔP : Sobrepresión aérea (mbar). Fuente: MOPU. España Tabla 4.78 donde: Av : Área del vano de ventana (m2).17 Probables daños ocasionados por onda aérea . pues. entre otros.Efecto de las vibraciones y onda aérea sobre las personas Uno de los factores principales que se deben tener en cuenta durante la ejecución de voladuras.1986. es claro que aún logrando niveles de vibraciones y de onda inferiores a los máximos permitidos para no ocasionar daños en estructuras.47 se presentan algunos parámetros de respuesta humana vs vibraciones. 1948 Figura 4. se pueden tener índices de percepción elevados que pueden generar desde pequeñas molestias hasta afectaciones más trascendentales. En la figura 4. Fuente: Goldman. más si tienen alguna permanencia en el tiempo.47 Respuestas humanas a las vibraciones Existe. p483. Dentro de las normas se encuentran la ISO-2631 y la DIN-4150. Por tanto es normal. y aconsejable. definido por un parámetro K calculado de la siguiente manera: = = . Existen numerosos estudios y normas sobre la respuesta humana a las vibraciones. un procedimiento analítico para la estimación de la respuesta humana propuesto por Steffens (1974) ITGE. que en muchos proyectos los parámetros para el control de vibraciones y ondas sean establecidos por la afectación y respuesta humana más que por la probabilidad de daños. es su afectación a las personas. Esto se puede logra mediante las siguientes determinaciones: Reduciendo el diámetro de perforación. España Tabla 4. aplicados. se puede sin embargo observar unos criterios generales que. Acortando la longitud de los barrenos. Fuente: MOPU.48.18. Seccionando las cargas dentro de los barreno se iniciándolas en distintos tiempos.18 Respuesta humana para algunos valores de “K” Recomendaciones para reducir los niveles de vibración del terreno y onda aérea Si bien cada caso amerita un estudio independiente. Figura 4.donde: f : Frecuencia (Hz) A : Amplitud máxima (mm) V : Velocidad de partícula (mm/s) A : Aceleración (mm/s2) De acuerdo a los valores tomados por “K” se tienen los siguientes niveles de percepción. Tabla 4. . ayuden a la mitigación de éstos efectos de las voladuras: Minimizar la carga de explosivo por unidad de microrretardo. Figura 4.48 Voladuras con cargas seccionadas dentro de los barrenos Utilizando el mayor número de detonadores o tiempos de retardo posible. . Elegir un tiempo de retardo entre barrenos y filas efectivas que evite una fuerte superposición de ondas y permita un buen desplazamiento de la roca. Figura 4. con explosores secuenciales o reles de microrretardo si se supera la serie comercial de detonadores eléctricos. ya que éstos presentan menor dispersión que los números más altos de la serie.49 Voladuras múltiples con el mismo número de barrenos y diferentes duraciones Reducir el número de barrenos con detonadores instantáneos. Figura 4. Figura 4. Disponer los frentes con la mayor superficie libre posible. ya que una disminución de éste puede aumentar el confinamiento de las cargas y por consiguiente la intensidad de las vibraciones. Utilizar el consumo específico adecuado. por supuesto. pero no excesivas. No dispara las voladuras cuando la dirección del viento sea crítica. .Disponer la secuencia de iniciación de modo que ésta progrese desde el extremo más próximo a la estructura a proteger hasta los más alejados de la misma.50. Por otro lado. Cuando éste sea absolutamente necesario cubrirlo con arena fina en una capa de al menos 7 o 10cm sobre éste. produce grandes efectos perturbadores. un consumo excesivo da lugar a una sobrecarga innecesaria que. Evitar el empleo de cordón detonante. Crear pantallas o discontinuidades entre las estructuras a proteger y los macizos a volar. y emplear material inerte adecuado. Elegir los tiempos de retardo de modo que la voladura progrese a lo largo del frente a una velocidad inferior a la del sonido en el aire (340m/s). Seleccionar esquemas y secuencias que eviten el reforzamiento de ondas.51 Progresión de una voladura a lo largo de un frente Aumentar el confinamiento de las cargas de explosivo con longitudes de retacado mayores de 25 veces el diámetro.50 Secuencias de encendido con relación a la estructura a proteger Controlar las perforaciones para que las mallas practicadas coincidan con las diseñadas. Figura 4. Emplear sobreperforaciones con las longitudes mínimas necesarias para un buen arranque. Controlar la carga de explosivo en terrenos con coqueras para evitar las concentraciones puntuales.Inspeccionar el estado de los frentes antes de las voladuras para corregir las cargas en los barrenos con piedra menores que las nominales o de diseño. Disponer pantallas de tierra o vegetales entre las voladuras y los puntos receptores.52.52 Interposición de pantallas entre voladuras y los puntos receptores . Figura 4. Figura 4. EVALUACIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL Es importante resaltar el concepto temporal-continuo que posee el estudio del impacto ambiental EIA: estado del medio ambiente antes, durante y después de la actividad. Esto significa, en términos prácticos, que los ejecutores de la actividad deberán prever los cambios que se producirán en el medio, y sugerir medidas correctivas que impidan o mitiguen los efectos que serán causados, incluyendo un plan que permita restaurar o recuperar el medio físico y biológico que se afecte. En la evaluación de impacto ambiental, EIA, que debe tenerse terminado antes de iniciar la actividad, se distinguen tres apartes: El primer aparte es la “línea base” del estudio que no es otra cosa que una auditoria o un inventario del estado del medio ambiente antes de iniciarse la actividad que provoca la intrusión. Se conoce como “Línea Base” o bien en términos más internacionales “baseline”. El segundo aparte corresponde a la descripción y análisis de los posibles impactos ambientales que se deriven del proyecto. Se conoce como el “análisis predictivo”. El tercer aparte es el plan de rehabilitación y uso final del terreno afectado el cual, obviamente, estará basado en las conclusiones obtenidas en la investigación de línea base. Definición de Línea Base Los proyectos que implican el empleo de explosivos tienen connotaciones particulares especialmente si son mineros o de implantación de infraestructuras. Estas implicaciones se refieren a: Valor localizado La localización de una mina o de una vía, por ejemplo,, está predeterminada por la localización del mineral o el árido explotable o por la necesidad específica en caso de la obra de infraestructura. Esto implica, para el caso de la mina, que su localización se de únicamente sobre la masa del mineral a extraer. Para el caso de la obra de infraestructura, donde exista la necesidad, aunque en este caso se admiten algunas atenuantes que no hacen tan estricta su localización. Inicio El inicio de la actividad minera como de la implantación de una estructura viene precedido de un largo proceso de exploración y evaluación regional y local permitiendo el logro de una línea base adecuada. Investigación de Línea Base Los aspectos a considerar en una investigación de línea base son diversos y muchas veces complejos. La importancia de cada uno de ellos varía en función de las características específicas del proyecto y el medio donde se desarrolla. A continuación se relacionan algunos de los aspectos a considerar en la investigación de línea base: Paisaje Importancia en términos relativos, por ejemplo, zonas de reconocida belleza, tengan o no la categoría de reserva, parque nacional o regional. Hábitat Territorio que presenta unas condiciones ambientales determinadas y que está habitado por un conjunto de seres vivos para los que tales condiciones son las adecuadas. Suelos Se deberá contar con una adecuada caracterización de éstos, que permita prever los problemas que puedan derivarse de la infiltración de contaminantes. Flora Se debe disponer de un catálogo florístico, listado de plantas, poniendo especial énfasis en aquellas plantas que reciben protección especial por estar en peligro de extinción. Fauna Tratamiento similar al de la flora. Geoquímica de la zona Se deben conocer las características químicas del medio, poniendo especial atención en los suelos. Rocas La investigación geológica previa generará gran cantidad de mapas sobre los cuales hay que poner especial atención a la fracturación, fallas o redes de diaclasas, con el ánimo de evaluar las posibles infiltraciones de soluciones. Aguas superficiales y subterráneas Se deben determinar parámetros como: Extensión y morfología de la cuenca de drenaje. Características químicas de los cursos de superficie y lagos. Características químicas de las aguas subterráneas. Variaciones estacionales del nivel freático. Productividad de los pozos de agua. Usos del suelo: agricultura, ganadería, usos recreacionales, cercanía a núcleos urbanos, etc. Ciencia y cultura: zonas de interés paleontológico, arqueológico y antropológico. Descripción y Análisis de los Posibles Impactos Ambientales Como ya se mencionó, la ejecución de alguna actividad con explosivos definitivamente tendrá algún grado de afectación sobre el medio natural. Sin embargo, estos efectos son susceptibles de ser contrarrestados o bien mitigados a través de medidas correctoras. Una vez se tenga completa la línea base, el EIA debe incluir un aparte sobre los impactos ambientales que podría generar el proyecto, y por supuesto, deberá además incluir un listado de las medidas correctivas que se implantarán: Impacto visual Con frecuencia la vista desde una carretera, de una zona extractiva o una mina y sus instalaciones, será el único contacto, de la comunidad próxima con el proyecto. Así, el informe de EIA deberá dejar en claro cual será la extensión de dicho impacto y las medidas correctivas que se adoptarán. Gestión de las aguas Otro de los puntos relevantes del informe, deberá contemplar los siguientes aspectos: Control de escorrentías y procesos erosivos. Capacidad de almacenamiento de agua para las actividades de mina o extracción y planta de tratamiento de minerales. Minimización del impacto causado por la extracción de aguas subterráneas. Prevención de fenómenos de contaminación de las aguas subterráneas y superficiales. Flora y fauna: las actividades con explosivos impactan negativamente la flora y la fauna. Cuando la actividad es subterránea la afectación es inferior que cuando se hace a cielo abierto. Esta afectación se da por la presencia humana, de maquinaria, movimiento de vehículos, ruido, etc. El informe contemplara estas afectaciones y las medidas para contrarrestarlas. Ruido: el ruido puede ser un factor importante si las operaciones mineras se desarrollan cerca de núcleos urbanos. Sin embargo si éstos no están próximos el ruido también afecta a la fauna. Vibraciones – estabilidad del terreno: si la actividad se desarrolla cerca de centros urbanos la voladura de rocas puede inducir vibraciones inaceptables. A este problema se debe agregar el de las ondas de choque generadas por las mismas explosiones. El informe EIA deberá entregar datos predictivos de dichos impactos. Otro factor a considerar en la minería subterránea, es la subsidencia del terreno debido al desarrollo de galerías y cámaras de extracción. Polvo y otras emisiones a la atmósfera: el polvo puede ser un problema importante en centros urbanos próximos a explotaciones en zonas áridas y semiáridas. Aún si no existe esta proximidad el polvo continúa siendo problemático para la vegetación que verá disminuida su capacidad de fotosíntesis al verse cubierta por éste. Tráfico: el movimiento de camiones con explosivos causa trastornos en las comunidades locales por el ruido, por la pérdida de seguridad vial, por el problema del mantenimiento vial, etc. Gestión de explosivos: el informe deberá contener un listado de los productos a usar y los procedimientos a seguir con los mismos en sus diferentes etapas. Gestión de riesgos: a pesar de las precauciones que se implanten existirá el riesgo de un accidente. El informe contendrá un listado de los riesgos detallando los planes de contingencia a implantar si llegasen a ocurrir. Gestión de residuos: el informe deberá explicar los siguientes aspectos: Características químicas de los residuos. Una estimación del volumen de residuos. El impacto en la fauna. Plan para el vertido controlado. Impacto social y económico. Rehabilitación y Uso Final del Terreno La rehabilitación es un aspecto integral de las operaciones con explosivos que incorpora dos elementos básicos: Plan de uso final del terreno. Plan de rehabilitación. De igual manera deberá incluir los siguientes puntos: Revegetación, densidad de plantas: con que plantas se repoblará, cantidad de plantas por metro cuadrado, etc. Diversidad de especies: no es suficiente con repoblar con algunas especies vegetales, la zona deberá ser repoblada con un número de especies animales y vegetales equivalentes a la original. La química y los sólidos en suspensión de las aguas de escorrentía. Debe resolver: ¿Qué tan limpia quedo el área?, ¿persiste su contaminación? FACTORES CONTROLABLES DE UNA VOLADURA Si bien éstos ya fueron estudiados en capítulos anteriores, a continuación se hace una referencia de los mismos pero desde un enfoque más práctico y matemático. Altura de Banco (H) Es la distancia vertical desde la superficie horizontal o cresta hasta la superficie inferior o pata (Escuela de ingenieros militares, 2002, p.77). Figura 4.2 Altura de banco “H”; diámetro de barreno “D”; burden o piedra “B” Con frecuencia la altura más económica de altura de banco “H” expresada en metros, es igual a cuatro veces el diámetro de los barrenos expresado en pulgadas. (Ibid, p.77). Situación que se cumple para diámetros de barreno inferiores a 6”. H(m) = 4 x D (pulg) Sin embargo no hay que olvidar que la altura de banco también esta determinada por la capacidad de los equipos de perforación y por seguridad ante la estabilidad del talud o deslizamientos, no debe ser superior a 20m. De manera general se puede recurrir a las siguientes expresiones para el cálculo de la altura de banco cuando se utiliza la perforación por percusión: H(m) = cte x D(mm) cte: factor que toma valores entre 0.1 y 0.15 H(m) = cte x D(pulg) cte: factor que toma valores entre 8 y 12. En la figura 4.3 se presenta un ábaco sugerido por la Escuela de ingenieros militares, 1996, como herramienta para el cálculo de la altura de banco en función del diámetro del barreno o viceversa. Figura 4.3 Determinación del diámetro del barreno para diferentes alturas de banco Burden o Piedra (B) Línea de menor resistencia a la cara libre o distancia entre filas de barrenos. Normalmente su valor, expresado en metros, se toma igual al diámetro de los barrenos expresado en pulgadas. (Escuela de ingenieros militares, 1996, p.190). B(m) = D(pulg) Igualmente se considera normal que la altura del banco sea de 2.5 a 3 veces el burden. Sin embargo debe tenerse en cuenta que tanto el burden como el espaciamiento son, en gran medida, dependientes de el diámetro e los barrenos, de las propiedades de la roca, de los explosivos y de los requerimientos finales de fragmentación y desplazamiento de la voladura. Así, ante la necesidad de una buena fragmentación en terrenos duros y masivos, las dimensiones de burden y de espaciamiento deben ser pequeñas. Por otro lado, si la fragmentación no es tan exigente o el estrato a volar se encuentra altamente fizurado se puede dar mayor dimensión al burden y al espaciamiento, en concordancia con mayores diámetros de perforación, sin detrimento del éxito de la voladura. Se presentan situaciones de voladura en rocas masivas, o de gran profundidad o que son formaciones sedimentarias donde la fragmentación no es relevante y por el contrario sí se requiere cortar la roca a nivel de piso sin la ayuda de ninguna discontinuidad natural. En este caso el modelo anterior se ve limitado por el área donde la voladura es eficiente y se recurre a una expresión algo más general para obtener el burden óptimo, dependiendo de las características de las rocas. B(mm) = V = cte x D(mm) donde: cte : factor que toma valores entre 25 y 40 D : diámetro del barreno expresado en mm donde se muestra el factor burden máximo/diámetro promedio de barreno. “V/D” para diferentes diámetros de barreno en función de las propiedades de la roca de roca. Un valor bastante acertado es de 1.8 x B .4 Factor burden máximo/diámetro promedio de barreno.4 para el cálculo de éstos parámetros en función del diámetro del barreno.3B a 1. Figura 4.3 veces la distancia de la línea de menor resistencia. sugiere el ábaco de la figura 4.5B en plantilla al trebolillo o rectangular.191. Una buena aproximación a su valor es considerarlo igual al burden B en plantilla cuadrad o de 1. En filas para voladuras de precorte el valor es menor y se aplican las expresiones: E(m) = 0. Para barrenos verticales se reduce el burden entre un 5 y un 10%. 1996. La inclinación del barreno va de 15º a 20º con la vertical.B ó V : burden expresado en mm B(pies) = cte x D(pulg) donde: cte : factor que toma valores entre 25 y 35 D : diámetro del barreno expresado en pulgadas B ó V : burden expresado en pies La Escuela de ingenieros militares. p. “V/D” Espaciamiento (E) Es la distancia entre los barrenos de una misma fila. Es un parámetro bastante relevante en la producción de vibraciones y de onda aérea. coincide con el diámetro de la barrena perforadora. Así.3 veces el valor del burden. es igual a la cuarta parte de la altura del banco expresada en metros. expresada en pulgadas. D(pulg) = H/4 (m) Debe tenerse en cuenta la gran influencia del diámetro del barreno en la fragmentación de la roca volada y su relación con el burden y la altura de banco.5 Espaciamiento “E”. sobreperforación “J” Diámetro el Barreno (D) Determinado por el equipo de perforación. la altura o profundidad del barreno estará dada por la siguiente expresión: L(m) = K + 0. Esta sobreperforación normalmente es de 0.3B Figura 4. para garantizar su rompimiento y la no aparición de repiés. por debajo del nivel de piso. La medida adecuada. Distancia entre barrenos de una misma fila Profundidad del Barreno (L) La profundidad del barreno equivale a la altura del banco más la sobreperforación requerida. .6 Profundidad de barreno “L”.5 x B Figura 4.E(m) = 0. Se ha estimado que el centro de gravedad de las masas de la voladura podría desplazarse hasta seis metros hacia delante por cada 0. pues resulta una mejor fragmentación si ante una misma carga específica esta se ubica en barrenos próximos de pequeño diámetro que la que se obtenga en una de barrenos de mayor diámetro y más separados. en metros. Carga Específica Es la cantidad de kg de explosivo utilizado por m3 de roca volada. La carga de fondo es la carga de explosivo de mayor densidad o potencia y es la encargada de romper la parte más confinada del barreno y garantizar su desprendimiento. . sin embargo. Su longitud es definida por la siguiente expresión matemática: Cf = 1. no se debe olvidar. Otro aspecto es la distribución de la carga en un mismo barreno que puede ser en fondo en columna o espaciadas. con material inerte.1 kg/m3. (B + 0. entre el total de explosivo utilizado. y se expresa en Kg/m3 de explosivo. Perforación Específica (Factor de Perforación [m/m3]) Hace referencia al volumen de la perforación requerida. de la boca del barreno con el fin de retardar el escape de los gases de la explosión. y la carga de columna Cc. El consumo específico real de explosivo se obtiene dividiendo el volumen o peso total obtenido luego de la voladura.3 B Un exceso de carga en el barreno produce proyecciones y su energía es proporcional al exceso por m3.3 B La carga de columna se ubica sobre la carga de fondo.Atacadura Es el sello. para volar una unidad de volumen de roca. Se divide en dos partes cuales son: la carga de fondo. Su longitud es de 1/3 del largo total del barreno o la del burden y se considera útil si tiene al menos 30cm Columna Explosiva Es la parte del barreno que contiene el explosivo y constituye entre la mitad y las dos terceras partes del barreno. se expresa en Kg/m3 y se conoce también como factor de carga. Su longitud normalmente es equivalente a la del burden mas la sobreperforación. Su longitud esta dada por: Cc = H – 2. Cf. En esta carga es donde se ubica el cebo iniciador. pudiendo ser de menor densidad ya que supone que el confinamiento de la roca en este sector del barreno es inferior que en el fondo. la importancia que tiene la distribución de la carga. Se constituye en un excelente parámetro de referencia para calcular la carga l de una voladura.3B). BE : burden por espaciamiento Volumen de Voladura El volumen teórico de la voladura se calcula como: el área superficial del banco por su altura. H : altura de banco.L/H/BE siendo: L : profundidad del barreno. . Vt = S x H Adicionalmente el peso del material volado se obtiene de multiplicar este volumen por el peso específico de la roca volada. IMPACTO AMBIENTAL Hoy en día se vive una época de gran concienciación del medio ambiente fomentada principalmente por grupos de interés social. en segundo lugar las consideraciones para la eliminación de estos residuos y finalmente las propias por el aporte de niveles de contaminación al aire. que en este caso son los explosivos. que han entendido que los procesos industriales tienen impactos negativos en el medio ambiente tales como la generación de residuos. las operaciones de voladura de rocas. el deterioro del ecosistema y el agotamiento de los recursos naturales. En este contexto. al suelo y al agua. con el medio ambiente que se presente durante y después de la ejecución de la actividad o del proceso productivo. conocidos como ambientalistas. por las eventuales contingencias con los insumos. . para referirse de manera genérica al empleo de explosivos. tienen incidencia sobre el medio ambiente con consideraciones tales como la introducción permanente de un insumo extraño y la generación de desechos. El concepto de impacto ambiental de una actividad o de un proceso productivo se debe entender como la diferencia existente en el medio ambiente natural existente antes de iniciar la actividad. los medios de comunicación. el mismo estado e incluso algunas industrias. perturbaciones. . acompañar a la labor estrictamente técnica. Estos efectos o fenómenos son: las vibraciones. que pueden generar un ambiente de molestia y aún de peligro en el entorno y en las estructuras próximas. la onda aérea y las proyecciones. por lo general.32 Voladura con alta producción de gases. aconsejable. con el fin de mitigarlos y hacerlos menos peligrosos para el entorno humano. los criterios de daños aplicables y los parámetros de diseño que el ingeniero debe considerar para controlar esas alteraciones ambientales. animal y vegetal y. se pueden identificar tres efectos secundarios. Para minimizar éstos problemas. por supuesto. polvo y proyecciones Derivadas de una voladura. Es. A continuación se analiza la teoría de generación y propagación de las vibraciones y onda aérea producida por las voladuras. sin embargo. acompañadas también de polvo. es necesario revisar los elementos y factores que incrementan y determinan la magnitud de su ocurrencia. para las estructuras próximas. su metodología de estudio.ONDAS VIBRATORIAS Figura 4. con una labor de trabajo social y de información a la comunidad vecina al sitio de las explotaciones. (Escuela de ingenieros militares. muchas veces se prefieren las cuadradas y las rectangulares dada su facilidad en el replanteo y perforación. Figura 4. Figura 4.208).”B = E” Plantilla Rectangular La diferencia de la plantilla rectangular con la cuadrada es simplemente que en la rectangular el burden es menor que el espaciamiento. La representación gráfica de la disposición de éstos elementos es lo que se conoce como la plantilla de la voladura.PLANTILLAS DE PERFORACIÓN Es la forma en que se distribuyen los barrenos de una voladura. cortes en “V” o en cuña. El alineamiento de las perforaciones. aún cuando otras configuraciones arrojen mejores resultados.8). 1986. corte echelon y cortes combinados.7). la rectangular y el tresbolillo y en banqueo los cortes longitudinales. de las cuales las mas conocidas son: la cuadrada. sigue siendo una detrás de la otra de la fila inmediatamente anterior (figura 4. Matemáticamente la medida del burden es igual al espaciamiento. (figura 4. Plantilla Cuadrada La disposición de los barrenos en cada fila es alineada directamente detrás del barreno de la fila inmediatamente anterior. Entre éstas.8 Plantilla rectangular “B<E” .7 Plantilla cuadrada. p. considerando básicamente a la relación de burden/espaciamiento y su directa vinculación con la profundidad de los mismos. 11). (Figura 4. entre la cara libre inicial y la cara de salida real de la voladura. (figura 4.25m.12 y un espaciamiento de 4.9 Plantilla tresbolillo “B≤E” Plantilla en “V” Consiste en que a partir de una plantilla cuadrada o rectangular. y mediante el empleo de retardos se genere un ángulo. La diferencia radica en que las perforaciones. en filas sucesivas.10). Figura 4. Dado lo irregular que resulta esta plantilla se suelen perforar barrenos auxiliares en el perímetro de la misma con el objeto de lograr uniformidad en el banco resultante o remanente.9). Figura 4. una plantilla cuadrada de 3 x 3 m se convierte en una plantilla rectangular con el burden de 2.10 Plantilla en “V” Cuando se aplica la plantilla en “V” con microrretardo sobre una plantilla cuadrada. Es así como por ejemplo. pues no es muy recomendada su aplicación sobre una tresbolillo. el ángulo de movimiento generado “A” es de 45º con respecto a la cara libre. (figura 4.Plantilla Tresbolillo Es una variación de las dos anteriores en donde el burden y el espaciamiento pueden bien ser iguales o incluso el burden algo menor que el espaciamiento. “A” de movimiento. se ubican a la mitad del espaciamiento de la fila anterior. . 11 Plantilla cuadriculada con microrretardo en “V” Si la aplicación de microrretardo en “V” se ejecuta sobre una plantilla rectangular. (Figura 4. Figura 4. y el espaciamiento efectivo.12).Figura 4. en relación con la dirección del movimiento será.12 Plantilla rectangular con microrretardo en “V” . el ángulo de movimiento “A” varía en relación con las dimensiones de burden y espaciamiento. Be. Ee. Por tanto la determinación de dicho ángulo estará dado por la ecuación Tan A = B/E siendo: B = Burden E = Espaciamiento Y el burden efectivo. 14 Plantilla microrretardo en “v” abierta o echelón Plantilla Echelón Consiste en aprovechar la situación de una voladura con dos lados expuestos dirigiendo el movimiento de la voladura hacia esos frentes. La plantilla de microrretardo en “V” se utiliza con mayor frecuencia para barrenos de diámetros entre 3. (figura 4.15).5” y 5” con profundidades hasta 18 m. Figura 4.13 Aplicación plantilla con microrretardo en “V” En algunas oportunidades será conveniente abrir la voladura con el fin de lograr mayor movimiento de material hacia el frente.No se recomienda que el ángulo de movimiento “A” sea inferior a 15º. Figura 4.15 Plantilla echelón . (Figura 4. (figura 4. Para tal fin se emplean dos barrenos con retardo 25ms. Una configuración adecuada con microrretardo en “v” depositaría el material volado en un montón a 90º frente de la cara libre de la voladura.14).13). Figura 4. 17 Plantilla con barrenos alternados Plantilla de Microrretardo de Hundimiento Se presenta este requerimiento cuando no se dispone de una cara libre o de alivio para la voladura. Tiene como objeto confinar el movimiento de la roca al área de la voladura exclusivamente.16). Se suelen utilizar retardos no consecutivos con el fin de proporcionar mayor tiempo al movimiento de la roca. . (figura 4. Figura 4. (Figura 4. Figura 4.16 Plantilla en canal Plantilla de Microrretardo de Barrenos Alternados De poco uso el cual se limita básicamente a formaciones laminadas delgadas con gran espaciamiento.17).Plantilla en Canal Se emplean en terrenos de ladera donde no hay suficiente espacio para la plantilla echelón en “V” por tanto se requiere un diseño estrecho de voladura. Plantilla de Cordón Detonante El uso del cordón detonante tiene aplicación para las plantillas de microrretardo mencionadas anteriormente. entre otros. que interrumpe la detonación del cordón por un espacio de tiempo para después reiniciarlo. Con este tipo de plantilla se incrementa el riesgo de generación de onda. (figura 4.18 Plantilla de cordón . como se menciono en los correspondientes apartes de los capítulos 2 y 3.18). conjugando las propiedades propias con las de los elementos asociados a su uso como es el conector de microrretardo en superficie. Sin embargo. Así es que se requiere de disminuir el burden y el espaciamiento en los barrenos iniciales de la plantilla para abrir el área de alivio para los barrenos restantes. hay que tener presente la posibilidad de la rotura del cordón por el movimiento de la voladura y tomar las debidas precauciones dentro de las cuáles una puede ser el asegurar el disparo de todos los barrenos con un sistema de doble disparo y/o la aplicación de un circuito totalmente cerrado. vibraciones y proyecciones. Figura 4.Por tanto el resultado que se presente es del de una voladura vertical para lograr esa cara faltante a donde pueda moverse la voladura. Algunas de las principales técnicas geofísicas se resumen en la tabla 4. De su aplicación se obtiene la correlación entre el consumo específico de explosivo y la velocidad sísmica de propagación. se habla de método de refracción. al detonar genera ondas de energía sísmica en todas direcciones. Fuente: Instituto Tecnológico Geominero de España. 1994 Tabla 4. Cuando los instrumentos se colocan a lo largo de distancias mucho mayores. éstas fallas se pueden constituir en depósitos de acumulación para gases e hidrocarburos. a través de fenómenos físicos naturales o inducidos. el determinar e identificar irregularidades como fallas y plegamientos en los lechos se convierte en el objetivo de la sísmica. en comparación con la profundidad del estudio. con la pretensión de estudiar las ondas horizontales de energía sísmica que viajan en un material de alta velocidad cubierto por materiales de velocidades inferiores. Esta energía atraviesa las formaciones geológicas y al llegar a las fronteras de formaciones de diferentes impedancias acústicas se divide regresando parte de esta a la superficie donde se registra por dispositivos electromecánicos de gran sensibilidad conocidos como geófonos. .PROSPECCIÓN SÍSMICA La prospección sísmica es una técnica geofísica que pretende. La prospección sísmica depende del hecho que la tierra se ha segregado durante las diferentes etapas y procesos geológicos en lechos de densidad y comportamiento elástico diferentes. Estas metodologías han tenido también aplicación en la voladura de rocas midiendo la velocidad de propagación de las ondas longitudinales por el método de sísmica de refracción en superficie. debidamente ubicado en el barreno. encontrar la distribución del terreno a determinada profundidad. Así. Cuando estos instrumentos se colocan cerca de la fuente con el fin de registrar la energía que viaja en trayectoria vertical se habla de método de reflexión.11 Técnicas Geofísicas El proceso básico que se da es que el explosivo.11. En algunas oportunidades el método de refracción tiene limitaciones en cuanto a la profundidad y no reconoce diferentes niveles en la formación. Con estos parámetros se puede estimar el coeficiente de elasticidad de la roca. Figura 4. Si se requiere. una buena fragmentación de roca se requerirá mayor energía en la medida en que la velocidad de transmisión longitudinal sea también mayor. Figura 4. Variante alternativa de los dos anteriores. por medio de una voladura.30 Método “Dow-hole” Método de Cross-hole. Figura 4.31. Para obviar esta situación se distinguen otros métodos cuales son: Método Up Hole: Consiste en colocar dentro de un barreno una serie de geófonos que registren la energía sísmica producida por una fuente superficial (Figura 4.31 Método Cross-hole .30.29 Método “Up Hole” Método Dow Hole: La posición de los explosivos se intercambia con las de los geófonos.La medida de la velocidad de las ondas sísmicas refleja el grado de compacidad y el estado de alteración de las diferentes formaciones rocosas. en la que tanto la generación de la onda como su transmisión y registro se realizan en el mismo medio.29): Figura 4. Figura 4. Tabla 2 Minería a cielo abierto: Métodos de explotación y principales efectos ambientales . *Las acciones de Proyecto y la calificación de las mismas variará en cada caso . cada persona elegirá los colores que crea más apropiados.TABLA MATRIZ DE IDENTIFICACIÓN DE IMPACTOS *Los colores no están estandarizados. TABLA VELOCIDADES SÍSMICAS DE DIFERENTES TIPOS DE ROCAS Y SUELOS Fuente: ITGE VIBRACIONES Y ONDA AÉREA Se debe destacar que la energía ondulatoria es un reflejo de la naturaleza de la fuente o excitación que la produce, lo que implica que, la variación en las presiones en el punto de excitación se transmite con mayor o menor intensidad en todo el medio. La Explosión La onda de compresión producida en la explosión tiene una pendiente inicial que depende solo del gradiente de la liberación de gases lo que, en otras palabras, quiere decir, de la velocidad de detonación del explosivo. Al aumentar su valor, ésta onda de compresión produce una pulverización del material del entorno de la carga y la apertura de grietas radiales, amortiguando la energía y disminuyendo la pendiente de la onda de presión. (ver desarrollo de voladura en el numeral 3.3) Al transmitirse la onda por el medio llega a la superficie libre (superficie horizontal en el caso de voladuras en cráter o superficie vertical en las voladuras de banco), en donde se refleja pasando a onda de sentido de avance inverso al de la onda incidente. Como la resistencia a tracción del medio es muy inferior a la de compresión, la onda de tracción produce la rotura de la roca, disipando la mayor parte de la energía acumulada. De esta forma la rotura del terreno o de la roca se produce por los siguientes efectos: Pulverización por efecto de la onda de compresión. Agrietamiento radial por tracciones, debido a la onda de compresión. Rotura en frente o en cráter por las tracciones inducidas por la onda reflejada. Roturas a cortante por efecto de las ondas de compresión y de tracción. Cada rotura o grieta implica, primero, una acumulación de energía elástica y posteriormente su disipación dinámica en el trabajo de rotura y, por tanto, en la generación de una onda. Estructura de la Vibración Cada uno de los efectos de la voladura mencionados anteriormente, participarán en la estructura de vibraciones de la voladura, generando ondas que se pueden discriminar así: La onda de compresión y tracción que produce la rotura del medio. Ondas correspondientes a la rotura a equicompresión del terreno en el entorno de la carga. Ondas correspondientes a la rotura a la tracción del terreno. Ondas correspondientes a la rotura a cortante. La onda de compresión y su reflejada de tracción tiene una frecuencia muy baja, aproximadamente 1 Hz, y está constituida por únicamente dos semiondas. (Du Pont, 1979, p.496). Aunque ésta onda aparece reflejada, sus efectos sólo se consideran de cara al efecto rompedor del explosivo y del mecanismo de la explosión. Por su baja frecuencia ésta onda viene asociada a elevadas velocidades de partícula y grandes deslazamientos, por lo que en su transmisión su atenuación será mucho mayor en materiales de baja resistencia a la tracción. Su atenuación por amortiguación interna es mínima en los siguientes casos: En medios sólidos por debajo del nivel freático, en que se transmite como onda de presión en el agua. En materiales cohesivos saturados, en que se transmite a través del agua de saturación, con comportamiento no drenado, con las mismas propiedades que en el caso anterior. Con mayor atenuación, en medios rocosos sanos, en que pueden admitirse valores altos en las tracciones. El resto de las componentes de la vibración suelen tener frecuencias por encima de los 10 Hz en casi todos los casos y con mayor transmisión de energía por encima de los 50Hz. Las componentes debidas a cada tipo de rotura no son diferenciables. Variables que Intervienen en la Producción de Vibraciones Las variables que afectan las características de las vibraciones son, prácticamente, las mismas que afectan los resultados de las voladuras, clasificándose en dos grupos según sean controlables o no controlables. Geología local y características de las rocas La geología local del entorno y las características geomecánicas de las rocas tiene una gran influencia sobre las vibraciones. En los macizos rocosos homogéneos y masivos las vibraciones se propagan en todas las direcciones, pero en estructuras geológicas complejas, la propagación de las ondas puede variar con la dirección y por consiguiente presentar diferentes índices de atenuación o leyes de propagación. La presencia de suelos de recubrimiento sobre substratos rocosos afecta, generalmente, la intensidad y frecuencia de las vibraciones. Los suelos tienen unos módulos de elasticidad inferiores a los de las rocas, y por ello, las velocidades de propagación de las ondas disminuyen en esos materiales. La frecuencia de vibración, f, también disminuye, pero el desplazamiento, A, aumenta significativamente conforme los espesores de recubrimiento sean mayores. La magnitud de las vibraciones a grandes distancias decrece rápidamente si existe material de recubrimiento, pues una gran parte de la energía se consume en vencer las fricciones entre partículas y en los grandes desplazamientos de éstas. En puntos próximos a las pegas las características de las vibraciones están afectadas por los factores de diseño de las voladuras y la geometría de las mismas. Para distancias grandes al lugar de excavación, los factores de diseño son menos críticos y pasan a dominar las propiedades de los medios rocosos y los suelos de recubrimiento en las características de las ondas. Los materiales superficiales modifican el tren de onda haciendo que éste tenga mayor duración y menor frecuencia, aumentando así la respuesta y el daño potencial a estructuras próximas. Las frecuencias de las vibraciones en minas de carbón son menores que las generadas en voladuras de canteras y obras de construcción, debido principalmente a la longitud de las columnas de explosivo, la complejidad de las estructuras geológicas y la presencia de suelos de recubrimiento. Figura 4.33. Fuente: dowding, 1980 Figura 4.33 Frecuencias dominantes en operaciones de arranque con voladuras Una cantidad considerable de la energía transportada por las vibraciones en minas de carbón tiene una frecuencia inferior a 10Hz que inducen grandes desplazamientos del terreno y altos niveles de tensión, llegando a producir daños importantes en estructuras con frecuencias de resonancia entre 4 y 12Hz. (Du Pont, 1979, p.496) Peso de la carga operante La magnitud las vibraciones terrestres y aéreas en un punto determinado varía según la carga de explosivo que es detonada y la distancia de dicho punto al lugar de la voladura. En voladuras donde se emplean retardos, siempre y cuando éstos sean lo suficientemente grandes para que no se produzcan interferencias constructivas entre las ondas generadas por los distintos grupos de barrenos, será la mayor carga por barreno la que influirá directamente en la intensidad de las vibraciones. Cuando en la voladura existen varios barrenos con detonadores que poseen el mismo tiempo de retardo nominal, la carga máxima operante suele ser menor que la total, debido a la dispersión en los tiempos de salida de los detonadores empleados. Por esto, para determinar la carga operante, se estima una fracción del número total de cargas iniciadas por detonador del mismo retardo nominal. El peso de la carga operante es el factor individual más importante que afecta a la generación de las vibraciones. La relación existente entre la intensidad de las vibraciones y la carga operante es de tipo exponencial, y así por ejemplo para la velocidad de partícula se cumple: Siendo “a”, según el U.S Bureau of Mines, (López, 1985 p.55), del orden de 0.8. Distancia al punto de la voladura La distancia a las voladuras tiene, al igual que la carga, una gran importancia sobre la magnitud de las vibraciones. Conforme la distancia aumenta la intensidad de las vibraciones disminuye de acuerdo a una relación del tipo (López, 1985, p.55): Donde el valor de “b”, según el U.S. Bureau of Mines (ibid, p.56), es del orden de 1.6. Consumo específico de explosivo Otro aspecto interesante, y en ocasiones confuso en cuanto a su concepto, es el que se refiere al consumo específico del explosivo. Frente a problemas de vibraciones, algunos ingenieros plantean reducir el consumo específico de las voladuras, pero no hay nada más alejado de la situación de nivel mínimo, pues se han llegado a registrar voladuras en las que bajando el consumo de explosivo un 20% con respecto al óptimo, los niveles de vibración medidos se han multiplicado por 2 y por 3, como consecuencia del gran confinamiento y la mala distribución espacial del explosivo lo que origina una falta de energía para desplazar y esponjar la roca fragmentada. (Ibid, 1985, p.56). En la figura 4.34 se puede observar la influencia del consumo específico en situaciones extremas y próximas al nivel óptimo de utilización en voladuras en banco. Figura 4.34 Influencia del consumo específico de explosivo en la intensidad de la vibración Tipos de explosivos Existe una correspondencia entre las velocidades de partícula y las tensiones inducidas en las rocas. La constante de proporcionalidad es la impedancia del medio rocoso. Así, la primera consecuencia práctica es que aquellos explosivos que generan presiones de barrenos más bajas provocarán niveles de vibración igualmente bajos. Estos explosivos son los de baja densidad y baja velocidad de detonación, por ejemplo el ANFO. Si se compara una misma cantidad de ANFO con un hidrogel común, o uno aluminizado, la intensidad de las vibraciones generadas por el primero es 2 veces y 2,4 veces menor respecto a la de sus comparaciones respectivamente. En los estudios vibrográficos, si se utilizan explosivos de potencias muy dispares, las cargas deben ser normalizadas a un explosivo patrón de potencia conocida. Normalmente se toma el ANFO como explosivo de referencia, ya que es el que se consume con mayor frecuencia. Tiempos de retardo El intervalo de retardo entre la detonación de barrenos puede referirse al tiempo de retardo nominal o al tiempo de retardo efectivo. El primero es la diferencia entre los tiempos nominales de iniciación, mientras que el tiempo de retardo efectivo es la diferencia de los tiempos de llegada de los pulsos generados por la detonación de los barrenos disparados con periodos consecutivos. En el caso simple de una fila de barrenos éstos parámetros están relacionados por la siguiente expresión: donde: te = Tiempo de retardo efectivo. tn = Tiempo de retardo nominal. S = Espaciamiento entre barrenos. vc = Velocidad de propagación de las ondas sísmicas. Φ = Ángulo entre la línea de progresión de la voladura y la posición del captador. La figura 4.35 muestra el caso de una fila de barrenos con diferentes posiciones relativas de los captadores.(Wiss y Linehan, citado por Itge, 1986, p.457). Figura 4.35 Posiciones relativas de los puntos de registro En lo relativo al tiempo mínimo de retardo para eliminar interferencias constructivas o con efectos sumatorios se sugieren intervalos mayores a 3 veces el período de vibración donde se supone que no existe colaboración entre barrenos adyacentes detonados de forma secuenciada, debido a la amortiguación de las señales. Influencia de las Variables Geométricas de las Voladuras La mayoría de las variables geométricas de diseño de las voladuras tienen una gran influencia sobre las vibraciones generadas. Diámetro de perforación El aumento del diámetro de perforación es negativo, pues la cantidad de explosivo por barreno es proporcional al cuadrado del diámetro, resultando frecuentemente unas cargas operantes muy elevadas. Altura de banco Debe intentarse mantener una relación “H/B > 2” para obtener una buena fragmentación y eliminar los problemas de repiés, al mismo tiempo que se reduce el nivel de las vibraciones por estar las cargas menos confinadas. Piedra y espaciamiento Si la piedra es excesiva los gases de la explosión encuentran resistencia para fragmentar y desplazar la roca y parte de la energía del explosivo se transforma en energía sísmica aumentando la intensidad de las vibraciones. Este fenómeno se aprecia más claramente en las voladuras de precorte, donde el confinamiento es total y pueden registrarse vibraciones del orden de 5 veces las esperadas en una voladura común de banco. Figura 4.36. Figura 4.36 Efectos de una carga explosiva según la dimensión de la piedra Si la dimensión de la piedra es reducida los gases se escapan y expanden hacia el frente libre a una alta velocidad, impulsando los fragmentos de roca en proyecciones incontroladas y provocando adicionalmente un aumento de la onda aérea y el ruido. Inclinación de los barrenos Los barrenos inclinados permiten un mejor aprovechamiento de la energía al nivel del piso. por las necesidades de producción. Sobreperforación Cuando se utilizan longitudes mayores a las necesarias. se aumenta el confinamiento. Las distintas ondas sísmicas se clasifican en dos grupos: el primero: ondas internas. Desacoplamiento Experimentalmente se ha determinado que empleando desacoplamientos del 65 al 75% se mejora la fragmentación y la uniformidad de la granulometría y que se disminuye el porcentaje de voladura secundaria entre 2 y 10 veces. así como el consumo específico del explosivo y la intensidad de las vibraciones. su influencia es semejante a la del parámetro anterior pues incluso su misma dimensión depende del valor de la piedra. Y el segundo: ondas superficiales.37. Características de las Vibraciones Terrestres Dado el grado de complejidad que sería el estudio real del fenómeno de la vibración. ocasionado por la superposición de los diferentes tipos de ondas que se forman y los mecanismos de modificación de éstas. Las vibraciones generadas en las voladuras se transmiten a través de los materiales como ondas sísmicas cuyo frente se desplaza radialmente a partir del punto de detonación. pudiendo dar lugar a mayores niveles de vibración. cada sección adicional colabora con una cantidad de energía cada vez menor en el cizallamiento y movimiento de la roca en la base. que ofrecen una buena aproximación al fenómeno real. se presentan aquí algunos aspectos teóricos. y por lo tanto un porcentaje cada vez mayor de la energía desarrollada por el explosivo se convierte en vibraciones del terreno. por las cargas máximas operantes arrojadas por los estudios vibrográficos a partir de las leyes de propagación. . Figura 4. Retacado Si la longitud de retacado es excesiva. de la generación y propagación de las vibraciones producidas en la voladura de rocas. tipos de estructuras a proteger y parámetros característicos de los fenómenos perturbadores. además de presentar problemas de fragmentación.En lo relativo al espaciamiento. y por otro. por un lado. consiguiéndose incluso una reducción de las vibraciones. Tamaño de las voladuras Las dimensiones de las voladuras están determinadas. Las ondas primarias son las más rápidas y producen en el material. La velocidad de estas ondas transversales está comprendida entre la de las ondas longitudinales y la de las superficiales. dan lugar a un movimiento de partículas en dirección transversal a la de propagación. p. (Ibid. p. a través del que se propagan. Estas se propagan dentro de los materiales. con un sentido contrario al de la propagación de la onda.81): Ondas Rayleigh “R”. cambios de volumen pero no de forma. Existen otros tipos de ondas superficiales como las ondas Canal y las ondas Stonelly. Las ondas Love. más rápidas que las Rayleigh. produciendo alternativamente compresiones y expansiones y dando lugar a un movimiento de las partículas en la dirección de propagación de las ondas. que para éste caso no son relevantes por la poca información que producen. Las velocidades de las ondas “P” y “Q” pueden estimarse a partir de las características elásticas de los materiales con las siguientes expresiones: . Las ondas de tipo superficial que se generan normalmente en las voladuras e roca son (López.Figura 4.81) Las ondas Rayleigh imprimen a las partículas un movimiento según una trayectoria elíptica. Este tipo de ondas ocasionan en los materiales cambio de forma más no de volumen.37 Ondas de Compresión “P” y de Cizallamiento “S” El primer grupo de ondas son denominadas primarias o de compresión “P”. 1985. El segundo grupo lo constituyen las ondas transversales o de cizallamiento “S” que dan a las partículas un movimiento perpendicular a la dirección de propagación de la onda. Ondas Love-“Q”. Parámetros de las Ondas El paso de una onda sísmica por un medio rocoso produce en cada punto de éste un movimiento que se conoce por vibración. En el manual de voladuras de Du Pont se dice que éste tipo de ondas dominan el movimiento de la superficie del terreno a grandes distancias. vertical y transversal. Figura 4.39. Figura 4. de las voladuras. por lo que resultan movimientos complejos cuyos análisis requiere la utilización de captadores dispuestos según tres direcciones: radial. Una simplificación para el estudio de las vibraciones generadas por las voladuras consiste en considerar éstas como ondas de tipo sinusoidal. . cientos de metros.donde: ρr : Densidad de la roca : Coeficiente de Poisson E : Módulo de Young VCp y VCs : Velocidades de propagación de las ondas longitudinales y transversales respectivamente Como las ondas viajan con diferentes velocidades y el número de retardos en las voladuras puede ser grande. Figura 4.38 Registro de Ondas En cuanto a la distribución de la energía transportada por los diferentes tipos de ondas se dice que las ondas Rayleigh transportan entre el 70 y 80% de la energía total. y dado que muchas estructuras y edificaciones en el entorno de las explosiones se encuentran a distancias superiores a los 500m son las Ondas Rayleigh las que constituyen el mayor riesgo potencial de daños. las ondas generadas se superponen unas con otras en el tiempo y en el espacio.38. Figura 4. Velocidad de Partícula (v): Velocidad a la que se desplaza el punto. La frecuencia es el inverso del período “T”. El desplazamiento “y” de un punto en cualquier instante será: siendo: La longitud de onda “λ” para una velocidad de propagación “VC” es: Las relaciones entre el deslazamiento.39 Movimiento Ondulatorio sinusoidal Los parámetros de análisis son: Amplitud (A): Desplazamiento máximo de un punto desde su posición de reposo. la velocidad y la aceleración de partícula son: . Aceleración (a): Ritmo o taza de cambio de la velocidad. Frecuencia (f): Número completo de oscilaciones o ciclos por segundo. para los distintos tipos de ondas dominantes. los macizos rocosos no constituyen para la propagación de las vibraciones un medio elástico isótropo y homogéneo.5 para ondas Rayleigh. que se suma a la debida atenuación geométrica.Cuando sólo se tienen en cuenta los valores máximos absolutos de tales parámetros. Por el contrario. Flujo en el interior de las grietas. aparecen numerosos efectos inelásticos que provocan una pérdida de energía durante la propagación de las ondas. Son numerosas las causas de ésta atenuación inelástica teniendo cada una de ellas diferentes grados de influencia: Disipación en matriz inelástica debida al movimiento relativo en las superficies intercristalinas y planos de discontinuidad. p. 1/DS2 para ondas internas propagándose a lo largo de una superficie libre. Amortiguación Inelástica En la naturaleza. proporcional a (Itge. siendo su caída. las relaciones anteriores se convierten en: Atenuación Geométrica La densidad de energía en la propagación de los pulsos generados por la detonación de una carga de explosivo disminuye conforme las ondas encuentran o afectan a mayores volúmenes de roca. elástico e isótropo la amplitud cae debido a la amortiguación geométrica. 1/DS0. 1986. Donde “DS” es la distancia desde la fuente sísmica. . Atenuación en rocas saturadas debido al movimiento del fluido con respecto a la matriz.460): 1/DS para ondas internas en un medio semi infinito. Dado que las vibraciones del terreno inducidas por las voladuras comprenden una combinación compleja de ondas. En un medio homogéneo. parece lógico considerar ciertos factores de atenuación geométrica para cada uno de los distintos tipos. causando una depresión en dichos puntos. Escape de los gases por el barreno al proyectarse el retacado. Desplazamiento del frente del banco al progresar la voladura.460). etc. absorbe parte de la energía de la onda de presión para liberarla posteriormente mediante la expansión de esos gases calientes. las fuentes de estas perturbaciones son las siguientes: Movimiento en el terreno provocado por la explosión. . desde 20Hz a 20kHz. La combinación de las vibraciones asociadas a estas fuentes dan lugar a un frente móvil de sobrepresión del aire que se desplaza desde el punto de la voladura. 1978. Las ondas aéreas son vibraciones de baja frecuencia en el aire con valores generalmente por debajo de los 20Hz. Escape de los gases a través de las grietas creadas en el frente del macizo rocoso.Difusión de tensiones inducidas por volátiles absorbidos. Características de la Onda Aérea La onda aérea es la onda de presión que va asociada a la detonación de una carga explosiva. Absorción de energía en sistemas que experimentan cambios de fase. Las medidas de campo muestran que la amortiguación inelástica puede representarse por una función exponencial decreciente donde “x” es el factor de atenuación inelástico (Itge. Detonación del cordón iniciador al aire libre. Reflexión en rocas porosas o con grandes huecos. proporcionando valores de coeficientes de atenuación mayores o menores que los teóricamente calculados. De acuerdo con Wiss y Linehan. p. mientras que el ruido es la parte audible e infrasónica del espectro. 1986. Colisión entre los fragmentos proyectados. Como el aire es compresible. Interacción de las Ondas Elásticas La interacción de las ondas sísmicas en el tiempo y en el espacio puede dar lugar a una concentración o focalización. La topografía y la geometría de las formaciones geológicas pueden conducir a la reflexión y concentración de frentes de ondas en determinados puntos. Berta. que junto al propio diseño de la voladura pueden resultar distintos en cada caso.Las características de la onda aérea no son fáciles de predecir. 465): (MJ) donde: A : Amplitud de la oscilación (m) f : Frecuencia de la vibración (Hz) DS : Distancia de la carga al punto de registro (m) ρr : Densidad de la roca (kg/m3) VC : Velocidad de propagación en el macizo rocoso (m/s) Tv : Duración de la vibración (s) nt: : Rendimiento de transmisión de energía Carga apoyada nt < 0. pero por lo general son más comunes las vibraciones de alta frecuencia que se manifiestan como ruido de ventanas. tierra o aire. topográficos y otros. pues intervienen factores como los climatológicos. vajillas. etc. Existen diversos métodos para estimar las leyes que rigen los movimiento del terreno inducidos por las voladuras.1985). teniendo en cuenta que la energía sísmica transmitida a la roca por el explosivo puede evaluarse con las siguientes expresiones (Itge. 1986. (G. la intensidad de las perturbaciones originadas por las voladuras puede predecirse con un modelo teórico. Predicción teórica de las vibraciones terrestres Cuando no se dispone de instrumentación y equipos adecuados para realizar una campaña vibrográfica. p. puertas. Estimación de las Leyes de Propagación de Vibraciones Una de las etapas fundamentales en el estudio y control de las vibraciones generadas por las voladuras es la constituida por la determinación de las leyes que gobiernan la propagación de las mismas en los distintos medios. La onda aérea contiene una considerable cantidad de energía de baja frecuencia que puede llegar a producir daños directamente sobre las estructuras.4 . sin embargo para el nivel del presente curso y la función que pretende cumplir se tratarán sólo los más sencillos para que tengan la aceptación y uso requerido por el ingeniero en campo. 72) ET : Energía específica del explosivo (MJ/kg) Q : Cantidad de explosivo (kg) Ze : Impedancia del explosivo (kg. Ver tabla 4.4 n1 : Características de impedancias de explosivo/roca n1 : = 1 – (Ze-Zr)2/(Ze+Zr)2 n2 : Característica de desacoplamiento de la carga.Carga en barreno con frente libre nt > 0.m-2. M-2.s-1) Zr : Impedancia de la roca (kg. =1/(eD/b-1.s-1) D : Diámetro el barreno (mm) d : Diámetro de la carga (mm) De las expresiones anteriores se tiene: Como la duración significativa de la vibración se considera que equivale a cinco veces el periodo: Y como la frecuencia de vibración del terreno puede estimarse con: donde “kf” es una constante característica del terreno que influye en la reducción de la frecuencia con la distancia.12 Fuente: ITGE.12 Valores de “kf” . 1994 Tabla 4. p. que es la parte del espectro comprendida entre 20Hz y 2okHz y que también es conocida como ruido. Los datos del explosivo son: ET = 4.s-1 La relación entre el diámetro del barreno y el diámetro de la carga es: D/d = 1.0m Ejemplo Se considera una carga cilíndrica de explosivo de 10kg en un banco de granito con un frente libre.s-1 Los parámetros de la roca son: ρr = 2700kg/m3 VC = 5000m/s kf = 0.01 Zr = 13.5 x 106 kg.468): La componente audible de la onda aérea.Resulta que los valores de amplitud y aceleración pueden calcularse a partir de: Únicamente válido para DS > 1. 1986. El decibel o decibelio se define en términos de sobrepresión con la ecuación: .m-2. ¿cual es la intensidad de la vibración a una distancia de 150m? Estimadores de onda aérea La ley de propagación de la onda aérea se acepta que es del tipo (Itge.m-2.52 MJ/kg Ze = 9. se mide comúnmente en dB.50 x 106 kg .06 Se desea saber. donde: NR : Nivel de ruido. NR : Sobrepresión (N/m2). . SP0 : Presión del menor sonido que puede ser escuchado (20 x 10-6 N/m2). la longitud del barreno y la carga específica. las plantillas de perforación. altos o bajos. en el presente numeral se recuerdan y profundizan algunos de los aspectos más importantes de este campo de aplicación de los explosivos. Por fines prácticos. voladura en banco Dada la importancia y el vasto campo de aplicación de las voladuras a cielo abierto. se distinguen entre otras: las voladuras en banco. las excavaciones de zanjas y el corte de taludes. A su vez los parámetros que las definen están determinados por: el equipo de perforación.VOLADURAS A CIELO ABIERTO Figura 4. la explotación de canteras y en obras de ingeniería como son la apertura de vías. el banqueo es el método de excavación de roca más empleado para muchas aplicaciones entre ellas: la explotación de minas a cielo abierto. Dentro de las voladuras a cielo abierto.1 Voladura a cielo abierto. . autodefinidas. La presencia de oxígeno directamente en la molécula de unión explosiva Nitroglicol C2H4 (ONO2) garantiza una mayor velocidad de transformación. caso contrario ocurre cuando el balance es negativo. . ya que la cantidad existente de oxígeno es insuficiente para poder realizar la oxidación total del carbono y del hidrógeno. Los explosivos con balance cero producen una cantidad mínima de emanaciones en la explosión y adicionalmente son los más efectivos debido a que liberan la mayor cantidad de energía. la cantidad de oxígeno es la necesaria para lograr la oxidación total de sus elementos. se considera que el carbono pasa a formar gas carbónico (CO2) y el hidrógeno. Para lograr la transformación de cualquier sustancia explosiva es necesario que en su composición se tengan todos los elementos químicos indispensables para garantizar la formación de los productos finales de la explosión. agua (H2O).BALANCE DE OXÍGENO El balance de oxígeno es la relación existente entre la cantidad de oxígeno presente en la composición de la sustancia explosiva y la cantidad de oxígeno necesaria para que se realice la oxidación total y completa de todos sus elementos combustibles. Cuando el balance es positivo o negativo la producción de emanaciones es elevada y se presenta una utilización incompleta de la energía potencial del explosivo. En el balance cero. En el balance positivo de oxígeno la cantidad de éste dentro de la sustancia explosiva no solamente es suficiente para lograr la oxidación total de sus elementos combustibles sino que existe un exceso. 28. cono o paraboloide). una con cavidad cónica cumulativa en la base Figura 1. La carga a. se refractan a manera de los rayos luminosos y. (En forma de esfera. unidos en un poderoso haz.28 Acción destrozante de una carga Las ondas de detonación. se le practica. en la explosión de la carga en cuya base se practicó la cavidad cónica. en los extremos o en la superficie lateral. Esta capacidad cumulativa tiene aplicación práctica en las cápsulas detonadoras. a la carga explosiva que la produce. . una cavidad cualquiera.CAPACIDAD CUMULATIVA Consiste en el aumento del efecto local de una explosión cuando. donde mediante una cavidad en la base del casquillo se logra aumentar su acción iniciadora sobre la carga de explosivo. representa una carga común con extremos planos y la carga b. refuerzan considerablemente su capacidad destrozante. El efecto de esta situación se ilustra en la figura 1. la sensitividad. De la misma manera. Durante la transformación explosiva desprenden la energía absorbida. el conocimiento de las características específicas de cada explosivo. resistencia al agua. formadas por óxidos metálicos y partículas carbonosas. Un ejemplo de una sustancia explosiva puede ser la trinitroglicerina. formadas con absorción de energía. Cuanto mayor es la velocidad de la transformación explosiva. la reacción de la transformación de la sustancia explosiva es exotérmica. desplazamientos y vibraciones más probables en las voladuras. . y plomo (Pb). Igualmente. estas características son: la densidad. de los cuales los más tóxicos son el CO. emanaciones. n. con relación al volumen de la materia explosiva. mayor es el efecto de la explosión. en menor o en mayor grado. NO2 y agua (H20). aptos para los diferentes trabajos o aplicaciones con explosivos. definidas por sus propiedades. balance de oxígeno. y el hidrógeno (H). es decir. para el buen manejo de los explosivos y para el diseño óptimo de las voladuras. La combinación de estos elementos. monóxido de carbono (CO). azufre (S). mayor es la fuerza de la explosión. y en menor proporción también se encuentran: cloro (CI). nitrógeno (N2). cuya notación química esta dada por la siguiente expresión: C1H2O1N1O2 ó bien CH2O. Genéricamente una sustancia explosiva esta compuesta por elementos como el nitrógeno (N). oxígeno (O). iniciales y finales. cantidad de gases formados y cantidad de calor emitido. además de las características de los explosivos que rigen o determinan la aplicación específica de un explosivo o grupo de explosivos. potencia relativa. son los que definen las propiedades de cada sustancia o compuesto explosivo y los hace. En consecuencia. Estos gases residuales están compuestos por: dióxido de carbono (CO2). p y q son valores aproximados del contenido del elemento en el explosivo. acompañados en una mínima proporción de partículas sólidas. Todas las sustancias con capacidad de transformación química explosiva son endotérmicas. la sensibilidad. éste conocimiento sobre las propiedades de cada tipo de explosivo le permitirá predecir los resultados de fragmentación.CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES EXPLOSIVOS Es importante. NO y NO2 aunque su producción es mínima y se debe determinar experimentalmente con los aparatos apropiados. bario (Ba). hierro (Fe). carbón (C). cuanto mayor la cantidad de gases que se forman en la explosión. velocidad de detonación. capacidad cumulativa. magnesio (Mg). aluminio (Al). La acción destrozante de la explosión depende de tres factores fundamentales: velocidad de transformación química. silicio (Si). de esta manera un compuesto explosivo podrá expresarse de la forma: CmHnOpNq Donde m. oxígeno (O2). se presentan en este capítulo algunos aspectos generales sobre la composición de los explosivos.NO2 C6H5CH3NO2 para el trinitrotolueno (TNT) Los productos finales de la explosión en mayor parte son gases. En el proceso suele formarse agua. canales. eliminar obstáculos y obtener materiales para la construcción. igualmente se usan en fuegos artificiales. p15. Otros son mezclas de sustancias oxidantes con materiales fácilmente combustibles (azufre. gaseoductos. vías de comunicación. (Osorio Vargas. Figura 1. la nitroglicerina. en aparatos de señalización y seguridad y para hacer remaches y moldear metales. La mayor parte de los explosivos se obtienen por nitración. túneles. o una por una esterificación (de alcoholes con ácido nítrico). cimentaciones de estructuras.CONCEPTOS BÁSICOS Casi todos los materiales explosivos contienen oxígeno (cloratos y nitratos). Como ejemplo de éstos compuestos se pueden mencionar el algodón fulminante. que diluye el ácido nítrico (HNO3) y paraliza su acción. demoliciones y muchas más. acompañado de la formación de una cantidad considerable de gases y desprendimiento de energía calorífica que se convierten en trabajo mecánico de desplazamiento. sistemas de drenaje. carbón. Dentro de los usos comerciales se identifican los usos para la construcción de diversas obras civiles como presas. fulminato de mercurio). Actualmente los explosivos demandan varios usos entre los cuales se pueden identificar dos grande grupos: los usos militares y los usos comerciales. como cargas explosivas y para hacer proyectiles. etc). redes de conducción eléctrica. En algunos compuestos especiales los elementos se encuentran mucho más próximos ya que forman parte de la misma molécula explosiva. bombas y minas. Explosión Se llama explosión al paso extremadamente rápido de la sustancia explosiva de un estado a otro. 1995. Tienen también usos relevantes en la minería y en la explotación de canteras. sistemas de riego. Se puede anotar que las principales finalidades del uso de explosivos en la ejecución de las obras de Ingeniería Civil son básicamente para alojar y/o demoler estructuras. oleoductos. solo excepcionalmente no lo contienen (yoduro de nitrógeno.). bien sea por una nitración propiamente dicha. En una utilización más de carácter militar se usan como propulsores para proyectiles y cohetes. el fulminato de mercurio y el ácido pícrico entre otros.7 Explosión a cielo abierto . quedando momentánea y progresivamente acumulado en los gases hasta que. como una verdadera onda explosiva. es decir aquellas que en ciertas condiciones tienden a combinarse con el oxígeno. El desprendimiento vertiginoso de energía y la altísima presión de los gases recalentados y comprimidos. Para determinar la reacción explosiva de una sustancia. polvo de carbón o en corcho molido finamente. que llega a centenares de miles de atmósferas. es decir. a la inmediata presión resultante de la instantánea producción de gases. óxido de aluminio (Al2O3)y otros gases produciendo un gran desprendimiento de calor. con un violento estallido. con desarrollo de calor y de luces. pueden diferenciarse tres tipos de reacciones: Un tipo de reacción caracterizada por ser exotérmica lenta que se conoce como combustión y donde no se presentan ondas de percusión. dan un carácter especialmente destrozador a la acción de la explosión. por el oxígeno contenido en la misma pero unido al nitrógeno que es el elemento reducido. presión y choque repentino lo que provoca la descomposición de la molécula de la sustancia explosiva. En el detonador es impedida la expansión inicial. Muchos materiales estallan sólo con detonadores (fulminato de mercurio) y la causa de la explosión no se da solamente debido a la elevada temperatura producida por el detonador. es el elemento que favorece la combustión. de molécula a molécula va comunicándose la explosión a la masa entera. Según la amplitud del intervalo de tiempo en que se desarrolla la velocidad de reacción que gobierna el proceso. constituyendo lo que se denomina una oxidación. Químicamente. Se entiende por combustión la combinación química del oxígeno con otras sustancias. basta elevarla en un solo punto a una determinada “temperatura inicial de descomposición”. el oxígeno es un comburente. pues gracias a ella el calor de la reacción no tiene tiempo de disiparse. transformándose rápidamente en dióxido de carbono (CO2). polvo de aluminio. la onda explosiva propaga la transformación química a través de la masa de la sustancia explosiva. entonces. (Osorio Vargas. la brusca descomposición en un punto produce un nuevo choque que calienta las moléculas próximas hasta producir su descomposición y así sucesivamente. acelerando así la velocidad de descomposición. Por ello es evidente la diferencia entre la explosión común por inflamación y percusión y la presentada por detonadores de fulminato de mercurio. resulta de la oxidación del carbono e hidrógeno de la molécula. sino que es debida principalmente. Las sustancias que se queman. comunicando de un punto a otro del sistema en descomposición una enorme fuerza viva y un gran exceso de presión. la energía se desencadena y se transforma en trabajo mecánico. 1995. la explosión. mediante percusión. en los explosivos nitrados.La rapidez del fenómeno es fundamental. Reacción Explosiva Una explosión es una reacción química exotérmica muy rápida. de manera que libera su energía térmica en un intervalo de tiempo muy reducido. El efecto explosivo también puede lograrse de manera física oxidando violentamente materias orgánicas porosas impregnadas con oxígeno líquido. P15). Con un iniciador se inflama la carga. detonadores u otro medio. Así. extraordinariamente más rápida que la simple inflamación. . se llaman combustibles. Esto se da embebiendo oxígeno líquido en aserrín. en la cual por la misma velocidad de la reacción no solo se da químicamente sino también físicamente. que adquieren una temperatura y presión muy elevados. la velocidad de detonación del gel tipo 2 es 100 veces mayor (5200m/seg). Esta reacción explosiva. Para una misma cantidad de gases producidos en una explosión el efecto será tanto más energético cuanto más elevado sea la temperatura desarrollada por la reacción.Una muy rápida. los gases ejercen una fortísima presión. es decir. Sin embargo. un carbón pobre tiene mucho más energía (300Kcal/kg) que una sustancia explosiva gelatinosa tipo 2 (1280Kcal/kg). Por lo tanto el verdadero concepto a tener en cuenta es el de potencia o energía liberada por unidad de tiempo. . Cuando la reacción explosiva se da mucho más lenta que en la detonación y se da de manera que el calor se transmite por conductividad en capas paralelas hablamos de una deflagración. supersónica. En esta forma de transformación explosiva no se generan ondas de percusión. este efecto o fenómeno constituye la explosión. Por ejemplo. del orden de 104 atm. mientras que la reacción de combustión en el carbón es lentísima (del orden de mm/minuto). Cuando la explosión alcanza una rapidez extrema. Es importante dejar en claro la prioridad del concepto de velocidad de reacción sobre el de cantidad de energía liberado por kilogramo de sustancia explosiva. Sin embargo si éste adquiere grados excepcionales o máximos de rapidez y/o potencia recibe el nombre de detonación. cuando la velocidad de la onda de propagación es subsónica se hablará de deflagración. en caso contrario. de producirse en un volumen cerrado. se habla entonces de detonación. rompiendo y demoliendo la envoltura que lo confina. La rapidez del proceso de detonación implica que no hay tiempo para la transmisión de calor al medio (proceso adiabático) por lo que toda la energía del medio se gasta en calentar los productos de la reacción. produciendo trabajo mecánico. generalmente gases. impacto. etc. percusión. La repentina y enorme presión de los gases calientes rompe violentamente el espacio circundante y genera una onda de choque que se propaga a velocidad supersónica. como es el caso de las dinamitas y los nitratos de amonio. decreto 2535 de 1993).DEFINICIÓN Los explosivos son sustancias que tienen poca estabilidad química y que son capaces de transformarse violentamente en gases. se transforma instantánea y completamente en una masa gaseosa con enorme elevación de la temperatura. etc. . como puede ser un barreno en un manto de roca. proveniente de la combustión. en cuyo caso recibe el nombre de explosivos detonantes. Una detonación es una reacción química completa y violenta que se realiza a una velocidad supersónica dentro de un explosivo. se producen presiones tan elevadas que fracturan la roca. Cuando esta violenta transformación en gases ocurre en un lugar cerrado. fricción. La reglamentación sobre explosivos considera explosivo. En general se llama materia explosiva o explosivo a las sustancias sólidas o líquidas que por acción del calor. generando gases a una extrema presión y temperatura. a todo cuerpo o mezcla que en determinadas condiciones puede producir rápidamente una gran cantidad de gases con violentos efectos mecánicos o térmicos (art 50. descarga eléctrica. Esta transformación puede realizarse a causa de un golpe. ya que si la densidad es muy baja se vuelven sensibles al cordón detonante. y es una característica importante para el cálculo de la cantidad de carga de la voladura. . Densidad de carga. Densidad gavimétrica o aparente.8 y 1.DENSIDAD La densidad del explosivo es el peso del explosivo por unidad de volumen expresado en g/cm3. Esta situación les proporciona igualmente una detonación más baja por la perdida de sensibilidad causada por altas presiones momentáneas. Se distinguen tres tipos de densidades: Densidad absoluta o de cristal. En los agentes de voladura.60 g/cm3. por lo contrario si es muy alta. Los explosivos con densidades inferiores a 1. La densidad del ANFO a granel es 0. esta característica se hace importante. Los explosivos de densidades superiores se prensan más fácilmente que los de densidades bajas.85 g/cm3. La densidad de gran parte de los explosivos está entre 0.0 g/cm3 flotan en el agua. se hacen insensibles y no detonan. . A la aparición de nuevas sustancias explosivas. la detonación y una primera división de los explosivos. se desarrollan nuevas practicas y nuevas aplicaciones para éstas. generando así nuevos y sucesivos ciclos evolutivos de desarrollo tanto de las sustancias explosivas como de sus aplicaciones. lo cual también requiere de nuevas vías de comunicación. requiriendo de esta forma. actividad que queda planteada en este aparte donde se presenta el origen y aplicación de los mismos y unos conceptos preliminares claves como son la explosión. carreteras. basadas en la explotación y comercialización de minerales o materiales de extracción.DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS EXPLOSIVOS El desarrollo histórico de los explosivos y su empleo ha ido de la mano con el desarrollo de las diferentes ramas de la industria y la técnica. así inicialmente sea solo en su parte básica. especialmente de la química. ferrocarriles. además de obras especiales para la agricultura y la industria. que a su vez se convierten en el detonante para la búsqueda de nuevas sustancias que superen las propiedades y campos de acción de las anteriores. ha sido igualmente marcada por las necesidades económicas de algunas regiones o países. de la exploración y explotación de nuevas fuentes. La tendencia constante y permanente hacia el mejoramiento y optimización del uso y aplicación de los explosivos. canales. De aquí que el ingeniero esté en la obligación de estudiar el manejo de los explosivos como cualquier otra materia inherente a su profesión. cada vez menos accesibles. constituyéndose éstos en campos propios de la aplicación de las técnicas de perforación y voladura con uso de explosivos. es un maniobra que demanda la implementación de una serie de procedimientos específicos y particulares por lo cual es conveniente la asesoría de un experto. por tanto a continuación se dan algunas recomendaciones aplicables a estos casos. entendiéndose con esto la descomposición del mismo de tal forma que no pueda darse su reconstrucción o rehabilitación. por defectos de fabricación o bien por necesidad de disponer de material sobrante que no tiene uso posterior. p. Puede darse.5 Distancia mínima de protección del personal encargado de la destrucción (cubierto de proyecciones) . si embargo. más aún si las cantidades a destruir son grandes. La destrucción de explosivos industriales y sus accesorios. MOPU. como en lo relativo al lugar del refugio del personal que realiza la destrucción. la necesidad de destruir algunos explosivos sin contar con la presencia del experto.4 y 1. MOPU. Fuente: Ministerio de obras públicas de España. bien sea porque ha sufrido algún tipo de daño o alteración en su manipulación.5). Para inhabilitar un explosivo se puede emplear uno de tres procesos: destrucción por combustión.4 Distancias mínimas a lugares habitados y vías de comunicación Fuente: Ministerio de obras públicas de España. Independientemente del sistema de destrucción que se emplee deben tenerse en cuenta unas distancias de seguridad con respecto tanto a las zonas habitadas y vías de comunicación. 1996. que dirija los trabajos y establezca las medidas de seguridad necesarias en cada caso. 1996 Tabla 1.MEDIDAS DE SEGURIDAD EN LA DESTRUCCIÓN DE EXPLOSIVOS Frecuentemente se presenta la necesidad de deshacerse de material explosivo por diferentes causas. destrucción por explosión y destrucción por disolución. (Tablas 1.350 Tabla 1. 4 se indican las distancias aconsejables de seguridad para las destrucciones. en condiciones adecuadas. Una vez iniciado el fuego se retirará el personal al lugar previamente elegido para resguardo durante la maniobra de destrucción. bajo la acción de pequeñas cantidades de energía. . No se debe olvidar que. matorrales secos. se preparará la continuación del mismo. con esta metodología se pueden destruir prácticamente todos los explosivos y sus accesorios aunque no sea precisamente el más idóneo en todos los casos. es decir. ya que éste aumenta el riesgo de explosión. se dejara transcurrir. Sin embargo a veces no es procedente por la proximidad del sitio de destrucción a zonas habitadas. con el fin de minimizar el riesgo de incendio. comienza una reacción que crece exponencialmente con el aumento de la temperatura. transformarse con producción de energía y gases. No deben nunca quemarse las sustancias explosivas en sus cajas o bolsas de embalaje. ya que la emisión de calor es proporcional al volumen y la radiación a la superficie. principalmente.Destrucción por Combustión La mayoría de las sustancias explosivas utilizadas en la industria. En el caso de que se hubiera apagado el fuego. deberá buscarse un lugar desprovisto de vegetación. son capaces de explotar. media hora para que se enfríen los restos. pueden llegar a explotar. En general. pueden quemarse. Destrucción por Explosión Es considerado como el método más adecuado para la destrucción de explosivos por su rapidez y simplicidad. como sobre el propio personal que efectúa la destrucción. En la tabla 1. adicionando gas-oil o leña seca. paja. Terminada la combustión. Debe tenerse en cuenta que el sentido de propagación del fuego tiene que ser contrario a la dirección del viento. Por tanto debe escogerse un lugar con adecuadas protecciones para que las proyecciones lanzadas desde un hipotético foco explosivo no alcancen a personas o edificios. y entonces se examinarán detenidamente para comprobar si queda explosivo sin quemar. como mínimo. con repercusión tanto en los seres vivos y edificaciones del entorno. Para proceder a la combustión se prepara una “cama” alargada de un ancho de 50 a 80 cm de leña. Igualmente. para no hacerlo directamente. pudiendo degenerar el proceso en explosión. evitando además que se caigan de la “cama” o estén en contacto con el suelo. en donde se prenderá el fuego. etc. que la cantidad de explosivo y. Los cartuchos se extienden en hilera sobre la cama. las cuales podrían eventualmente salir afectadas. las dimensiones de los cartuchos juegan un papel muy importante. por lo que el riesgo es más del doble en un cartucho de 65mm de diámetro que en uno de 26mm y casi triple en uno de 200mm de diámetro que en uno de 65mm. Se debe tener en cuenta igualmente. Los productos originados aceleran esta reacción. Este evento destruye sus cualidades explosivas iniciales. sin formar montón. una vez se hubiese dado el enfriamiento del explosivo. por lo que las materias explosivas sometidas durante un cierto periodo a temperaturas elevadas. con el fin de impedir que la llama incida en el explosivo forzando el calentamiento del mismo. Uno de los modos de aporte de esta energía es el calentamiento del explosivo: al alcanzarse una determinada temperatura. En un extremo de la “cama” se colocará una brazada de leña u hojarasca o papel seco. variable para cada sustancia específica. Se debe prever la posibilidad de que la combustión se transforme en una deflagración enérgica o en una detonación. debe evitarse el confinamiento de las cargas a destruir. aunque los explosivos están conformados por materias químicas estables. es necesario utilizar un cebo suficientemente enérgico para asegurar su destrucción total. el cartucho cebo de la carga se puede formar aprovechando uno de los que se pretende destruir. El explosivo se manipula como en una voladura normal: colocación de un cebo e iniciación del mismo por cualquier sistema de encendido. superar.. deben ser como mínimo el doble de las distancias sugeridas en la tabla 1. En cualquier caso el operario encargado de la destrucción. En el caso que se realicen varias destrucciones conjuntas. para evitar el peligro de incendio. Fuente: Ministerio de obras públicas de España. las distancias contenidas en las tablas. Se puede también sustituir el cartucho cebo con cordón detonante.Este proceso destructivo se puede practicar en diferentes escenarios: Al aire Por su sencillez es el procedimiento más generalizado. etc. la temperatura ambiente. De existir maleza o vegetación seca. las distancias a las que deben colocarse unas partidas de otras. cebado con un detonador en uno de sus extremos. cuando el explosivo este en mal estado o se sospeche de ésta condición el cartucho cebo se prepara con explosivo fresco y se adosa a la carga a destruir.6 Distancia entre partidas de explosivos a destruir . Debe tenerse en cuenta que en los efectos de la onda aérea influyen de forma notable la dirección y velocidad del viento. y de piedras.6. La elección del lugar donde se efectuará la destrucción debe hacerse teniendo el cuadro de distancias para tal fin (tabla 1. es conveniente humedecerla mediante riego con agua. la nubosidad. en lo posible. MOPU Tabla 1. Si los explosivos a destruir están en perfectas condiciones. Cuando se trata de explosivos muy insensibles. en la practica. con el empleo de detonadores de retardo. enrollándolo alrededor del explosivo a destruir.4). La iniciación de la explosión se hará preferentemente por medio de un detonador eléctrico. accionará el explosor desde un lugar alejado de la detonación cumpliendo con las distancias mínimas establecidas para tal fin. o muy descompuestos. para evitar las proyecciones peligrosas. por lo cual resulta conveniente. El terreno donde se efectúe la destrucción debe estar limpio de malezas y arbustos. aunque también se puede utilizar un detonador común y mecha lenta. especialmente si se esta usando el procedimiento por combustión. Por lo general es preferible evitar este procedimiento a menos que sea estrictamente necesario. Sin embargo. Destrucción por disolución Solo es aconsejable este método para la destrucción de explosivos que. con los cálculos adecuados para evitar proyecciones peligrosas. anteriormente descritos. Bajo agua Puede usarse este sistema en sitios próximos al mar. para algunos explosivos resulta más cómodo y seguro utilizar procedimientos específicos.En un barreno Este método consiste en la perforación de uno o más barrenos. Siguiendo las distancias de seguridad correspondientes y las indicaciones de procedimiento de acuerdo al método seleccionado. . Este método consiste en enterrar la carga a destruir bajo un montón de arena fina. sin embargo y como medida de seguridad no se debe sobrepasar los 12. se introduce el explosivo a destruir y se inician de manera convencional. y no dejen restos contaminantes peligrosos. Para evitar proyecciones se debe contar con mínimo una profundidad de 4 a 5 metros. Bajo arena Este sistema tiene uso cuando se pretende. en éstos. destruir pequeñas cantidades de explosivo y cuya detonación al aire libre no es segura. Aún de ser una metodología adecuada para la disposición de explosivos que dan lugar a proyecciones peligrosas es de poco uso por su costo y preparación. pues si bien no produce contaminación en el agua si puede causar gran daño en la vida de las especies acuáticas en un gran radio de distancia. en teoría. La iniciación será siempre eléctrica y con doble cebo.5oikl. La cantidad de arena de recubrimiento debe proporcionarse ampliamente: uno o dos viajes de arena según la cantidad de explosivo a destruir. Destrucción de explosivos industriales Para la destrucción de la mayoría de los explosivos industriales se pueden emplear los métodos de combustión o de explosión. sin contenido de piedras que puedan originar proyecciones. de acuerdo a su composición química y al diámetro de los cartuchos. En estas condiciones este procedimiento se aplicaría casi exclusivamente a la destrucción de Nagolitas.5kg de explosivo por operación. Se presentan dos inconvenientes en este sistema: la intensa nube de polvo que se origina y por otro lado la dificultad de recuperar un explosivo no destruido en caso de presentarse un fallo. explotar cualquier cantidad de explosivo. se pueden. siendo pulverulentos. lagunas o ríos caudalosos. las distancias seguras a tener en cuenta son el doble de las contenidas en la tabla 1. se disuelvan en sustancias liquidas económicas. por explosión. como el agua por ejemplo. excesiva suavidad o escurrimiento de nitroglicerina. Nunca quemar la dinamita dentro de las cajas que la contienen o en pilas muy altas. Explosivos sin nitroglicerina El método más adecuado de destrucción es el de disolución en agua. Se deben tener en cuenta las distancias de seguridad de la tabla 1. Los explosivos pueden ser iniciados con un cebo adicional. explosivos de seguridad y explosivos pulverulentos). almacena o transporta de manera inadecuada. Igualmente es necesario destruirse si ha tenido contacto con el agua. Las cajas deben ser abiertas con cuñas de madera. esto con el fin de darle tiempo al operario de ponerse en un sitio a salvo. quedando en la superficie el aceite combustible que contienen. Si en el escurrimiento de la nitroglicerina esta a empapado el aserrín que viene en el fondo de las cajas o ha manchado las mismas. rápido y eficaz si se dispone de el lugar adecuado retirado de lugares habitados y/o transitados. Una vez incinerado el material la zona donde se produjo la destrucción debe labrarse con azadón. De la misma manera las personas deben estar a la distancia sugerida en la tabla 1.Destrucción de explosivos con nitroglicerina (explosivos gelatinosos. El método más apropiado para destruir la dinamita es la incineración que puede hacerse de manera segura tomando las debidas precauciones. El encendido de la pila debe hacerse con una mecha de papel de madera para que el fuego inicie a una distancia prudente de la pila de explosivos. de las cuales algunas son las siguientes: Nunca incinerar más de 50 Kg simultáneamente. la dinamita no debe tocarse. Las Nagolitas se disuelven fácilmente en agua. si la dinamita presenta indicios de humedad debe ser rociada con aceite diesel. Los principales síntomas de una dinamita deteriorada que debe destruirse es la decoloración. dureza. gomas.1 para la ubicación del sitio donde se efectuara la incineración respecto de otras edificaciones. Destrucción de dinamitas La dinamita es uno de los explosivos que se deteriora con mayor facilidad si no se tienen los cuidados requeridos o se opera.3 y cerca de un refugio adecuado. aunque se encuentren húmedos o incluso mojados. . aunque se debe tener en cuenta que ésta queda contaminada principalmente por nitratos. Cuando se trate de explosivos deteriorados. teniendo especial cuidado si hay escurrimiento de nitroglicerina. la sobrecarga o cebo de explosivo gelatinoso debe ser como mínimo del 20% del peso total del explosivo a destruir. El método destructivo de explosión es el más conveniente. Se deben igualmente mantener separadas las pilas del material a destruir para que no haya riesgo de propagación. disponiendo de esta separadamente de los residuos de azufre y carbón. el nitrato potásico. . como cuando se emplean en un barreno. el aserrín de empaque y las bolsas vacías deben recolectarse cuidadosamente y destruirse de la misma manera que el explosivo por incineración. Destrucción de cajas de explosivos y materiales de empaquetado Las cajas de explosivos vacías. chimeneas u otros sitios encerrados. unido a la elevación de la temperatura. Se debe prever que su núcleo contiene altos explosivos por tanto se tienen que tomar las mismas precauciones que con cualquier explosivo. Se debe quemar extendido longitudinalmente sobre una cama de leña seca e impregnándolo con una sustancia combustible. Este método es efectivo dado que al humedecerse la pólvora pierde sus propiedades explosivas en adición a que uno de sus componentes. En caso de no poderse emplear éste método se puede usar la combustión. controlando que nadie este ubicado a menos de 50 metros una vez encendido el material. Destrucción de cordón detonante Se destruye mediante la incineración con la ayuda eficaz de su recubrimiento de cloruro de polivinilo. por el contrario deben quemarse en un sitio aislado y a la intemperie. sobre la misma. de explosivo. El procedimiento puede llegar a ser delicada y difícil como en el caso de los detonadores y más aún si se trata de residuos antiguos y deficientemente conservados. puede ocasionar una detonación. evitando cualquier aglomeración. pues el confinamiento. Su destrucción por explosión exige un cebo suficientemente potente. los forros de las cajas. teniendo cuidado en distribuir bien el producto sobre la “cama” de leña. aplicando un cebo de suficiente potencia. en lugares seguros. Destrucción de accesorios Los diferentes accesorios exigen procedimientos específicos para su destrucción. mediante disparos y cubiertos preferiblemente con material inerte como arena o tierra. Sin embargo el procedimiento es algo lento y para obtener resultados más satisfactorios es conveniente utilizar agua caliente y un método de agitación eficaz. Esta operación nunca se debe llevar a cabo en estufas. Es aconsejable abrir longitudinalmente los cartuchos para evitar que se eleve demasiado la temperatura de combustión y se ocasione una detonación.Para los Hidrogeles el procedimiento más normal consiste en quemarlos con las debidas precauciones. de gran cantidad de agua. La combustión se facilita rociando sobre la emulsión algún combustible. Destrucción de pólvora negra Se destruye colocándola en agua. Pólvoras En general. esto puede realizarse colocándola en un hueco en el terreno y lixiviando el nitrato con el vertimiento. Destrucción de explosivos licuados Se destruyen. las pólvoras pueden destruirse disponiendo un reguero de las mismas en un sitio despejado donde no exista riesgo de provocar un incendio. Nunca debe quemarse en los carretes. es soluble. Para las emulsiones el método más eficaz es la detonación. Se debe tener extremo cuidado en la manipulación de los detonadores que se van a destruir por estar deteriorados o mal conservados pues su manejo es peligroso y obliga a tomar el máximo de precauciones. Destrucción de mecha de seguridad Se destruyen igualmente bajo el método de la incineración. se debe estar bien protegido contra las proyecciones de metralla de los casquillos y de los tubos portarretardos. Igualmente pueden destruirse echándolos uno a uno en una fogata. verificando con anterioridad que no tenga fulminantes sin explotar adosados a la mecha. al igual que los que han sido expuestos al agua deben ser destruidos. preparada previamente.Destrucción de detonadores Los fulminantes. entre dos cartuchos de explosivo en un barreno que se este cargando. Se procederá a tapar los estopines y fulminantes cuidadosamente con papel y después con arena seca o tierra fina para ser disparado desde una distancia segura. pueden destruirse introduciéndolos. Se aconseja que su destrucción se haga en sus recipientes originales o en una bolsa o caja pequeña mediante el siguiente procedimiento: Excavar un hueco en el terreno de mínimo 30cm de profundidad y preferiblemente en arena seca. cebándolo aproximadamente con media libra de explosivo con un estopín eléctrico. en caso de detonadores eléctricos. Es aconsejable no destruir más de 100 unidades a la vez. donde se producirá su detonación progresiva. estopines eléctricos que se hayan deteriorado por vetustez o por almacenamiento inadecuado que no se encuentren en condiciones óptimas de uso. Dentro de este y en el fondo se coloca el recipiente que contiene los estopines. Si se trata de un número pequeño de detonadores. . los procedimientos concursales y lo relativo a la navegación. la ley 222 de 1995 y la ley 550 de 1999 entre las de mayor incidencia en la materia. en lo lógico. por ejemplo Derecho Objetivo en el primer caso y Derechos Humanos en el segundo. Y en su acepción más amplia pero también más difusa se maneja como sustantivo masculino en donde desde el punto ve vista de la utilización idiomática puede tenerse como sustantivo propio o sustantivo común. en lo moral. los bienes mercantiles. definición que es acorde con el fin del derecho. de ahí que surjan varias definiciones y acepciones de dicho término. sustentable. El derecho comercial o mercantil se define como el conjunto de normas que regula los principios generales del comercio. se estudió a profundidad el vocablo derecho. TULLIO ASCARELLI. La Real Academia Española de la lengua define el derecho “cual conjunto de principios. y a cuya observancia pueden ser compelidos los individuos por la fuerza”. rectamente. Recordemos que en derecho comercia I. y se decía que procede del latín directus. lo relacionado con el derecho marítimo y lo concerniente a la suspensión de pagos o quiebras”3. a los comerciantes. desarrollo y comprensión del contenido se adquieran los textos de las normas enunciadas. Dentro del campo de las definiciones existen tantas. compañías o sociedades lucrativas. Comprende lo relativo a los comerciantes individuales. enderezar. en inglés Right. rectificar. el hombre y su objeto inmediato. sin embargo. legítimo. legal. las obligaciones y contratos mercantiles. se define como “El derecho es el arte de lo bueno y de lo justo”. en otras lenguas diferentes a la castellana se aparta de las raíces etimológicas por ejemplo en francés Droit. Las principales normas que regulan en la actualidad la actividad comercial se encuentran el Código de comercio (decreto . la realización de la armonía social”. citado por José Ignacio Narváez lo define como “Un fenómeno histórico. los actos de comercio.2 En lo relativo al derecho mercantil también existen varias definiciones y en primer lugar se define como aquel “que versa sobre los principios doctrinales. su equivalente latina es jus. alinear. las actividades bancarias y bursátiles. legislación y usos que reglan las relaciones jurídicas particulares que surgen de los actos y contratos de cambio. los títulos valores y otros efectos del comercio. en contraposición a la civilización feudal”4. por tanto. preceptos a que están sometidas las relaciones humanas en toda sociedad civil. fundado. para Bocannese “el derecho es el conjunto de reglas de conducta exterior que consagradas o no expresamente por la ley en el sentido Genérico del término. (Hominum causa omne Jus constitutum est). y en lo jurídico. directo.EL DERECHO COMERCIAL ¿Qué es el derecho?. ¿De donde proviene el término?. las sociedades mercantiles. en italiano Diritto. derechura. Se sugiere que como herramienta indispensable para el trabajo. aseguran efectivamente en un medio y época dados. justo. En el libro primero del Digesto. (“Just est ars boni et aequi). como también lo atinente a los actos conexos al comercio. Ahora también tiene una significación como adverbio que se refiere desde esta óptica como derechamente. y en este rango desde el ámbito material significa recto. la regulación de la conducta externa del hombre. son preguntas que se deben contestar de forma adecuada para entrar a estudiar de manera óptima un área del conocimiento como en el presente caso el derecho comercial. pero únicamente como tratamiento pedagógico y de conocimiento general a continuación vamos a describir algunas de las que han sido más representativas. define el derecho como “el sistema de normas coercibles que rigen la convivencia social”.. razonable. de dirigere. en alemán Recht. 1 y MONROY CABRA citando a ABELARDO TORRÉ. cuyo origen está en la consolidación de una civilización burguesa y ciudadana. en portugués Direito etc. igual. . se pude asumir como adjetivo. bien intencionado. realizados con ánimo de lucro por las personas que del comercio hacen su profesión. la contratación peculiar de los negocios mercantiles. enfoque tomado desde el punto de vista netamente humano el cual está sustentado en concepto expresado por Hermogeniano: “Todo el Derecho ha sido constituido por causa de los hombres. definición que se aviene a las normas que regulan estos aspectos dentro de la legislación Colombiana.ley 410 de 1971). cuantos autores existen en el tratamiento del tema. 1990. 1944. Julien. Marco Gerardo. 229 2 MONROY CABRA. Puebla. Editorial Heliasta. Bogotá. 15 3 CABANELLAS. Diccionario Enciclopédico de derecho Usual. José Ignacio. Pág. Editorial José. 23. . Introducción al derecho mercantil. Introducción al derecho. 4 NARVAEZ García. Guillermo. Ediciones Doctrina y ley. Tomo III. Pág.1 BOCANNESE. Ed. Pág. Temis. Pág. Introducción al estudio del derecho. 140. EL DERECHO DE LAS EMPRESAS El derecho mercantil como el derecho de las empresas se asume teniendo en cuenta que la mayoría de los actos mercantiles son realizados por las empresas, situación que se generalizó debido a la masificación del comercio. Con este enfoque se quiere ampliar mejor la cobertura de las normas mercantiles y no circunscribirlas a aspectos como a las personas que ejercen el comercio (derecho de los comerciantes), o a los actos enunciados y considerados como mercantiles (derecho de los actos de comercio) y así poder satisfacer de una mejor manera las necesidades que los cambios en los hábitos y costumbres mercantiles se presentan, en esta posición la Ley modelo de la UNCITRAL o CNUDMI 8 expresa que “El término "comercial" deberá ser interpretado ampliamente de forma que abarque las cuestiones suscitadas por toda relación de índole comercial, sea o no contractual. Las relaciones de índole comercial comprenden, sin limitarse a ellas, las operaciones siguientes: toda operación comercial de suministro o intercambio de bienes o servicios; todo acuerdo de distribución; toda operación de representación o mandato comercial; de facturaje ("Factoring"); de arrendamiento de bienes de equipo con opción de compra ("leasing"); de construcción de obras; de consultoría; de ingeniería; de concesión de licencias; de inversión; de financiación; de banca; de seguros; todo acuerdo de concesión o explotación de un servicio público; de empresa conjunta y otras formas de cooperación industrial o comercial; de transporte de mercancías o de pasajeros por vía aérea, marítima y férrea, o por carretera”. En Colombia, el concepto de empresa tiene varias acepciones, el Código de Comercio en el artículo 25 la define como: “toda actividad económica organizada para la producción, transformación, circulación, administración o custodia de bienes, o para la prestación de servicios. Dicha actividad se realizará a través de uno o más establecimientos de comercio”. El Código Sustantivo del trabajo en el artículo 194 se refiere a la empresa como “toda unidad de explotación económica o las varias unidades dependientes económicamente de una misma persona natural o jurídica, que correspondan a actividades similares, conexas o complementarias y que tengan trabajadores a su servicio”, y desde el punto de vista de la economía, la empresa se define como “Unidad económica que organiza y realiza la producción de bienes y servicios”.9 Cualquiera de los enfoques de una u otra manera contextualiza los aspectos diversos del derecho mercantil, pero infortunadamente cada uno desconoce o queda corto en abarcar todos los elementos y matices que conlleva; de ahí que se esté formando un nuevo enfoque ecléctico, en el cual se usan los diferentes enfoques para abarcar de mejor manera y sin discriminación alguna, cada uno de los elementos que conforman el derecho mercantil. Comisión de las Naciones Unidas para el Derecho Internacional Comercial (United Nations Comisión on Internacional Trade Law). 9 MOCHÓN Francisco. Economía Teoría y Política. Editorial MCGRAW HILL. Pág. 797 8 EMANACIONES Existen dos tipos de gases producidos en la detonación de explosivos los gases tóxicos o venenosos y los no tóxicos; dentro de los primeros se encuentran el monóxido de carbón y los óxidos de nitrógeno y en los no tóxicos se encuentran el dióxido de carbono, el dióxido de nitrógeno y vapor de agua. En trabajos a cielo abierto las emanaciones se pueden dispersar rápidamente por el aire por lo que no generan gran preocupación como en los trabajos subterráneos donde deben considerarse detenidamente, ya que allí las emanaciones no se disipan fácilmente y en este caso la ventilación es fundamental. Es necesario contemplar tiempos de espera, después de las voladuras, para la disipación de las emanaciones antes de volver a reiniciar los trabajos. En el medio de los explosivos se le denominan emanaciones a los gases tóxicos. De acuerdo a la proporción de estas emanaciones se ha establecido una escala por grado de toxicidad para la exposición de los operadores después de las voladuras. Fuente: Instituto de fabricantes de explosivos USA (Institute of Makers of Explosives. EE.UU) Tabla 1.7 Clases de humos o emanaciones Las cifras se refieren a los gases producidos por el disparo de una carga de 200g de explosivo, con su envoltura de papel, en la denominada “Bomba Bichel”. La categoría 1 es la clasificación para gases permitidos en voladuras subterráneas, la categoría 2 es la clasificación para gases con restricciones en voladuras subterráneas, donde se garantice buena ventilación y la categoría 3 es la clasificación para gases no permitidos en voladuras subterráneas, únicamente en superficie. Los agentes explosivos como el ANFO son más tóxicos que las dinamitas, pues generan mayor proporción de óxidos de nitrógeno. De acuerdo con algunas investigaciones, la toxicidad del NO2 puede llegar a ser hasta 6.5 veces mayor que la del CO para una concentración molar dada. Cálculo del Volumen de Gases de la Explosión La cantidad de gases se expresa en litros por kilogramo de explosivo y se calcula para condiciones normales donde la temperatura es “0” y la presión 760mm de Hg. Para obtener el volumen a una temperatura diferente, Vt se tiene: Litros donde: V = volumen a la temperatura “t” V0 = volumen de gases en condiciones normales (iniciales). tt = temperatura a la que se busca determinar el volumen de gases. Existen dos métodos para determinar el volumen de gases (Escuela de Ingenieros Militares, 1996, p.14): El Teórico: según las reacciones de transformación en los explosivos. Experimental: se determina en una bomba de laboratorio reglamentaria. De acuerdo con el método teórico, se multiplican el número de moléculas de productos gaseosos formados en la explosión por el volumen de la gran-molécula a condiciones normales, que es igual a 22.41 litros. Donde: Σn = cantidad de moles de gases de la explosión El volumen unitario de los gases: Donde M = peso molecular de la sustancia explosiva. El manual de La Escuela de Ingenieros Militares, 1996, p.14, destaca el siguiente ejemplo de cálculo del volumen de productos gaseosos de la explosión de una mole de fulminato de mercurio: Durante la explosión, el fulminato de mercurio forma cuatro gran-moléculas: Peso molecular del fulminato de mercurio: 284gr Volumen de cuatro gran-moléculas a condiciones normales: Volumen unitario de gases: Si el explosivo es una mezcla, el volumen unitario de los gases se determina por la fórmula: Donde: = Peso molecular de cada una de las partes componentes de la mezcla explosiva. = Cantidad de moles de cada una de las partes componentes de la mezcla explosiva. = Cantidad suma de moles de gases formados en la explosión. MEDIDAS DE SEGURIDAD EN LAS VOLADURAS Las medidas de seguridad implican el conocimiento, la coordinación y colaboración del personal involucrado directa e indirectamente en los procedimientos, para que así todos estén en la capacidad de tomar las debidas precauciones y acciones inmediatas, en caso de presentarse o presumirse alguna irregularidad en el manejo de los explosivos. Medidas de seguridad son todas aquellas reglas y normas que deben observarse, para el correcto desarrollo de los trabajos de perforación y voladuras sin incurrir en riesgos o peligros innecesarios. En las diferentes fases de un trabajo de voladura con explosivos, se requiere de la implementación de una serie de medidas que permitan que la labor se desarrolle dentro de unos elevados parámetros de seguridad donde el riesgo de detonación accidental, o los riesgos indirectos que se puedan dar en este tipo de labores desaparezca. A continuación se presenta un compendio de las medidas de seguridad básicas cuya asimilación y ejecución resulta, además de conveniente, indispensable. Medidas de Seguridad durante el Almacenamiento de Explosivos en los Polvorines En el almacenamiento de explosivos se deben observar diversas medidas de seguridad, entre otras se tienen: Los explosivos y los detonantes deben depositarse separadamente en almacenes independientes, los cuales deben ser recintos sólidos, resistentes al fuego y a prueba de balas, adicionalmente deben ser secos, y ventilados y alejados de otros edificios, vías de ferrocarril y carreteras. La tabla americana de distancias proporciona esas distancias de seguridad, para cantidades variables de explosivos y detonantes, que se deben lograr en la ubicación de los explosivos respecto de las edificaciones y estructuras próximas. Fuente: Instituto de Fabricantes de Explosivos USA., 1964 Tabla 1.1. Tabla americana de distancias Una bodega para el almacenamiento de explosivos debe estar construida de tal manera que se evite el congelamiento del explosivo durante largos períodos de tiempo en climas fríos. Si el explosivo se congela, deberá ser descongelado antes de utilizarlo, ya que el peligro de que explote prematuramente es mucho mayor cuando está congelado. En los polvorines de los frentes de trabajo se debe almacenar máximo 50Kg de explosivo por polvorín, distribuyéndolos por tipo de explosivo y separados 30 metros entre si como mínimo. Ningún tipo de explosivo debe ser almacenado en un mismo recinto o cerca de sustancias solventes o gasolina, o cerca de fuentes de calor como radiadores, chimeneas, tuberías de vapor, tubos de escape o estufas. Igualmente en el polvorín no se deben almacenar simultáneamente con los explosivos, elementos que puedan ocasionar explosión por impacto o fricción como cables metálicos, rieles, herramientas metálicas o chatarra. Tampoco con materiales diferentes a los explosivos como sustancias inflamables, cartón, papel, estopa u otros elementos de fácil combustión. Es prohibido fumar en áreas próximas a donde se almacenan los explosivos o cuando se transporta o se está realizando algún trabajo con éstos. No se podrán portar armas de fuego dentro de los polvorines a no ser el personal de seguridad que preferiblemente debe portar escopetas. El material explosivo debe almacenarse sobre estibas de madera, construidas sin elementos de fijación de metal como puntillas tornillos o alambre. Estas estibas deben tener una altura sobre el piso de 15cm. La presencia de explosivos y sus sitios de almacenamiento, los polvorines, debe ser advertido en todo momento y lugar mediante señales de peligrosidad de modo perfectamente visible. Esta señalización se debe presentar al menos en un radio de 25 metros. En caso de aflorar Nitroglicerina por inestabilidad de la dinamita (exudación) se procederá a su neutralización y/o destrucción inmediata; acción que debe ser dirigida por un técnico o experto. La neutralización se puede dar a través de la siguiente solución: 1.5 litros de agua, 2.5 litros de alcohol desnaturalizado, 1.0 litros de acetona y medio kilogramo de sulfuro de sodio comercial en escamas de 60% de pureza. Esta solución puede guardarse por máximo treinta días en un recipiente ámbar. Las cajas o barriles que contengan los explosivos deben levantarse y bajarse cuidadosamente sin deslizarlos unos sobre otros o sobre el piso; Tampoco deben dejarse caer de un nivel a otro ni manipularse bruscamente. Las cajas o paquetes de explosivos no deben abrirse dentro de un almacén de explosivos o polvorín, ni siquiera en un radio de 20 metros. Se debe ser muy celoso en la revisión del empaque de los explosivos para detectar cualquier defecto o rotura en el mismo; anomalía que de presentarse debe ser reportada de inmediato al fabricante con la respectiva identificación del lote y producto. Siempre utilizar o despachar los productos de mayor antigüedad o, lo que es lo mismo, en el orden de entrada al polvorín. Si se requiere iluminación artificial emplear lámparas de seguridad. Todo polvorín debe contar con el equipamiento debido para extinción de incendios como extintores de agua, ABC multipropósito y canecas de 55 galones cargadas con agua. Paralelo, y en complemento, a las medidas de seguridad enunciadas se presentan a continuación algunos aspectos, menos técnicos más no menos importantes, a tener en cuenta en la maniobra de almacenamiento de explosivos, sugeridas por la Administradora de Riesgos Profesionales del Seguro Social en su documento de “Prevención de Riesgos Durante la Manipulación de Explosivos,” 1996. Siempres SIEMPRE atienda la demarcación de las áreas del polvorín. SIEMPRE abra las puertas del polvorín 10 minutos antes del ingreso de cualquier persona para almacenar o retirar material de él. SIEMPRE mantenga ventilado el polvorín con entrada de aire fresco permanentemente para evitar la concentración de gases. SIEMPRE ingrese al polvorín usando ropa de trabajo, sin cierres metálicos, guantes, botas, y tapabocas o mascarilla. SIEMPRE use guantes cuando toque o manipule materiales explosivos, así éstos estén guardados en cajas o bultos. Los guantes, preferiblemente de caucho, deben ser lavados regularmente para retirar cualquier cantidad de químico en ellos. SIEMPRE Manipule bultos o cajas que estén cerradas (selladas) y tengan un tamaño manejable para la persona. SIEMPRE demarque el área de almacenamiento de cada uno de los implementos. SIEMPRE mantenga el polvorín con el piso seco, el techo sin goteras, ventilado y bajo llave. SIEMPRE vigile que tenga instalaciones eléctricas antiexplosión y protegidas en los polvorines. SIEMPRE tenga en cuenta la posible presencia de ratones, ratas, insectos, o culebras en el almacenamiento, especialmente bajo tierra. Pueden ocasionar mordeduras o picaduras peligrosas. 60m. cigarrillos encendidos o fósforos en el área de almacén.Nuncas NUNCA entre a un polvorín antes de ventilarlo. pinturas). NUNCA permita que se coloquen juntos los iniciadores y los agentes explosivos durante el almacenamiento. prepare o derrame material explosivo. NUNCA se pare sin zapatos o botas en el sitio donde se almacene. en el transporte se deben observar algunos procedimientos que hagan segura la actividad. NUNCA deje sin pararrayos un polvorín que se encuentre a cielo abierto. o de encendedores. Como norma básica en el transporte y más aún en el de explosivos. igualmente el estado de la carrocería y sus pisos. . NUNCA entre a un polvorín sin usar la ropa adecuada. descalzo. gas. NUNCA permita el almacenamiento de material encima de 1. NUNCA permita el uso dentro del almacén de herramientas que produzcan chispas. NUNCA permita el ingreso de personas no autorizadas al almacén. sin guantes o sin tapabocas. NUNCA toque su cara o cualquier parte del cuerpo con las manos sucias. NUNCA manipule material explosivo sin usar guantes. solventes. que deben ser de madera. Se debe verificar el correcto funcionamiento mecánico del vehículo que transporta el explosivo. Medidas de Seguridad durante el Transporte de Explosivos Al igual que en el almacenamiento de explosivos. además de tomar una actitud en extremo prudente en la conducción. estar bien ajustados y no tener grietas. NUNCA permita conexiones eléctricas que no estén protegidas y sean antiexplosivas. se deben cumplir con bastante celo todas las normas de circulación vehicular existentes. Esto puede conducir a posturas de esfuerzo y accidentes al querer subir o retirar el material del almacenamiento. que no haya metales que puedan generar chispa y que no se cargue más de su capacidad. NUNCA permita la presencia de material inflamable (gasolina. Si la carga se moviliza en un vehículo abierto se debe cubrir con una lona impermeable y resistente al fuego. sólo podrán permanecer en las inmediaciones. de arena o de nieve. Igualmente las personas que van a ejecutar la maniobra debe descargarse de la electricidad estática (contacto a tierra con una varilla de hierro). Durante la maniobra de carga y/o descarga de explosivos. (ARP ISS. 1996). En caso de incendio evitar participar en la labor de extinción si se tuvo con anterioridad contacto con explosivos. Evitar al máximo la circulación de los vehículos transportadores a través de centros urbanos. Prohibir abrir las cajas que contienen explosivos sobre la plataforma del vehículo o en el área de descarga. No se debe fumar en el vehículo ni permitir el viaje de personas no autorizadas o innecesarias. sin antes haber terminado ésta. El vehículo transportador debe estar equipado con mínimo dos extintores de incendio ubicados dentro del vehículo en sitios estratégicos y de fácil acceso. Se debe tener sumo cuidado en el cargue y descargue del material explosivo. Antes de proceder a la carga de detonadores. Los vehículos que transportan explosivos no deberán estar sobrecargados y en ningún caso se apilarán las cajas o latas de explosivos a una altura mayor que la de la carrocería. y el parquearlos cerca de restaurantes. Al igual que para el almacenamiento existen los SIEMPRES y NUNCAS en cuanto a la seguridad industrial en el proceso de transporte de los explosivos. se debe conectar el vehículo a un dispositivo de puesta a tierra. No se deben transportar simultáneamente con objetos o materiales metálicos. talleres o bombas de gasolina. Transportar los explosivos en sus envases y embalajes de origen o en útiles preparados para tal fin. ni sustancias corrosivas o inflamables. Cuando se transporta alambre eléctrico se protegerá completamente y se sujetará firmemente como medida de prevención. Se deben transportar por separado las cargas y los detonadores y estopines eléctricos. Efectuar las operaciones de carga y descarga de los explosivos durante las horas del día y nunca cuando haya tormentas eléctricas.Tener el motor del vehículo apagado durante las operaciones de carga y descarga de los explosivos. el personal autorizado para tal efecto. . prohibiéndose cualquier otra actividad en un radio no inferior a 50m. NUNCA transite con explosivos en vehículos no diseñados para tal propósito. dirigir y ver que se cumplan al máximo las medidas de seguridad. NUNCA exceda las capacidades de carga para las que el carro fue diseñado. Medidas de Seguridad durante la Utilización de Explosivos Se entiende por medidas de seguridad todas aquellas acciones tendientes a minimizar la probabilidad de que un evento riesgoso suceda en la ejecución de una actividad. NUNCA transporte conjuntamente herramientas metálicas que produzcan chispa. por tanto. El Ingeniero Civil es el responsable de la coordinación y manejo de los materiales explosivos. Esto implica la asignación y división adecuada de labores y la sistematización de los procesos. con explosivos. Nuncas NUNCA permita el almacenamiento de material en el vehículo que lo transporta por encima de la altura de la carrocería. .Siempres SIEMPRE durante el transporte de explosivos use la ropa adecuada. guantes. el personal. El personal a cargo del manejo de los explosivos debe estar debidamente capacitado y experimentado para manipular sin riesgo adicional el explosivo. La responsabilidad de ordenar. casco. detonadores y accesorios durante el transporte. sin cierres metálicos. adicional a la supervisión técnica propia de la voladura. esta responsabilidad abarca tanto el recurso humano como el explosivo. conocer las propiedades y características del explosivo en uso con el propósito de saber qué es seguro y qué es peligroso en su manejo. así éstos estén guardados en cajas o bultos. se debe emplear el mínimo de personas requerido para la manipulación y uso seguro del explosivo. La utilización de explosivos implica un riesgo que debe disminuirse al máximo. botas. NUNCA permita que se coloquen juntos los iniciadores y los agentes explosivos durante el transporte. NUNCA permita que personas no autorizadas transporten material explosivo. Debe. El factor de error que se induce en el manejo de los explosivos crece en la medida que crece el número de personas que lo manipulan. asignando con precisión y claridad y a la persona idónea cada una de sus funciones. SIEMPRE separe los agentes explosivos de los iniciadores. Finalmente también es el encargado de ordenar el disparo. no deben ser divididas sino centralizadas en una única persona. y tapabocas y use guantes cuando toque o manipule materiales explosivos. Durante la ejecución de una práctica debe supervisar todas las operaciones que se lleven a cabo en el sitio de trabajo. Existe personal que manipula explosivos que lo hace. normalmente será en los procesos de cebado y disparo de una voladura. No se debe fumar en el área en que se están manipulando o usando los explosivos. debe conocer las especificaciones del material usado dadas por el fabricante del explosivo. ni cerca de los explosivos. por su inteligencia. por ignorancia o por osadía. empíricamente. de la misma manera es absolutamente prohibido el porte de fósforos. golpes o llamas. No se debe golpear. de una manera imprudente ya por descuido. Tampoco se debe tratar de arrancar los alambres de los estopines eléctricos. encendedores u otras formas de producir fuego en un radio de 100 metros. sacar o examinar el contenido de los fulminantes comunes o estopines eléctricos. . Se debe seleccionar el personal en adición a otros muchos parámetros de evaluación y contratación. responsabilidad y sentido común. No se deben portar explosivos o detonantes en los bolsillos. El ingeniero a cargo del manejo y utilización de los explosivos. El manejo de los explosivos requiere de quien los maneje cierto perfil específico además del conocimiento y la experiencia. incluyendo el transporte de los explosivos y detonadores. Los explosivos y detonantes que se le den a los obreros deberán colocarse en receptáculos aislados independientes. Entre otras se deben aplicar las siguientes normas en la utilización de los explosivos: Las herramientas a usar en el manejo de los explosivos deben ser fabricadas en madera o materiales no metálicos. constituyéndose en un riesgo para el demás personal. Igualmente no se deben preparar más cebos de los requeridos para uso inmediato. se hará de tal manera que cada uno de los miembros de la cuadrilla conozca exactamente los deberes individuales. equipados con tapas construidas y sujetas de tal manera que no se puedan abrir accidentalmente durante el transporte. Nunca colocar explosivos en lugares donde se expongan a calor excesivo.Cuando se involucren cuadrillas. Las cajas con material explosivo sobrante se debe cerrar y sellar debidamente. tratar de alterar. chispa. No se preparan cebos dentro de los polvorines. No permitir que niños o personas sin autorización estén presentes en los lugares donde se manipulen o usen explosivos. así se hallan secado. Siempre se debe verificar el perfecto estado de funcionamiento de los equipos de voladura.2 Maniobra de volteo Vs temperatura para cartuchos de dinamita . mecha de seguridad o cualquier explosivo no podrán ser usados si en algún momento fueron mojados. Se requiere igualmente de un procedimiento de volteo que contribuye a evitar ese efecto. túnel o cualquiera otra obra subterránea. pues éstos se perforan fácilmente. Los fulminantes comunes. Fuente: Instituto de Fabricantes de Explosivos USA Tabla 1.. Se debe tener especial cuidado en el manejo de las cargas de ruptura de nitrato de amonio. No deberá permitirse a ninguna persona. estopines eléctricos. viajar con los explosivos o detonantes cuando estén siendo transportados a un tiro. No deben presentar deterioros ni daños. La dinamita comercial es muy sensible al calor. permitiendo una rápida absorción de humedad que reduce la eficacia del explosivo. la nitroglicerina que contiene se asienta en el fondo y se escurre a través del cartucho. Nunca se deben manipular explosivos o permanecer cerca de ellos cuando exista una tormenta eléctrica. Cuando se requiera el uso de explosivos en labores subterráneas se deberán emplear los llamados permisibles o de seguridad. excepto el operario a cargo. No se deben transportar cantidades excesivas de explosivo a la mina. Para mitigar este efecto las cajas de dinamita se deben almacenar de tal manera que los cartuchos queden dispuestos horizontalmente. U. 1996 p345): Las condiciones del terreno para un traslado e implantación con seguridad del equipo correspondiente y necesario. del dispositivo para deshelar. son altamente sensitivos. lo cual debe ser así. No se debe colocar el explosivo congelado en el compartimiento de deshielo antes de haberle vertido el agua caliente en su respectivo compartimiento. Previo el comienzo de los trabajos de perforación. se deben verificar y tener cubiertos los siguientes aspectos (M.O.8 Perforación de barrenos . apoyando los cartuchos inferiores sobre unos listones de madera o de otro de tal manera que permita la circulación de aire por debajo de los mismos. La existencia o no de servicios como tuberías. Se vierte el agua caliente en el compartimiento para agua. Figura 1. etc. Posteriormente se coloca el dispositivo en un barril. Español.Los explosivos congelados. pero pueden ser utilizados observando el siguiente procedimiento: Se calienta agua en un recipiente aparte a una temperatura tan alta como lo soporte la mano. Se coloca el explosivo congelado en el recipiente interior en posición horizontal. también se deben tener algunas precauciones. el explosivo no debe tener contacto con el agua. conducciones enterradas.P. toda vez que es una actividad que genera igualmente riesgos. líneas eléctricas aéreas o subterráneas. Medidas de Seguridad en la Perforación de Barrenos Aún cuando en el proceso de perforación de barrenos no se dispone de los explosivos. Las condiciones de estabilidad de las áreas próximas a la zona de trabajo. Nunca se debe colocar el dispositivo sobre el fuego después de haber colocado el explosivo dentro de éste. identificados así por su dureza y aparición de cristales. no se deben descongelar más de 25Kg de explosivo congelado a la vez. etapa de planeación. así como las protecciones personales y el tránsito de vehículos. Figura 1. Utilización del equipo de seguridad personal adecuado: casco. Figura 1.10 Señales de peligro Figura 1.Cumplida esta instancia se deben considerar las siguientes premisas antes siquiera de pensar en encender un equipo: El personal de operación deberá tener la formación correcta y conocer el manual de operación de la maquinaria a usar antes de hacerse cargo de ella.9 Equipo protector para el trabajador Utilización adecuada de los sistemas de captación y control del polvo de que dispongan los equipos. protectores contra ruido y polvo entre otros. botas.11 Señales de prohibición (color rojo línea cruzada) . Colocación de la señalización adecuada para las obras. guantes. verificación de la ventilación suficiente de la zona de trabajo. La adopción de todas las medidas de seguridad que se indiquen en los manuales de operación de los equipos de perforación elegidos. No situar nunca las máquinas en el borde de la excavación o en las proximidades de taludes inestables. Colocación adecuada de los materiales desprendidos para que no interfieran con las labores restantes. Si las condiciones de trabajo son inadecuadas o peligrosas no se arrancará el equipo y se colocarán sobre los mandos las correspondientes advertencias para prevenir tales condiciones. emboquillar los taladros correctamente. De acuerdo con el esquema de perforación. Disponer de tomas de tierra con dispositivo de corte y aviso en las máquinas eléctricas que se utilicen. En labores de perforación de túneles y galerías. . Los controles de arranque y maniobra se protegerán para impedir su manipulación por otras personas. Tener controlados en todo momento la situación de los cables de alimentación de las máquinas. Retirar los equipos a un lugar seguro durante la ejecución de voladuras.Figura 1.12 Señales de advertencia (color amarillo) Iluminación adecuada de la zona de trabajos. Examinar minuciosamente la roca. como tampoco se debe barrenar cerca de otro barreno ya cargado. cerciorarse del apriete correcto de las roscas y demás elementos de unión. El operario debe revisar por completo la máquina a su cargo así en el turno anterior todo funcionara correctamente. Promoverá la sustitución de los accesorios de perforación desgastados. Deberá.Para advertir la necesidad de protecciones personales se emplearán señales visibles. Se verificarán los niveles de fluidos. haciendo un recorrido adecuado y riguroso de las maniobras de la máquina. Nunca se debe tratar de ampliar un barreno con explosivos. el procedimiento se puede realizar mediante un atacador de madera o una cinta. en caso de encontrarla se debe proceder a secar el barreno con una estopa o espuma. el operario. En la inspección se debe comprobar que el barreno no contenga agua. Ya en el instante mismo de la barrenación se debe: Cumplir las normas básicas de barrenación. Figura 1.13 Señales de seguridad (color azul) Verificado lo anterior se continúa con las precauciones propias de equipo y maquinaria antes de operarlas: Los operarios deben estar en condiciones de asumir los posibles riesgos y disponer de los medios para afrontarlos. antes que se produzca una parada por rotura. Cada barreno debe ser examinado antes de proceder a cargarlo con el objeto de verificar sus condiciones. . puntos de engrase y limpieza de la máquina. Las herramientas y accesorios adicionales de perforación necesarios deben estar disponibles en el sitio y en condiciones de uso. objeto de la barrenación. con el fin de detectar posibles residuos de explosivo. maltratar o dejar caer el cebo dentro de los barrenos. que no contenga partes metálicas para el proceso de retacado. y tomar las medidas pertinentes en caso de presencia de huecos o coqueras. Evitar que las personas dedicadas a la operación de carga. Comprobar la elevación de la carga de los explosivos a granel. que han podido ser detectados durante la perforación o incluso durante la carga. . Cortar del carrete el pedazo de cordón detonante una vez que haya penetrado en el barreno y antes de introducir el resto de la carga explosiva.Ningún barreno que haya estado cargado con explosivos con anterioridad se debe profundizar. Se debe hacer uso de un elemento de madera. en los barrenos. No se deben retacar nunca los explosivos extraídos de los cartuchos. Medidas de Seguridad durante el Cargue de Barrenos En este procedimiento se debe tener en cuenta: No retacar los explosivos fuera de su empaque. Tampoco dejar caer sobre ellos cargas pesadas. Nunca recargar barrenos que hayan sido cargados y disparados previamente. No cargar los barrenos con explosivos justo después de terminar la perforación. Prever siempre la posibilidad de peligro de electricidad estática cuando se efectúa la carga neumática y tomar todas las medidas de precaución necesarias. Recordar que una baja humedad relativa en la atmósfera aumenta el riesgo de electricidad estática. sin antes cerciorarse de que está limpio y no contiene piezas e metal o restos de accesorios calientes. Fijar el extremo del cordón detonante a una estaca de madera o roca para impedir su caída al interior del barreno. No deformar. No dejar explosivos sobrantes dentro de la zona de trabajo durante y después de la carga de los barrenos. como la de colocar una línea a tierra. Es preciso retacar con precaución y evitar retacar el cebo. tengan expuesto parte de su cuerpo sobre el barreno que está cargándose o estén colocadas en la dirección del mismo. Impermeabilizar con cinta los extremos del cordón detonante en los barrenos con agua. no dejar hilos del detonador colgando. siempre enrollar el sobrante. tierra. Tener la precaución de no apilar explosivos sobrantes dentro de la zona de trabajo durante la carga de los barrenos. con un almacenamiento inadecuado pueden variar sus características con el tiempo e incluso pueden llegar a fallar. No manipular detonadores sin calzado adecuado. Nunca golpear el cebo. A medida que se vayan cargando y retacando los barrenos.Se debe evitar el atascamiento violento. Las conexiones de los fulminantes comunes. Los explosivos en el barreno deben confinarse con arena. de los estopines eléctricos y cordones detonantes deben realizarse acogiendo las normas y métodos recomendados por su fabricante Medidas de Seguridad durante el Cebado de Explosivos Existe diversidad de métodos de colocación de la carga. barro u otro material apropiado para taco. en las cuales se deben observar igualmente las siguientes recomendaciones dependiendo del tipo de cebado que puede ser eléctrico o ineléctrico: Medidas de seguridad en el cebado eléctrico Emplear los detonadores por orden de antigüedad. o los alambres de los estopines eléctricos en el retacado. todas en cumplimiento de las normas para el cebado. con esto evita los riesgos derivados de la electricidad estática. Se debe tener cuidado de no maltratar la mecha. con respecto a su fecha de fabricación. . Nunca se debe cargar un barreno con explosivo después de secantear (ensanchar el barreno con explosivo) o al terminar la perforación sin haberse percatado con anterioridad de la temperatura normal del barreno. No se deben empujar con fuerza los cartuchos u otros explosivos para introducirlos en el barreno. Nunca utilizar botas o guantes de goma. igualmente se debe evitar producir dobleces en los alambres. La persona debe descargarse a tierra antes de tocar los detonadores. Al desarrollar las madejas. mangueras. Todos los estopines eléctricos a ser utilizados deben ser probados uno por uno con anterioridad conectándolos en circuito con un galvanómetro diseñado para tal fin. rieles. tubería y otros medios de conducción de corriente disperso. Nunca. Aislar las uniones con cinta aislante o conectores especiales. estopines eléctricos provenientes de un mismo fabricante y de características de funcionamiento y denominación iguales.Evitar siempre el contacto de los extremos de los hilos del detonador y de la línea de tiro con el terreno y con tuberías. Se debe tener el cuidado de no colocar alambres o cables eléctricos cerca de estopines eléctricos u otros explosivos. Solo conectar una vez cargada y atacada toda la voladura. Se debe evitar realizar el disparo de un circuito cebado con estopines eléctricos cuando se dispone de menos de la corriente mínima establecida por el fabricante de los estopines. no deben lanzarse nunca los hilos al aire. No forzar los hilos. en un mismo circuito. Se podrán mezclar estopines diferentes pero de la misma casa fabricante únicamente cuando el fabricante así lo autorice. carriles. Siempre se deben utilizar. etc. Mantener siempre desconectados los estopines de la fuente de energía y unidos los extremos de los alambres de los estopines eléctricos y los de conducción hasta que se efectúe la conexión final para la voladura. Si es necesario utilizar hilos de conexiones auxiliares. antes de comenzar con los trabajos de conexión. Se debe conservar el circuito de disparo totalmente aislado de otros conductores tales como alambres descubiertos. Se deben identificar los riesgos de corriente estática en la zona y determinar la conveniencia de disponer de otro tipo de cebado. Mantener en cortocircuito los extremos de los hilos del detonador y de la línea disparo hasta el último momento. No se deben mezclar estopines de diferente fabricante en un mismo circuito y menos si sus características son igualmente diferentes. . esto se hará únicamente al momento de preparar el disparo. El casquillo del fulminante debe estar completamente dentro del explosivo y asegurado de tal forma que durante el cargado no se aplique tensión a los alambres o a la mecha en el punto de entrada del fulminante. Hincar una varilla de cobre en un lugar próximo a la voladura para la descarga de la electricidad estática que puede portar el personal manipulador de los detonadores. durante tormentas eléctricas o en cercanía de fuentes de cargas de electricidad estática se deben desenrollar los alambres o utilizar estopines eléctricos. Debe iniciarse la mecha con un encendedor apropiado para tal propósito. Si se produce una tormenta durante la operación de carga. Se debe cubrir el explosivo con suficiente material inerte antes de encender la mecha para evitar que la chispa o cabezas de fósforos puedan hacer contacto con el explosivo. . En trabajos en climas fríos ésta debe calentarse ligeramente antes de su utilización. La mecha debe cortarse justo antes de ser insertada en el fulminante. Los tramos de mecha utilizados deben ser de mínimo 60cm. con las mismas precauciones que para dar la pega. (engarzadora). suspenderla y colocar en corto circuito los extremos de los hilos y abandonar el frente hasta que termine el fenómeno meteorológico. Cuando se practica un cebo lateral a un cartucho de pared gruesa o de mucho peso hay que enrollar cinta adhesiva alrededor del agujero perforado en el cartucho para evitar que el fulminante se salga. esto con el fin de evitar que se parta el impermeabilizante. Realizar la comprobación del circuito desde un lugar seguro. teniendo preparado con anterioridad todos las útiles necesarios. Se debe insertar la mecha hasta tocar suavemente el fondo de la cavidad del fulminante. se debe cortar de la punta entre tres y cuatro centímetros para garantizar que el extremo se encuentre seco. una vez allí debe ajustarse con la engarzadora. sin embargo hay que conocer su velocidad de quemado para garantizar el tiempo suficiente para acceder a un sitio seguro. si se emplea un fósforo se debe ablandar el extremo de la mecha e insertar la cabeza del fósforo dentro de una hendidura. La inserción se debe efectuar en un orificio hecho para tal fin con un perforador especial. Nunca se debe forzar la inserción del estopín eléctrico con elementos metálicos. Los cables de disparo se conectan únicamente al final de todas las conexiones y revisiones requeridas. Se debe tener la precaución de no dañar la cubierta de la mecha en su manipulación.Realizar las conexiones lo más rápido posible y en una sola instancia. Esta practica es bastante peligrosa en barrenos secos y más aún cuando la carga está cebada. En las operaciones para fijar la mecha al fulminante se debe emplear la herramienta diseñada para tal fin. Medidas de seguridad en el cebado ineléctrico Los cebos deben prepararse de acuerdo a las normas existentes para tal fin. 3 se muestran algunas distancias seguras. a las que como mínimo se deben ubicar las personas presentes en el momento del disparo. Medidas de Seguridad Antes y Después del Disparo Para un procedimiento sin riesgos. se debe verificar que el material sobrante ha sido retirado del área y se encuentra en un lugar seguro. La siguiente es la fórmula para el cálculo de las distancias seguras: (distancia en pies) (distancia en metros) Donde: D = Distancia segura en pies o en metros Lbs = Libras de explosivo Kg = Kilogramos de explosivo Es importante no regresar a la zona de la voladura antes de que no se haya disipado el humo y los gases de la voladura. Se deben marcar inmediatamente los barrenos no explotados. De presentarse una falla es prudente esperar un tiempo antes de acercarse a revisar lo ocurrido. . Las vías de acceso y el área de la voladura deben ser cerrados instantes antes de la voladura y un tiempo prudente después de la misma.No sostener explosivos en la mano mientras se enciende la mecha. En la tabla 1. en función de la cantidad de explosivo. La falla debe ser atendida por personal especializado. Una vez verificado lo anterior se debe dar el aviso de disparo. Por seguridad se debe practicar doble cebado cuando se trate de más de una carga. se deben cumplir las siguientes reglas antes y después del disparo: Para efectuar el disparo se debe esperar la señal positiva de la persona encargada. igualmente que las personas y otros equipos se encuentre a una distancia prudente y segura. Se debe verificar que todas las cargas colocadas hayan sido explotadas. Antes de la voladura se deben establecer los códigos de señales de comunicación entre el personal. 3 Distancias seguras mínimas para personal al descubierto .Justo antes del disparo el Ingeniero a cargo dará la voz de alerta. Fuente: Instituto de Fabricantes de Explosivos USA Tabla 1. NUNCA prepare el cebo o abra espacio para poner el fulminante con los dedos. espere mínimo10 minutos antes de entrar a auxiliar a otras personas. SIEMPRE. cúbrase detrás de rocas. Proteja la cabeza y la cara de los efectos de la explosión bajo tierra y a cielo abierto. SIEMPRE verifique que los explosivos se encuentren a distancia prudencial y no conectados a los detonadores durante la perforación de los barrenos. SIEMPRE atienda las indicaciones de evacuación del sitio de voladura y conmine a otros a imitarlo. SIEMPRE use el casco durante la explosión y después de ella. construcciones o tiéndase sobre el estómago en el suelo durante la explosión.3. En caso de una explosión accidental. NUNCA utilice los dientes para unir las partes de los accesorios. Recuerde que muchas personas tienen dentadura con metales en ellas. SIEMPRE utilice las herramientas adecuadas para cebar y retacar. SIEMPRE retírese del sitio de la voladura a una distancia prudente. SIEMPRE verifique que no se aproximen tormentas eléctricas antes y después de la voladura. SIEMPRE use anteojos protectores en los sitios de evacuación bajo tierra o en sitios donde se proyecta polvo u otro tipo de material. SIEMPRE utilice los protectores auditivos durante la explosión. aconsejada en la tabla 1.Algunos de los aspectos de seguridad industrial para prevenir los riesgos durante la voladura son los siguientes (ARP ISS. Puede causar una explosión accidental. . Nuncas NUNCA manipule material explosivo durante tormentas eléctricas. 1996): Siempres SIEMPRE: utilice mascarilla o tapabocas al estar manipulando el explosivo en el sitio de la voladura. NUNCA permita que se acerquen personas fumando a las zonas de voladura. Para la comprobación del circuito y sus conexiones se aconseja seguir el siguiente procedimiento: 1. desde su misma adquisición ante fuentes debidamente autorizadas y reconocidas hasta después del disparo. 4. en cuclillas o con los brazos levantados durante la preparación de barrenos y retacado por más de 15 minutos. 3. Colocar la línea de tiro a la pega. 2. Igualmente si se sospechase de una falla parcial no se debe acudir al sitio inmediatamente sino esperar a que se despeje la zona de gases. beepers o celulares en el sitio de la voladura. polvo y humo provenientes de la explosión. cebado y en el mismo disparo. Tender la línea de tiro. Medidas de Seguridad para Prevención de Fallas Lo esencial. Volver a colocar en corto circuito los terminales. No realizar el disparo hasta que la comprobación indique la resistencia adecuada. pues existe el peligro que se presente una explosión tardía. NUNCA permita la presencia de radioteléfonos. No mayor ni menor. clavos o puntillas. Ir al lugar de seguridad elegido para realizar el disparo y comprobar la resistencia del circuito. Lo aconsejable en ambas situaciones es esperar al menos 10 minutos después de efectuado el disparo. especialmente si tiene dudas respecto a la detonación de todas las cargas. Terminada la conexión del frente de voladura colocar en cortocircuito los extremos de los cables. . Sin embargo si al momento del disparó se presentase una falla es preciso no retornar inmediatamente al lugar donde están dispuestos los explosivos. Posteriormente si al revisar el lugar de la explosión se encuentra un barreno no explotado no se debe tratar de sacar el explosivo ni mucho menos tratar de perforar o atravesar el barreno. mediante el cebado de un nuevo barreno ubicado a una distancia segura y efectiva. es observar y aplicar con extremo cuidado y celo todas las anteriores medidas de seguridad para cada uno de los procesos involucrados en el manejo de los explosivos. 5. con ambos extremos en corto circuito. evitando contacto con elementos metálicos (carriles. Utilizar dos líneas unifiliares. lo procedente y más seguro es accionarlo por simpatía.). manejo. etc. NUNCA permanezca de rodillas.NUNCA retaque los explosivos con otros materiales como madera. NUNCA entre al frente de trabajo bajo tierra después de una voladura. pasando por el transporte. NUNCA se acerque al sitio de la voladura antes de 30 minutos de haber explotado la última carga. Revisar y aislar las uniones en caso de que existan. para la prevención de fallas. Comprobar con el ohmnímetro la continuidad de la línea. sin haber sido ventilado y confirmado que no hay gases tóxicos. Cambie de postura regularmente. tuberías. El observar éstas medidas reducirá enormemente el riesgo asociado al empleo mismo de los explosivos. éstos pueden proyectarse y herir a los trabajadores expuestos. se deben conectar dos conductores del mismo color. con lo cual. indicando en su escala la resistencia del circuito. producirá un cortocircuito. Esta operación debe efectuarse con cuidado de no doblar excesivamente los terminales. registran la continuidad de la línea. la mitad donde detecte la anormalidad en otras dos y así sucesivamente hasta encontrar el defecto. Línea auxiliar de disparo Es común encontrar. conectados en serie al circuito. con las precauciones indicadas dividiendo la pega en dos partes.. Conexiones Las conexiones son la unión de uno o más detonadores a la línea auxiliar de voladura. sino la comprobación del circuito de la voladura. Los terminales deben estar limpios y las conexiones deben mantenerse alejadas de todo contacto con agua o elementos metálicos. siempre que sea posible. . La unión de dos conexiones. uno de cada detonador.P 356): Se toman los dos terminales. a todas aquellas causas que pueden motivar el fallo parcial o total del circuito eléctrico en una voladura. Adicionalmente se debe tener en cuenta el uso de un explosor conveniente y no usar baterías o líneas de corriente. ésta se gira varias veces hasta tomar la forma de una coca. Así mismo. En ésta todos los conductores deben estar desprovistos de su aislamiento en sus puntas y las conexiones se deben hacer de la siguiente manera (M. darían lugar a resistencias elevadas. Estos instrumentos. para que de esta forma la inspección ocular del circuito sea más fácil. Dado que los cables de los detonadores son de diferentes colores. Su longitud debe ser la suficiente para preservar la línea de disparo. 1996 . Nunca realizar la comprobación en el frente. Si la resistencia es infinita. Lo correcto es emplear cables independientes y ponerlos nuevos cada vez que se valla a proceder a una nueva voladura. lo que ocasiona frecuentemente fallos del circuito debido a que el contacto con las voladuras puede generar algún tipo de deterioro en la misma. Incidencias de Disparo Se conoce como incidencias de disparo.U. En caso de fallo no repetir el disparo. se emplee una línea auxiliar de disparo en varias maniobras. indica una rotura en el circuito.P.O. debe procurarse no forzarlos con dobleces para evitar que se pueda dañar a algún conductor y afectar al aislamiento. por lo que hay que procurar que no entren en contacto. que por desconocimiento o falta de supervisión adecuada. cuando se proceda a desenrollar los detonadores. en el extremo final de la línea de tiro. sino siempre lejos del mismo. Proceder a realizar el disparo.6. se consigue una conexión de baja resistencia. en obras donde se practican varias voladuras al día. Comprobadores Existen diferentes y variados instrumentos de medida para comprobar el circuito eléctrico en una voladura. se colocan el uno al lado del otro y se doblan por la mitad de su longitud para formar una “U”. ya que en caso contrario. pues se suelen partir con facilidad. p 357). Comprobación del aislamiento de la línea de tiro Se separan los extremos de la línea de tiro y.025 amperios. No se debe usar cable paralelo. 2 cables conductores unidos.. de sección suficiente para no producir un resistencia mayor a 2 ohms. con el ohmnímetro. de lo contrario implica la existencia de un contacto interno entre los dos conductores. detectar roturas. a continuación se deben tener en cuenta las siguientes comprobaciones: Comprobación de la línea de tiro Comprobar la continuidad de la línea Estando la línea en corto circuito.P. (M. la resistencia de la misma. de lo contrario implica la existencia de derivaciones por lo cual la línea de tiro debe ser desechada. medida con un ohmnímetro. se mide la resistencia entre cada uno de los conductores y el terreno y la medición debe ser infinito. . Los aparatos de comprobación deben estar diseñados de tal modo que la intensidad de salida no exceda de 0. aislamientos de goma o caucho.050 amperios.U. Está formada por dos cables independientes con conductores de cobre. Las ventajas que ofrece el sistema eléctrico sobre otros sistemas de iniciación es que sus elementos y circuitos pueden ser verificados con relativa facilidad Como medida preventiva y de seguridad se debe inicialmente practicar una inspección visual meticulosa de los aislamientos externos y de los empalmes. están diseñados para revisar circuitos en serie. y la corriente de cortocircuito sea inferior a 0. pues si el aislamiento de alguno se encuentra deteriorado se puede producir un cortocircuito.Algunos de estos instrumentos especializados. debe ser la calculada para el circuito. La longitud será la necesaria para poder efectuar el disparo desde una distancia segura y suficientemente flexible para poder ser enrollado en carretes después de cada voladura. Comprobación del aislamiento entre la línea de tiro y tierra Manteniendo la línea de tiro como en el paso anterior. envoltura antihumedad de cloruro de polivinilo. Línea de disparo Es aquella que une la línea auxiliar con el explosor. se conecta el circuito de voladura y se efectúa una nueva comprobación del circuito total desde un lugar seguro o desde el previsto para efectuar el disparo. probar detonadores individuales.O. y cortocircuitos. 1996. sin embargo no son lo suficientemente precisos para detectar la falta de conexión de uno o varios detonadores al circuito. cuando el número de ellos es elevado en el circuito. se mide la resistencia la cual debe marcar infinito. lo que haría inoperante la línea. Comprobación del circuito de voladura en serie Comprobación de la resistencia Una vez comprobada la línea de tiro. es conveniente comprobar todos los detonadores individualmente antes de efectuar la carga. Comprobación del circuito de voladura en paralelo En este caso se puede verificar la continuidad más nos se tendrá la seguridad de que todos los detonadores estén correctos. Falso contacto en algún empate. si la falta no es de la línea se une uno de sus terminales a uno de los extremos libres del circuito de voladura.De no coincidir el valor medido con el valor calculado puede estar ocurriendo lo siguiente: Resistencia demasiado alta. Comprobación del circuito de voladura en series paralelas Estos circuitos se comprueban repitiendo para cada serie. uniendo los dos terminales de nuevo para verificar su continuidad. Resistencia demasiado baja. o cruce en la línea volante. conjuntamente con la parte verificada satisfactoriamente. de manera individual. conectando el otro en la mitad del circuito y comprobando la continuidad del sector. esta comprobación se debe hacer introduciendo los detonadores en un tubo de acero para proteger al operario de una explosión accidental. Por razones de seguridad es conveniente efectuar la medición de la zona a comprobar. Comprobación del aislamiento Se emplea el mismo procedimiento al usado en la comprobación de la línea de tiro. . se puede determinar la ubicación de la falla. posibles causas: Numero de detonadores superior al calculado. Resistencia infinita. por tanto. posibles causas: No están conectados todos los detonadores Existe derivación en el circuito. todas las series deben arrojar la misma resistencia de lo contrario el circuito estará desequilibrado. el procedimiento empleado en la comprobación de circuitos en serie. posibles causas: Circuito abierto Avería en un detonador (rotura del hilo). Repitiendo este procedimiento en mitades sucesivas. Falso contacto en algún detonador. Si no se encuentra la falla con un examen visual debe desconectarse la líne de tiro del circuito de voladura. Protecciones En toda voladura se producen proyecciones de material del cual puede llegar a preverse la forma y situación del montón volado. En el tipo de los de condensador. se decide no efectuar el disparo. es necesario implementar sobre las voladuras. con capacidad para generar corriente eléctrica suficiente para el encendido a distancia de los detonadores eléctricos.Explosores Son aparatos portátiles. En un explosor eléctrico de dinamo. La capacidad de disparo de un explosor debe estar dimensionada de acuerdo al tipo de detonador y circuito considerado. Figura 1. puedan ocasionar daños a personas. Frecuentemente. hasta que el impulso sea el adecuado. Estas protecciones deben cumplir ciertas condiciones: Figura 1.14 Explosor secuencial Estos aparatos cuentan con un circuito interno que disipa la energía remanente en el condensador después de efectuar el disparo. los cuales están provistos de varios condensadores y un dispositivo electrónico que hace posible que su energía se pueda suministrar secuencialmente a otros tantos circuitos.15 Protección de voladura . existen los llamados secuenciales. más aún. la energía se obtiene directamente de un generador y lleva un dispositivo que impide que no se pueda llevar corriente al circuito. edificaciones u otros bienes materiales próximos a los sitios de voladura. elementos que actúen como protecciones con el fin de evitar que proyecciones. emanadas de la misma. en esta situación aún estando el explosor en su máximo nivel. en voladuras en canteras donde se conoce el comportamiento de la roca y los parámetros con los cuales se calcula la voladura para la obtención de fines específicos. o cuando por cualquier circunstancia. Alta resistencia y peso reducido de las unidades protectoras. Facilidad de colocación y retiro. Facilidad de escape de gases originados en la explosión. porque pueden hacerse cortos circuitos si hay conexiones descubiertas del circuito de disparo que estén en contacto con la malla. a continuación se relacionan algunas de las protecciones usadas con mayor frecuencia en obras características: Mallas Las mallas pueden ser de alambre o alambrón y se utilizan para cubrir la voladura antes de efectuar el disparo. Efectividad en el propósito. Figura 1.Facilidad de entramado o de unión de elementos.16 Protección contra proyecciones en voladura de roca Figura 1.17 se observan algunas formas de protección. Debe tenerse cuidado al colocar las mallas. para captar los fragmentos de roca procedente de la voladura e impedir que vuelen al aire con grandes proyecciones.17 Protección contra proyecciones de voladura en banco . Posibilidad de cubrir amplias superficies. En las figuras 1.16 y 1. Existen diversos métodos de protección asociados a los diferentes tipos y sistemas de voladuras. Es importante que la pantalla permita la salida de los gases de la explosión para que éstos mismos no lleguen a arrancarla y dejar sin protección los otros barrenos. . accidentalmente.18 Protección de una voladura de excavación con arena Para estos casos es posible igualmente utilizar bandas de caucho.19 Protección de voladura con llantas Demoliciones En los trabajos de demolición se debe procurar montar primero las protecciones antes que las cargas para evitar romper. colgadas a lo largo y ancho de la zona de los barrenos. y dependiendo de la cantidad de explosivo.Voladuras de excavación de solares y de zanjas Normalmente son actividades que se desarrollan en proximidad de centros urbanos y a redes de servicios. Figura 1. para lo cual es común utilizar recubrimientos de arena suelta en espesores mínimos. de 1 metro. También se pueden usar en forma individual o combinada pantallas creadas con mallas o telas metálicas. neumáticos viejos enlazados. se utilizan pantallas de gravedad formadas por cintas de goma. Figura 1. traslapadas desde el frente de la voladura hasta cubrirla por completo y fijadas al terreno con sacos terreno por ejemplo. redes o tapetes de nylon y plásticos. por lo que requieren de las protecciones necesarias. etc. los hilos de los detonadores. Como elementos estructurales de protección. un ancho mínimo de 60cm y de 3m de largo. en reemplazo de los sacos de terreno. Las cintas a utilizar en éstas protecciones deben ser de un peso entre 9 y 12 kg/m.Figura 1.20 Protección de voladuras en procedimientos de demolición En demoliciones de concreto de alta resistencia. se deben emplear otras protecciones más efectivas. En estos casos también se pueden utilizar muros dobles de ladrillo o bloque hueco. como lo son los sacos de terreno formando un parapeto alrededor de la estructura pero sin llegar a tocarla. . colocando en la parte interior cintas de caucho. El ancho del parapeto dependerá de la altura de la perforación. además de ser de gran flexibilidad. le proporcionarán herramientas para obtener mejores resultados y rendimientos en la obra civil. el ingeniero conocerá las diferentes instancias en que se pueden ocurrir y las consecuencias que se derivan de estos eventos y conocerá los procedimientos que al aplicarlos e implantarlos le permitirán obviar. adicionalmente. Estos conocimientos. lo que es una explosión y los principales campos de aplicación de los explosivos. es su deber el conocimiento de las medidas de seguridad durante la manipulación de los explosivos. se introducirá en esta instancia aspectos sobre los riesgos que implican su manejo y la gran responsabilidad que demanda su empleo. aspecto éste que debe constituirse en una premisa para el ingeniero que incursiona en el trabajo con explosivos En una obra civil se deben observar al máximo las medidas de seguridad para la correcta ejecución de las actividades que involucran riesgo para sus ejecutantes y demás personal de obra. las medidas de seguridad deben ser aplicadas con rigor extremo en el manejo de las sustancias explosivas. Por tanto. Igualmente se verá la forma de disponer del material sobrante ya sea por que se tiene un excedente del material que no va a ser utilizado o no es seguro su almacenamiento o porque hubo necesidad de rechazar algún material por defectuoso.MEDIDAS DE SEGURIDAD Una vez visto lo que es un explosivo. peligrosas de por si. . sus generaciones y tipos. el Ingeniero Civil es el responsable de la coordinación y el manejo de los explosivos. en consecuencia. Obviamente se verán también algunos criterios por los cuales se deberá rechazar o no utilizar un material explosivo. A través de su estudio. más aún. las situaciones de riesgo en el manejo de los explosivos.. Se presentan en el capítulo los principales riesgos que eventualmente afrontaría el ingeniero en su trabajo con explosivos. o al menos minimizar. (Ver figura 1. Por ejemplo. la prueba de TRAUZL. (EF). que determina la capacidad de expansión que produce la detonación de 10g de explosivo disparado dentro de un bloque cilíndrico de plomo con unas dimensiones de 22cm de longitud y 20cm de diámetro con un orificio de capacidad 62cm³. se considera como la capacidad de trabajo útil del explosivo. expresada en tanto por ciento. los otros parámetros que entran en juego son: energía absoluta por peso (AWS). (RWS). o por unidad de volumen. Dentro de esta característica se deben tener en cuenta parámetros tales como: poder rompedor. por unidad de peso. etc. que adicionalmente considera el volumen del material a volar. la dinamita de 40% de potencia. (RBS). y por último la energía relativa. es la energía disponible para producir efectos mecánicos. Figura 1. La fuerza de acción de este tipo de explosivo se toma como base para la comparación de todas las demás dinamitas. Las dinamitas puras o nitroglicerinas. entre otros métodos. Este concepto se originó o nació de los primeros métodos para clasificar los grados de las dinamitas.22 Ensayo de Traulz . que es solo la presentación de los dos últimos parámetros en términos de un patrón de referencia que es la energía del ANFO. Luego de realizar el disparo utilizando mecha y fulminante se compara la propagación de la fuerza desarrollada por el explosivo en prueba. Por este aspecto el parámetro de poder rompedor cobra importancia para los explosivos de uso no confinado donde los gases no pueden ejercer grandes presiones. una de 60% contiene 60% de nitroglicerina. De esta manera. con respecto a la desarrollada por igual peso de gelatina. que se toma como explosivo patrón con potencia relativa de 100%. la potencia de cualquier otra dinamita. Método de Traulz para Determinar la Potencia de un Explosivo Para la determinación de la potencia relativa se usa. contiene 40% de nitroglicerina. Cuando se compara el volumen final con el producido por 7g de ácido pícrico se obtiene el denominado “Índice de Traulz”. factor que considera la energía calorífica del explosivo la cual esta determinada por los calores específicos de formación de las reacciones que tienen lugar en la detonación de la emulsión explosiva.22).POTENCIA RELATIVA Denominada también como fuerza. que considera el factor de la densidad del explosivo como agente incidente en su potencia. por unidad de peso. energía absoluta por volumen (ABS). sin tener en cuenta la presión ejercida por los gases. indica que estalla con tanta potencia como su equivalente de dinamita nitroglicerina en igualdad de peso. que hace referencia a la capacidad del explosivo de romper la roca por la acción única de la detonación. eran medidas por el porcentaje de nitroglicerina en peso que contenía cada cartucho. factor de energía. En el mortero balístico la carga se encuentra desacoplada. El retacado de 2cm que se emplea en el ensayo Traulz es proyectado por los gases antes que estos efectúen un trabajo efectivo. se define el Coeficiente de Utilización Práctica. C. = 100 x (1-cosα) / (1-cosβ) donde α y β son los ángulos registrados en el retroceso del péndulo. C. = 15 / Cex x 100 Método del Mortero Balístico para Determinar la Potencia de un Explosivo Existen adicionalmente otros métodos para medir la potencia como el del Mortero Balístico consistente en comparar la propulsión de un mortero de acero montado sobre un péndulo balístico por efecto de los gases cuando se hace detonar una carga de 10g de explosivo. que es el diámetro mínimo por debajo del cual la onda de detonación no se propaga o si lo hace es con una velocidad muy por debajo a la de régimen.M. no son aplicables a agentes explosivos como el ANFO o los hidrogeles debido a lo siguiente: Los diámetros utilizados en ambos procedimientos son demasiado pequeños respecto del diámetro critico de esos explosivos.Como los explosivos más potentes tienden a dar un incremento de volumen mayor que el que corresponde a su potencia real.B. basado en la comparación de pesos de explosivos “Cex” que producen volúmenes iguales al de una carga patrón de 10 o 15g de ácido Pícrico. se calcula a partir de la ecuación: T.U.. . estos dos procedimientos descritos dan buenos resultados en pruebas a explosivos tipo dinamita.P. El índice T.23 Mortero balístico Si bien. Figura 1.P.M.U. correspondientes al explosivo a ensayar y al explosivo patrón respectivamente.B. que son aquellas para las que. No se considera un método adecuado para medir energía disponible de un explosivo. (figura 1. Existen métodos como el de Kast y el de Hess. a una distancia determinada.Estas pruebas solo son adecuadas cuando los explosivos son sensibles a la iniciación por detonadores y los tiempos de reacción son pequeños. siendo este el más usado. por medio del aplastamiento que produce una carga sobre un molde cilíndrico de metal. Esta metodología tiene el inconveniente de requerirse de varios ensayos. y la dificultad de disponer de un banco de prueba en roca homogénea. Otros Métodos para Determinar la Potencia de un Explosivo Además de los anteriores existen otros métodos también aplicables para determinar la potencia de un explosivo dentro de los cuales se pueden mencionar: Método de la potencia sísmica Consiste en el registro de una perturbación sísmica producida. Figura 1. Método del cráter Consiste en la determinación de la profundidad crítica y la profundidad óptima.24). pues refleja bien la energía de la onda de tensión con la presión de detonación. tiros. que está relacionado con la capacidad de fragmentación de la roca. por la detonación de un explosivo en un medio rocoso isótropo. una carga de explosivo rompe la roca en superficie y produce el cráter de mayor volumen.24 Prueba de HESS (poder rompedor) . respectivamente. Para éstos existen unos métodos alternativos enunciados a continuación. Método del aplastamiento de un cilindro Define el poder rompedor de un explosivo. Como explosivo patrón se tiene el ANFO y se supone que la variación de las vibraciones es proporcional a la energía del explosivo elevada a 2/3. Figura 1.Método de la placa Consiste en hacer detonar. así como la posibilidad de evaluar la influencia del sistema de iniciación en la energía desarrollada por un explosivo. PRP de un explosivo: PRP = 5/6 x Qe/Q0 + 1/6 x VG/VG0 Donde: Q0 = Calor de explosión de 1kg de explosivo LFB(5 MJ/kg) en condiciones normales de presión y temperatura. Medida de energía bajo el agua Se caracteriza ésta técnica por ser una de las más completas al permitir efectuar pruebas con una geometría de las cargas semejantes a las introducidas en los barrenos y llegar a determinar por separado la energía vinculada a la onda de choque.25 Voladura subacuática Fórmulas Empíricas para Determinar la Potencia de un Explosivo Fórmula Sueca propuesta para determinar la Potencia Relativa en Peso. una carga cilíndrica de explosivo. el punto de ubicación de la carga sobre la placa y el mismo sistema de iniciación. es el procedimiento más empleado en la evaluación de la energía de los explosivos. Actualmente. presentan adicionalmente un sesgo favorable hacia los explosivos con mayor energía de la onda de choque. denominada Energía de Tensión ET. Los resultados de ésta prueba pueden ser altamente variables debido a factores como la geometría de la carga de explosivo. sobre una placa de acero o aluminio. pues salvo la componente de Energía Térmica el resto quedan fielmente cuantificadas. y la energía de los gases de detonación denominada Energía de Burbuja EB. . Este método es muy útil para comparar los rendimientos de explosivos similares bajo las mismas condiciones de ensayo. la deformación que ésta produce sobre la placa es una medida cuantitativa de la energía de la detonación. se debe tener especial atención a mantener siempre la misma. Qe = Calor de explosión de 1kg del explosivo a emplear.92 MJ/kg . que la dinamita de 40% es dos veces más fuerte que la de 20% y que la de 60% es tres veces más fuerte que la de 20%. que es la potencia relativa del ANFO con respecto al LFB. Fuente: Instituto de fabricantes de explosivos USA Tabla 1. ρe = Densidad de explosivo (g/cm³). Se cree por ejemplo. Es de anotar que dos explosivos no tienen exactamente el mismo desempeño aunque sean del mismo tipo debido a que también intervienen las características del material a volar y el grado de compactación que se proporcione al explosivo. VD = Velocidad de Detonación (m/s).8 donde se indica el número de cartuchos de determinada potencia necesarios para igualar un cartucho de diferente fuerza. Este tipo de relaciones simples son incorrectas debido a que una nitroglicerina de mayor fuerza ocupa casi el mismo espacio en el barreno pero produce más gases. ver tabla 1. Como en algunas ocasiones la potencia es referida al ANFO.8 Equivalencias entre cartuchos de dinamita de diferentes potencias .973 m³/kg Factor de Potencia.84. alternativa de comparación de explosivos FP = PAPx x VD x ρe donde: PAPx = Potencia Absoluta en Peso del explosivo (X) dado en (cal/g). primero puede calcularse la potencia con respecto al explosivo patrón LFB y el valor obtenido se divide por 0. VG0 = Volumen de los gases liberados por 1kg de explosivo LFB(0. por lo tanto las presiones son mayores y el explosivo resulta más eficiente. Suele creerse que la energía verdadera desarrollada por las dinamitas de diferentes porcentajes de fuerza guarda proporción directa con los porcentajes marcados.85m³/kg). Los otros valores para el ANFO son: Qe = 3. VG = Volumen de los gases liberados por el explosivo a emplear. VG = 0. Muchas veces. La iniciación de un barreno o de una serie de éstos..O. Proyecciones En toda voladura se producen proyecciones de material del cual puede llegar a preverse la forma y situación del montón volado. La naturaleza propia del explosivo: actúa desarrollando una cantidad de energía en un tiempo muy corto.P. 2. El medio sobre el que se trabaja: heterogéneo y variable de un punto a otro del mismo frente. del cual por lo general no se tiene mayor conocimiento. Los principales problemas que presentan las voladuras. esas proyecciones son el objeto mismo de la voladura. p. En una porción de uno o de varios barrenos. No logro de los resultados esperados al no obtener la debida fragmentación de la roca. Necesidad de nuevas perforaciones y voladuras con nuevos riesgos derivados de perforar junto a barrenos con explosivo y de proyecciones de roca. antes de considerar un estudio de las medidas de seguridad en el uso de explosivos. se pueden agrupar en (M. las voladuras constituyen una operación delicada que conlleva unos riesgos que son precisos conocer para poder controlar o minimizar. . contemplar los riesgos asociados a su manejo. incluso. independientes de los derivados del propio manejo de los explosivos.U. La voladura de rocas con explosivos requiere de la aplicación de técnicas correctas de perforación y de uso de los explosivos y sus accesorios enmarcadas en dos aspectos a saber: 1. Estas fallas inducen los siguientes problemas: Recuperación del explosivo no activado después de la voladura. Un explosivo acompañando a la roca arrancada. pues son éstos.PRINCIPALES RIESGOS DE LAS VOLADURAS Es preciso. Por lo tanto. 1996. los que finalmente demandarán el conocimiento e implementación de las medidas de seguridad.344): Fallas en el Disparo Estas fallas pueden ocurrir en: La iniciación de la voladura completa. con una afectación considerable del entorno. por su misma naturaleza o por voladuras anteriores. causada por un mal diseño de la voladura. que pueden ser ocasionados por: Una sobrecarga local. . a pesar de lo cual su influencia en el medio natural es muy importante. Intercalaciones de capas de distintas resistencia. situados en la superficie del terreno. induce la generación de ondas que se transmiten en el medio. el riesgo de proyecciones de rocas a distancias considerables. Se deben distinguir dos tipos de ruidos en las voladuras. Terreno suelto. con mayor o menor atenuación. sin embargo.Existe. La explosión dentro del barreno. Presencia de grietas. o por desviaciones en la perforación entre otras. los detonadores y el cordón detonante. Ruidos La onda aérea rara vez da lugar a daños. provocando una reacción en las estructuras y medio próximo. no planeadas. Vibraciones Al producirse la detonación del explosivo se produce en el entorno de la carga una onda de compresión. los unos los normales provenientes de la voladura y otros originados por: Los iniciadores de la voladura. cuevas o diaclasas. como un reflejo de la naturaleza de la fuente que las produce. debida a la liberación de gases y al aumento de la temperatura. con repercusiones en el aspecto económico. De la naturaleza de los terrenos atravesados por la vibración. De la distancia al punto de la voladura. constituyendo en muchos casos el mayor motivo de reclamaciones. Las vibraciones ocasionan problemas en el medio ambiente. esta variación de presión produce un fenómeno ondulatorio que. De los tiempos de retardo empleados. Dependen fundamentalmente de: La carga instantánea. El empleo de explosivo mediante tiros sensiblemente horizontales. Repies anteriores no volados completamente. en relación con la orientación del frente Grietas o cuevas que impiden una carga total del barreno. con el mismo origen que las proyecciones a las que acompañan.La caída del material volado. Una buena práctica es cubrir los detonadores y el cordón detonante con una capa de tierra de 20 a 30 cm de altura. con riesgo de proyecciones especialmente peligrosas. Capas más blandas próximas a la capa inferior del banco. Encendidos Intempestivos El más alto riesgo lo presenta el encendido por mecha. Corrientes estáticas En algunos casos de explotación en minas metálicas. Repiés Son porciones de roca sin volar en la parte inferior del banco. . presenta riesgos durante la propia perforación: si el frente es alto y existen zonas de roca inestable y en la voladura. En las proximidades de líneas eléctricas o emisoras de radio. La solución de los repiés una vez formados es costosa. Buena parte de los repiés puede ser evitada con un diseño adecuado de los frentes. Su origen es variado. cuando el explosivo es soluble. en función de las características del terreno a volar. Sin embargo actualmente con el uso de los detonadores eléctricos éste riesgo queda reducido al que pueda producirse por corrientes erráticas provenientes de: Tormentas eléctricas. Ruidos accidentales. pero entre otros se puede deber a: Insuficiente cantidad de explosivo. Inclinación desfavorable de los estratos. Presencia de agua en el barreno. en un medio perturbado. la conexión de los detonadores eléctricos inmediatamente antes de la voladura.El cumplimiento de las reglas de encendido. . El sistema Nonel es intrínsecamente seguro frente a las cargas eléctricas. permite la erradicación de este riesgo en la mayor parte de los casos. y el empleo de detonadores insensibles o altamente insensibles. Figura 1. árabes e indostánicos e incluso a los antiguos alquimistas que ya conocían las propiedades de la mezcla del salitre. Es probable que la pólvora se introdujera en Europa procedente del oriente medio.2 Invento accidental de la pólvora Sin embargo. en los escritos del monje inglés Roger Bacon. el azufre y el carbón de leña. un monje.. un monje alemán.1 Fuegos artificiales Se piensa que su descubrimiento fue casi accidental. de los alquimistas de la época. . lo colocó al fuego y. salitre y carbón. puede haber sido el primero en utilizar la pólvora para impulsar un proyectil.RESEÑA HISTÓRICA La pólvora es la más antigua de las sustancias explosivas conocida. aunque se tiene conocimiento que entre los años 221 y 207 a. pues era pretensión. La fórmula de la pólvora.c. Figura 1.. desde esto y hasta nuestros tiempos la pólvora ha sido usada en armas de fuego. el fabricar oro a través de la solidificación del mercurio. a mediados del siglo XIV.EXPLOSIÓN. y debido a que en la edad media se manejaba al interior de conventos y monasterios variadas fórmulas y experimentos de forma secreta por creerse de origen demoníaco. los chinos ya usaban el salitre (nitrato de potasio) en la fabricación de fuegos artificiales. con instrucciones detalladas para su fabricación.. que consistía en una mezcla formada por salitre. aparece en el siglo XII. para lo cual en alguna ocasión. no se tiene precisión en cuanto al origen mismo de la pólvora y así su invención se le ha atribuido a chinos. mezclo en un recipiente: azufre. azufre y carbón.3 Roger Bacon Berthold Schwarz. Figura 1. al roce o la llama y muy difícil de cargar en un barreno. que poco a poco fueron reglamentando su uso. pero a su vez generó nuevas dificultades de manejo por ser la nitroglicerina una suspensión líquida. dada su condición de ser un explosivo combustible requiere proveerse de oxígeno para estallar en un barreno. con fines bélicos. dada su apariencia. y por varios siglos. Inicialmente se uso. mientras Europa atravesaba el periodo post-Romano. años más tarde también se uso en reemplazo del salitre el nitrato de sodio conocido como Nitro de Chile. dando mayores ventajas energéticas sobre las proporcionadas por la mezcla de carbón de madera y sales oxidantes de nitrato de potasio de los explosivos primarios. al encontrarse un grabado en el cual un guerrero con una antorcha trata de encender lo que pudiera catalogarse como una especie de cañón con una flecha para ser expulsada contra una puerta de un castillo. Figura 1. hasta el año 1846 cuando el italiano Sobrero descubrió la nitroglicerina.Sin embargo ya se pensaba que los árabes lo hubiesen utilizado anteriormente. La pólvora. la pólvora negra. esta provisión la toma de la tercera sustancia que bien puede ser el clorato de potasio o el nitrato de sodio quienes al calor se descomponen desprendiendo oxígeno. Figura 1.5 Ascanio Sobrero Este primer desarrollo se tradujo en mayor energía y por ende en mayor rendimiento. a no ser por su necesidad de oxígeno. muy sensible al choque. sustancia explosiva muy potente. en donde la pólvora solo esta compuesta por carbón y azufre para que se queme lentamente la parte expuesta al aire del combustible mientras sube el cohete. sin embargo. . dado su origen. condición que la hacía demasiado peligrosa. la cual empezó a ser utilizada y llamada como el “aceite explosivo”. Alcanzó a ser usada como reemplazo de la pólvora en voladuras pero dada su peligrosidad se suspendió su uso. como único explosivo.4 Cañón árabe Tiempo después el salitre es sustituido por clorato de potasio lo que hace la pólvora más potente. Una aplicación de ésta característica se aprecia en los juegos artificiales como los cohetes o voladores que se elevan al cielo. aceitosa. podría estar constituida tan solo por carbón y azufre. la fabricación de pólvora en la mayoría de los países era un monopolio del estado. En la segunda mitad del siglo XVI. El primer intento de utilización de la pólvora para minar los muros de las fortificaciones se llevó a cabo durante el sitio de Pisa en 1403. se desarrollaron con posterioridad las dinamitas anticongelantes. un barco cargado con nitrato de amonio tipo fertilizante. con combustibles. Este compuesto. por tanto. primero mezclándola para ser absorbida en material sólido poroso como tierra de infusorios o diatomáceas (similar al polvo de ladrillo) y posteriormente dándole consistencia gelatinosa al mezclarla con la nitrocelulosa. cuando. promovieron investigaciones que llevaran a superarlos.6 Alfred Nobel A partir de la síntesis de la nitrocelulosa en 1846. descubre la solución para el uso de la nitroglicerina. en ambientes de temperaturas extremadamente bajas. adicionalmente se tenían otra serie de inconvenientes con su efecto vasodilatador que producía fuertes dolores de cabeza en quienes la manipulaban. De la proporción de Nitroglicerina y material inerte depende su poder explosivo. como el nitrato de amonio. denominados de segunda generación. con la adición a la mezcla original de un producto depresor del punto de congelamiento de la nitroglicerina llamado nitrato de etilenglicol. Quedaría así enmarcada la primera generación de explosivos.Figura 1. las cuales son usadas y mejoradas a partir de éste concepto primario. Esta situación se superó mediante el desarrollo de un explosivo conocido como dinamita permisible (Antigrisú). También fue Nóbel quien inventó disolver algodón en Nitroglicerina y las primeras dinamitas gelatinas. Durante los últimos años el nitrato de amonio ha desempeñado un papel cada vez más importante en los explosivos. en Estados Unidos. la fricción y el impacto. El empleo de la dinamita inicialmente se vio limitado en el uso de minas de carbón debido a la presencia de gas metano. en el año de 1947. Habría faltado un accidente. En ésta primera generación de explosivos se tenía el concepto que el poder explosivo de las dinamitas era aportado por los compuestos nitrados presentes. lo que produjo muchos accidentes. fuel oil. para que los investigadores desviaran sus estudios al efecto explosivo de las mezclas de sustancias oxidantes. Alfred Nóbel en 1865. En el uso práctico de la dinamita se encontraron nuevos factores adversos como su alta sensibilidad al calor. Igualmente demandaba para su fabricación una gran infraestructura con elevados índices de seguridad por los riegos en que se incurría en su proceso de elaboración. siendo el porcentaje de Nitroglicerina el que determina la fuerza relativa del explosivo. conformado con base en un . Es así como nace y se inicia el desarrollo del explosivo ANFO. Se abre así paso a las dinamitas. el cual ofrecía mejores condiciones de manejo y detonación en condiciones especiales. Inicialmente se uso como ingrediente de la dinamita para posteriormente ser usado en una mezcla sencilla y económica con el diesel revolucionando así la industria de los explosivos cubriendo actualmente cerca del 80% de las necesidades de los explosivos. Estos factores adversos provocaron infinidad de accidentes principalmente en Francia y en Estados Unidos quienes. Ante los inconvenientes de uso de explosivos. Incluso dentro de éstos factores adversos se resaltaba su bajo período de almacenamiento pues presentaba el fenómeno de la exudación o separación de la nitroglicerina en forma líquida haciéndola aún más sensible y peligrosa. que provocaba explosiones en forma incontrolada. por las siglas en ingles de Amonium Nitrate and Fuel Oil. estallo al mezclarse éste fertilizante con el aceite combustible del barco. mediante una intensa y continua agitación. pero que son enlazados por un compuesto emulsificante. buena generación de gases para el logro de resultados satisfactorios en fragmentación de roca. Esta idea fue patentada por la firma Canadian Industries Limited. que en grandes volúmenes de explotación. a base de nitrato de amonio con sensibilizadores como los nitratos de amina. logrando así una máxima seguridad de operación. hasta el punto de lograr explosivos slurry y emulsiones sensibles al detonador Nº8. Los productos explosivos de uso actual. aceite combustible para motores. Estos slurries. y con agentes de gelificación y otros materiales. la solución oxidante o solución acuosa saturada de nitrato de amonio. la utiliza mediante cargue mecánico desde camiones que los bombean a los barrenos en forma de matriz previamente fabricada en planta y almacenada en silos y solo en el momento de cargue del barreno se sensibiliza como explosivo. además de las ya mencionadas. De ésta tercera generación se han hecho muchas mejoras. en un 6%. Hydromex. también a base de nitrato de amonio preparando una solución saturada. obtienen su carácter de resistencia a la humedad por un sistema de engomado en medio acuoso cuyo gel o gele reticulado no permite el paso de agua hacia el compuesto. las desventajas de manejo y producción de las dinamitas y las limitaciones del ANFO. por lo que requiere de un multiplicador para ser iniciado especialmente en barrenos mayores de 3 pulgadas y su poca o ninguna resistencia al agua. reemplazando completamente a las dinamitas y permitiendo su uso en la minería y obras civiles subterráneas. son resistentes al agua y pueden prepararse según fórmulas de elevadas velocidades de detonación. Como ventaja adicional su fabricación es comparativamente más sencilla. Con estos nuevos desarrollos de slurries y emulsiones se da paso a la tecnología de punta o tercera generación la cual es usada en la minería actual. y es así como Melvin Cook en asocio con otros científicos encuentran la manera de elaborar un material. Los hidrogeles y emulsiones han desplazando casi por completo. transporte. Sin embargo presenta algunas limitaciones como su baja sensibilidad. buen balance de oxígeno. a la fricción o al impacto y no produce malestar en quien lo opera pues en su formulación carece de nitroglicerina. manipulación y empleo. los geles de agua son menos peligrosos que la dinamita en su fabricación. Junto con el ANFO. se dispersa en una solución combustible.prill de nitrato de amonio. estas emulsiones. Su resistencia al agua la aporta ésta en su repulsión por la fase continua de aceite. cuentan con la particularidad de reunir las máximas condiciones de estabilidad y especificidad de aplicaciones. los cuales son insolubles entre si. a diferencia de la mezcla de nitrato de amonio y diesel. encartuchados en pequeños diámetros. Presenta como ventajas. Dado este menor grado de peligrosidad y a su flexibilidad han declinado el empleo de la dinamita. la Atlas Power Company desarrolla las primeras emulsiones explosivas en que. el trinitrotolueno TNT y el aluminio. la necesidad de manejo de mayores cantidades de explosivo. resulta muy seguro de operar y bastante económico en su fabricación. el empleo de la dinamita dado sus superiores grados de seguridad en su manejo y empleo. Ya que no contienen Nitroglicerina. siendo también sumamente seguros en cuanto a la operación. Los explosivos de geles de agua. mezcla de aceites. Las investigaciones no pararon aquí y es así como en 1967. no reacciona al calor. se inician con multiplicadores ya que no son sensibles al detonador Nº 8 característica que los cataloga como agentes de voladura. en Colombia. . para proporcionarles su grado de sensibilidad. Con el advenimiento de la minería. al contrario de los slurries. en un 94% y ACPM. logrando ensayos positivos desarrollando de esta manera el primer SLURRY en el año de 1960. se crea la necesidad de nuevos desarrollos. A mediados del siglo XIX se inventó un mecanismo de perforación accionado con vapor. preparó por primera vez el nitrato de amonio (NH4-NO3). 1779 El ingeniero inglés Echoward. Un año más tarde. De éstas las de mayor acogida industrial fueron las neumáticas. importando la gelatina explosiva. 1996. Se han creado detonitas que permiten usar barrenos de diámetros reducidos. químico italiano prepara por primera vez la Nitroglicerina. tubos y papeles enrollados impregnados de pólvora. del cual se inicio su desarrollo en 1989 con producción en caliente a base de nitrato de mono metil amina y posteriormente con producción en frió a base de nitrato de examina. agregados con martillos de inmersión y de trépanos y comienzan a usarse montajes de perforación térmica y combinada (percusión con martillos de trépanos). Eran muy frecuentes los accidentes y las tragedias. tecnología que actualmente continúa en practica por sus ventajas frente a la producción en caliente. en Turín. Paralelo al desarrollo y descubrimiento de nuevas sustancias explosivas se ha dado también el desarrollo y evolución de una actividad al interior del uso de los explosivos. pero solo hasta 1865 el sueco . o con mechas de tela de combustión lenta impregnada de salitre. se cincelaban a mano huecos de 15 a 20 milímetros de diámetro y de 0. 1846 Ascanio Sobrero. como es la perforación. En los últimos años se han construido agregados de alta eficiencia para perforación por rotopercusión. La cuarta generación de explosivos hace referencias a la utilización de energía atómica para fabricar sustancias explosivas. era igualmente muy rudimentario practicándose con tizones de carbón que se arrojaban al hueco. Por ésta época el incendio de la carga explosiva.5 a 1. hasta 1993 cuando se reemplazaron completamente por slurry tipo hidrogel aluminizado. descubre el ácido pírico. Casi diez años después aparecieron las perforadoras neumáticas y posteriormente las perforadoras operadas con energía eléctrica. utilizado en el siglo XIX como carga rompedora para las granadas de artillería. p. 1771 Wonlff. cambia el salitre por clorato de potasio en la composición de la pólvora. crea un explosivo compuesto por Nitroglicerina. 1832 H Braconnot. con astillas. absorbidas por materias porosas que contienen otros ingredientes generadores de energía. gel de nitroglicerina y nitrocelulosa. 1788 Berthod. El siguiente es un recuento cronológico de la historia de los explosivos (Escuela de Ingenieros Militares. los medios de explosión de micro-retardo tienen aplicación universal. 1847. pólvora. Italia.En Colombia se produjeron dinamitas en la Industria Militar desde 1967. Constantemente se mejoran las sustancias explosivas y los medios de explosión. desarrolla la nitrocelulosa (mezcla de ácidos nítricos y sulfúricos). prepara el fulminante de mercurio con verdadero detonador. la técnica de la perforación se encontraba en su nivel más bajo. y produciendo nitroglicerina desde al año 1983.0 metros de profundidad. A finales del siglo XVII y comienzos del XVIII donde ya los explosivos eran usados ampliamente. 6): 1659 Gauber. 1884. 1867 Ohlsson y Norebin. 1891. fabrica la primera pólvora granulada totalmente gelatinizada. llamado Chedrita. obtuvieron los explosivos de seguridad. 1899. descubre la ciclonita denominada también Exógeno. Reid y Johnson fabrican la primera pólvora sin humo. El alemán Henning. Nobel. . Duttenhofer. descubrió que la Nitroglicerina podía utilizarse sin peligro una vez empapada por un estabilizante llamado Kieselguhr (tierra de diatomeas). muchos años después.Alfred Nobel. Tollens. a estos famosos explosivos. se fabrica el primer explosivo utilizable a base de clorato. 1889. crea la dinamita goma (absorber la Nitroglicerina en algodón nitrado). con elevada velocidad de detonación y que combinada con TNT. 1897. gelificando la nitrocelulosa con Nitroglicerina. se les llamó dinamita. consiguió la balístita. incorporan el nitrato de amonio en una dinamita. 1876 Los suecos Johnson y Norvin. dio origen al RDX. un explosivo muy poderoso. 1888. 1875 Federick Abel. pentaeritritetranitrato. descubre el PERN. la zordita a base de algodón pólvora. También consiguió solidificarla añadiendo un 8% de nitrocelulosa a fin de gelificarla. 1882. en Londres. Se fabrica. 26). adicional a los explosivos usados en barrenos inundados. La resistencia a la humedad es otro aspecto y se da básicamente cuando se desea cargar un explosivo en un barreno húmedo pero sin agua. nunca se puede usar explosivos pulverulentos pues sus sales se disuelven en agua. La resistencia al contacto con el agua es aquella característica por la cual un explosivo. riogeles o emulsiones. En esta situación se pueden usar hidrogeles. Resistencia a la humedad.RESISTENCIA AL AGUA La resistencia al agua se define como la habilidad del producto para soportar la penetración del agua (Escuela de Ingenieros Militares. Los explosivos de este tipo contienen aditivos de metales pesados y formulaciones adecuadas que soportan hasta 100m de columna de agua. los cuales en su composición cuentan con un agente que rodea a las partículas de explosivo. Inicialmente se deben diferenciar tres conceptos: Resistencia al contacto con el agua. p. mantiene sus propiedades de uso inalterables durante cierto tiempo de estar en contacto con ella. es el de un barreno en una voladura de desmonte el cual se encuentra totalmente lleno de agua. La resistencia a la presión de agua es la capacidad del explosivo para soportar la acción de elevadas columnas de agua manteniendo su sensibilidad y características explosivas. Una situación pertinente. se pueden usar los de tipo pulverulento encartuchados en plástico. En este caso. aún si están debidamente envueltas con material impermeable éstas flotarían en el barreno. Resistencia bajo presión del agua. sin necesidad de envoltura especial. 1992. . Entre mayor sea el contenido de nitroglicerina en un explosivo mayor será su resistencia al agua y menor su deterioro ante la acción de la misma. proporcionándoles algún grado de impermeabilización. o pulverulentos impermeabilizados con envoltura de papel. dependiendo del tipo de explosivo.3 cm propagará la otra mitad del mismo cartucho. Así. La temperatura a la que ocurre este fenómeno se le denomina “punto de ignición”.175 cm x 20. al calentarse de forma gradual. Es importante diferenciar ésta característica de la sensibilidad al fuego. Uno de los métodos para medir el “Coeficiente de Autoexcitación”. Sensibilidad al Calor Los explosivos. estando ambos dispuestos en línea según su eje y apoyados bien sobre una superficie de tierra o metálica. La evaluación de esta prueba permite establecer un grado de seguridad en donde una de las mitades utilizada es capaz de encender toda una columna de explosivo. En la mayoría de los explosivos industriales las distancias máximas hasta las que se produce la detonación por simpatía están entre 2 y 8 veces su diámetro. dentro de tubos de diferentes materiales o al aire. Transmisión de la Detonación Se habla de transmisión por “simpatía” al fenómeno en que un cartucho al detonar. induce a otro próximo a detonar igualmente. explosionando hasta con la acción de una chispa. . cuando ambas partes estén enfrentadas. proceso que va incrementándose hasta producirse una deflagración o una pequeña explosión. llegan a una temperatura en que repentinamente se descomponen. se puede producir la detonación por “simpatía” por medio de la transmisión de la onda de tensión a través de la roca. La prueba más utilizada en el momento para lograr establecer si un explosivo tiene o no buena sensibilidad consiste en establecer la distancia a la que la mitad de un cartucho de 3. Para los explosivos industriales este punto se logra entre los 180°c y los 230°c. con desprendimiento de gases. o incluso. Cuando se tienen barrenos próximos o las cargas dentro de éstos se diseñan espaciadas. Una buena transmisión al interior de un barreno es la garantía para conseguir la completa detonación de las columnas de explosivo. lo mismo que la nitrocelulosa. la pólvora a pesar de su alto grado de sensibilidad al calor es muy inflamable. Sin embargo ante la presencia de aguas subterráneas. para las pólvoras se obtiene entre 30°c y 35°c. consiste en determinar la distancia máxima a la que un cartucho cebado hace explotar a otro cartucho receptor sin cebar. Estos resultados pueden verse afectados por el estado de los explosivos en cuanto a la vetustez de los mismos y por el calibre de los cartuchos. discontinuidades estructurales o por la propia presión del material inerte de los retacados intermedios sobre cargas adyacentes pueden verse afectados los resultados de fragmentación y vibraciones. la cual indica su facilidad de inflamación.SENSIBILIDAD La sensibilidad de un explosivo es su capacidad de propagación. como también se conoce a esta capacidad o aptitud. En la industria de los explosivos. el mínimo de energía. cuanto más alto sea el número de la cápsula mayor será la sensitividad del explosivo. (c) Fulminante No. si sucede lo contrario se les llama agentes explosivos (Non cap sensitives). es decir. si estallan se les denomina explosivo (Cap sensitives).SENSITIVIDAD Es la medida de la facilidad de iniciación de los explosivos. detonadores. los cuales varían desde el número 4 hasta el 12. su contenido es de 2 gramos de una mezcla de 80% de fulminato de mercurio y 20% de clorato de potasio o alguna sustancia equivalente.21 Tipos de Fulminante . Para comparar las sensitividades entre diferentes productos se utilizan fulminantes de diferentes potencias.8 Figura 1. Esta capacidad varía según el tipo de explosivo. Lo ideal de un explosivo es que sea sensitivo a la iniciación mediante cebos para asegurar la detonación de toda la columna de explosivo. Con el uso de este fulminante se clasifican los productos explosivos. (a) Fulminante con retardo. para su inicio. e insensitivo a la iniciación accidental durante su transporte. presión o potencia que es necesaria para que ocurra la iniciación. manejo y uso. la prueba más usada es la de la sensitividad al fulminante. (b) Fulminante instantáneo. por ejemplo en la mayoría de los explosivos gelatinosos se emplean. mientras que los agentes explosivos requieren generalmente de un multiplicador o cartucho cebo de mayor presión y velocidad de detonación. El uso del fulminante número 8 es la prueba estándar. BALANCE DE OXÍGENO DE ALGUNAS SUSTANCIAS EXPLOSIVAS Y SUS COMPONENTES Fuente: Ministerio de obras públicas de España. MOPU . España .CARACTERÍSTICAS DE ALGUNOS EXPLOSIVOS USADOS EN CONSTRUCCIÓN Fuente: MOPU. Los nucleares. según su aplicación. Explosivos secundarios Estas sustancias tienen menor grado de sensibilidad que los explosivos primarios o iniciadores. Explosivos primarios Son sustancias empleadas para iniciar (cebar) otras cargas explosivas dadas sus características de gran sensibilidad al choque. productores de gran cantidad de energía mediante la desintegración de materiales radioactivos como el uranio y plutonio y su uso es absolutamente militar. el cual estaba limitado a ambientes con alto nivel de grisú en las minas de carbón y que actuaban como una explosión física sin detonación producida por la súbita expansión de gases inertes licuados como el CO2 (cardox). Estos explosivos producen un efecto destrozador sobre un objetivo determinado. nucleares. su velocidad de detonación está entre 2000m/s y 7000m/s y la onda de choque es autosostenida. en primarios. Los explosivos químicos son los que generalmente se utilizan en las actividades de minería e ingeniería y se caracterizan por su asociación a sustancias compuestas por nitratos y por su reacción química de detonación producida por el efecto de una onda de choque. son menos sensibles que los primarios pero desarrollan mayor trabajo útil. al calor y a la fricción. Normalmente una pequeña cantidad de este explosivo iniciador es suficiente para iniciar una cantidad proporcionalmente mayor de otro explosivo no primario. Pueden ser usados solo o en combinación con otros explosivos como carga base y requieren precisamente de un iniciador para su detonación. de alta energía y sensibilidad. por lo que también son llamados iniciadores o detonadores. Dentro de los explosivos más conocidos de éste tipo se encuentran: el fulminato de mercurio. característica que los divide en: químicos. el nitruro y el trinitroresorcinato de plomo usados en los detonadores y multiplicadores.TIPOS DE EXPLOSIVOS La manera más general de clasificar los explosivos es por su forma de reacción química. Se dividen a su vez. ya de muy poco uso. . usados para iniciar los secundarios que son los que efectúan el trabajo de rompimiento. Los especiales. según la velocidad de su onda de choque. Los explosivos químicos a su vez se pueden clasificar. por la aplicación de calor. en dos grandes grupos: Explosivos Rápidos También llamados detonantes. Se clasifican en este grupo los que cambian de un estado sólido inicial a un estado gaseoso-detonante de una manera casi instantánea. utilizándose donde se requieren cargas de demolición. especiales. torpedos y misiles. un mejor balance de oxígeno y dependiendo de la combinación de sus mezclas manejan mejores patrones en cuanto a su sensibilidad. de velocidad reducida. densidad. Son de poca aplicación en la minería y la construcción. la pentrita. Están conformados básicamente por las pólvoras.Son generalmente usados en el fracturamiento y desprendimiento de rocas dado que aunque tienen menor sensibilidad que los primeros desarrollan mayor trabajo útil. la trilita.8 y en cuya composición no entra el agua. pentrita y tetril en el uso militar y mezclas con nitrato amónico o dinamita en el uso civil. potencia. minas. según el uso que se les de a los explosivos. destrozando la roca en fracciones de diferentes tamaños. etc. determinada por su velocidad de explosión. son aquellos que cambian de un estado sólido inicial a un estado gaseoso con relativa lentitud. etc. Esta característica los hace que sean ideales para trabajos donde se requiere empujar un objeto determinado. compuestos pirotécnicos y elementos propulsores para artillería y cohetería. Dentro de este grupo existe gran número de explosivos sin embargo se pueden mencionar como los más relevantes: la nitroglicerina. Explosivos Lentos También llamados deflagrantes. Cuando se hace explotar una carga de explosivo. se les denomina cargas rompedoras. 36-37). éstos se pueden clasificar en Militares y Comerciales o industriales dentro de los cuales se identifican los: Agentes Explosivos Son aquellos explosivos que no contienen dentro de su formulación sustancias intrínsecamente explosivas. A los explosivos con ésta capacidad. cuya velocidad de detonación es inferior a los 2000m/s. (200 a 300m/seg). Cuando se explota una carga explosiva de mayor velocidad de explosión. la presión de los gases crece instantáneamente y se hace tan grande que la roca se fractura y fracciona en trozos pequeños. . Por esto se les conoce también como propulsores. Los explosivos secundarios. con ésta capacidad. 1986. se le denomina de igual manera. la presión de los gases de la explosión sobrepasa el límite de resistencia de la roca y se presentan agrietamientos en las partes más débiles por los cuales penetran los productos de la explosión. siendo la principal carga explosiva de proyectiles. De otra parte. el nitroglicol. resistencia al agua. Adicionalmente estos explosivos secundarios tienen otras ventajas como su menor costo de fabricación respecto de los convencionales. el exógeno. pp. Se utilizan para provocar averías en el objetivo atacado. son constituidos generalmente por compuestos nitrados tales como Trinitrotolueno (TNT). En este grupo se engloba todos aquellos explosivos no sensibles al detonador No. Esta acción conjunta de la alta velocidad de explosión y la alta presión de los gases formados genera una fuerte percusión sobre la roca que rodea la carga. (Escuela de Ingenieros Militares. bombas. en un medio cerrado como por ejemplo un barreno o una perforación larga. Se conocen también como multiplicadores. desprendiéndolas del masivo y lanzándolas a alguna distancia se dice que se generó un efecto de carácter barredor o fugaz y por tanto al explosivo. a través de un periodo corto de tiempo. pues solo adquiere tal propiedad cuando se mezcla con una pequeña cantidad de combustible y reacciona violentamente con él aportando oxígeno. Aisladamente. pero a su vez mejoran dos características fundamentales como son la potencia y la resistencia al agua. en las que se encuentran dispersos. En este grupo se encuentran: El ANFO (Ammonium Nitrate-Fuel Oil Solution) que es básicamente el nitrato de amonio en un 94% mezclado con cualquier sustancia combustible.6°C. sensibilizantes. a menudo con otros oxidantes como el nitrato de sodio y/o el de calcio. por ejemplo: fuel oil o ACPM. agentes espesantes y gelatinizantes que evitan la segregación de los productos sólidos. el nitrato de amonio posee el 60%. no es un explosivo. Los hidrogeles son sustancias acuosas saturadas con nitrato de amonio.El factor común en todos es el nitrato de amonio (NH4NO3). que mantiene las propiedades de los hidrogeles. los combustibles. sal inorgánica de color blanco cuya temperatura de fusión es 160. y finalmente las emulsiones: que es el grupo de explosivos de más reciente aparición en el mercado. . Frente al aire que contiene el 21% de oxígeno. (aceite combustible para motores). en un 6%. que en los explosivos convencionales. ya que son generadores de puntos calientes. 1977 Métodos de medición de la velocidad de detonación Existen diversos métodos par medir la velocidad de detonación. la iniciación. Los principales factores que la afectan son: la densidad de la carga. VD. el confinamiento. pues conforme éstos aumentan así mismo aumenta la velocidad de detonación. Para los tres primeros parámetros la relación con la velocidad es directa. lo define de la siguiente manera: Se basa en comparar la velocidad de detonación del explosivo con la velocidad ya conocida de un cordón detonante. el diámetro. sino baja de energía puede hacer que el régimen de detonación comience con una baja velocidad. El procedimiento consiste en tomar un cordón con una longitud determinada . de un explosivo dentro de los cuales se encuentran: Método D`Autriche El Ministerio de Obras Pública de España. además de sus componentes y de la granulometría. siendo la velocidad a la que la onda se propaga a través del explosivo. En cuanto a la iniciación. si ésta no es la adecuada. especialmente en los explosivos gelatinosos.26 Influencia del diámetro de la carga sobre la velocidad de detonación Fuente: Ash. Para volar una roca dura es aconsejable utilizar un explosivo veloz ya que genera fracturamiento. el envejecimiento igualmente provoca que la VD disminuya al reducirse el número y volumen de las burbujas de aire. Estos parámetros tienen mayor incidencia en los agentes explosivos. pero para una roca blanda es mejor utilizar un explosivo más lento. que desplace la roca. Figura 1. sino a la rapidez con que la liberan. el envejecimiento del explosivo.26). VD (ver figura 1. El efecto de los explosivos no se debe a la energía que contienen.VELOCIDAD DE DETONACIÓN Es el parámetro que define el ritmo de liberación de energía. marcando el punto medio del mismo y haciéndolo coincidir con una señal sobre una plancha de plomo en la cual se apoya. se insertan los extremos del cordón dentro del explosivo a una distancia prefijada “d”. que puede estar alojada en un tubo metálico se inicia en uno de los lados con un detonador. Actualmente existen aparatos capaces de dar la velocidad de detonación directamente y con una gran precisión. o de fibra óptica los últimos. . la colisión de las ondas 1 y 2 tiene lugar sobre la plancha a una distancia “G” del punto medio del cordón. Cronógrafo Introduciendo dos sensores en el explosivo y colocados a una distancia determinada se mide sencillamente el tiempo de activación de cada censor. Así pues. la velocidad de detonación del explosivo se determinará a partir de: Figura 1. Al avanzar la onda de detonación a lo largo del explosivo. Los sensores pueden ser eléctricos. la resistencia eléctrica disminuye determinando la velocidad de detonación a partir de la tensión a la cual es proporcional. Utilizando un equipo. Como la onda de choque energiza a su vez en instantes diferentes a los extremos del cordón. La carga de explosivo. conectado a un osciloscopio se mide la variación de la tensión que es proporcional a la resistencia. al mantener en el circuito una intensidad de corriente constante.27 Método D`Autriche Kodewimetro Consiste en la medición de la variación de la resistencia de un cable sonda que atraviesa axialmente una columna de explosivo. y a continuación. denominado Kodewimetro. teóricamente por el método sugerido por la escuela de ingenieros militares. basado en las reacciones de transformación consistente en multiplicar el número de moléculas de los productos gaseosos formados en la explosión por el volumen de la gran molécula en condiciones normales.VOLUMEN DE GASES V = volumen a la temperatura “t” Vo = volumen de gases en condiciones normales (iniciales). . La expresión mostrada permite calcular matemáticamente el volumen de gases a una temperatura determinada partiendo de un volumen original o inicial calculado en condiciones teóricas normales de temperatura “0” grados y presión atmosférica de una atmósfera. o bien. El volumen Vo puede encontrarse de manera experimental en laboratorio con condiciones controladas valiéndose de la bomba Bichel. t = temperatura a la que se busca determinar el volumen de gases. su límite. un reconocimiento detallado de la formación rocosa que contemple y defina los siguientes parámetros: Morfología y estratigrafía para definir el plan de explotación y escoger el emplazamiento de las instalaciones. Para determinar un esquema apropiado de voladura se sugiere tener en cuenta los siguientes condicionantes: Necesidades de producción. topográfico. asociados a los estratos que aparezcan en el yacimiento. no hay que olvidar que finalmente lo que se pretende con el procedimiento es la extracción del material pero en unas condiciones y características específicas en cuanto a tamaño. . Condiciones de tipo geográfico. hidráulico o de lugar de implantación de la cantera.ASPECTOS PRELIMINARES En una zona extractiva es indispensable. la fracturación. la resistencia a compresión simple de la roca y las características del explosivo a utilizar. etc. Son numerosas las fórmulas y los métodos para determinar las variables geométricas que intervienen en el diseño de la voladura como son: la piedra. Condiciones de impacto ambiental respecto al entorno. va ha influir en la posible rehabilitación ecológica de la zona. Condiciones impuestas por las leyes vigentes. alineación del frente. para un buen aprovechamiento y explotación del yacimiento. El volumen de los materiales explotables características finales de uso. En su estudio hay que tener en cuenta no solo su volumen. Debe indicarse la aparición o no de niveles de agua. La caracterización de niveles y la cuantificación de caudales. la naturaleza del suelo vegetal y sobre todo. Condiciones geológicas. directamente dependientes de la estructura del yacimiento Condiciones sociológicas. como: el diámetro de perforación. sino las variaciones de su espesor. La montera del yacimiento o nivel no aprovechable. etc. el espaciamiento y la sobreperforación entre otros. Condicionantes geométricos: Elección de un frente de salida. direcciones de corriente. fragmentación y disposición del material arrancado. la naturaleza litológica del macizo rocoso y su estado. y su reparto espacial teniendo en cuenta sus La hidrología e hidrogeología del yacimiento. frecuentemente difícil de precisar. Estos parámetros a su vez requieren del conocimiento de otros. El talud final debe ser una solución viable entre los factores de producción. donde la producción de tamaños no deseados (grandes o pequeños) debe controlarse. A la hora de adoptar un diseño específico de perforación y voladura. y factores como la misma técnica de voladura. Siempre debe diseñarse un frente estable. la altura de un frente no debe sobrepasar los 15. prospecciones in situ y ensayos de laboratorio. con taludes temporales de excavación apropiados. estabilidad y restauración del terreno. Empleo de una secuencia de encendido adecuada para la salida de la roca volada. Adecuación de la altura de los frentes de cantera a los equipos de carga que vayan a utilizarse. apoyado en reconocimientos de campo. ni deslizamientos de los materiales. En la fragmentación influye la naturaleza de la roca. en regiones accidentadas o de fuertes trastornos tectónicos. debe realizarse en lugares más o menos aislados y distantes de zonas pobladas. y no visibles desde vías de comunicación. el diámetro de perforación y la plantilla de voladura. La distribución granulométrica a conseguir. Determinados frentes deben requerir especial atención para que la roca volada se apile en sus proximidades. Por seguridad. se debe contar con estudios y acciones preliminares como son: Un estudio geológico-geotécnico suficiente. Un buen diseño deba tener presente las singularidades litológicas y las heterogeneidades de la roca que puedan aparecer. la perforación específica y.00m. tanto de tipo interno como externo. como consecuencia. sin un excesivo esparcimiento. la carga específica. Posibilidad de adoptar una malla de perforación flexible a la naturaleza del terreno y a los equipos de perforación utilizados en cada caso. El diseño debe requerir una mayor atención de estudio en aquellas explotaciones donde se presenten medios muy heterogéneos. . los accidentes geológicos como fallas y grietas. la potencia específica del explosivo.Condiciones impuestas por las medidas de seguridad que deben adoptarse en cada caso. por el frente de mayor libertad y seguridad. Verificación de la profundidad del barreno. La implantación de zonas extractivas. si el tiempo que va desde su perforación hasta su carga con explosivo es amplio. junto con el producir un nivel mínimo de vibraciones dimensionando convenientemente la carga máxima instantánea.La ausencia de proyecciones. que van a caracterizar la bondad del esquema de perforación y voladuras . y el no sobrepasar un umbral crítico de volumen de la onda sonora. deben ser factores básicos de estudio. Entre más violento.A Tabla 3. Selección del Explosivo Cualquier explosivo disponible es adecuado si se toma en cuenta su eficiencia (tabla 3. la primera aplicación con fines prácticos de los explosivos.6 donde también se muestran algunas de sus propiedades: entre éstas la fuerza y velocidad de detonación para dar idea de su violencia. El éxito de las demoliciones con explosivos depende básicamente de la selección del explosivo adecuado y de la colocación y dosificación inteligente de los explosivos. la forma correcta de concebir.6 Características de algunos explosivos .CÁLCULO DE CARGAS EN DEMOLICIONES Habiendo conocido los aspectos básicos que rigen el trabajo con explosivos. Es así como se verá la forma indicada y las herramientas de que se dispone para poder aplicar las ventajas propias de los explosivos en tareas específicas como son las demoliciones y la remoción de algunos obstáculos en obras de implantación de estructuras. lo que se logra con un poco de experiencia y el empleo de las normas descritas a continuación para cada caso.00). programar e iniciar una voladura se tratará. Y principalmente la eficiencia relativa (η) como carga (TNT = 1. Sin embargo es indudable que para cada situación específica se puedan y aún más. mejor. en el presente aparte.6). Los explosivos generalmente usados en construcción se enlistan en la tabla 3. Fuente: Unión Española de Explosivos S. se deban hacer ajustes de prueba. se logra un confinamiento parcial atando los explosivos al objeto cubriéndolos con arena o arcilla. el resultado arrojado por éstas puede ser ajustado según el comportamiento del explosivo y los materiales en pruebas experimentales preliminares.50.49 Localización de la carga de destrucción A veces se colocan las cargas externamente para evitar la barrenación (o cuando ésta es difícil o inconveniente) y entonces. Figura 3.Confinamiento La detonación de un explosivo produce presión en todas direcciones. Dosificación La cantidad o dosificación de la carga de explosivo a utilizar se calcula mediante las siguientes fórmulas empíricas. Sin embargo. ni materiales inflamables como papel. o algún otro material denso. debe ser igual al radio de rotura (R) la distancia del explosivo al punto externo más próximo del objeto a demoler. aserrín o sacos. si es posible. como ya se menciono.50 Factor “C” de confinamiento para cargas rompedoras . Figura 3. Para máxima eficiencia el espesor de este material de confinamiento.49 y este barreno se sella empacando por lo menos 30 cm del barreno con material arcillo-arenoso o arcillo-limoso: no se deben usar materiales ligeros que serán arrojados por la presión antes de la explosión completa. El mayor confinamiento es cuando la carga está dentro del objeto a demoler (generalmente en un barreno) figura 3. si la carga no esta completamente confinada la resistencia no es igual en todos lo lados y la presión rompe el punto más débil y se pierde parte del efecto destructivo. ver figura. 3. que puede estar en sacos o suelto (en sacos es más eficiente). Figura 3.CICLO DE UNA EXCAVACIÓN Independientemente del método a utilizar. y dependiendo del tipo de explosivo se determinará si se efectúa de manera manual o mecánica. se determina la cantidad de barrenos y su profundidad y se procede a efectuar la perforación ya sea con perforadoras hidráulicas o neumáticas. Saneo Se refiere a la estabilización del techo y los laterales del túnel.110 Perforación de un barreno en mina Carga del Explosivo Dependiendo de la altura del túnel la carga se puede efectuar desde el suelo o desde una plataforma. se debe evacuar el aire contaminado de polvo y gases antes de que el personal a cargo ingrese nuevamente al frente de trabajo. Se efectúa normalmente desde los escombros de la voladura y empleando barras diseñadas para tal fin. Voladura Previo a la voladura se debe verificar el cumplimiento de todas las normas de seguridad para posteriormente efectuar el disparo acorde con el sistema seleccionado. . hastíales. y operadas manualmente o montadas en equipos para perforación mecanizada. las características de la formación rocosa y las necesidades de la voladura. Ventilación Una vez efectuada la voladura. el ciclo básico de arranque con perforación y voladura puede resumirse en las fases siguientes: Perforación de Barrenos De acuerdo con los recursos disponibles. sin embargo a veces se requiere de ejecutar estas actividades simultáneamente dependiendo del tipo de roca. Los métodos de sostenimiento de la sección del túnel principalmente utilizados son el gunitado. o revestimiento. la malla metálica y los cuadros metálicos.111 Labores de saneo y estabilización Limpieza Consiste en cargar y retirar el material arrancado en la voladura. Figura 3.112 Labores de limpieza .Sostenimiento Si se requiere. estos trabajos se realizarán una vez practicada la limpieza. Figura 3. los bulones. 209). (Duvall y Atchison. la presión en el frente de la onda de choque que se expande de forma cilíndrica alcanza valores que superan ampliamente la resistencia dinámica a compresión de la roca provocando la destrucción de su estructura intercristalina e intergranular. En la fragmentación de los materiales rocosos con el uso de explosivos se pueden identificar algunos menos ocho mecanismos de rotura los cuales son: Trituración de la Roca En el primer instante de la detonación. De aquí que se aconseje. Este mecanismo de rotura consume casi el 30% de la energía que transporta la onda de choque. la roca circundante al barreno es sometida a una intensa compresión radial que induce componentes de tracción en los planos tangenciales del frente de dicha onda. Este anillo puede llegar a tener un radio de hasta 8D en rocas porosas con el uso de explosivos de alta potencia pero un valor normal es aquel entre 2 y 4 D. Además de analizar la presión de detonación que se presenta en la explosión. citado por Instituto Tecnológico Minero de España. colaborando en la fragmentación tan solo con un 0. el desacoplamiento de las cargas. Cuando las tensiones superan la resistencia dinámica a tracción de la roca se inicia la formación de una densa zona de grietas radiales alrededor de la zona triturada que rodea al barreno (figura 3. 1994. por tanto. en algunos casos. pues no existe ninguna razón de emplear explosivos potentes que generen tensiones elevadas en las paredes de roca de los barrenos.97).COMPORTAMIENTO DEL EXPLOSIVO EN EL BARRENO Existen diversas teorías sobre el comportamiento de las rocas bajo los efectos de una explosión. El tamaño del anillo de roca triturada aumenta con la presión de detonación del explosivo y con el acoplamiento de la carga a las paredes del barreno. Agrietamiento Radial Durante la propagación de la onda de choque. 1957.97 Agrietamiento radial . a continuación tan solo se describirán algunos mecanismos de rotura de la roca que se identifican en la voladura sin entrar en análisis profundos de las teorías existentes al respecto. Figura 3.1% del volumen total que corresponde al arranque normal de un barreno. p. Las fracturas paralelas a los barrenos. (figura 3. ET.99). Figura 3. estas tenderán a abrirse por efecto de la onda de choque y se limitará el efecto de las grietas radiales en otras direcciones. en las discontinuidades internas del macizo rocoso que están próximas a la carga. Cuando la roca presenta fracturas naturales la extensión de las grietas guarda una estrecha relación con éstas. (figura 3.98 Agrietamiento radial y rotura por reflexión de la onda de choque Reflexión de la Onda de Choque Cuando la onda de choque alcanza una superficie libre se generan dos ondas. (ITGE. En las rocas las resistencias a tracción alcanzan valores entre un 5 y un 15% de las resistencias a compresión. Este mecanismo contribuye muy poco al proceso total de fragmentación. Sin embargo.El número y longitud de esas grietas radiales aumenta con la intensidad de la onda de choque en la pared del barreno o en el límite exterior del anillo de roca triturada y con la disminución de la resistencia dinámica a tracción de la roca y el factor de atenuación de la energía de tensión. la fracturación es causada generalmente por la onda de tracción reflejada. Si las columnas de explosivo son intersectadas longitudinalmente por fracturas existentes. Aunque la magnitud relativa de las energías asociadas a las dos ondas dependen del ángulo de incidencia de la onda de choque primaria.210). Esto sucede cuando las grietas radiales no hallan pasado más de la tercera parte de la distancia de la carga al frente libre. . es decir a distancias menores de “15D” y no están rellenas con material de meteorización. una de tracción y otra de cizallamiento. p. estimándose que la carga de explosivo necesaria para reducir la rotura de la roca por la acción exclusiva de la reflexión de la onda de choque sería ocho veces mayor que la carga normal. por lo que el índice de dispersión de la energía de la onda de tracción es mucho mayor cuando la superficie es cilíndrica. pero a alguna distancia. El frente de la onda reflejada es más convexo que el de la onda incidente. caso concreto el de un cuele. Si las tensiones de tracción superan la resistencia dinámica de la roca se producirá hacia el interior el fenómeno conocida por descostramiento o “spalling”. 1994. interrumpirán la propagación de las grietas radiales. el efecto de esta reflexión de las ondas es mucho más significativo por la diferencia de impedancias.98). que cuando se dispone de un plano como sucede en un banco. citado por ITGE. debida la escape de los gases a través del retacado. de rampas inclinadas o pozos se debe verificar que los barrenos vacíos no estén inundados con agua. Figura 3. (Cook. Después del paso de la onda de compresión. 1994. con voladura.99 Reflexión de una onda sobre una cavidad cilíndrica Como recomendación para el aprovechamiento de este mecanismo de rotura en la excavación. se prolongan. p. La energía de tensión almacenada se libera muy rápidamente. Durante o después de la formación de las grietas radiales los gases comienzan a expandirse y a penetrar en las fracturas.211). tanto por delante como por detrás de la línea de corte de la voladura (figura 3. varía entre el 60% y 70% de la energía de la voladura.100 Fracturación por liberación de carga .100). Fracturación por Liberación de Carga La energía total transferida a la roca por la compresión inicial. 1966. antes de que la onda de choque alcance el frente libre efectivo. se produce un estado de equilibrio semi-estático seguido de una caída súbita de presión en el barreno. de las fracturas radiales y al desplazamiento de la roca. bajo la influencia de la concentración de tensiones en sus extremos. mientras que éstas a su vez. afectándose un gran volumen del mismo.Figura 3. la presión de los gases provoca un campo de tensiones semiestático alrededor del barreno. Extensión y Apertura de las Grietas Radiales Después del paso de la onda de choque. La cantidad y longitud de las grietas abiertas y desarrolladas depende fundamentalmente de la presión de los gases. generándose requerimientos de tracción y cizallamiento que provocan la rotura del macizo. por lo que un escape prematuro de éstos ocasionado por un insuficiente o un mal retacado o por la presencia de una zona débil en el frente libre puede conducir a un menor aprovechamiento de la energía del explosivo. (figura 3. se produce la rotura de los planos de separación por acción de las tensiones diferenciales o cortantes originadas por la onda de choque a su paso por dichos puntos.101). Figura 3. produciéndose la deformación y el agrietamiento de ésta por el fenómeno de flexión.101 Mecanismo de rotura por flexión .Fractura por Cizallamiento En formaciones rocosas sedimentarias cuando los estratos presentan distintos módulos de elasticidad y/o parámetros geomecánicos. la presión ejercida por los gases de la explosión sobre el material situado frente a la columna de explosivo. hace que la roca actué como una viga doblemente empotrada en el fondo del barreno y en la zona de de retacado. Rotura por Flexión Durante y después de actuar los mecanismos de agrietamiento radial y descostramiento. Ley de Ohm La Interrelación de estos factores es medida por la ley de Ohm que dice: si el voltaje es dividido entre la resistencia. Si el circuito no tiene suficiente amperaje no todos los detonadores podrán ser activados lo que representa tiros quedados después del disparo. más corto será el tiempo de calentamiento. con gran riesgo de accidentes posteriores a la voladura. en homios. Antes de entrar a su estudio.) En conclusión. el estopín eléctrico estalla como resultado del calentamiento del puente de alambre de alta resistencia o filamento por el paso de corriente a través suyo. p. es decir. propiamente dicho. (Ibid.37. p. (Escuela de Ingenieros Militares. Amperaje Es el rango de flujo de electricidad en un cable o conductor medido en amperios. llamadas comúnmente series en paralelo. . se deben conocer los elementos que los conforman y los conceptos que los rigen. (Ibid. en paralelo y en series paralelas. el cociente será la corriente en amperios que fluye en el circuito. del circuito. en un conductor. Conceptos sobre Electricidad Previo al estudio de los circuitos eléctricos y su aplicación en las voladuras se deben recordar algunos conceptos básicos sobre la corriente eléctrica: Voltaje Es la cantidad de presión eléctrica en voltios. Resistencia Se define en Ohmios la resistencia que se presenta en el conductor al paso de la corriente eléctrica. la ley de Ohm es factor de control para trazar correctamente el esquema de alambrado de cualquier voladura con electricidad.36).1 (b). p. El tiempo necesario para calentar el filamento hasta una temperatura suficientemente alta para producir la detonación es función de la intensidad de la corriente. corresponde a la presión en Kg/m2 de un sistema de aire comprimido. V.37).DISEÑO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS DE VOLADURA Los circuitos eléctricos básicos son: en serie. volumen en la unidad de tiempo o caudal. mientras más alta sea ésta. Como se menciono en el numeral 3. 2002. a semejanza de un flujo de aire que se mide en pies cúbicos o metros cúbicos por minuto. Esta ley interesa en la voladura debido a que el amperaje que fluye por el circuito es un parámetro fundamental para la detonación total de la voladura. amp. que en aplicación de su postulado se establece que la corriente suministrada a cualquier circuito eléctrico será igual al potencial en voltios de la fuente de fuerza dividido entre la resistencia. Esta resistencia depende del tipo de material del conductor y del área de su sección.1. Si la corriente suministrada es débil. . Elementos en un Circuito de Voladura Así como el sistema de iniciación ineléctrico posee sus propios elementos. ocasionando así una variación en el tiempo de estallido de algunos estopines aún cuando se les halla suministrado igual cantidad de corriente. instante en que la corriente es liberada hacia las líneas de disparo en magnitud muy cercana a su máximo amperaje y voltaje. que si varios estopines se conectan en el mismo circuito y se les suministra una cantidad inadecuada de corriente. Están diseñadas de tal manera que no producen corriente alguna hasta que el giro o el desplazamiento hacia abajo de la cremallera lleguen al final de su recorrido. cuando el foco piloto (rojo) enciende se oprime el interruptor de “disparo” manteniendo siempre oprimido el interruptor de “carga”. (figura 3. y por consiguiente la detonación. es evidente. Se basan en un generador modificado que suministra una corriente directa pulsativa.34 Explosor de generador De “descarga de condensador” Estas máquinas explosoras utilizan pilas secas para cargar un banco de condensadores que alimenta una corriente directa y de duración corta a los dispositivos de disparo eléctrico.35). el calentamiento del puente. Ambos tipos son de una construcción robusta y soportan servicio duro por períodos prolongados. ocurrirán después de un lapso perceptible de tiempo. Son de dos tipos: de “giro o vuelta” y de “cremallera”.34). en los sistemas eléctricos se distinguen los siguientes: Máquinas explosoras Las máquinas explosoras suministran la corriente necesaria para disparar los estopines eléctricos. como ya se había afirmado. algunos de ellos podrán estallar antes que otros. Para operarlas se conectan sus terminales a las líneas conductoras provenientes del circuito de la voladura y después se oprime el interruptor de “carga”. Figura 3. El explosor no dispara a menos que ambos botones: el de “carga” y el de “disparo” sean accionados simultáneamente. pudiéndose interrumpir el circuito eléctrico antes que los estopines más lentos reciban suficiente corriente para hacerlos estallar. (figura 3. De “generador” Estas explosoras han sido las convencionales durante muchos años. Estas son de dos tipos básicos: de “generador” y de “descarga de condensador”. En consecuencia. con cubierta aislante y sirven para conexiones entre perforaciones y para conectar series individuales a las líneas de guía. o guía principal. como parte esencial del circuito (figura 3. La continuidad de las líneas guía debe verificarse con un galvanómetro antes de cada voladura y debe reponerse ante la evidencia de rotura del aislante.36) deben mantenerse en buenas condiciones. Otra característica de las explosoras secuenciales es que permiten aumentar el tamaño total del disparo sin incrementar los efectos de ruidos y vibraciones. Líneas guía y líneas de conexión Las líneas guía. Cuando las líneas guía se enrollan después de cada voladura. La ausencia de partes dotadas de movimiento y la eliminación del factor humano que interviene en las explosoras mecánicas. por tanto su uso se limita a una única oportunidad. Normalmente se recomienda emplear alambre de cobre bien aislado del número 10 al 14. no debe emplearse alambre trenzado dado el riesgo de rotura las cuales no son fáciles de detectar posteriormente o un uso siguiente. La distribución de tiempo proporciona un mayor número de retardos de los que se pueden tener como estopines de tiempo disparados con máquinas explosoras convencionales. Proporcionan gran segundad ya que no disparan hasta alcanzar su voltaje de diseño. . Sus principales características son: Poseen una capacidad de detonación de estopines extremadamente alta. conocidas como explosoras secuenciales. Las líneas de conexión o guía secundaria (figura 3.36) se forman con alambre número 16 a 20. Cuando las líneas guía permanecen instaladas debe verificarse que estén libres de defectos. Casi siempre se dañan en la explosión. Los botones de carga y disparo así como los condensadores quedan en corto circuito hasta que se necesiten.Figura 3. así como mejorar la fragmentación y el control de proyecciones de roca. antes de emplearse en la voladura siguiente. Existen también máquinas explosoras de descarga de condensador capaces de dar energía a múltiples circuitos de voladura en una secuencia de tiempo programada. el cual es señalado por la luz del foco piloto.35 Explosor de condensador Estas explosoras se consideran como las máquinas más eficientes y confiables para el encendido en voladuras. Figura 3. se activan eléctricamente. instantáneos o de tiempo.4).38 Procedimiento para atar alambres Conexiones de los estopines Como ya se ha visto los estopines.37 Empalme de los alambres de una línea guía en un circuito eléctrico Figura 3.37 y 3.Figura 3.38 se muestra la manera correcta de conectar los alambres de tal manera que la conexión resultante sea de baja resistencia.36 Distribución típica de conexiones En las figuras 3. para ello se requiere una cantidad mínima de corriente (intensidad) que generalmente es de 2 amperios para asegurar el disparo (tabla 3. Para conocer esa corriente mínima se parte de la Ley de Ohm: . Para el cálculo de la energía eléctrica se usa la expresión: Donde: W = energía eléctrica en watios I = corriente en amperios R = Resistencia en ohmios Fuente: Unión Española de Explosivos S. que se usa mucho en excavaciones subterráneas. por ejemplo. en un circuito en serie el hecho de que un estopín dispare antes de la iniciación completa de los otros estopines provocará la rotura del circuito haciendo fallar uno o más estopines. o corriente trifásica (de fase a fase) con voltaje de 220 o 440 volt (en caso de duda calcule con 220 volt). cuyo voltaje es 110 voltios. No sobra recordar que la transmisión de una cantidad de corriente adecuada a todos los estopines es realmente importante. Si esto ocurre.5 Resistencia del alambre de cobre en función del diámetro . El encendido simultáneo de un gran número de estopines eléctricos requiere de una corriente eléctrica suficiente con el fin de que llegue a todos los estopines en unos cuantos milisegundos.5) que depende del área de su sección transversal y de su longitud. pues cuando la corriente no es suficiente se produce la iniciación con pequeñas diferencias de tiempo entre un estopín y otro. Por lo tanto el único problema es calcular la resistencia del sistema y esto depende de las resistencias de cada estopín (tabla 3. El tiempo necesario para calentar el fusible de un estopín eléctrico a un grado tal que prenda la carga de ignición es función de la intensidad de la corriente. también puede ser un explosor en cuyo caso el voltaje oscila entre 80 y 300 voltios (si hay duda use 80).A Tabla 3. puede ser corriente monofásica.4) y de los alambres de conexión (tabla 3.El voltaje (V) de la fuente de energía eléctrica generalmente es conocido. reduciendo la posibilidad de disparos quedados o de detonación accidental.26). generalmente alambre forrado calibre 12. y luego se distribuye entre los estopines por medio de guías secundarias. en un banco debe ser alrededor de 60m si no se está en la dirección de las proyecciones y aún 40m si se esta protegido con alguna saliente del terreno. con lo cual se amplía el alcance de medición de resistencias. en donde el calibre 20 es muy recomendable. además de ahorrar tiempo permiten incrementar grandemente la segundad de cualquier operación de voladura.39) Este aparato tiene una pila que proporciona la comente necesaria para mover una manecilla en una escala graduada. Galvanómetro (figura 3. (Fig. es importante establecer procedimientos que permitan verificar el correcto tendido de la malla de voladura para esto existen los instrumentos de prueba que son herramientas diseñadas para medir las características eléctricas de los circuitos de voladura. la corriente debe producirse (en un explosor) o conectarse (a una instalación eléctrica) desde una distancia prudente. Si se requiere mayor exactitud que la que proporciona un galvanómetro. así como del área circundante para asegurar que la operación sea eficiente y segura. una baja (de O a 100 ohm) y otra alta (de O a 1000 ohm). Las pilas y las partes mecánicas están encerradas en una caja metálica. Figura 3. además sirve para localizar alambres rotos.En una distribución típica de conexiones en un banco. 3. en una demolición generalmente las distancias son mayores como se muestra en la tabla para distancias seguras del numeral 1. Instrumentos de Prueba Con el fin de obviar los riesgos en las voladuras eléctricas y garantizar el éxito de las mismas.40). Estos dos aparatos son similares sólo que el ohmnímetro posee dos escalas de resistencia.4.39 Galvanómetro Sirve para probar cada uno de los estopines eléctricos y también para determinar si un circuito de voladura está cerrado o no y si está en condiciones para el disparo. Estos aparatos. así como para medir la resistencia aproximada del circuito. conexiones defectuosas y cortos circuitos. La corriente se conduce al banco por medio de dos alambres que reciben el nombre de guía principal.2.40 Ohmnímetro . se puede usar un ohmnímetro (figura 3. Figura 3. la cual está provista en su parte superior de dos bornes de contacto. primeramente se conectan dos o cuatro estopines en serie con las resistencias del condensador de manera que la resistencia total se ajuste a la que tendría el número total de estopines para los que la máquina fue diseñada para disparar. Figura 3. Medir voltajes.41).41 Multímetro Sus principales usos son: Examinar los sitios de voladura para localizar comentes extrañas. Como galvanómetro. si detonan los estopines puede concluirse que la explosora está en condiciones adecuadas para la operación de voladuras. Reóstato Este instrumento se utiliza para probar la eficiencia de una máquina explosora de tipo generador. Probar líneas de conducción. en seguida se conecta el circuito a la máquina explosora y se dispara. . Para usar el reóstato (figura 3. Al hacer la prueba se debe proteger de la explosión de los estopines. voltajes y comentes en operaciones de voladuras eléctricas.42). Ejecutar pruebas de resistencia en la determinación de riesgos por electricidad estática. Está formado por una serie de bobinas de resistencia variable.Multímetro (Figura 3. Cada resistencia tiene una placa que indica su valor en ohm y su número equivalente de estopines eléctricos. Probar la continuidad y la resistencia de estopines y circuitos eléctricos. Su sensibilidad es muy alta. Analizar las resistencias de los circuitos. El multímetro es un aparato diseñado para medir resistencias. por lo que tiene un amplio alcance en sus mediciones. la comente que pasa por todos ellos es la misma y la resistencia total del sistema es la suma de las resistencias de cada estopín más la resistencia del alambre que conforma el circuito Una ventaja de la conexión en serie es que puede probarse fácilmente con un galvanómetro para voladuras.42 Uso del reóstato Con alguna frecuencia se emplea en voladuras el sistema de doble disparo como un medio de suplir eventuales fallas en las voladuras. Figura 3. en paralelo y en series paralelas. Circuito en serie simple Si varios estopines se conectan extremos con extremos uno a continuación de otro. La selección de uno de ellos depende de varios factores entre los cuales los más importantes son: 1.43 Estopines conectados en serie . haciéndose posible detectar en cualquier momento previo al disparo. La resistencia total del circuito. El número de estopines que se pretende disparar y.43. Figura 3. como se muestra en la Figura 3.La ventaja del uso del reóstato es que puede probarse la explosora detonando únicamente unos pocos estopines en cada prueba. se dice que los estopines están conectados en serie. 3. Tipos de Circuito Los tres circuitos básicos comúnmente utilizados en disparos múltiples son: en serie. llamados también series en paralelo. 2. la existencia o no de alguna rotura o una mala conexión en el circuito. La naturaleza y fuente de la corriente disponible. Lo anterior se ilustra con el siguiente ejemplo de aplicación: Situación: se requiere determinar el voltaje y energía necesaria para detonar 20 cápsulas instantáneas detonantes con alambre de cobre de 1.22m De Tabla 3.3 se obtiene: REstopín = 1.Donde: RT = Resistencia total Nl = Número de estopines por serie RE = Resistencia de cada estopín.5amp.23 ohms Resistencia de conductor: Dato: Longitud del conductor: 150m Por definición se toma el doble de su longitud. L = 150 x 2 = 300m . la fuente de corriente debe ser mínimo de 1.22m. En una conexión en serie con estopines instantáneos únicamente. Solución: Intensidad requerida: por definición 1. con un alambre de disparo Nº14 de 150m de hilos de cobre. conectadas en un circuito en serie. La resistencia total de un circuito en serie es la suma de las resistencias de los diferentes componentes del circuito y se obtiene sumando las resistencias de todas las cápsulas más la resistencia de dos veces la longitud del alambre conductor. El voltaje requerido para cualquier serie se determina calculando la resistencia total del circuito en ohmios y multiplicando por 1.5 amp. Esto es debido a que en serie la distancia se cubre en dos ramales.5 amp Resistencia del circuito: (20amp x REstopin) + (Ralambre) Resistencia de las cápsulas: Dato: Longitud del alambre de las cápsulas 1. 5 x 27.53 = 27.62 volt.De tabla 3.04 watts Circuito en paralelo Cuando los estopines se conectan lado a lado.5: para el alambre Nº14: Ralambre = 8. como se muestra en la figura 3.43ohm/1000m Ralambre = 300 x 8. el mismo voltaje e impulsará más amperios de corriente a través del sistema en paralelo. La resistencia de éste circuito es menor que la del circuito en serie compuesto por los mismos elementos pues la electricidad tiene más trayectoria a través de la cual fluir. .69 = 36.13 W = 61. Cortar la potencia antes de que el exceso de corriente dañe a un estopín de retardo. Energía necesaria: W = I2 x R W = 1.13 = 40.13 ohms Voltaje necesario: Aplicando ley de ohm: E = I x Rcircuito E = 1.90 x 40.44. cada estopín provee un camino diferente para el flujo de ésta.52 x 27. Se considera suficiente si la fuente suministra al menos el 90% del voltaje requerido.23 + 2.53 ohms Así: la resistencia del circuito Rcircuito será: Rcircuito = 20 x 1.69 volt. Los requerimientos básicos en el diseño de éste tipo de circuitos son: Obtener la suficiente energía para todos los estopines antes de que detone el primero. pasando una parte por cada uno de los estopines. es decir: E = 0.43 / 1000 Ralambre = 2. la corriente se divide pues. 50 x 20 = 12 amperios La resistencia del circuito: Resistencia del alambre de disparo: (de tabla 3.44 Estopines conectados en paralelo Para hacer frente a la distribución desigual de la corriente y para garantizar que llegue suficiente corriente de ignición a cada estopín. estos deben ir al final de los alambres de conexión.0m cada uno. Una buena practica en estos circuitos es permitir 0. Este alambre de conexión puede tener el mismo calibre aunque una protección o aislamiento de inferior calidad. Solución: La corriente requerida por un circuito en paralelo es de 0.5amp por estopín y su resistencia total es igual a la resistencia de cada estopín dividido entre el número de estopines y sumado a la resistencia del alambre conductor y a la mitad de la resistencia del alambre conector o de conexión Se debe tener en cuenta que si se usan estopines instantáneos en barrenos de corte. los diseños típicos con 100 (más o menos) estopines en paralelo requieren una corriente promedio por estopín que puede variar desde 2 hasta 150 veces la mínima requerida de acuerdo con el diseño del circuito. Así la intensidad total será: I = 0. se resuelve el siguiente ejemplo práctico: Se utilizan los mismo datos que para el ejemplo planteado para el circuito en serie. entre las cápsulas con el fin de no dañar el alambre de disparo. Para mayor claridad sobre este sistema. adicionando la necesidad de usar 38 alambres de conexión Nº 14 de 5.5) .5amp por estopín.Figura 3. de tal forma que sean los últimos en recibir la corriente y no rompan el circuito antes de iniciarse el disparo de los estopines de microrretardo. .53 + 0.= NN Si no se cumple con está condición.68 volt.Ralambre = 2.53 ohms (2 líneas) Resistencia alambre de conexión: (de tabla 3.43 / 1000 = 0.. entonces la fórmula no es aplicable.8 ohms Resistencia de las cápsulas: (de tabla 3.061 ohms Resistencia Total: RT = 2.39 = 40. Si N1 = N2 = N3 =. Mínimo voltaje requerido (90%): E = 40.5) Rconexión = 190 x 0.90 = 36.8 + 0.39 = 488. pues cada serie provee un camino diferente para el flujo de corriente pasando una parte de la corriente total por cada una de las series.61 volt. Energía necesaria: W = I2 x R W = 122 x 3.68 x 0.23 / 20 = 0.061 = 3. Circuito en serie – paralelo Cuando varias series de estopines se conectan lado a lado la corriente se divide.39 ohms Voltaje necesario: E=IxR E = 12 x 3.16 watts.3) Restopín = 1.5 x 8. donde: RT = Resistencia total . a 30 estopines con voltajes entre 150 y 200 volt y a 40 estopines con voltajes superiores a 250 voltios. 2. ayudándose de un galvanómetro. a media vuelta del circuito. Una línea conductora se conecta a cualquier unión entre dos estopines en la vuelta.5 amperios de corriente. Figura 3. que el número de estopines por serie sea limitado mientras que el de las series si puede incrementarse. como precaución para evitar fallas. los dos extremos libres se juntan y se prueban con el galvanómetro para voladuras.45. Su resistencia se encuentra calculando primero la de las series y luego la del conjunto trabajando en paralelo.45 Estopines conectados en serie-paralelo En los circuitos de series paralelas es esencial que cada serie reciba 1. Lo aconsejable es limitar a 25 el número de estopines por serie con voltajes de 150volt. Se recomienda. es decir. La gran cantidad de estopines que se pueden disparar. Básicamente. para posteriormente unirlos formando un circuito completo de vuelta cerrada figura 3. y la segunda línea conductora se conecta a la unión entre dos estopines al lado contrario de la primera línea conductora. . La posibilidad de probar las series individuales. así como el circuito completo.RE = Resistencia en cada estopín Ni = Número de estopines por serie Ns = Número de series N = Número de estopines Este sistema es una combinación de los dos anteriores y sus principales ventajas son: 1. en este trazado. Como desventaja se tiene que su montaje se hace más complejo que los anteriores. todos los estopines se conectan en una serie directa o sencilla . 615 ohms Resistencia alambre de conexión Rconexión: Rconexión = 18 x 5 x 8.Como aplicación se continúa con el ejemplo tratado en los dos casos anteriores: Determinar el voltaje y la energía necesarios para detonar las cápsulas de un circuito en serie-paralelo conformado por 10 series.52 = 52. cada serie de cinco cápsulas detonantes eléctricas que poseen alambres de 1.53 ohms Resistencia de cada serie Rc/serie Rc/serie = 1.53 + 0. Se usan 18 alambres de conexión Nº14 de cinco metros de longitud cada uno para no dañar el alambre de disparo.8 volt.52 volt.15 ohms Resistencia de todas las series: RTseries RTseries = 6.5 = 0. Voltaje mínimo necesario (90%) E = 52.8 x 0.23 x 5 = 6. Solución: Intensidad Total: I = 1.379 ohms así: Rcircuito = 2.43 / 1000 x 0. El alambre de disparo mide 150m y es también Nº14.90 = 47. Energía necesaria: W = I2 x R .615 + 0.50 x 10 = 15 amperios Resistencia del circuito: Rcircuito = Ralambre + RT/serie + Rconexión: Resistencia del alambre de disparo Ralambre Ralambre 150m = 2.22m de longitud.15 / 10 = 0.52 ohms Voltaje necesario: E=IxR E = 15 x 3.379 = 3. 0 watts.52 W = 792.W = 152 x 3. Ésta puede darse de diversas formas dependiendo de las necesidades de la voladura y de los elementos que la conforman es así como a continuación se ilustran algunas alternativas de distribución y de la manera de ejecutar correctamente las conexiones: Conexiones en sistemas no eléctricos Figura 3. ineléctrico o mixto. una característica especial para la voladura como puede ser el empleo de retardos o la combinación de cordón detonante con mecha lenta o la distribución de diferentes retardos en las líneas primarias o secundarias de la voladura quizás con el objeto de lograr una mejor fracturación o la planificación de diferentes frentes libres para forzar la ubicación del material volado o lograr aumentar el número de barrenos por voladura o en busca de alguna otra pretensión específica de la voladura. Estas uniones o conexiones conforman en conjunto lo que puede llamarse la malla de la voladura. Los alambres de disparo de los dos circuitos deben mantenerse separados de modo que ambos no puedan ser cortados por una piedra. de modo que el disparo de los dos circuitos detonará todas las cargas. con cada uno de ellos. cada uno con una cápsula detonante eléctrica para cada carga. cada carga debe tener dos cebos eléctricos. Sistema eléctrico de doble disparo Consiste en dos circuitos eléctricos independientes. Por consiguiente.46 Empalmes entre mecha lenta . combinados para lograr. Los puntos donde se localice el explosor también deben estar en lugares diferentes Conexiones Pueden definirse como las uniones entre los elementos de un circuito de voladura bien eléctrico. 48 Sistema de encendido rápido de mecha de seguridad .47 Manera correcta de conectar el cordón detonante sin el uso de conector Figura 3.Figura 3. aunque sus dimensiones sean importantes. . consideradas como duras con resistencias a la compresión próximas a 100mpa. no debe desconocerse la existencia y evolución acelerada de los equipos para la excavación mecánica para túneles tales como los minadores y las tuneladoras. la excavación de túneles y galerías mediante perforación y voladuras. el ser un sistema poco flexible con tendencia a la excavación de contornos circulares. con galerías de avance. lo que hace y mantiene vigente el empleo de explosivos para éstos fines. disminución de la sobreexcavación. En los numerales siguientes se verá cómo. es muy factible hoy día con estos equipos. por bataches laterales o bancos al piso y cómo las afectaciones a la roca remanente se reducen en gran porcentaje con la aplicación adecuada de técnicas de recorte o precorte en las voladuras de contorno. destrozas. Sin embargo traen también algunas desventajas como son su limitación en terrenos con grandes variaciones geológicas y tectónicas. trayendo consigo ventajas tales como son: un contorno de corte regular. pueden ser ejecutadas en etapas. La posibilidad de arrancar rocas. entre otras. que han llegado a desplazar a los explosivos en la franja de ripiabilidad. aspectos económicos y ambientales. Aun de lo anterior. cuando las circunstancias lo requieran. Su construcción no solo involucra aspectos técnicos sino también. creación de menos inestabilidades locales en la superficie de excavación.DISEÑO DE TÚNELES Actualmente el desarrollo vial del país ha incrementado la demanda de conocimiento y practica en la ejecución y construcción de túneles. la necesidad de mayores volúmenes de excavación preparatoria inicial y el mayor grado de calificación y cualificación del personal a cargo. cueles. menor afectación a la roca remanente y el empleo de menores cantidades de revestimiento definitivo. Este aparte se ocupa de ilustrar los aspectos técnicos del diseño de túneles con el empleó de explosivos. además de poderse realizar a sección completa. dado la gran variedad y heterogeneidad de rocas existentes. Esta ecuación implica que la onda explosiva se transmite con mayor facilidad en la roca en cuanto las impedancias de la roca y del explosivo se aproximen a un mismo valor. La máxima presión transmitida a la roca equivales a: Donde “nz” es la relación entre la impedancia del explosivo y la de la roca: siendo: VC : Velocidad de propagación de las ondas en el medio rocoso (m/s) : Densidad de la roca. es necesario. : Densidad del explosivo (g/cm3).DISEÑO DE VOLADURAS El método de cálculo utilizado para diseñar la voladura debe basarse en un procedimiento de análisis continuo de los resultados que se van obteniendo para ir ajustando los parámetros iniciales y llegar así a la optimización del procedimiento y de la voladura. y para cada caso en particular. sumado a la complejidad de su configuración estructural en un macizo rocoso y a la presencia de discontinuidades y fracturas. al estudio geológico y geotécnico y a un proceso continuo. Presión de detonación La presión de detonación es expresa por la siguiente ecuación: PD : Presión de detonación (kPa). VD : Velocidad de detonación (m/s). de ensayo y análisis que constituyen un ajuste por “ensayo y error”. No obstante se recalca que. partiendo del concepto de compresión simple de la roca. Las voladuras se pueden clasificar en dos: con perforación de diámetros pequeños o con perforación de diámetros grandes. como se menciono en párrafos anteriores. Antes es importante conocer como se calcula la presión de detonación. . dado que “n z” tenderá a “1” mientras que “PT” lo hará simultáneamente hacia “PD”. A continuación se tratarán unas reglas básicas que permitan una aproximación preliminar a los cálculos del diseño geométrico y de cargas de las voladuras. ajustar el esquema inicial propuesto o su metodología. que para cargas cilíndricas se aproxima a 2. donde se reflejará casi la totalidad de la energía transportada por la onda de compresión en forma de tensión de tracción. Lo anterior es válido tanto para las presiones de las ondas como para las energías transmitidas. . Si la relación de impedancias características de los dos medios es: Se tendrá donde: PI : Presión de la onda incidente. pudiendo transmitirse parcialmente y al mismo tiempo reflejarse en función de dicha relación. Rb : Radio del barreno. pudiendo adquirir especial importancia en el proceso de rotura de la roca. de modo que la tensión radial generada a una determinada distancia será: donde: : Tensión radial de compresión. PB: Presión en la pared del barreno. X : Exponente de la ley de amortiguación. entre roca y aire. DS: Distancia desde el centro del barreno al punto de estudio. Cuando las impedancias de los medios son iguales. Si la onda encuentra en su camino diferentes materiales con diferentes impedancias y coincidiendo con superficies de separación que pueden estar en contacto o separadas por aire o agua. llegándose a una situación límite cuando Como. la transmisión de la onda de choque estará gobernada por la relación de impedancias de los distintos tipos de roca.La presión de la onda en la roca decrece de manera exponencial. es decir: Gran parte de la energía se transmitirá y el resto se reflejará. por ejemplo. En función de este último parámetro las alturas de banco aconsejables se relacionan en la tabla 3. e igualmente el valor de la resistencia a compresión simple de la roca. Como elementos de partida se deben manejar los siguientes conceptos: 1.PT: Presión de la onda transmitida. excavaciones de carreteras.260 Tabla 3. La relación entre la longitud del barreno y el diámetro de perforación debe ser superior a 100. alargada y encartuchada 2. Diámetro de perforación Para la selección de un calibre de perforación se deben tener como referencia la planificación de los trabajos.10 Diámetros de perforación. minas a cielo abierto. PR: Presión de la onda reflejada. vaciados de solares. etc. En la tabla 3. 1994. . desmontes. Las cargas de explosivo generalmente son de forma cilíndrica. Se emplean dos tipos de explosivo: uno para la carga de fondo del barreno y otro para la carga de columna 3. a no ser que existan causas justificables para ello. en consecuencia la producción horaria que se pretende obtener. Fuente: ITGE. Voladuras con Perforación de Diámetros Pequeños Normalmente este diámetro es utilizado en canteras. nivelaciones. la altura máxima de banco no debe ser superior a 15m Debe tenerse en cuenta la altura de banco para dimensionar convenientemente el equipo de carga y el diámetro de perforación. p. diámetros pequeños Altura de banco Por razones de seguridad y. apertura de pistas.10 se proporciona una ayuda para la selección del diámetro del barreno.11. 261 Tabla 3.12 Valores aconsejables de la piedra en función de la resistencia a compresión simple de la roca Sin embargo de lo anterior.13 Valores del Espaciamiento . 1994. para rocas con resistencia a la compresión simple por debajo de 70Mpa. la naturaleza de la roca y su disposición estructural. p. p. p.13 se muestran unos primeros valores de tanteo.15 veces la piedra. varía para barrenos de una misma fila entre 1. Fuente: ITGE. esta distancia es afectada por otros aspectos como son: el tipo de explosivo. para rocas de resistencia a la compresión simple.11 Alturas de banco recomendadas en función del diámetro del barreno Piedra Se le llama así a la distancia entre el frente libre y la primera línea de barrenos paralela a dicho frente.261 Tabla 3. 1994.Fuente: ITGE. En la tabla 3. Fuente: ITGE. Espaciamiento El valor de éste parámetro. 1994. superior a 120Mpa. a 1.260 Tabla 3.30 veces la piedra. Es función del diámetro de perforación y debe estimarse según el valor más fiable de la resistencia a compresión simple de la roca. p. se consideran valores usuales de trabajo a los comprendidos entre 10º y 20° con respecto a la vertical. 1994. p. 1994. Fuente: ITGE. Este incremento es lo que se conoce como sobreperforación y su valor puede calcularse en función del diámetro de perforación y de la resistencia a compresión simple de la roca. dar una pequeña inclinación en la geometría de los barrenos.261 Tabla 3.15 Valores de la Sobreperforación Inclinación de los barrenos Es aconsejable. Cuando los barrenos son inclinados la longitud del barrenos se halla con la siguiente ecuación: .14 Valores de la longitud de retacado Sobreperforación Es conveniente incrementar la longitud del barreno inicial para evitar que la voladura salga defectuosa y con repiés. De acuerdo a los equipos de perforación empleados. con el fin de obtener una mejor fragmentación y menos repiés. Fuente: ITGE.Longitud de retacado Se estima en función del diámetro de perforación y de la resistencia a compresión simple de la roca.261 Tabla 3. 1994.16 Valores de la longitud de la carga de fondo Esta longitud también puede calcularse mediante la siguiente fórmula: lcf = 1.261 Tabla 3. lcarga de columna = lb – (lT + lcf) Consumo específico Se define como consumo específico de una voladura al cociente entre el peso del explosivo utilizado y el volumen total de la roca arrancada. p.3 x Valor de la piedra Longitud de la carga de columna La longitud de la carga de columna viene dada por la diferencia entre la longitud del barreno y la suma de las longitudes del retacado y de la carga de fondo. .16.Longitud de la carga de fondo Este valor se puede calcular de acuerdo a la tabla 3. el consumo específico viene dado por: El consumo específico de una voladura será: N : Numero de barrenos Ceb : Consumo específico por barreno Los consumos específicos varían entre 250 y 700 gr/m3 según la calidad de la roca a volar. En una configuración dada para un barreno. Fuente: ITGE. 262 Tabla 3.Voladuras con Perforación en Grandes Diámetros Se emplean con frecuencia en determinadas minas y canteras. la naturaleza de la roca y de su resistencia a la compresión simple.262 Tabla 3. En la tabla 3. 1994. de la resistencia de la roca y de las características del explosivo a utilizar.18 Alturas de banco recomendadas según la resistencia de la roca Cuadrícula de perforación Los valores de la piedra y del espaciamiento se determinan en función del diámetro de la carga. Fuente: TGE. o bien. Sin embargo la altura de banco se puede estimar a partir del diámetro de perforación. p. en obras civiles donde es preciso mover grandes volúmenes de material. Fuente: ITGE. Diámetro de perforación Al igual que en esquemas de voladura con perforación de pequeños diámetros la determinación del diámetro de perforación con grandes diámetros se obtiene en función de la producción horaria requerida. la geología de la zona extractiva y por razones de seguridad. .17 Diámetros de perforación. p. 1994. diámetros grandes Altura de banco Generalmente la altura de banco está condicionada por la capacidad y especificaciones de los equipos de carga empleados.19 se especifican los valores aconsejables de las variables de éstas variables de diseño en función de la resistencia a compresión simple de la roca y del tipo de explosivo. donde son requeridas altas producciones. Fuente: ITGE. Fuente: ITGE.263 Tabla 3. 1994.19 Valores recomendados de piedra y espaciamiento según la compresión simple de la roca Longitud de retacado Puede determinarse en función del diámetro y de la resistencia a compresión simple de la roca. por los criterios adoptados en el propio esquema de voladuras.263 Tabla 3.20 Valores de longitud de retacado Sobreperforación Este valor puede calcularse a partir del diámetro de perforación de los barrenos.Fuente: ITGE.21 Valores de la longitud de sobreperforación Estos valores requieren de ser corregidos en los casos donde aparezcan singularidades estructurales del terreno o bien. p. p.263 Tabla 3. 1994. p. 1994. . se realiza con perforación rotativa y alturas de banco no superior a los 15m. 1994 Tabla 3. con respecto a la vertical. las emulsiones y los hidrogeles presentando la posibilidad de que la carga sea mecánica.Fuente: ITGE. Por el contrario. Carga de los barrenos y consumo específico Los explosivos comúnmente utilizados en este tipo de voladuras son: el ANFO. entre los 10 y 20°.22 Longitud de sobreperforación según singularidades del terreno o en el esquema Inclinación de los barrenos Normalmente la perforación vertical de los barrenos. en rocas blandas. en rocas cuyos valores de resistencia a la compresión simple son altos.102 Secuencias de encendido con un solo frente libre . dependiendo de la calidad de la roca a volar. con alturas de banco superiores a los 15m. se debe dar una inclinación a los barrenos la cual puede variar. Los consumos específicos de éstos explosivos varían en un rango entre 300 y 1300 gr/m3. Secuencia de encendido Figura 3. a secuencia de encendido que se planee esta estrictamente ligada a los objetivos pretendidos de la voladura como son: Una granulometría definida. teniendo siempre en cuenta. No superar los niveles críticos de vibración. El mayor aprovechamiento de los mecanismos de rotura. Mantener en un rango mínimo y controlable los valores de sobreexcavación. muy importante. retardando solamente y secuencialmente las filas sucesivas. con el fin de brindarle siempre la cara libre en el momento de la detonación y pretendiendo evitar la producción imprevista de proyecciones. Direccionar el desplazamiento de la roca. Si por el contrario. La disminución de las carga instantáneas a aplicar. Partiendo de estos dos diseños básicos se pueden configurar diferentes patrones de secuencia de voladura. el retardo proporcionado a los barrenos adyacentes al elegido. Cuando no se tiene sino un único frente de salida para el material a extraer. se dispone de dos frentes o planos de salida la secuencia se puede programar en forma de “V” como muestra la figura 3.103 Voladura con dos frentes libres .103. repiés y las proyecciones.102 en donde todos los barrenos de una misma alineación paralela al frente. se puede configurar un diagrama de secuencia de voladura como el mostrado en la figura 3. Figura 3. tengan el mismo tiempo de salida. es más interesante. en orden a optimizar resultados.1 g/m3 y velocidad de detonación de 4000m/s. Figura 1. densidad de 1.2 y 275 Mpa respectivamente. Ejemplo Explicativo Se desea calcular el espaciamiento entre barrenos de una voladura de precorte utilizando un diámetro de perforación de 64mm con cargas continuas de explosivo de 19mm de diámetro. que es el cociente entre la longitud de las cañas visibles y la longitud total perforada. FCV.EVALUACIÓN DE RESULTADOS Los resultados obtenidos en una voladura de contorno pueden hacerse de una manera cuantitativa y cualitativa. la evaluación cuantitativa da un valor que define la calidad de la voladura controlada. Ejemplo del Cálculo del Factor de Cañas Visibles. en la que para cada tipo de daños aparecido se indica el posible origen y la solución del problema. para la técnica de precorte. La primera se basa en el cálculo del Factor de Cañas Visibles. como se indica en la tabla 3. Presión del barreno . un análisis del conjunto de la superficie creada. Figura 1. 1. La roca tiene una resistencia in situ a tracción y compresión de 17.26. FCV Si bien. EXPLOTACIÓN DE CANTERA Una de las labores del ingeniero es identificar las posibles fuentes de áridos dentro de la formación rocosa. estudiar sus características y evaluar las condiciones de favorabilidad como fuente de material o cantera de explotación para posteriormente evaluar el proceso de explotación más adecuado. Dentro de los factores a estudiar debe verificar los volúmenes aprovechables. los recubrimientos existentes. su transporte y aprovechamiento. mediante el empleo de explosivos industriales después de haber tenido una adecuada identificación del material existente y su homologación con el material requerido. las características geomorfológicas del yacimiento. para así poder determinar el método de explotación más adecuado y los equipos requeridos para la extracción del material. . entre otras. En este aparte se presentan los aspectos básicos a saber para lograr una correcta explotación de una cantera. su geología y geotecnia y la disposición espacial de la roca. y alturas de 0.2m. pulido. que posteriormente se subdivide hasta alcanzar unas dimensiones que sean manipulables fácilmente y dentro de los parámetros requeridos por la industria de transformación. tamaño del grano etc. Tabla 1.5 metros. el brillo. Los métodos de arranque consisten en la independización primaria del macizo rocoso de un gran bloque. Extracción de bloques de mármol Las voladuras controladas se utilizan en este tipo de trabajos. la textura. etc.8 a 3. Los tipos de rocas ornamentales más comunes pueden clasificarse genéricamente en tres grandes grupos: granitos. 100 a 400 m3. generalmente con longitudes de 1. y características técnicas como la resistencia. Las técnicas de voladura son un caso especial de las de precorte.5 metros.. espesores de 1 a 1. homogeneidad. pero con ligeras variantes ya que es preciso no dañar la roca y al mismo tiempo tener en cuenta las propiedades de ésta: resistencia. de forma paralelipipeda. mármoles y calizas marmóreas. Tipología de daños en voladuras de precorte . pues se combina con sistemas de corte con hilo helicoidal o diamantado. esquistosidad y fisuración. con lanza térmica y chorro de agua. en forma de bloques o placas por sus características estéticas como el color.EXTRACCIÓN DE ROCAS ORNAMENTALES Figura 1. se entiende por rocas ornamentales todas aquellas que se utilizan. con rozadora de brazo y disco. aproximadamente.9 a 1. La técnica de arranque con explosivo se suele emplear aunque no de manera exclusiva. Variables de Diseño Aunque es difícil dar unas recomendaciones generales de diseño de éste tipo de voladuras dada la gran variedad de rocas y condiciones de explotación.369) Fórmula de Calder y Jackson (1981) Consiste en igualar la resistencia a tracción de la roca a través del plano de corte con la presión ejercida por los gases en las paredes de los barrenos. se sugiere el siguiente procedimiento: Diámetro de los barrenos Los diámetros normalmente utilizados son pequeños. suponiendo que éstos actúan en un área equivalente al diámetro de los taladros Fórmula de Berta (1985) Propone la siguiente expresión para que exista un equilibrio entre la presión de los gases y la resistencia a tracción de las rocas: donde: S = Espaciamiento entre barrenos (mm) PEs = Presión específica (Mpa) re = Densidad del explosivo (g/cm3) d = Diámetro de la carga de explosivo (m) D = Diámetro del barreno (m) RT = Resistencia a tracción de la roca (Mpa) . Existen diversos métodos aplicados al cálculo de voladuras de precorte. para de ésta forma conseguir la mejor distribución espacial del explosivo en el plano de fractura. que con pequeñas modificaciones pueden adaptarse a la extracción de bloques de roca ornamental. de 27 a 40mm. p. 1994. a continuación dos métodos: (Itge. Espaciamiento El espaciamiento entre barrenos se debe establecer en función de las propiedades de las rocas y las características de la carga de explosivo. por unidad de superficie cortada. que permite además transmitir una mayor cantidad de energía a la roca. Utilización de barrenos guía en la extracción de bloques Por otro lado. figura 2. de 40 a 80 g/m2 en los mármoles y de 30 a 60 g/m2 en las calizas marmóreas. mientras que con pólvora se necesita un mejor confinamiento de las cargas. con los cordones detonantes los retacados son pequeños. El material que se utiliza suele ser el propio detrito de perforación o tacos de arcilla. Normalmente los espaciamientos se suelen encontrar en el intervalo 4 – 15D. Como cifras orientadoras y cuando se emplea cordón detonante en planos verticales. Iniciación Al igual que en las voladuras de contorno se recomienda la iniciación instantánea de todos los barrenos.Reglas empíricas Se basa en la experiencia práctica con rocas similares de que se dispone. Figura 2. A veces. los valores más comunes son. mediante el empleo de ramales maestros de cordón detonante de bajo gramaje. de 80 a 150 g/m2 en los granitos. es conveniente emplear barrenos guía vacíos en las proximidades de las superficies libres o en las intersecciones de los planos de corte. Consumos específicos Las cantidades de explosivo necesarias para el corte de un volumen de roca varían ampliamente según el tipo de roca. clase de explosivo y fase de extracción. el retacado se realiza con agua. Figura 3. Distribución de carga en los barrenos Para evitar el astillamiento o fracturación en las esquinas de los bloques. Sección transversal de un bloque Retacado El confinamiento de las cargas de explosivo es necesario para aprovechar el empuje de los gases. si se precisa aumentar la presión específica en el barreno. También cuando se desea evitar el ennegrecimiento de las superficies de fractura se rellenan con arena o detritus de perforación. los barrenos tanto verticales como de levante no se llegan a perforar en toda su longitud. figura 3. Por lo general. Conforme las características de la roca empeoran las longitudes suelen disminuirse con el fin de que la presión de los gases no actúe demasiado tiempo sobre la roca y pueda dar lugar a daños. PB e. para garantizar el corte. . si bien hay casos especiales en los que por coincidir el plano de corte con una dirección favorable de fracturación esas distancias pueden ser más del doble. siendo habitual dejar en el granito desde el fondo de los barrenos hasta la arista del bloque una distancia de 20 30 cm. por ejemplo por flexión del propio bloque. para que la acción de todas las carga en un mismo plano de corte sea lo más simultanea posible. es aconsejable que el punto de iniciación se encuentre equidistante de los barrenos que se localizan en los extremos de dicha superficie. comparada con la distancia entre barrenos. se podría provocar el agrietamiento de la roca. Aunque la velocidad de detonación del cordón detonante es elevada. además. como consecuencia de las tensiones y desplazamientos diferenciales. la colisión de las ondas no se producirá en los puntos equidistantes entre los barrenos y el plano de fractura podría no ser total o limpio y. .De no conseguirse la detonación simultánea de todas las cargas situadas en un mismo plano de corte. Figura 3.150 Diversos diseños de carga en barrenos de contorno en función del diámetro . 156 Diseño de voladura de destroza próxima a la línea de precorte .Figura 3. Figura 3.161 Colocación de las cargas para una voladura amortiguada . FÓRMULAS EMPÍRICAS PARA CALCULAR CARGA DE EXPLOSIVO Existen algunas formulaciones matemáticas para casos específicos que han resultado de la práctica. la carga P será: Kg de TNT Si usamos indugel plus η = 1. de diámetro.43 s/tabla 3. Cargas para Cortar Árboles y Madera Con cargas externas no confinadas D = menor diámetro del árbol o menor dimensión de la madera.6 la carga será: Figura 3.51 Ubicación de cargas no confinadas para corte de árboles o madera Cargas internas Nomenclatura: Z = Profundidad disponible para explosivos T = Taco = Longitud del tapón del barreno Ø= diámetro del barreno . las cuales se expresan a continuación y donde la cantidad de explosivo “P” se expresa en términos de equivalencia por Kg de TNT. Ejemplo 1 Si hay un árbol de 50 cm. las dimensiones resultan como en la figura 3.. ya que se requerirían: 10 x 6.. con la misma indugel plus. de diámetro. Fórmulas para cargas internas confinadas: D expresado en cm.52. para el indugel: Resolviendo para Ø Es un barreno muy grueso. sean preferibles las cargas exteriores. difícil de hacer en el árbol y con probables problemas en el tapón. Ejemplo 2 Para un árbol de 100 cm.2. y que del fondo del barreno al exterior del árbol debe haber 15 cm. Figura 3. (10 veces el mismo diámetro del barreno) pero no menos de 30 cm. suponiendo una densidad de 1.52 Ubicación del explosivo en carga interna confinada Esto hace que para árboles menores de 50 ó 60 cm.4cm =< 64cm de tapón .L = grueso del árbol medido sobre el eje del barreno. Kg de TNT indugel plus Si se hace un solo barreno. por lo que. y tomando en cuenta que el tapón debe tener 10 Ø. mínimo.. La profundidad del barreno disponible para el explosivo es de 55 cm. 53 Alternativa de disposición de carga confinada L = grueso del árbol medido sobre el eje del barreno . Cada capa o fila de explosivos separada mínimo 3Ø Y la profundidad disponible Z es: Calculando para D = 100cm. se pueden contemplar alternativas como las sugeridas en la figura 3.54.53. 10 x 2. De esta forma se debe probar con una nueva disposición de menos barrenos. Figura 3. por tanto se tantea con un número mayor de barrenos usando la siguiente disposición: (8 barrenos) figura 3.Y se dispone solo de 30cm. .52 = 25 < 30 Por tanto esta disposición tampoco se emplea pues al menos debe tener 30cm de tapón. .54 Plantillas alternativas de disposición de barrenos Recalculando tomando como alternativa la localización de 4 barrenos se tiene: L = grueso del árbol medido sobre el eje del barreno Y “Z” la profundidad disponible para el explosivo será: Calculando sobre la condición mínima de Se calcula Ø: Cumpliendo con: .Figura 3. 56 Dimensiones del trabe de concreto y ubicación de cargas demoledoras . Cuando se usen los barrenos es conveniente inclinar el plano de barrenación para controlar la dirección de la caída ver figura 3. Figura 3. por eso generalmente se prefieren las cargas exteriores. la perforación de los barrenos es muy laboriosa.Verificando se recalcula y Por lo que se adopta esta alternativa de plantilla.55.55 Inclinación del plano de barrenos Cargas para Demoler Trabes de Concreto Figura 3. En cualquier disposición que se use. La carga demoledora se calcula mediante la siguiente fórmula: P expresada en Kg de TNT, b y h en cm. Ejemplo 3 Se tiene un trabe de 40x90cm para demoler, por tanto, aplicando la fórmula anterior la carga necesaria se calcula mediante la siguiente expresión: kg de TNT Recurriendo a la tabla 3.6 o a especificaciones de explosivos comerciales se hace la conversión de TNT al explosivo escogido dividiendo los kg de TNT por la potencia relativa del explosivo a utilizar. De esta manera para el INDUGEL plus η = 1.43 kg de INDUGEL PLUS El peso confinador debe ser por lo menos 1 ó 1.5 veces el peso del trabe en una longitud igual a la del explosivo, por ejemplo, si el explosivo se reparte en una longitud de 50cm (la longitud paralela al eje debe ser mínima para concentrar el efecto del explosivo en una zona pequeña del trabe), si no es posible colocar el peso confinador la carga explosiva debe aumentar alrededor de 1.5 veces. Rotura de Muros de Concreto, Mampostería y Cráteres en Roca Figura 3.57 Demolición de un muro en concreto Se usa la fórmula: P = Kilogramos de TNT R = Radio de la rotura en cm (figura 3.50) K = Factor de Material (tabla 3.7) C = Factor de amortiguamiento (figura 3.50) Fuente: Instituto Tecnológico y Geominero de España. ITGE, 1994 Tabla 3.7 Factor “ K “ del material Ejemplo 4 Para un muro de concreto sin reforzar, de 60cm de espesor cual sería la carga necesaria de dinamita nitroglicerina 40% sin confinar? R = 60cm K = 0.45 (s/tabla 3.7) C = 3.5 (s/figura 3.50) Figura 3.58 Cargas demoledoras en muro s/fórmula De la tabla 3.6 Por tanto la carga equivalente será: Si el muro tiene una longitud L = 5.30m, el número de cargas requerida será: Así: cargas de 8.7 kg Ejemplo 5 Demoler una columna de 0.40 x 0.60 de concreto reforzado con una carga de de 40cm, sobre el suelo, con dinamita gelatina 60% sin confinar. R = 40cm K = 0.70 (s/tabla 3.7) C = 3.5 (s/tabla 3.50) Kg de TNT De la tabla 3.6 Y la carga equivalente de dinamita gelatina 60% La carga siempre se coloca en la cara más ancha (figura 3.59). Figura 3.59 Cargas de demolición en columna En este caso Por lo que se requiere una sola carga de 3.4 kg. Cargas para Cortar Acero Las fórmulas que siguen consideran que las cargas son sin confinar, por la dificultad de hacerlo en las estructuras metálicas. Cargas para acero estructural; perfiles y placas La carga se calcula mediante la fórmula: Donde: P = Carga en Kg de TNT A = área transversal de la sección de acero en cm2 Figura 3.60 Preparación para demoler columnas en acero Ejemplo 6 Se quiere cortar una vigueta de 8”; A = 40.71cm kg de TNT Si se usa INDUGEL PLUS se tiene: Así: kg de INDUGEL PLUS Se debe evitar colocar tas cargas en lados opuestos de una placa porque tienden a neutralizarse mutuamente. De ser posible, se deben colocar las cargas en los lados opuestos pero desplazadas, dejando una separación de 2 ó 3cm, entre ellas para producir esfuerzo cortante ver figura 3.61. Figura 3.61 Ubicación del explosivo en un perfil estructural Cargas para cortar varillas de retuerzo del concreto, cadenas y cables La carga se calcula mediante la fórmula siguiente y es útil para diámetros hasta 2”: Donde: P = carga en Kg de TNT D = diámetro en pulgadas O bien D = diámetro en centímetros Figura 3.62 Demolición del refuerzo de una placa Ejemplo 7 Romper una barra de acero de refuerzo de 1” (2.5cm) con INDUGEL PLUS Kg de TNT Para el INDUGEL PLUS η = 1.43 Kg de Indugel plus Esta carga se fija con alambre, y procurando colocarla de un solo lado de la barra, en un solo punto. Ejemplo 8 Romper una cadena de eslabones formados por acero redondo de ½” con INDUGEL PLUS Kg de TNT El equivalente en INDUGEL PLUS kg de Indugel Figura 3.63 A y B, puntos de localización de la carga de explosivo Se colocan 0.08kg de Indugel en el punto A y otra cantidad igual en el punto B para romper el eslabón. Demolición de Tocones Las fórmulas que se usan son: Para tocones muertos: Para Tocones vivos o recientes: Donde: P = carga en Kg de TNT D = Diámetro del tocón en metros, medido a 30 o 46 cm arriba del suelo. se deben usar de 1 a 4 cargas de manera que la suma de todas ellas sea la carga P. (figura 3. Si se quiere cortar la raíz a una profundidad h se debe usar un número de par de cargas (2 o 4) y colocar la mitad debajo de esta profundidad para provocar un efecto más cortante. (al sacar el primer tocón se aprecia). En el caso de colocación de cargas en árboles de raíces laterales. ver figura 3.66 Colocación de cargas en árboles de raíces profundas . Para dinamita nitroglicerina de 40% de la tabla 3. Si no se puede distinguir cual es el caso. éstas se deben colocar lo más cerca posible del centro del tocón y a una profundidad igual al radio de la base del tocón.64 con dinamita nitroglicerina de 40%. Es importante protegerse bien y a la distancia de segundad establecida en las tablas del capítulo 2 pues este tipo de voladura suele ser violento. se debe asegurar que estallen simultáneamente. Cuando se usen varias cargas. En la colocación de cargas en árboles de raíces profundas.65. se debe proceder como si fueran raíces laterales.64 Tocón muerto de TNT.66) Figura 3.Ejemplo 9 Extraer el tocón muerto de la figura 3.6 kg de dinamita nitroglicerina 40% Para colocar la dinamita se debe distinguir. entre los tocones de árboles de raíces laterales y los de raíces profundas. Se usa la carga P calculada repartida en 3 o 4 cargas. Como se trata de un tocón muerto: Figura 3.65 Colocación de cargas en árboles de raíces laterales Figura 3. se carga y se hace estallar.0m de diámetro con INDUGEL PLUS Kg de TNT Para INDUGEL PLUS: Kg de INDUGEL PLUS Método de la carga externa Este método también se aplica en rocas superficiales. Figura 3. . La fórmula para calcular la carga es: Donde: P = carga en Kg de TNT D = diámetro de la roca en metros.67 Barreno de culebra Ejemplo 10 Demoler una roca de 1. de volúmenes menores a 2m3. Se excava bajo la roca.67) para contener la carga y el tapón. El método consiste en hacer un barreno lo suficientemente largo (figura 3.Demolición de Rocas Aisladas Método del barreno de culebra Este método es aplicable en rocas superficiales o poco profundas. Este método es muy efectivo y económico. de lodo o material inerte (figura 3.69). Su carga se calcula mediante la siguiente fórmula: Donde: P = carga en kg de TNT D = diámetro de la roca en metros.68 Método de la carga externa En este método sencillamente se coloca la carga sobre. de la roca y se cubre con 25 o 30 cm.69 Método clásico Este método es el más eficiente en el caso de que la roca no sea superficial sino que forme parte de una . Figura 3.Figura 3. Después se hace detonar. Ejemplo 11 Demoler una roca de 60cm de diámetro con dinamita granulada 60% Kg de TNT Para dinamita granulada 60% Kg de dinamita granulada 60% Método clásico Consiste en taladrar un barreno y en este introducir la carga y confinarla con un tapón o taco (figura 3.68). o a un lado. Se debe proteger la carga para que la humedad del lodo no la afecte. sin embargo existe una limitación importante y es la de no colocar la carga definitiva en la cámara hasta que se halla enfriado. La carga de explosivo se calcula mediante la siguiente formula: Donde: P = carga en Kg de TNT D = Diámetro de la roca en m Ejemplo 12 Demoler una saliente de roca de 3. Demolición de Edificios . con INDUGEL PLUS P = 0.54 Kg de TNT Para INDUGEL PLUS Kg de INDUGEL PLUS Si el explosivo no cabe en el barreno. dejar caer al fondo del barreno cartuchos con fulminante y mecha encendida. Las voladuras de rocas aisladas son muy violentas y peligrosas pues producen muchas proyecciones. ya que en voladuras para corte o bancos es absurdo y generalmente antieconómico. El barreno se debe taladrar hasta una profundidad igual al radio de la roca bajo el nivel del suelo. Se debe esperar al menos una hora después del “secanteo”.15 x 3. de manera que estallen en el fondo formando una pequeña cámara.60m de diámetro que es parte de un manto rocoso. es decir. este se puede “secantear’.60 = 0. por tanto es necesario tomar las debidas precauciones.roca mayor o de un manto de roca. estos cartuchos se dejan caer uno a uno hasta que la cámara tenga el tamaño suficiente para contener el explosivo. Esta es de las pocas aplicaciones en que se justifica el secanteo. este riego se hace con agua pulverizada. F. Como medidas complementarias en estas actividades se debe de proveer de un cargador frontal para juntar y cargar el cascajo suelto. Para sumar los . Igualmente y si es posible. D. G. soporte de toda la estructura. para que.Figura 3. Para que el edificio caiga hacia el lado derecho los ejes de columnas se tienen que tronar en el orden 3. se trata más bien de romper con el explosivo las partes vulnerables del edificio.71 Esquema A de voladura de una estructura de edificio Para que las losas se fracturen se necesita quitarles primero el apoyo de un extremo. 2. E. para que al deformarse se fracturen. Figura 3. se fracturen en sus elementos y éstos queden de tal manera dispuestos. que sea fácil separarlos del resto y cargarlos a los vehículos de acarreos (ver figura 3. es aconsejable disponer de un sistema de riego del escombro para confinar lo más rápidamente posible la gran cantidad de polvo producida. 1 con estopones de tiempo. Si a este efecto se le suma el mostrado en la figura 3.72 Esquema B de voladura de una estructura de edificio Con esto se asegura que toda la losa resultará fracturada y con el acero expuesto. Para estos fines es usual detonar las columnas de la planta baja. a lo largo. inmediatamente después de la caída del edifico. Figura 3. Para lograr el efecto mostrado se requiere tronar los ejes de las columnas en el orden A.71). al caer. C.72. B.70 Voladura de un edificio En esta práctica el objetivo no es precisamente convertir el edificio objeto de la demolición en escombro mediante el uso de la energía del explosivo.72 se tienen las losas fracturadas y arregladas para cargar. Figura 3. restando tan solo cortar el acero con soplete y dividir las losas en secciones lo más grande posible solamente limitadas por el tamaño de la grúa y el equipo de transporte. 73 Planta del edificio. secuencia de detonación B Con ésta última disposición se ahorra un tiempo de los estopines pero el desplazamiento lateral es menor. Figura 3. secuencia de detonación A Figura 3. Cuando los tiempos no son suficientes se puede usar un explosor secuencial. Como medida de seguridad se debe rodear la planta baja con una protección para evitar la proyección de fragmentos de la voladura de las columnas.74. Igualmente es conveniente advertir y retirar a la gente de los alrededores con el fin de no causar pánico ni elevar los parámetros de riesgo. Se deben también revisar los edificios próximos pues eventualmente podrían resultar afectados más aún si presentan altos índices de deterioro.efectos mostrados en las figuras 3.71 y 3. Finalmente se puede afirmar que el éxito de una demolición depende de la colocación inteligente de los explosivos. . Es conveniente usar estopines de largo intervalo. Es aconsejable.72 los estopines de tiempo deben distribuirse conforme a las figuras 3.74 Planta del edificio. sin embargo la dosificación de los explosivos por medio de pruebas experimentales. lo que se logra a través de la experiencia y el empleo de las normas aquí descritas.73 y 3. sin embargo. La fragmentación está condicionada por la cuadrícula de perforación. Las variables que intervienen en la fragmentación son numerosas y van desde las características mismas del macizo rocoso hasta las elegidas por el diseño del esquema de perforación y voladura. Ante un aumento de la concentración de la carga. y es obvio.104. con cargas concentradas produce bloques de gran tamaño. dentro de éstas se pueden enunciar las siguientes: En el uso de diámetros pequeños se presenta una mayor fragmentación. favorece la fragmentación. Ver figura 3. se obtiene un aumento en la fragmentación. .FRAGMENTACIÓN Se hace referencia a la fragmentación cuando se habla de la distribución granulométrica obtenida de la roca una vez efectuada la voladura.104 Eliminación de bloques por intercalación de barrenos auxiliares Existen diversos y variados modelos matemáticos con los cuales se pretende lograr una aproximación a la fragmentación final. Ante un incremento de la carga específica manteniendo constante el esquema de perforación. también se aumenta la fragmentación La perforación de barrenos auxiliares dentro de un esquema. Una estratificación muy acusada origina unos tamaños de bloque de geometría singular La fragmentación deseada la roca está muy ligada a los parámetros de resistencia de la roca. Figura 3. De los métodos más usados para determinar la granulometría de una voladura pueden citarse: Modelo de Gustafsson y Modelo de Larsson. La utilización de grandes diámetros. y un importante porcentaje de materiales de granulometría fina. no existe un modelo que exprese con precisión la granulometría resultante de una voladura. En la figura 3. Figura 3. Bert Larsson propone para la determinación de la abertura de la malla cuadrada por la que pasa el 50% del material volado o K50 una expresión del tipo siguiente: Donde: B : Piedra (m) S/B : Relación espaciamiento/piedra CE : Consumo específico de explosivo (Kg/m3) c : Constante de la roca. normalmente varía entre 0.105 se observa. obtiene relaciones entre la piedra. en la medida que el valor de la piedra se reduce.105 Tamaño medio de material volado en función de las dimensiones de las piedras y el consumo específico de explosivo Modelo de Larsson Al igual que Gustafsson basado en sus experiencias. igualmente se puede observar que a mayor carga específica.3 y 0. que el tamaño medio de la fragmentación disminuye. Equivale al consumo específico de explosivo gelatinoso necesario para fragmentar la roca. la fragmentación aumenta.Modelo de Gustafsson Basado en la experiencia. para diferentes dimensiones de la piedra. para una misma carga específica. Gustafsson.5 kg/m3 . para perforaciones en pequeños diámetros. el consumo específico de explosivo y el tamaño medio de la roca. Experimentalmente se han establecido los siguientes diámetros de perforación para obtener unos K50 aceptables: Figura 3.50 Roca relativamente homogénea s = 0. 3.106 Determinación del coeficiente del tamaño de bloque K50 del material fragmentado Figura 3. Factor que tiene en cuenta la heterogeneidad y discontinuidades del macizo rocoso. a partir de una determinada fragmentación que se quiera conseguir.107 y 3.106. según un esquema dado de la voladura o también.107 Curvas granulométricas teóricas del material volado para diferentes valores de K50 .s : Constante de volabilidad. determinar el esquema de la voladura requerida.40 A partir de las figuras 3.60 Roca diaclasada s = 0.45 Roca homogénea s = 0. procediendo de forma inversa. se puede estimar el valor de k50 y las curvas granulométricas del material volado.65 Roca normal con algunas grietas s = 0.108. algunos de sus valores son: Roca muy fisurada con diaclasas muy próximas s = 0. la secuencia de encendido. como se menciono anteriormente. o los intervalos de tiempo con que tiene lugar la detonación de los distintos barrenos adyacentes a uno dado.Figura 3. . producen un importante efecto en la fragmentación a conseguir en la voladura.108 Nomograma para la determinación del tamaño de bloque No se debe olvidar que. Tipos de Túneles Según la sección de túnel a perforar. hacia el que rompan sucesivamente las cargas restantes de la sección. localizadas en las zonas de destroza. galerías de apoyo. éstos pueden dividirse en: Túnel de Sección Pequeña Figura 3. galerías en mina.PERFORACIÓN DE TÚNELES Existen dos características básicas y propias de las voladuras en túneles y galerías como lo son: la primera la no existencia de un frente libre de voladura. zapatera y contorno. éstos últimos determinando la sección final del túnel por lo que suelen adoptar un esquema con valor de espaciamiento pequeño y orientación del barreno hacia el eje de simetría de la sección.113 Túnel de sección pequeña Se clasifican en este tipo aquellos túneles cuya sección está comprendida entre 4 y 20 m2 . situación que genera uno de los primeros objetivos de la voladura consistente en lograr mediante técnicas de voladura un hueco libre. la otra característica es el requerimiento de una granulometría específica determinada por los medios de carga y retiro disponibles. y son usados con frecuencia para colectores de agua. . Túnel de Sección Mediana Figura 3.114 Túnel sección mediana Aquellos cuya sección se comprende entre 20 y 60 m2 . son usados normalmente para tendido de tuberías y cables o para conducción de aguas residuales entre otros. con los barrenos de cuele y contracuele. etc. con bóveda de medio punto o combinaciones de arcos de distintos centros circulares o de otro tipo. La clasificación anterior se puede tener de manera más compleja si se combina con la forma de la bóveda la cual. Equipo de perforación utilizado.116 Formas usuales de secciones de túneles Sistemas de Avance en Túneles En la selección del método de avance en túneles y galerías intervienen diversos factores dentro de los cuales se destacan: Naturaleza y propiedades de la roca.115 Túnel de sección grande Conforman este grupo aquello cuya sección es superior a los 60m2 la cual es usada en túneles para carreteras. . dependiendo del uso que se quiere dar al túnel.Túnel de Sección Grande Figura 3. ferrocarriles y en centrales eléctricas. en herradura.116. Figura 3. Ver figura 3. puede ser: circular. Factores económicos. si se presentan condiciones favorables para ello. mayores a la longitud perforada. esta situación está limitada por el hueco libre de expansión y la desviación de los barrenos cargados. se excavan por bancos. al igual que la bóveda. Esto también puede dar lugar a sobreexcavaciones. figura 3. Actualmente el método de ejecución de túneles más usado es el llamado “Nuevo Método Austriaco” consistente en la excavación por fases de una determinada sección. Un control estricto de éste último factor.118 (a) y (b). El ritmo de avance de la voladura depende de la planificación de los trabajos y de la capacidad de los equipos y de la técnica y agilidad para el retiro del escombro generado.117. con el fin de utilizar los mismos equipos se tiene el inconveniente de la discontinuidad en la ejecución. Si se decide por una perforación vertical el sistema puede tener la ventaja de una voladura continua y simultanea con la bóveda. cuya perforación puede realizarse con jumbos o carros. que no exceda el 2%. Sistema de ventilación empleado. No es muy frecuente encontrar avances mayores a la longitud perforada del barreno. Ver figura 3. el sistema de avance empleado con mayo frecuencia consiste en dividir el frente en dos o más partes: una superior o bóveda y otras inferiores en bancos o destrozas. atribuibles a desprendimientos de la estratificación o al diaclasado. Si se decide hacer la perforación del banco de destroza horizontalmente. .117 Sistema más frecuente de avance en túneles La bóveda se excava de manera semejante a una galería y las destrozas que van retrasadas con respecto al frente de galería. puede contribuir a que se logren avances próximos al 95% de la longitud de perforación del barreno. En túneles de secciones normales para viaductos. Normalmente avances menores son atribuidos a cueles defectuosos o a la presencia de trastornos geológicos. Figura 3.Tipo de sostenimiento a utilizar. (alternativa 2) Tras la apertura de una galería de avance en la sección media superior se lleva a cabo la excavación de los bataches laterales. .118 (a) Ejecución de túneles por el nuevo método Austriaco.118 (b) Ejecución de túneles por el nuevo método Austriaco. (alternativa 1) Figura 3. la cual puede ser de forma simultanea o desfasados entre si. El perfil definitivo se consigue mediante una voladura de contorno aplicando las técnicas de corte y precorte.Figura 3. en esquemas de voladura que utilizan el frente libre disponible (común con la galería abierta). 119). Figura 3. Figura 3. si su extensión no es muy grande. . El método más frecuente de arranque consiste en dividir la sección del túnel en dos partes: una superior que puede comprender la bóveda (1) y la parte de los hastiales(2) y la otra inferior (3).119 Tipología de los barrenos determinada por la zona de su ubicación La perforación y voladura se puede realizar en la sección completa. Figura 3. un sostenimiento. que se perforan mas cerca unos a otros que los barrenos periféricos y de los cuales existen diferentes clases. pues en estos casos el frente de arranque se caracteriza por no disponer de una superficie libre de salida. de acuerdo con la calidad del macizo rocoso. a una determinada distancia del frente de la voladura Esquemas de Perforación y Voladuras en Túneles En las voladuras de túneles y galerías se hace necesario perforar uno o más barrenos de mayor diámetro.120. y se trata de la configuración y distribución de los barrenos céntricos. Es conveniente aplicar en este método. para ofrecer . a las cargas restantes de la sección. En un esquema de tiro pueden diferenciarse diferentes tipos de barrenos según la zona donde estén dispuestos y su objetivo (ver figura 3. que debe ir retrasada respecto a la primera. vacíos.Una vez efectuada la limpieza con los equipos de carga disponibles se procede a efectuar el gunitado de estabilización y la regularización de la superficie de la roca con el propósito de no afectar sus propiedades y cualidades de resistencia.120 Etapas más usuales en la excavación de una sección en túnel La parte superior se excava semejante a una galería y la destroza. denominada destroza desde donde se excava el resto de la sección. una superficie libre hacia donde romper. De esta situación surge el concepto de barrenos de cuele o simplemente cuele. se excava mediante bancos. próximos a los vacíos. Si la calidad del macizo rocoso es catalogada.Figura 3.121 Banqueo vertical u horizontal en un túnel con avance en dos secciones El banqueo de nivel de destroza puede ser vertical u horizontal. Figura 3.122 Ejemplo de esquema de tiro . con sendas excavaciones de los bataches dejados en ambos lados. Figura 3. en donde puede ser usado el mismo que para la bóveda. como mala. a su vez. Normalmente se practica la apertura de una galería de dimensiones reducidas. es preciso. Barrenos de un Esquema de Tiro Un esquema de tiro es la cantidad.121. una vez volada la roca se tiene un avance (l).123). que es del orden de 10 a 30 cm menor que la longitud de los barrenos (H). dividir la sección de excavación en secciones más pequeñas. distribución y disposición ordenada que se hace de los barrenos en una galería o túnel (figura 3.122) para lograr su voladura. para una etapa posterior. debido a que normalmente la voladura no desplaza la roca del fondo de los mismos (figura 3. La excavación de la sección se completa con la destroza. Para la primera opción se debe disponer de un equipo de perforación distinto que para el segundo. mediante estudios previos. tomando dimensiones entre 27 y 51mm.Figura 3. Los barrenos reciben las siguientes denominaciones de acuerdo a su función. Barrenos de destroza: son los encargados de hacer la mayor voladura del frente. Barrenos de contorno: situados próximos al techo y los hastiales del túnel.124 Orientación de los barrenos de contorno Zapateras: son los barrenos del piso del túnel y están cargados en general con un explosivo potente para elevar y sacudir la roca desprendida facilitando así su evacuación. Barrenos de cuele: se vuelan de primero en la secuencia de voladura y ellos mismos tienen un orden con el fin de crear un frente libre gradual. se perforan ligeramente hacia fuera para poder mantener el perfil del túnel. .0 metros cuando se utilizan martillos de mano con empujador y de 3. El diámetro de los barrenos varía dependiendo de la sección pretendida del túnel y del equipo que se disponga. Figura 3.5 metros cuando la perforación es mecanizada mediante uno o más jumbos. evitando de esta manera la sobreexcavación (voladura de recorte).0 a 5.125. ver figura 3.119: Barrenos vacíos: para crear abertura central.5 a 3.124).123 Avance y longitud de barrenos Las profundidades de perforación son normalmente de 1. como se india en la figura 3. (figura 3. Son cargados con menos explosivo para reducir la formación de grietas en la roca próxima al túnel. aunque es obvio que también tiene relevancia la forma de la sección.126 Número de barrenos por voladura en función del área de la sección del túnel El número de barrenos en una voladura es función fundamentalmente de la sección del túnel y del diámetro de los mismos. con menor incidencia en los costes de saneo y sostenimiento. proceso que consiste en perforar primero un barreno de la misma medida de los demás del esquema. Un mejor perfil del túnel.125 Diámetros según la sección y el sistema de perforación El empleo de barrenos de diámetros pequeños trae algunas ventajas las cuales son: Mayor penetración. Normalmente se perforan mediante escariado.Figura 3. Reducción en los costes finales del equipo. Menor consumo de explosivo. Los barrenos vacíos del centro. para posteriormente ampliarlo con una broca escariadora. . Figura 3. la volabilidad y la fragmentación de la roca. son de mayor diámetro logrando medidas entre 64 y 102mm. con reducción de los tiempos de perforación. Estos últimos solo se aplican en casos muy especiales debido a la dificultad adicional que presenta su perforación.127 Posiciones de cuele más frecuentes Cueles de Barrenos Paralelos Su desarrollo data de los años sesenta aproximadamente. Tipos de Cuele Los cueles se clasifican en dos grupos a saber: Cueles de barrenos paralelos. En términos generales una posición baja del cuele. En rincón Con simétrica inferior Con simétrica superior Siendo más usada la simétrica superior por la configuración de la pila de escombro que se obtiene y el grado de fragmentación. Cueles de barrenos en ángulo.127).126. granulometría más gruesa y un montón de roca volada más compacto.Una aproximación del número de barrenos requerido para las distintas secciones de túnel según el diámetro de perforación se puede obtener mediante el ábaco de la figura 3. Figura 3. para hoy día. . Todos los barrenos de la serie se perforan paralelos unos a otros. Adicionalmente y dada su ubicación dentro de la sección. ser usado en la mayoría de las situaciones en que se requiere practicar con rapidez un túnel o una galería. genera menos proyecciones. El principio de éste tipo de cuele es dejar uno o más barrenos vacíos y hacer que éstos hagan de cara libre con vista a la voladura. los cueles pueden ser: (figura 3. las características de la roca y la distancia entre el barreno cargado y el vacío B1 Cuele Coromant Geometría figura 3. Las condiciones de fragmentación varían muchísimo dependiendo del tipo de explosivo.129 Cuele Coromant . Los barrenos restantes se perforan de acuerdo a la plantilla de diseño. no deben exceder de 1. cuyo diámetro Ø.En estos casos la precisión en la perforación de los barrenos es fundamental.129. Figura 3. toma valores entre 65 y 175mm.128 Características: Consta de un barreno vacío.128 Cuele de cuatro secciones La distancia entre el barreno central de expansión y los barrenos de la primera sección. Figura 3. hacia donde rompen escalonadamente los restantes barrenos. Características: Consiste en la perforación de dos barrenos secantes. (Ø: 57mm) en configuración de 8. 1963). Entre los cueles de barrenos paralelos se diferencian algunos tipos que son: Cuele de Cuatro Secciones Geometría figura 3.7D2 para obtener una salida y fragmentación satisfactorias de la roca (Langefors y Kilhströn. 130 Cuele Fagersta Características: Se diseña a partir de un barreno central de Ø: 64 ó 76 mm y el restante de barrenos se replantean con uso de la plantilla de diseño.131 Cuele cilíndrico en espiral Características: Consta de un barreno central vacío. Ø: 76 –200 mm. . Figura 3. Cuele Cilíndrico en Espiral Geometría figura 3.Cuele Fagersta Geometría figura 3. hacia el que rompen los restantes barrenos colocados en espiral.130.131. Figura 3. 133. Ø: 64 a 76 mm. 3-4 y 5-6 dispuestos en cada una de sus espirales respectivas. Ø: 76 – 200 mm. con los barrenos 1-2. Cuele Quemado Geometría figura 3.132 Cuele y contracuele de doble espiral Características: Consiste en un barreno central vacío. Figura 3. . dejándose vacíos unos y cargados otros.Cuele y Contracuele de Doble Espiral Geometría figura 3.133 Cuele quemado Características: Todos los barrenos tienen el mismo diámetro. Figura 3.132. Sin embargo se presentan algunas desventajas. Su disposición puede ser tantos vertical como horizontal. Características: Los barrenos se realizan desde sendos puntos de radiación. implicando un grado mayor de complejidad en la perforación de los barrenos.135. Es por éstos motivos que cada día son menos utilizados.134. y finalmente la posible recolocación en el frente con respecto a la heterogeneidad de materiales o a la presencia de discontinuidades o fracturas. siendo la principal que su avance depende de la altura y sección del túnel. Figura 3. lográndose algunas ventajas tales como: menor consumo de explosivo. . contenidos en un mismo plano horizontal. Su uso es conveniente en rocas suaves e intermedias.Cueles de Barrenos en Ángulo Se emplean normalmente como alternativa para el empleo de barrenos paralelos. Características: El ángulo de los barrenos del cuele que definen la cuña no debe ser inferior a 60º para no crear un problema de confinamiento de cargas explosivas. Dentro de ésta clasificación se encuentran los siguientes ejemplos: Cuele en “V” o en Cuña Geometría figura 3.134 Cuele en cuña o “V” (disposición horizontal) Cuele en abanico horizontal Geometría figura 3. mejor aprovechamiento de la energía desencadenada en la voladura. 137 Cuele piramidal Características: La inclinación de los barrenos se lleva a cabo desde dos planos ortogonales.Figura 3. A manera de ilustración se considerará el caso de un cuele cilíndrico de cuatro secciones (cuele de tipo de barreno paralelo figura 3. Cálculo de un Esquema de Perforación y Voladura Los esquemas de voladura correspondiente a cualquier tipo de cuele se puede diseñar siguiendo los criterios mencionados para tal fin.135 Cuele en abanico horizontal Cuele en abanico vertical Geometría figura 3. obviamente. Figura 3. tener la totalidad de los detalles que corresponderían a cada caso particular de secciones posibles.138 . teniendo en cuenta.128) como el que se ilustra a continuación en la figura 3. Figura 3.136. Cuele piramidal Geometría figura 3.136 Cuele en abanico vertical Características: Los barrenos se ejecutan variando la inclinación del eje contenido en un plano vertical.137. Sin embargo resulta de gran ayuda práctica el seguir para cada nuevo caso una metodología de cálculo. que no se puede. en la metodología. la longitud de los barrenos puede estimarse a partir de la expresión: L = 0. la distancia entre el barreno central de expansión y los barrenos de la primera sección no debe exceder de 1. el avance medio “Am” se calcula mediante: Am = 0. con un barreno central de diámetro “D2”.Figura 3. según Langefors (1963).4D2² donde: d2 = diámetro del barreno vacío (m) Si se controla la desviación en la perforación de los barrenos para que esté por debajo del 2%. Para obtener la fragmentación y salida de la roca requerida.95L Cuele El tipo de cuele adoptado es de cuatro secciones (figura 3. la piedra práctica puede calcularse a partir de la expresión: B1 = 1.1d2 – 34.7d2: Cuando la desviación de la perforación supera el 1%.7d2 – (αL + e`) donde: Ep = Error de perforación (m) α = Desviación angular L = Profundidad de los barrenos (m) e` = Error de emboquille (m) .128).138 Cuele cilíndrico de cuatro secciones Avance por Voladura En un cuele de cuatro secciones.7D2 – Ep = 1.15 + 34. El valor de la piedra se calcula a partir de la expresión: Que debe modificarse por el error de perforación de los barrenos “Ep”. Ep . [C/0.139 Modificación del valor de la piedra por un error de perforación El valor real de la piedra sería: B2 = B .5d2 La concentración lineal de carga en el barreno puede estimarse a partir de la expresión: q1 = 55d1[B/d2]1. 1/PRPANFO donde: q1 = Concentración lineal de carga (Kg/m) d1 = Diámetro de perforación (m) d2 = Diámetro del barreno de expansión (m) B = Valor de la piedra (m) C = Constante de la roca PRPANFO = Potencia relativa en peso del explosivo referida al ANFO. [B – d2/(-2)] .139). se considera que ya existen unos huecos de ancho “Ah” y que se conocen las concentraciones lineales de carga “q1” (figura 3.4] . Para dimensionar las secciones siguientes.5 . Figura 3.En la práctica los errores en la perforación suelen ser despreciables y se trabaja con el valor: B1 = 1. B2 > ½ Ah . para que no se produzca una deformación plástica.4m ⇒ c* = c + 0. También puede seguirse a Gustafsson (1973) que sugiere que en estos casos la piedra sea calculada mediante la expresión: B2 = 0.Deben cumplirse las siguientes desigualdades: B2 ≤ 2 Ah. considerando como altura del mismo.7B Contracuele El cálculo del resto de las secciones que componen el contracuele se realiza de forma análoga.4m ⇒ c* = c + 0.05 si B < 1. así: Donde: f coeficiente de fijación ≅ 1.45 S/B Relación entre el espaciamiento y la piedra (valor usual S/B = 1) c* constante de la roca en donde: si B > 1. Longitud de Retacado de los Barrenos del Cuele y Contracuele La longitud del retacado se estima mediante la expresión: T = 10d1 donde: d1 es el diámetro de perforación expresado en metros Barrenos de Zapateras El valor de la piedra de los barrenos de zapatera puede calcularse con la misma expresión de las voladuras en banco. para que el ángulo de apertura del barreno sea menor a 90º y el cuele sea de cuatro secciones. el avance de la voladura.07/B D Diámetro de perforación del barreno . L y B donde: Ancho del túnel (m).140.140 Parámetros at .de Densidad de carga (Kg/dm3) PRP Potencia relativa en peso del explosivo La piedra debe cumplir la condición Y el número de barrenos se determina con el valor entero de la expresión: Figura 3. Longitud de perforación de los barrenos (m) Inclinación que se debe dar a la perforación para conseguir el emboquille deseado Piedra práctica El espaciamiento práctico para los barrenos del rincón será: La piedra práctica Bz se obtiene a partir de la expresión: . figura 3. que suele tomarse.20 para salida de barrenos hacia abajo S/B relación entre el espaciamiento y la piedra.05 Si B < 1. Para barrenos de destroza S/B = 1.4m → C* = C + 0. 1.Las longitudes de la carga de fondo lf y de columna lc se pueden estimar con las expresiones: Las concentraciones de la carga de fondo y de columna suelen dimensionarse iguales La longitud del retacado de los barrenos debe ser: Barrenos de Destroza El valor de la piedra puede estimarse mediante la expresión: Donde: f coeficiente de fijación.07/B D Diámetro de la perforación del barreno Densidad de carga (kg/dm3) PRP Potencia relativa en peso del explosivo La concentración de la carga de columna.45 para salida de barrenos hacia arriba y horizontalmente 1. puede estimarse en el 50% de la carga de fondo La longitud de retacado de los barrenos: .4m → C* = C + 0.25 C* Constante de la roca donde: Si B > 1. La concentración lineal de carga mínima se ajusta por una relación del tipo: en donde.05 Si B < 1. según ensayos experimentales: siendo: Db Diámetro del barreno en mm qL Concentración lineal de carga (Kg/cm) .Barrenos de Contorno Sin realizar un precorte o recorte: El valor de la piedra se estima por la misma expresión de los casos anteriores: Donde: f = coeficiente de fijación.4m → C* = C + 0.07/B D = Diámetro de perforación del barreno = Densidad de carga (Kg/dm3) PRP = Potencia relativa en peso del explosivo La concentración de la carga de columna puede estimarse en el 50% de la carga de fondo: Con precorte o recorte: La relación entre el espaciamiento y la piedra S/B debe estar próximo a 0.8.25 C* = Constante de la roca: Si B > 1. normalmente = 1.2 S/B = Relación entre el espaciamiento y la piedra = 1.4m → C* = C +0. sobre las cuales se evalúan nuevamente los resultados obtenidos provocando un nuevo ciclo de retroalimentación el cual se debe hacer sistemática e iterativamente hasta conseguir los resultados óptimos pretendidos.141.141 Número de barrenos por voladura en función del área Figura 3. La mejor comprobación posible es la retroalimentación. una vez practicada la voladura. Figura 3. Las modificaciones a que hubiera lugar después de evaluar la primera voladura se deberán introducir en las siguientes.143).142. . los cuales se ilustran en las gráficas siguientes: (figura 3. 3. valorando los resultados alcanzados y su desviación respecto a los previstos. 3. elaborados con casos similares de barrenos paralelos.142 Perforación específica en función del área del túnel y del diámetro de perforación Figura 3.Comprobación del Esquema Es aconsejable la comprobación de los cálculos realizados con los gráficos existentes.143 Consumo específico en función del área del túnel y diámetro Es claro que esta comprobación debe tomarse a manera de orientación dadas las muchas variables que influyen en los resultados de una excavación y voladura de esta clase. esas grietas radiales tienden a propagarse por igual en todas las direcciones hasta que. por colisión de las dos ondas de choque en el punto medio de barrenos. en las voladuras de contorno existen parámetros que cobran especial importancia para el éxito de las mismas. en la dirección del corte proyectado. se producen unos esfuerzos de tracción complementarios y perpendiculares al plano axial. permiten obtener un plano de fractura de acuerdo con el corte diseñado. la propagación de las grietas radiales (ver figura 3. espaciamiento de discontinuidades. Dentro de éstas las más relevantes son: La resistencia dinámica a la compresión y a la tracción. una zona en la que la resistencia dinámica a la compresión es ampliamente superada y la roca es triturada y pulverizada. Figura 3. Cuando son dos las cargas que se disparan simultáneamente. orientación de las fracturas y relleno de las mismas. Grado de fracturación. asociados a la onda de compresión generan un esquema de grietas radiales alrededor de todo el barreno. La propagación preferencial en el plano axial junto con el efecto de apertura por la presión de los gases. Fuera de esa zona de tracción.145 Estado de tensiones generado por la superposición de las ondas de choque producidas por el disparo simultáneo de dos cargas Posteriormente.PRINCIPIOS Y PARÁMETROS DE LAS VOLADURAS CONTROLADAS Una carga que llena completamente un barreno crea. Las tracciones en dicho plano superan la resistencia dinámica a tracción de la roca. Propiedades de las Rocas y de los Macizos Rocosos Como ya se menciono las propiedades de los macizos rocosos cobran vital importancia en el diseño y en los mismos resultados de las voladuras controladas de contorno.145). la extensión de las grietas se produce bajo la acción de cuña de los gases de explosión que las invaden y se infiltran en ellas. . Al igual que en las voladuras de banco y en canteras. A continuación se verá una breve explicación de las más importantes y sobre las cuales se tiene el control. durante la detonación del explosivo y en la proximidad de la carga. creando un nuevo agrietamiento y favoreciendo. Nivel de alteración de la roca. 146. en las que la dirección de los planos de discontinuidad coinciden con la traza del talud proyectado. Por el contrario. especialmente cuando la distancia media entre discontinuidades es menor que el espaciamiento entre barrenos y/o longitud de retacado.Tensiones residuales del macizo rocoso. en macizos fracturados se observa que el agrietamiento inducido al superar la resistencia dinámica a tracción de la roca presenta un porcentaje mínimo en la sobreexcavación. la superficie de rotura estará marcadamente influenciada por las fisuras naturales y.146 Influencia de las discontinuidades en el plano de corte . En este caso es recomendado aumentar ligeramente la concentración de carga para generar un conjunto de pequeñas grietas radiales y conseguir. puede producirse una sobreexcavación por deslizamientos planos si la inclinación de los estratos varía entre 25º y 65º y por fenómenos de vuelco o “toppling” si varía entre 85º y 110º. Figura 3. En formaciones estratificadas. Si las discontinuidades del macizo rocoso se presentan cerradas o con material de relleno. La distribución espacial de las fisuras tiene un gran peso en la sobreexcavación. habrá mayor probabilidad de sobreexcavación. puede obtenerse un frente sano con relativa facilidad. Si los barrenos cortan algún sistema de discontinuidades y las tensiones inducidas no son suficientes para conformar una distribución de grietas radiales. Cuando las juntas son paralelas al plano del talud. Según la orientación del corte proyectado. con alguna de éstas. En este caso. se recomienda cerrar el esquema con el fin de reducir el efecto del control estructural. el sobrerrompimiento producido es generalmente menor. con respecto a las discontinuidades estructurales predominantes. Si las discontinuidades naturales interceptan longitudinalmente a las cañas de los barrenos.147). pueden diferenciarse los casos que se presentan en la figura 3. si se compara con los daños producidos por la acción de cuña de los gases. Igualmente existen algunos aspectos prácticos que se deben tener en cuenta: En las formaciones masivas homogéneas. esa modificación será infructuosa. los resultados de la voladura de contorno llegan a ser espectaculares. orientar el plano de corte. (figura 3. En tales circunstancias. El ángulo formado por la dirección de propagación de las ondas con respecto a la estratificación influye en las leyes de propagación de las vibraciones generadas en las voladuras y transmitidas a través del macizo rocoso.148).149). Figura 3.Figura 3.147 Discontinuidades con rumbo paralelo al plano de excavación La presencia de agua en los barrenos.148 Eliminación de tensiones mediante una excavación piloto y realización parcial de un recorte . Las coqueras u oquedades del terreno intersectadas por los taladros provocan una caída de la presión del barreno que puede repercutir en el éxito de la excavación. ya que se precisaría una presión de barreno muy elevada para superar tales tensiones. Una solución consiste en la ejecución de un recorte. Las tensiones in situ del macizo rocoso en el que se desea ejecutar la voladura de contorno pueden llegar a hacer impracticable el precorte. puede reducir la eficiencia del desacoplamiento de las cargas al transmitir un mayor esfuerzo de tensión a la roca circundante. (figura 3. (figura 3. una vez realizada parte de la excavación que sirve para descomprimir y liberar de tensiones al macizo rocoso. se recomienda rellenar con material granular los huecos e incluso aumentar ligeramente la densidad de carga. que es la presión ejercida en la expansión de los gases de detonación. .149 Influencia de los ángulos formados por la estratificación sobre las leyes de propagación de las vibraciones Propiedades del Explosivo La principal propiedad o variable que se debe tener en cuenta es la presión de barreno. pues ésta es proporcional a las tensiones que se inducen en el macizo rocoso. espuma. La presión de barreno puede calcularse para cargas acopladas a partir de la ecuación: Donde: PB Presión de barreno ρe Densidad del explosivo (g/cm3) VD Velocidad de detonación (m/s) Si la selección del explosivo no es suficiente para adecuarse a las condiciones del macizo.Figura 3. poliestireno expandido. Otra alternativa para disminuir la presión del barreno es disminuir el diámetro del barreno por debajo del diámetro crítico del explosivo lo que ocasiona una caída drástica en la velocidad de detonación y por consiguiente de la presión. aserrín. se tienen algunos recursos adicionales con el fin de reducir la presión del barreno: Bajar la densidad del explosivo mediante la adición de materiales inertes al explosivo tales como. las cuales deben ser las adecuadas para no ocasionar las sobreexcavaciones ni un exceso en la intensidad de las vibraciones. PB. etc. Esta acción tiene un doble efecto pues al ésta disminuir también disminuye la velocidad de detonación. Mezclas Diluidas y de Baja Densidad Tipo ANFO En las voladuras de contorno de gran diámetro el desacoplamiento del ANFO a granel se consigue de forma muy efectiva con tubos o cartuchos de plástico. Actualmente varias empresas han desarrollado y comercializado diferentes accesorios. en otras ocasiones se emplean los espaciadores de madera como el mostrado en la figura 3. Explosivos Utilizados en Voladuras Controladas En consecuencia con lo anterior. Cargas Convencionales Las primeras cargas utilizadas en voladuras de contorno consistían en cartuchos de dinamita adosados a un cordón detonante. pero es un método costoso y dispendioso. con los que se pretende conseguir una mejor distribución de la energía. en ocasiones.Se practica también el interponer un volumen de aire entre la carga y la pared del barreno de tal forma que produzca un efecto de colchón sobre la presión del barreno. toda la carga se rodea con un cordón detonante que se desarrolla en espiral. al ser columnas continuas y facilitar la carga de las voladuras.151. Lo anterior se logra dejando un hueco anular sin carga dentro del barreno en combinación con un espaciamiento mayor de los cartuchos en el barreno. Estos cordones se han utilizado en trabajos de demoliciones y arranque de rocas ornamentales donde se requieren cortes precisos y limpios al igual que en excavaciones controladas con diámetros de perforación de hasta 76 y 89mm. . espaciados entres si hasta conseguir la densidad de carga adecuada. Cartuchos Especiales Los fabricantes de explosivos han sacado al mercado diferentes diseños especiales de cartuchos para facilitar y agilizar la carga de los barrenos. En algunos países se encuentran explosivos de baja densidad encartuchados en tubos largos de reducido diámetro que pueden acoplarse por sus extremos. no todos los explosivos tienen un comportamiento adecuado en este tipo de voladuras por consiguiente a continuación se describen las ventajas de algunos de éstos en las voladuras controladas. lo que permite al artillero formar con rapidez columnas de carga continuas de la longitud deseada. como los tubos omega. que facilitan la distribución de las cargas. en el fondo se deben colocar unos cartuchos de goma o hidrogel.150 En el extremo inferior de la columna se colocan varios cartuchos de fondo y. Figura 3. Cordón Detonante De aparición resiente y como alternativa a los cartuchos especiales se han venido desarrollando cordones detonantes de alto gramaje. . denominado ANFOPS.152). no reduce la densidad sino que se basa en reducir el contenido de combustible líquido por debajo de un 6%. más popular. El tercero. Tanto la menor intensidad de la onda de choque como el menor volumen de gases ayudan a minimizar la sobreexcavación en las voladuras de contorno. que para un barreno de 310mm. menos usado.Figura 3. pues resulta obvio que los barrenos deben encontrarse en el plano o superficie que se desea lograr. con lo que se reduce la velocidad de detonación y el calor de explosión.2 t/m3. Adicionalmente. La sal tiene dos funciones: una como diluyente físico de la densidad de energía y dos como refrigerante del explosivo. otro ANFO con el 98.p. consiste en una mezcla de ANFO y bolas de poliestireno expandido de 0. Con estos compuestos explosivos se consiguen concentraciones de energía y densidades por metro de hasta el 10% de las que corresponden al ANFO puro. más que en otro tipo de voladura.5 sólo desarrolla 2293 J/g. De esta manera.03kg/dm3 presenta unas características insuperables. con procesos de detonación fiables en barrenos de gran diámetro hasta con mezclas con un contenido en volumen del 80% de poliestireno. Precisión de la Perforación Esta variable cobra especial relevancia en las voladuras de contorno. además de mantenerse paralelos en la distancia que se ha determinado mediante los cálculos correspondientes. 1994. De ésta manera mientras que un ANFO de 94/6 desarrolla una energía de 3780 J/g. puede tener un efecto refrigerante excesivo dando lugar a combustiones incompletas y con humos tóxicos. (figura 3. El segundo.358). Este diluyente con una densidad de 0.5/1.151 Espaciador de madera para cargas de explosivo en barrenos de gran diámetro Sin embargo la metodología más empleada actualmente consiste en reducir la energía desarrollada por el ANFO hasta alcanzar la equivalente a una carga desacoplada. da una presión doce veces menor que el ANFO. Con mayores diluciones al 20% se pueden inducir fallos.5 a 3mm. aunque la sal no reacciona químicamente con el ANFO en la detonación. consiste en diluir el explosivo con cloruro de sodio hasta un máximo del 20%. para una mezcla de ANFOPS con una proporción volumétrica de 1:3 se obtiene una densidad de 0. ya que se incrementa el diámetro crítico y reduce la sensibilidad a la iniciación. El primero. A continuación se describen tres metodologías para lograr esta reducción:(Itge. Empleo de estabilizadores. . Condiciones geológicas desfavorables: esquistosidad. especialmente en terrenos fracturados y con coqueras. Técnicas propias de perforación: Influencia del diámetro de perforación y del varillaje. coqueras y rocas alteradas o meteorizadas. se soluciona muy frecuentemente con un piso firme y nivelado. aumentando la desviación con la disminución de éstos. Esta operación debe realizarse siempre por personal cualificado y nunca por los perforadores o personal no capacitado. muchas veces hormigonado Alineación incorrecta de la deslizadera de la perforadora cuando se perfora con inclinación. a expensas de tener una disminución de la velocidad de penetración. fracturas.Figura 3. se suelen emplear sistema de control automático de dirección. Influencia del tipo de boca de perforación Calidad del varillaje utilizado.152 Variación de la presión del barreno para distintas mezclas de ANFO de baja densidad Una mala barrenación se puede inducir por los siguientes factores que asocian cada uno su dificultad: Mal replanteo de los barrenos. Instalación incorrecta de la perforadora o brazo del jumbo. Emboquille defectuoso de los barrenos. Control de la velocidad de rotación. en minas de gran tamaño se emplean cada vez diámetros mayores. figura 3. y aumenta conforme lo hace en el mismo sentido este parámetro. siempre que se mantenga una relación constante entre su longitud y el diámetro. Diámetro de Perforación En obras subterráneas y túneles los diámetros utilizados con mayor frecuencia varían entre 32 y 65 mm. Anteriormente.153. es directamente proporcional al diámetro del mismo.153 Valores recomendados del espaciamiento en función del diámetro de perforación para precorte y recorte . con 15 como valor medio. 1994 Figura 3. En minería subterránea y dependiendo del método de explotación. y es afectado por la voladura. espaciamiento/diámetro. motivado siempre por razones de tipo económico y de disponibilidad de maquinaria. aún sacrificando un poco los resultados técnicos y estéticos. el equivalente a 12¼”. que en trabajos subterráneos un aumento en el diámetro de perforación trae como consecuencia inmediata una elevación de los costes de sostenimiento de la roca por tanto es obligatorio encontrar la combinación diámetro-carga del barreno que proporcione un coste de excavación y sostenimiento mínimo. en voladuras de contorno a cielo abierto se utilizaban diámetros en el rango de 35 a 75 mm. los diámetros varían entre 50 y 65 mm. una vez finalizada la perforación. Espaciamiento y Profundidad El espaciamiento entre barrenos de una voladura de contorno depende del tipo de roca y del diámetro de perforación. En voladuras de recorte se cumplen unas relaciones “S/D” entre 13 y 16. Se ha comprobado que el radio del cilindro de la roca que rodea al barreno. aunque existen algunas experiencias positivas con diámetros hasta de 75mm. verificar la desviación de los barrenos. llegando a valores próximos a los 310mm. Estos diámetros siguen siendo vigentes en obras civiles y en pequeñas explotaciones. “S/D” que varía entre 8 y 12. con un valor medio de 10. No hay que olvidar.Se debe. Geometría de la Voladura en Voladuras de Precorte y Recorte Los siguientes son los parámetros geométricos más relevantes de las voladuras corte y precorte. sin embargo. es decir. sin embargo. En voladuras de precorte se trabaja con una relación. Fuente: ITGE. la ecuación anterior puede modificarse añadiendo las tensiones normales que actúan sobre el plano de precorte: En las voladuras de recorte. situados entre barrenos cargados en el propio plano proyectado de corte. la carga de todos los barrenos es generalmente más efectiva que la carga alterna de . de 32 a 65 mm de diámetro. los resultados de las voladuras de contorno pueden mejorarse con los barrenos guía. es la sugerida por Calder y Jackson (1981). (Itge. Donde: S = Espaciamiento entre barrenos D = Diámetro del barreno PBe = Presión efectiva del barreno RT = Resistencia a tracción Si las tensiones in situ son altas. teóricamente no existe. En rocas competentes. Por ejemplo. y las propiedades dinámicas de las rocas en las voladuras de precorte. suponiendo que éstos actúan en un área equivalente al diámetro de dichos barrenos.p. o vacíos. igualando la resistencia a tracción de la roca a través del plano de corte con la presión ejercida por los gases en las cañas de los barrenos.154 Voladura de precorte En lo que se refiere al límite de profundidad en una voladura de precorte. para barrenos inclinados. En determinadas condiciones. con o sin desacoplamiento. pero los problemas derivados de la falta de paralelismo de los barrenos son los que constituyen la verdadera limitación. el límite suele estar entre los 15 y 20 m.Una aproximación empírica que relaciona la dimensión del espaciamiento con las características del explosivo.360). 1994. la relación entre piedra y el espaciamiento debe ser: Figura 3. Densidad Lineal de Carga Para determinar la densidad lineal de carga de explosivo se debe tener en cuenta lo siguiente: Producir una presión de barreno inferior a la resistencia dinámica a la compresión de la roca. b. Controlar el nivel de vibración generado en la voladura que induce unas tensiones en la roca susceptibles de producir roturas en la misma. p. p361): Para resolver el problema del corte de la roca a la cota o profundidad deseada.361): a. Figura 3.155 Relación entre la carga lineal de explosivo y los diámetros de perforación en voladuras de precorte y recorte (Mellor) . por ejemplo los granitos.1994. ver figura 3. Los daños aparecerán para un nivel crítico de velocidad de partícula.155. Para el cálculo aproximado y rápido de la cantidad de explosivo necesario para diseñar una voladura de contorno pueden emplearse las siguientes expresiones (Ibid.éstos. Concentraciones de carga mayores provocarían agrietamientos y sobreexcavaciones en le fondo de la superficie. debido a que en este segundo diseño el espaciamiento debe reducirse significativamente y. si no se dispone de la ley de propagación. puede emplearse la siguiente ecuación (Itge. la concentración de carga en el fondo del barreno debe ser el doble de la normal en una longitud igual a S/2. Las anteriores expresiones se deducen como valores medios para explosivos con una densidad de 1. Para rocas competentes como. por lo tanto.2 g/cm3 y rocas con características igualmente medias. aumentar la perforación por unidad de superficie creada. con material fino. algunas veces resulta conveniente reducir al mínimo el retacado o sencillamente suprimirlo. la longitud de retacado oscila entre 6 y 10 veces el diámetro y se realizará con el propio detrito dentro de la perforación. el espacio anular entre la carga de explosivo y la caña del barreno. con el objeto de permitir un escape rápido de los gases preservando así la movilización de la roca alterada. Algunos opinan disminuir el retacado conforme aumenta la resistencia de la roca mientras otros sostienen lo contrario. con éste método la carga debe prolongarse hasta el emboquille de los barrenos.Recorte con Cordón Detonante Frecuentemente. Se debe tener cuidado en este último procedimiento con las sobrepresiones de aire y los daños por proyecciones generadas por la liberación pronta y a altas presiones de los gases. En estos casos se perforan los barrenos con mayores diámetros que los que se emplean normalmente pero con espaciamientos menores. normalmente. con el fin de minimizar la sobreexcavación originada por el efecto de cuña y apertura de los gases de explosión. siendo esta última consecuente con la lógica presentada a lo largo de éste manual. En rocas competentes. no deteriora la formación rocosa. En formaciones rocosas que se encuentran muy alteradas. El desacoplamiento adicional. La nueva fórmula para calcular la densidad de carga en función de un espaciamiento predeterminado es: Donde: q1 = Densidad lineal de carga (g/m) S = Espaciamiento (m) A manera de ilustración se puede presentar el siguiente ejemplo: ¿Cuál es la densidad lineal de carga en una voladura de recorte perforada con barrenos de 50mm espaciados 40cm? Retacado Existe alguna diferencia entre autores respecto a esta variable. pero las expresiones de cálculo de las cargas en función del diámetro no pueden emplearse. para evitar la sobreexcavación cuando por condiciones geológicas se deben perforar muy próximos los barrenos o para efectuar demoliciones de estructuras en hormigón se suele reemplazar las cargas por cordón detonante. ayudándose con un tapón de papel o algodón en la base del mismo según el diámetro del barreno En rocas estratificadas y fracturadas se recomienda rellenar. . pues resultan valores demasiado grandes para los espaciamientos utilizados. se pueden intercalar relés de microrretardo entre distintos grupos de barrenos o iniciar cada grupo con un detonador de microrretardo de distinto número. Estas voladuras se caracterizan porque en la fila de barrenos más próxima al precorte se reduce el consumo específico a casi la mitad del utilizado en una fila de producción. A cielo abierto. ésta se debe diseñar como una voladura amortiguada.Tiempos de Recargo y Secuencias de Iniciación Como ya se había mencionado.8 veces las nominales de la fila adyacente.5 veces la piedra nominal de la voladura de producción. en la que se intenta que el explosivo trabaje como una carga esférica.33 y 0. ésta última debe adelantarse al menos de 90 a 120 ms. El número máximo de filas que se recomienda disparar normalmente es de 3. y la piedra y el espaciamiento disminuyen de 0. con el fin de que la fractura se desarrolle totalmente antes de la salida de la fila frontal de la voladura de producción. y la segunda. Figura 3. Cuando por efectos de vibraciones debe reducirse la cantidad de explosivo detonada por unidad de tiempo. el avance espacial del precorte debe ser aproximadamente de dos veces el espaciamiento o la piedra y en profundidad puede alcanzar dos o más bancos.156 En la configuración de la carga en la fila amortiguada se siguen dos tendencias: la primera consistente en desacoplar el explosivo de forma similar a la fila de precorte. por lo mismo los mejores resultados se obtienen cuando se conectan todos los barrenos a la misma línea de cordón detonante o cuando se energizan con detonadores del mismo número. La Voladura de Destroza y la Protección de la Voladura de Precorte Con el objeto de no dañar el plano de precorte con la voladura de destroza. que son de unos 12 m para barrenos de 50mm y 20m para barrenos de 310mm de diámetro.5 a 0. y tampoco puede ser demasiado grande ya que se generarían repiés voluminosos que demandarían una nueva voladura adicionado a una reducción en el rendimiento del equipo de carga y retiro. la aparición de una grieta a lo largo de una fila de barrenos está basada en el efecto casi simultáneo de las respectivas ondas de choque. En los barrenos de las filas que se encuentran sobre bermas proyectadas se reducirá o eliminará la sobreperforación con el fin de evitar los daños en la cabeza del banco inferior. dependiendo de los cambios litológicos y estructuras del macizo y calidad de la perforación Las voladuras de precorte deben dispararse bajo unas condiciones mínimas de piedra. Cuando la voladura de destroza se dispara con la de precorte. con el ánimo de conseguir estados tensionantes y de confinamiento óptimos.156. La distancia entre el plano de precorte y la fila amortiguada no puede ser muy pequeña pues la onda de choque causaría sobre excavación en el frente proyectado. ver figura 3. La distancia entre el precorte y la última fila varía entre 0. calculando la distancia desde el centro de gravedad de la carga hasta el emboquille del barreno utilizando la fórmula de Livingston: . La relación “longitud/diámetro” de la carga. debe estar entre 6 y 8. para logra que ésta trabaje como esférica.Donde: Q = Carga de explosivo Et = Factor de Energía tensión. se debe controlar igualmente la densidad de carga de los barrenos de las filas próximas a la del recorte.2 y 2m/kg1/3 según sean rocas masivas frágiles o rocas blandas. La secuencia de iniciación de la voladura de destroza debe establecerse de modo que la última fila encuentre unas mínimas condiciones de confinamiento para que pueda salir con facilidad y sin dañar el precorte. Para las cargas de la fila amortiguada se recomienda entre 1. . En voladuras de recorte. La superficie de la roca ha de ser saneada con garantías de seguridad. El saneo de la roca puede realizarse de manera manual o mecaniza. al contar con la protección adicional de un techo de seguridad o una cabina debidamente acondicionada. producidas por el desplome repentino de roca sobre los brazos. . Saneo de la Roca El saneo de la roca suelta. sobre un vehículo tipo retrocargadora que suele llevar una preinstalación hidráulica para el montaje del martillo. la mejor y más eficaz de las formas de conseguir un buen sostenimiento de la roca. La operación mecanizada de saneo permite al operario trabajar a una distancia segura de la zona de riesgo. Un equipo de saneo mecanizado comprende: un martillo hidráulico montado en un brazo y bastidor ligero. Aparentemente. En los numerales siguientes se describen de una forma breve. Las siguientes son algunas de las ventajas que se han logrado: Mejora de las condiciones para la perforación y voladura de contorno del siguiente ciclo. El trabajo mecanizado de saneo repercute en una menor cantidad de roturas o averías de los equipos de perforación. sigue siendo uno de los mayores problemas que se plantean en la actualidad. Los principales factores a considerar durante el diseño de un sistema de sostenimiento de la roca son: La roca circundante no debe sufrir daños derivados de la técnica de excavación empleada. es a través del uso de las técnicas de voladuras de contorno. Disminución de la necesidad global de sanear y la de llevar a cabo otras medidas de sostenimiento y refuerzo de la roca de mayor envergadura y costo. algunos aspectos de actuación concernientes a la seguridad de la excavación en túneles y galerías. merece cierto cuidado. Un trabajo de saneo eficaz no sólo mejorará el nivel de seguridad de las personas. las deslizaderas y otras partes del equipo de perforación. siendo esta última. pretendiendo afectar lo menos posible la estructura remanente de la roca.SANEO DEL CONTORNO DE LA EXCAVACIÓN Y SU SOSTENIMIENTO Las potenciales inestabilidades de la roca y el consiguiente riesgo de desprendimientos. sino que también reducirá la cantidad necesaria de bulones u otras medidas de sostenimiento. Bulonaje de la Roca Aseguramiento de la roca remanente mediante el uso de elementos de fijación similares a un perno. mas eficiente y segura. antes de reforzar la roca circundante. En el diseño de un sistema de sostenimiento bulonado. paralelamente con la creación de métodos y equipos robotizados. por ejemplo. a su vez. como suelen ser los de bulonaje en sus diferentes modalidades y los cuadros metálicos. . debe reducirse al mínimo. Después de un periodo de tiempo. el objetivo principal es ayudar a la masa de la roca a soportarse a si misma. a lograr unos menores tiempos de paralización de las máquinas. como. c. Contribuyendo esto. Gunitado de la Roca El gunitado es un método de sostenimiento de la roca utilizado desde hace más de medio siglo. con bulones de acción rápida. y a obtener. una vez efectuada la excavación quizá constituya su ventaja más importante. Tan pronto haya finalizado la voladura. Las fases del desarrollo.El tiempo que transcurre entre la voladura y el sostenimiento. además de complementarse con otros sistemas de sostenimiento. En la mayoría de los casos se practica la combinación de bulones y gunitado. La mecanización de los trabajos junto a unos eficaces métodos de sostenimiento de la roca y varios sistemas de control fiables. Hormigón sin refuerzo b. revestimiento. es decir. están permitiendo llevar a cabo excavaciones de gran envergadura. debe instalarse el primer sostenimiento. como resultado de importantes avances en el campo de la mecánica de rocas y como alternativa a otras formas de sostenimiento más tradicionales. de acuerdo con las condiciones y circunstancias prácticas y mecánicas existentes. debe instalarse el sostenimiento permanente. en la primera oportunidad posible. Entibación del techo y aplicación de un gunitado fuertemente reforzado. si éste se necesita. Ambos sistemas son compatibles y pueden usarse como entibación tanto temporal como permanente. una mejor utilización de los equipos mecanizados. Gunitado reforzado con fibra de acero. aminoran los movimientos de la superficie de la roca. La gama de aplicación de los bulones se ha visto incrementada en los últimos años. la cerchas. en orden cronológico fueron: a. Durante la década de los cincuenta. de tensiones y deformaciones. La posibilidad de aplicación inmediata de un gunitado. aumentó el uso del gunitado como método de refuerzo de la roca. con bulones que formen parte de dicha masa y otros sistemas de soporte. para obtener el refuerzo necesario. para mantener el bloque suelto en su posición original. Los bulones refuerzan la resistencia intrínseca de la masa de la roca y los sistemas de cercha o gunitado. Figura 3.SECUENCIA DE ENCENDIDO En una voladura de barrenos paralelos. generalmente a la colocación de dos tipos de detonadores: microrretardo y retardo. si se requiere sacar de una vez la voladura. en barrenos de longitud superior a los 3m (avances > 3m) para conseguir este objetivo se requiere un intervalo de tiempo superior a los 100ms. En secciones de túneles consideradas como medias y grandes. En esta situación se requiere crear otra secuencia. no es posible el empleo de secuencias de encendido en tiempos mayores de 100ms. debido al número de detonadores disponibles.Cuele quemado Normalmente.144 Esquema de tiro . la roca fragmentada por las primeras detonaciones debe desplazarse hacia el pequeño hueco creado. Fuente: ITGE. En al práctica. En cuanto a desplazamientos de material. adoptando la numeración universal para los correspondientes al cuele y contracuele. esto implica que el tiempo de retardo entre barrenos consecutivos del cuele debe superar los 100ms. figura 3. número de bolos y porcentaje de avance.24 Resultados de voladuras . 1994 Tabla 3.24). con el tiempo suficiente para la expulsión de los trozos. y la numeración en números romanos para las zonas restantes de la sección.144. En los diseños de éstas secuencias se recurre. las voladuras han demostrado los siguientes resultados (Tabla 3. finalmente. Para explosión eléctrica: detonadores eléctricos. de gran aplicación en voladuras subterráneas. logrando así minimizar también el riesgo en el que se incurre al tener que revisar una voladura fallida. los cuales le han impuesto metas y retos tales como: el inicio de los explosivos de última generación. el control de los tiempos de iniciación para lograr mejores resultados de fragmentación. llamada electro-quema. Para cada una de las modalidades de iniciación se usan los medios correspondientes: Para quema se emplean: cápsula detonadora. también se conocen como fundamentales la modalidad por quema y la modalidad eléctrica. Y para explosión con mecha detonadora la misma mecha detonadora. la cual puede considerarse como una forma de explosión mediante detonador intermedio. La llama de ignición se transporta a través de un medio en un régimen continuo. como ya se dijo y como su nombre lo indica. por lógicas razones. conductores de corriente eléctrica. sin embargo. estos es cuando después de activar los correspondientes sistemas de iniciación la voladura no se produce. mecha de quema y los medios para encenderla. llamados ordinarios. siendo ésta la manera como se desarrollara el tema en el numeral siguiente. para la energetización de los detonadores. pueden ser usados simultáneamente en un sistema de doble disparo. los cuales pueden ser dos circuitos eléctricos. Este sistema de doble disparo es utilizado frecuentemente en demoliciones con el ánimo de garantizar el éxito de la voladura. Sistemas No Eléctricos de Iniciación Consiste. o bien el cebado lineal de la columna de explosivo y. la evolución de los accesorios y sistemas de iniciación ha ido. Los tres métodos tienen sistemas independientes de cebado. llamadas fundamentales.SISTEMAS DE INICIACIÓN DE EXPLOSIVOS Anteriormente se empleaba. en la que la detonación de las cargas se realiza por explosión de la cápsula detonadora y el encendido de la mecha de quema por corriente eléctrica que enciende la pólvora de la mecha. mientras que la explosión con cordón detonante se realiza en asocio con cualquiera de éstas otras dos. lo que implicaba un alto riesgo de accidente para los operarios o artilleros además de una falta de control de los tiempos de salida con repercusiones negativas en el rendimiento de las voladuras y en las alteraciones a que pudieran dar lugar éstas. la mecha lenta. la facilidad en el cebado puntual. Existen tres modalidades de iniciación de las cargas explosivas. de la mano de la misma evolución de los explosivos. cada vez más insensibles a estímulos externos. Normalmente se habla de sistemas no eléctricos para agrupar los dos primeros métodos y de sistema eléctrico para el tercero. . fuentes de corriente y aparatos de medición y verificación. detonadores y mecha de quema o encendedores eléctricos. en el empleo de cebos cuya ignición no depende de sistemas eléctricos. Sin embargo. cuales son: por quema. dos circuitos ineléctricos o un sistema mixto conformado por un circuito eléctrico y el otro ineléctrico. la reducción de niveles de vibraciones. ondas aéreas y proyecciones producidas en las voladuras. Por cualquiera de los tres métodos pueden hacerse explotar una o varias cargas por la influencia de la detonación del cebo. bien en fondo o en cabeza del barreno. lo que técnicamente se denomina “explosión por simpatía”. el proporcionar mayor rapidez y flexibilidad a las operaciones de arranque del explosivo sin detrimento de la seguridad para el personal o las instalaciones próximas. A partir de aquí. únicamente. puesto que cada una de ellas tiene aplicación independiente. mediante cordón detonante y por electricidad. Existe una variedad de iniciación. El sistema se basa en la implementación de dos sistemas de iniciación simultáneos pero independientes. La selección del medio depende de las situaciones propias de cada voladura y de los recursos de los que se disponga. con una envoltura contra la abrasión y la penetración de agua formada por cintas. Una de sus ventajas es la sencillez de su procedimiento pero presenta inconvenientes tales como el número pequeño de cargas que se puedan disparar a un tiempo. el maltrato y la contaminación por la humedad. Otro inconveniente son los gases emanados durante la quema de la mecha. los fabricantes señalan que la velocidad real puede presentar variaciones permisibles del 10% más o menos. en forma de granos finos.14. Éste sistema es de amplia aplicación en voladuras en minas con ambientes no peligrosos por presencia de gases y/o polvo y en los trabajos a cielo abierto. pero para efectos prácticos se considera un promedio de un centímetro por segundo. Este medio generalmente es una mecha de seguridad formada por un tren de pólvora negra de nitrato de potasio. los cuales le proporcionan protección contra la abrasión. En calidad de instrumentos se usa: una navaja plegable para cortar la mecha. para la explosión por quema se usan las cápsulas detonadoras. el detonador unido a la mecha de quema. las mechas de quema.13 y 3. por lo tanto es conveniente medir con exactitud el tiempo de combustión de una muestra de cada rollo de mecha antes de usarla. que pueden ser rápidas o lentas. De esta manera. la calidad de la preparación de la voladura.para el disparo directo de un detonador y luego la carga explosiva. textiles y materiales impermeables. Figura 3. . Su velocidad de combustión es variable y depende del fabricante. sobre la determinada en la fábrica. y los medios para su encendido. La explosión de las cargas por quema se realiza con cebos. una varilla de madera de 100 – 200 mm de longitud y un diámetro algo mayor que el del detonador. fuertemente protegida. Este dispositivo. arde lentamente. se conoce en algunas partes como tubo detonador. Mecha lenta y detonador Es el proceso de iniciación de cargas explosivas más antiguo que existe. Figura 3. mediante la cual se practica la cavidad en el cartucho que va a alojar el detonador con la mecha. una varilla taqueadora de madera para dirigir los cartuchos de explosivo y el relleno dentro del barreno. constituidos por un cartucho común de explosivo en el que se ha introducido un detonador con mecha de quema. ya por si sola o en asocio con los conocidos detonadores ordinarios. La mecha en general esta constituida por un núcleo de pólvora negra en el interior de una envoltura cilíndrica formada por hilos textiles y capas impermeabilizantes asfálticas y plásticas. el hecho de que el encendido de la mecha ocurra directamente en el lugar de la voladura y la imposibilidad de verificar.13 Rollo de mecha lenta En la mecha lenta la pólvora negra. Sin embargo. con algún instrumento extra. Un método para encender con fósforos es sujetar con una mano la cabeza del fósforo sobre la pólvora expuesta del extremo de la mecha y con la otra mano raspar la lija de la caja contra la cabeza del fósforo. donde su combustión es igualmente uniforme.14 Estructura de la mecha de quema Cuando se inicia la mecha. La mecha puede encenderse adecuadamente de diferentes maneras. persona que activa la pega. Figura 3. Para el encendido de mechas solas. frecuentemente se utiliza un fósforo común. Para encendidos en un orden determinado. es necesario variar la longitud de la mecha recortando sus puntas fuera del los barrenos dejando. iniciarla y medir con cronómetro el tiempo en que ésta se consume. Puede permanecer en el agua. alcanzar un lugar seguro antes de que se produzca la explosión. más cortas las que han de estallar primero. emerge de ella un flamazo inicial. La impermeabilidad de la mecha también varía según su fabricante. por supuesto. El no reconocer el flamazo inicial puede provocar una incertidumbre respecto a la ignición de la pólvora y ocasionar accidentes al tratar de encender una mecha que ya fue encendida. esto con el fin de que la punta a encender no halla perdido su contenido de pólvora ante su manipulación y exposición y no este contaminada con sustancias que eviten su inmediato encendido. Figura 3. lo que se constituye en otro elemento para confirmar el inicio de la pólvora. brea o jabón.15.La medición es relativamente fácil realizarla y basta con cortar una longitud determinada de mecha. el cual comprueba al usuario que el núcleo de la pólvora ha sido encendido y que la mecha está ardiendo. para las cuales se requiere que el extremo que se va a encender sea previamente recortado y limpiado. Figura 3. con el inconveniente que sólo su flama inicial provee el calor suficiente para asegurar el encendido de la mecha. cortada y abierta adecuadamente. Con la mecha lenta no se puede hacer explotar sino una carga a la vez.15 Mecha de seguridad mostrando el flamazo inicial En algunos casos la mecha permite el paso de humo a través del recubrimiento plástico a medida que esta se quema. siempre y cuando sus extremos estén protegidos lo cual se puede hacer con cinta aislante. . Su combustión lenta permite al artillero. pues éste no ofrece una llama estándar de intensidad efectiva y a que su manipulación no resulta sencilla. son un casquillo metálico. tetril o TEN (pentrita) y exógeno. El orificio en la tacilla sirve para la inflamación del iniciador primario por acción de la chispa de la mecha de quema durante el proceso de iniciación de la carga. abierto en uno de los extremos y lleno de carga explosiva hasta dos tercios de su longitud aproximadamente. Es un tubo de papel cerrado en un extremo. Básicamente se trata de un alambre cubierto de un compuesto de ignición que se quema lentamente produciendo un calor intenso y a una velocidad constante. Existen. La parte abierta del detonador sirve para localizar y asegurar la mecha de quema al detonador. protege al iniciador primario de que se derrame del casquillo. iniciadora primaria. Encendedor de mecha por frotamiento. por encima del cual se prensa la sustancia explosiva. herramientas tales como: Encendedor de mechas de tubo de plomo. figura 3.16 Estructura de detonador ordinario o fulminante . La tacilla asegura la acción efectiva y sin falla del detonador.17. Es un dispositivo similar a una luz de bengala. Los detonadores o cápsulas detonantes o fulminantes. para estos propósitos. La pólvora entra en ignición con un cerillo y se quema muy lentamente dando una llama continua parecida a la de la mecha de seguridad. Este tipo de encendedor es muy conveniente cuando se necesita encender mecha de seguridad bajo viento o lluvia. Sobre la carga explosiva se coloca la tacilla metálica que tiene un orificio en el centro de 2. Para reforzar la acción iniciadora se hace una cavidad comulativa en el fondo de la cápsula detonadora.16 y 3. Consiste en un tubo de plomo lleno con pólvora negra y enrollado sobre un carrete.5mm de diámetro. reduce el peligro de manejo de los detonadores y defiende la carga iniciadora del detonador contra la humedad. que contiene un dispositivo encendedor consistente en un componente áspero sobre un alambre que sobresale a través del extremo cerrado del tubo. de cerca de 7mm de diámetro y 45 – 51mm de longitud. Figura 3. Encendedor de mecha de alambre caliente. o en minas subterráneas húmedas. La carga en la parte inferior del casquillo consiste en un iniciador secundario. fulminato de mercurio o azida de plomo con trinito resorcinato de plomo (TNR).Con las limitantes enunciadas pues no resulta adecuado este procedimiento para encender varias mechas en una sola operación.0 a 2. 1 Composición de algunas cápsulas detonadoras industriales y sus características técnicas .1 se muestra las características técnicas de algunas cápsulas detonadoras.17 Fulminantes Los detonadores no eléctricos o fulminantes están hechos para detonar con las chispas del tren de fuego de la mecha de seguridad.Figura 3.18 Booster Fuente: Secretaría de Obras Públicas Departamento de Antioquia Tabla 3. En la tabla 3. Esta actividad resulta bastante costosa por lo que debe evitarse tratando de obtener toda la roca al tamaño especificado en la primera voladura. En construcción se usan frecuentemente en pequeñas voladuras y en moneo (volver a volar rocas que en la primera voladura resultaron de un mayor tamaño al especificado). sin embargo pueden fabricarse de otra potencia según se requiera. Figura 3. Generalmente los que se fabrican corresponden a los llamados Nº8 que son lo suficientemente potentes para usos normales. 20 Procedimiento para la fijación del fulminante a la mecha Cordón Detonante El cordón detonante (figura 3. Cargados generalmente con TNT o PETN (tetranitrato de pentaeritritol). La introducción del extremo de la mecha en la cápsula detonadora se debe hacer por presión. derecho y sin girar la mecha. (figura 3.19). El corte de la mecha lenta introducida al detonador debe ser normal al eje del núcleo de la misma para lograr un buen contacto con la mezcla de ignición del detonador. (figura 3.19 Empalme de mecha lenta y detonador convencional Figura 3. formada por vanas capas protectoras y un núcleo del explosivo conocido como pentrita. (figura 3.18). aumentar la intensidad de la explosión producida por los detonadores para lo que se utilizan reforzadores o boosters que son dispositivos cilíndricos con alto poder explosivo. Figura 3.En oportunidades es requerido.20).21) se puede describir como una cuerda flexible. especialmente en barrenos de gran diámetro. que es muy difícil de encender pero tiene . valiéndose de los conectores.23). sin embargo. Figura 3. No más de 1 ó 2 horas según el fabricante. cubierto por hilos que le proporcionan mayor resistencia contra rupturas. y por corto tiempo. Ésta mecha.21 Cordón detonante El cordón detonante. De aquí que siempre debe conectarse en asocio con la mecha lenta para dar seguridad a los operarios (figura 3. en casos necesarios.la sensibilidad suficiente para iniciar la explosión con detonadores (fulminantes o explosivos). que adicionalmente sirve para diferenciarla de la mecha lenta. . figura 3. no tiene las mismas condiciones de impermeabilidad de la mecha lenta. puede emplearse bajo agua. o por medio de la energía detonadora de algún explosivo de alta potencia. la explosión es casi instantánea. que.22 consta de un núcleo de pentrita.22 Estructura del cordón detonante La última envoltura consiste en una capa de goma de color que la impermeabiliza.24. prácticamente no se aprecia intervalo de tiempo alguno. Figura 3. es decir. de 7000m/s aproximadamente. figura 3. entre el encendido del extremo libre y la explosión de la carga. La velocidad de detonación de un cordón detonante es muy alta. Su uso se ha generalizado en las canteras y minas a tajo abierto por su eficiencia y facilidad de .24 Conector para mecha lenta y cordón de ignición La fuerza con que estalla el cordón es suficiente para hacer detonar explosivos violentos continuos dentro de un barreno. actúa como un agente iniciador a lo largo de la carga explosiva (figura 3. siendo una limitante el número de barrenos que puedan dispararse. de modo que.25). si se coloca en el barreno. su función es iniciar la columna de explosivos.23 Empalme de la mecha con cordón de ignición mediante conector Figura 3. Figura 3.25 Cordón detonante colocado directamente en el barreno El cordón detonante se usa para disparar múltiples barrenos grandes en la superficie ya sean verticales u horizontales.Figura 3. Sin embargo su función principal es la de transmitir la detonación iniciada por un detonador a una carga de explosivo. 9 y 17 milisegundos (ms). 1994 Tabla 3. 0. En labores subterráneas tiene aplicación en algunos disparos de frontón y chimeneas. figura 3. Cuando es necesario un intervalo de tiempo mayor para alcanzar el control de vibración deseado y la fragmentación requerida se requiere el empleo de conectores tipo “MS” para el cebado del barreno. Figura 3.017 segundos. Permite aplicar diferentes trazos de perforación y encendido. la mejor fragmentación del material y un rompimiento más profundo.2 Aplicaciones del cordón detonante El cordón detonante permite efectuar disparos instantáneos e igualmente con retardos mediante la colocación de accesorios de retardo. (figura 3. Los intervalos más usuales son de 5.26 Estructura de dispositivo de retardo para uso con cordón detonante Los conectores “MS”. Fuente: Instituto Tecnológico Geominero de España. en cada una de las líneas de barrenos. que según la experiencia cubre satisfactoriamente la mayoría de los requisitos de una voladura con retardo. Su fabricación.2 se aprecian otros usos para el cordón detonante. El empleo de los accesorios de retardo con cordón detonante ofrece ventajas como la reducción de la vibración.27.009 y 0.26). Estos dispositivos se conectan normalmente a las líneas troncales.005. como ya se menciono. En la tabla 3. .operación. para cordón detonante constituyen el medio más seguro y conveniente para disparar las voladuras con acción retardada a cortos intervalos. esta dada para intervalos de 0. Figura 3. Adicionalmente se logra una mejor fragmentación con el rompimiento efectivo de la pata. . 1979. se recomienda el uso de dos conectores en paralelo para cada intervalo cuando se trata de barrenos individuales cuando van a dispararse en sucesión.28 (b) los conectores se amarran a la línea troncal de cordón detonante pero ubicados fuera de la zanja.28 se aprecia un patrón típico de barrenación en dos hileras para voladura en zanja utilizando cordón detonante con conectores “MS” de intervalo 17ms los cuales proporcionan un retardo entre grupos de barrenos formados por 2 ó 4 barrenos. los cuales se fijaban. para mayor seguridad. Sistema NONEL Es un sistema de iniciación no eléctrico. por lo menos tres conectores por cada intervalo. logrando adicionalmente confinar la roca quebrada dentro de la zanja. (Dupond. el control de la vibración y las proyecciones. se deben usar más conectores en paralelo. a las líneas troncales que abarcan hileras o grupos de barrenos. en una voladura de hilera múltiple. es necesario colocar. que son estopines eléctricos de corto intervalo. El sistema de retardo es similar al del conector con un intervalo es de 25ms. bien a las líneas ramales en los barrenos individuales o bien.451). p. compuesto por un tubo de choque consistente en doble capa plástica una de polietileno protectora externa y otra interna de polisurlyn para absorber la elongación. Cuando se disparan hileras de barrenos en sucesión.28 (a) se logra evitar el sobrerrompimiento.28 Disparo en una zanja con conectores de retardo tipo “MS” (X) Anterior al desarrollo de los conectores “MS” se empleaban los estopines de tiempo “MS” . En la figura 3. uno en cada extremo y otro cerca del centro de la hilera. Reemplaza por sus mejores ventajas a la mecha de seguridad y cordón detonante por cuanto suple las dos funciones de iniciación y transporte de energía. En la figura 3. En las voladuras excepcionalmente grandes.Figura 3. En la figura 3.27 Conector “MS” En general. y este a su vez esta ensamblado a un detonador generalmente con retardo (figura 3. sobre la cual va impregnada una capa muy delgada de la mezcla explosivo y polvo de aluminio.29). 29 Iniciador NONEL Tiene una resistencia a la tensión de 45 Ib y permite una elongación hasta de 300%. y la máquina explosora. solo se ve una luz cuando este es iniciado. El impulso eléctrico hace el recorrido desde una fuente eléctrica hasta el explosivo a través de los cables conductores para llegar a su otro extremo y disparar la cápsula.5ms (milisegundos) por cada metro de longitud. Se usa como transmisor al fondo con diferentes retardos. Este sistema presenta un inconveniente práctico el cual es la imposibilidad de comprobar los circuitos de disparo.0149g/m de mezcla explosiva. Con la intención de hacer más flexible éste sistema y reducir su costo. Sistemas Eléctricos de Iniciación La chispa de ignición es producida por un sistema que es generada a través de un impulso eléctrico. Tiene la ventaja. se emplean dos conducciones de cordón detonante. un cordón detonante o una pistola especialmente cargada con cartuchos de fogueo. Sistema Ineléctrico de Doble Disparo Consiste en dos sistemas ineléctricos independientes para detonar una sola carga o un grupo de cargas.Transmite energía a 2000 m/s. La iniciación pude realizarse mediante un detonador. Figura 3. Detonadores eléctricos convencionales Los estopines o detonadores eléctricos son fulminantes elaborados de tal manera que pueden hacerse . el alambre y su carrete de disparo. aspecto que no se da por ejemplo con el empleo de la mecha de seguridad. sobre el sistema ineléctrico cuales es el poder probarse cada detonador por separado y el circuito completo antes de practicar la voladura. actualmente el detonador NONEL se utiliza con una longitud de tubo reducida en combinación con un cordón detonante de muy bajo gramaje (1g/m) uniéndolos con conectores plásticos. Si se han de detonar dos o más cargas simultáneamente. que es de unos 0. y amarre de superficie también con retardos para una voladura perfectamente controlada. Para el cálculo de las voladuras con este sistema se debe tener en cuenta el retardo debido a la transmisión de la onda de choque a través del tubo. además que se tiene el control sobre el momento exacto de la detonación. entre otras. Sus principales componentes son la cápsula detonante. lo que lo hace muy seguro por ser una pequeña onda inofensiva hasta el detonador. teniendo que recurrir a la inspección visual únicamente. y tiene el tubo de choque 0. una carga primaria y una carga detonante. Figura 3.30).31 Estructura de un estopín instantáneo . Estos dos colores distintos son de gran ayuda al hacer las conexiones (figura 3. Los estopines que tiene más alta potencia son los que tienen mayor cantidad de carga detonante. Figura 3. lo que no sucede con los fulminantes por la variación de la velocidad de combustión de la mecha (figura 3. Con ellos pueden iniciarse al mismo tiempo varias cargas de explosivos de gran potencia. y se puede controlar con precisión el momento de la explosión. Los extremos de los alambres son unidos dentro del fulminante por un alambre de corta longitud y diámetro muy pequeño llamado filamento. La energía eléctrica es llevada hacia el estopín mediante alambres de metal con aislamiento de plástico. El tapón colocado en el extremo abierto del casco del estopín forma un cierre hermético resistente al agua.detonar con corriente eléctrica.31). el cual queda en contacto con la carga de ignición del estopín. Su casquillo es de aluminio y tienen dos alambres de cobre calibre 20 ó 22. y raramente del No.30 Estopines Un estopín o detonador eléctrico está formado por un casco metálico cilíndrico que contiene vanas cargas de explosivos. Estopines eléctricos instantáneos Los estopines eléctricos instantáneos tienen una carga de ignición. 8. Cuando se aplica corriente eléctrica se pone incandescente el filamento y el estopín detona. 6. generalmente uno rojo y el otro amarillo. los cuales se introducen al estopín a través de un tapón de hule o plástico. Generalmente los estopines usados son del No. Figura 3.32). Estos estopines tienen una etiqueta de color que muestra el número de período de retardo y que sirve para su identificación. generalmente uno azul y amarillo el otro. con la diferencia que tienen colocados entre el filamento y la carga de detonación un elemento de retardo el cual contiene pólvora lenta (figura 3. Los estopines eléctricos tienen una corriente mínima y otra de diseño. Los estopines de retado tienen alambre de cobre calibre 24 forrado cada uno de distinto color. así como proporcionar mayor control de vibraciones. tanto para los estopines eléctricos instantáneos (normales) como para los de retardo. la primera es aquella a partir de la cual puede ser suficiente para detonar el estopín. Los estopines de retardo pueden ser de milisegundos “MS” o los llamados MarkV.Estopines eléctricos de retardo Los estopines eléctricos de retardo. también llamados de tiempo son similares a los instantáneos. . Si se usan adecuadamente pueden reducir los costos.3 se presenta la resistencia eléctrica para diversas longitudes de alambre. y la segunda la comente con la que se asegura la detonación del mismo (tabla 3. El disparo con estopines de retardo tiene por objeto mejorar la fragmentación y el desplazamiento de la roca.4). ruido y proyecciones.32 Estructura de un estopín de tiempo En la tabla 3. 4 Corriente de disparo mínima y de diseño . 1994 Tabla 3. con alambre de cobre Fuente: Instituto Tecnológico Geominero de España. 1994 Tabla 3.3 Resistencia recomendable para el cálculo de conexiones de cápsulas detonantes eléctricas. normales y de retardo.Fuente: Instituto Tecnológico Geominero de España. Se fabrican en diez períodos regulares de retardo: 0-25MS. MS-200. MS-250. trabajos a cielo abierto y proyectos de construcción.300. 31500MS. MS-75. cuyos números indican el tiempo en milésimas de segundo que tarda en producirse un disparo. MS-lOO. Este intervalo es el tiempo que queda libre entre los períodos 8° y 9°. Para el movimiento de la roca.33 Tiempos de disparo y movimientos entre periodos consecutivos Sistema eléctrico de doble disparo Este sistema consiste en dos circuitos eléctricos independientes. Los alambres de disparo de los dos circuitos deben mantenerse separados de modo que ambos no puedan ser cortados por una piedra. MS-150. 8-5500MS Y 9-6400MS. galerías. 6-3800MS. 5-3000MS. a continuación se mencionan: MS-25. MS-50. cada uno con una cápsula detonante eléctrica para cada carga. MS-175. Es así como cada carga tiene dos cebos eléctricos. 2-I000MS. 1-500MS. Esto no quiere decir que todos los estopines 8 disparen simultáneamente.33 se señala que todos los estopines de un mismo período de retardo disparan dentro de los límites de tiempo representados por las áreas negras correspondientes a ese período. MS-125. deberá transcurrir el tiempo indicado entre las líneas B y C. pero todos en el intervalo A-B. Por ejemplo todos los estopines del 8° período disparan en el tiempo representado entre las líneas A y B. etc. En la figura 3. Estopines de retardo Mark V Los estopines de retardo Mark V se utilizan principalmente en trabajos subterráneos como túneles.Estopines de retardo “MS” Los estopines de retardo “MS” son los más ampliamente usados en canteras. . Se pueden obtener en diez períodos. y MS. 4-2000MS. De la misma manera los puntos donde se localicen los explosores no deberán coincidir. estallarán unos después de otros. pozos. Figura 3. Antes de cualquier estopín del 9° período se dispare. de modo que el disparo de cualquiera de los dos circuitos pueda detonar las cargas. 7-4600MS. previamente se debe perforar un orificio para colocar en él. Figura 3. sin haber preparado un agujero del tamaño adecuado. debe evitarse. La práctica de forzar un fulminante o cualquier otro dispositivo de iniciación dentro de la posición del cartucho de cebo. Esta activación consiste en llevar una onda perturbadora o detonadora que.2.2 Métodos usuales para el cebado de cartuchos con detonadores comunes eléctricos . A continuación. para el cebado de cartuchos con detonadores eléctricos y cordón detonante se siguen los esquemas propuestos en la figura 3. En explosivos encartuchados el fulminante no se debe presionar o atacar contra la carga a cebar. El Cebo De ésta manera se conoce como cebo a la masa de explosivo a la cual se le ha insertado un fulminante. Figura 3. (figura 3.1 Implantación del fulminante El fulminante debe estar en la posición más segura y efectiva en el interior del cartucho de cebo de tal forma que no pueda zafarse.1). todo explosivo requiere de una perturbación para ser activado. el fulminante. rompa la estabilidad química en que se encuentran sus compuestos. Para producir ésta perturbación se requiere de un dispositivo o producto encargado de generar la perturbación inicial con la que ha de detonar el explosivo. de un punto a otro de la carga explosiva o de una carga a otra. se puede afirmar que. un detonador eléctrico o un extremo de cordón detonante con el fin de iniciar una detonación. se enuncian algunas recomendaciones para elaborar un cebo: Los cebos deben prepararse cuidadosamente de tal manera que satisfagan las especificaciones requeridas tanto por la voladura. Así. como del explosivo de carga.TIPOS DE CEBADO En general. Esto ocurre cuando la explosión del primero arroja parte de su carga explosiva exterior sobre el barreno adyacente provocando su detonación. de modo conveniente y en la posición preferida dentro de la carga. Se deben tener presentes las diferencias entre un explosivo convencional y un agente de voladura o agente explosivo pues estas también marcan una diferencia en su cebado e iniciación. La alternativa c. es satisfactoria cuando las condiciones desfavorables. este método es preferido para la mayoría de los trabajos de este tipo.1. Barrenos fallidos. fenómeno conocido como barreno robado.a). Cuando se utilizan estopines eléctricos instantáneos. Que la explosión de algún barreno pueda “robar” otro adyacente que esté planeado para disparar con posterioridad.c). El Cebado El cebado es la acción que va desde la elaboración misma del cebo hasta su implantación en el barreno para ser activada por cualquier sistema de iniciación. factor muy importante cuando se tienen condiciones de barrenos húmedos y/o bajas temperaturas. Figura 3. el detonador debe insertarse bien y en el centro del cartucho. Para aprovechar el máximo efecto de impacto que proporciona el detonador se la debe colocar en forma axial al cartucho cebo y eje de la columna explosiva.b y c). (Figura 3. La posición que ocupe el cebo en la carga o en el barreno debe cumplir con algunas condiciones las cuales son: Cuando se emplea fulminante y mecha para el cebo. Que se dañe la mecha de una carga adyacente adelante del quemado del tren de pólvora con el material proveniente de la voladura de un barreno. 3. Toda unidad de cebo debe poder cargarse con seguridad.Se debe utilizar siempre un cebo por cada barreno a disparar. 2. no están presentes. La detonación de alguna carga puede tender a forzar hacia fuera parte de la carga adyacente si no está sólidamente atacada o si carece de taco. con la ventaja que se asegura la detonación de la carga en el interior del barreno sin importar en que grado haya sido afectado el barreno por el disparo de la porción anterior de la voladura. y quedar. (Figura 3.a): El cebo cerca del extremo exterior del barreno y el detonador apuntando hacia el fondo.3. tanto como sea posible a lo largo de su eje mayor.3. debido a que la mecha está sujeta a un mínimo de dobleces. Así. Este aspecto se contemplará en el siguiente aparte. éste puede colocarse dentro del barreno de las siguientes maneras: Para disparos sencillos e independientes (Figura 3. el cebo puede estar cerca del extremo exterior de la carga con el fulminante apuntando hacia el fondo. Tiene aplicación en barrenos sencillos y múltiples. En disparos múltiples o disparos de rotación se recomienda los cebos cerca del fondo del barreno con el fin de evitar: 1. humedad y baja temperatura. (Figura 3. Por razones de seguridad y eficiencia.3. . fácilmente.4. con la base apuntando hacia el fondo del barreno. se usa cargar primero el cartucho de cebo dentro del barreno.4 Alternativas de cebado con utilización de estopines eléctricos Con el cebado indirecto se elimina la presencia de cartuchos enteros o restos de ellos en el terreno remanente del disparo reduciéndose. Cuando se utiliza el cordón detonante se debe tener en cuenta su efecto fulminante en toda su longitud.Figura 3. la colocación del cebo en el fondo del barreno facilita la operación.3 Alternativas de cebado para disparo con mecha y fulminante Para estandarizar el cebado y cargado de barrenos de pequeño diámetro en trabajos subterráneos. Esta colocación se conoce como cebado indirecto. Igualmente. (Figura 3. Figura 3. con el extremo del fulminante apuntando hacia la boca del barreno y sobre este la carga total de explosivo. pues con ésta capacidad detona los explosivos sensibles al detonador Nº 8 que hagan contacto con el. al eliminar la duda respecto a su posición. por lo tanto. si se hace necesario manejar un barreno quedado. en tanto que el cebado directo consiste en colocar el fulminante en el exterior de la carga. el peligro de barrenar sobre un explosivo no activado en operaciones subsiguientes.4. lavándolo. Es así como se puede tener lo siguiente: .b). Sin embargo y como se explicará más adelante.5 Pulsos de tensión registrados en un punto “P” para dos posiciones de cebado en fondo . afectando la eficiencia del explosivo. En general. 1994. Cuando se utiliza para transportar el impulso de iniciación a un fulminante y un cebador en el fondo del barreno. Citado por ITGE.98). Este tipo de cebado resuelve una situación especial en el caso de voladuras de banco. en que. (tensión de pico). Figura 3. p. y que los gases son confinados un instante dentro del macizo rocoso hasta que son liberados cuando el retacado es expulsado. se logra una mejor utilización de la energía de explosión. lo que se traduce en una mejor fragmentación y esponjamiento e incluso un menor nivel de vibraciones dado que la onda de choque se propaga hacia la parte superior del banco. el cebado en un barreno puede ser: En fondo. Debido a que la detonación progresa desde éste hacia el retacado. que se pueda dar en ese punto. Tenga en cuenta que el efecto explosivo se reducirá si la explosión no alcanza su máxima velocidad. la rotura a nivel del piso cobra una gran importancia.Si se prolonga como una línea descendente en el barreno el cordón detonante activará simultáneamente cada uno de los cartuchos que componen la carga y el cartucho cebo. esta afirmación no es definitiva pues en condiciones especiales es refutable. como el ANFO por ejemplo. en un explosivo. p.1974. aumenta a medida que la detonación avanza desde el punto de iniciación. necesitándose para tal propósito que la iniciación produzca la máxima tensión. la cual. En barrenos sin sobreperforación el iniciador se debe colocar lo más bajo posible pero sin llegar a situarlo sobre el detrito de la perforación o sobre el barro del fondo. a través de explosivos no sensibles al detonador Nº 8.194) (Figura 3. Lo aconsejable es colocarlo a una distancia mínima de 4 veces el diámetro del barreno sobre la base efectiva. 1986. En consecuencia de los dos ítems anteriores el cordón detonante no es recomendable para el cebado inferior recomendándose la iniciación en la parte superior de la columna de explosivo o del barreno.5). Esto es que la detonación ocurre en todos los puntos impidiendo un incremento en la velocidad de detonación reduciendo así su efecto explosivo. una reducción en el volumen efectivo de la carga. (Hagan. Este mismo principio es aplicable igualmente en cualquier estrato duro colocando el iniciador en su punto medio. Esta situación se aprecia principalmente en barrenos de bajo diámetro (Ø<102mm) (Escuela de Ingenieros Militares. su detonación produce. por deflagración o detonación parcial del explosivo. Este efecto se logra si la iniciación se da en la misma cota del banco y no en el fondo del barreno aprovechando la detonación simultánea de las dos partes de carga equidistantes de dicho punto. En este caso la energía de tensión puede ser aprovechada fragmentando la roca entre el fondo del barreno y la parte superior del carbón. debido al escape de éstos hacia zonas de menor presión. la superposición de tensiones generadas por elementos de carga adyacentes da una resultante menor en cualquier punto del retacado. pues tanto el material inerte del retacado como la propia roca en la parte alta comienzan a moverse unos milisegundos. Para cargas alargadas. La caída de presión de los gases es más acusada en columnas largas de explosivo de baja velocidad de detonación con longitudes de retacado insuficientes o dimensiones de piedra pequeña. garantizándose así la tronadura del barreno. especialmente si existe un nivel duro inmediatamente sobre el carbón. Si el explosivo es iniciado con un multiplicador en el punto más alto. una onda de alta tensión se propaga hacia la zona de la sobreperforación disipándose y desperdiciándose así su energía. Cuando la detonación llega al nivel del piso. Su lectura es la siguiente: si el cordón “N” de bajo gramaje llega. pero no el carbón. y/o una zona diferenciada entre el estéril y el mineral. La eliminación del escape prematuro de los gases a la atmósfera. ms. la presión de los gases cae rápidamente desde su valor más alto. como es el caso de algunas minas de carbón a cielo abierto. antes de que la zona inferior del explosivo detone.7. a fallar. Sin embargo resuelve situaciones en voladuras de recubrimiento. con una longitud de retacado adecuada.En la figura 3. Figura 3. Figura 3. la eficiencia del retacado con el cebado en cabeza es menor. Este fenómeno produce mala fracturación en el fondo del barreno y especialmente un reducido desplazamiento de la roca inferior. por cualquier motivo. a manera de techo. se iniciará el multiplicador situado en cabeza. igual al nominal de la serie de microrretardo.6 se muestra un esquema de cebado en fondo denominado “de seguridad”. En las voladuras en banco donde se emplea este tipo de cebado. Si se pretende maximizar la tensión de pico a lo largo de la roca que rodea la columna de retacado el iniciador en cabeza deberá estar al menos a ¼ de la piedra por debajo del techo de la carga.6 Esquema de seguridad con cebado de fondo En cabeza. pasado un intervalo de tiempo. mejora la fracturación y el desplazamiento de la roca por la energía de burbuja. . Colocación de las Cargas Se debe entender como la operación completa de colocar una carga en la forma deseada con uno o más cebos. (ITGE. Las tensiones que se producen en esos puntos de colisión son un 46% mayor que las que se obtienen con una iniciación simple. mediante cordón detonante.196). Cuando las columnas de explosivo se inician de forma continua. . las velocidades de detonación son relativamente más bajas que las del régimen. Cuando se emplee este tipo de cebado se debe tener en cuenta la ubicación de los multiplicadores para que. Figura 3. cuando detonen. las ondas de detonación choquen en el mismo nivel de las zonas duras de la roca o en el piso del banco. p. y dejarlos listos para el disparo.8). la iniciación múltiple mejora la fragmentación de la roca por la energía de tensión. este tipo de cebado axial es más efectivo en formaciones rocosas blandas y con muchas fracturas donde es preferible tener una mayor energía de gases.8 Aplicaciones del cebado múltiple en una voladura de banco Axial.7 Diferentes posiciones del iniciador con cebado en cabeza Cebado Múltiple. 1986. Por tanto. (figura 3. Cuando las cargas no presentan caídas de velocidad.Figura 3. si se observan las condiciones bajo las cuales se cargan los permisibles y se utilizan procedimientos especiales en el cebado para asegurar la continuidad de la carga. los explosivos permisibles encartuchados cargados. bien con el atacador o con la mano. sin dejar espacios intermedios o material sólido entre los cartuchos. Después que se ha empujado la carga hacia el fondo del barreno. valiéndose para esto de los alambres del estopín. En contrate con éste.9 se ilustran algunas alternativas para el cebado de barrenos. Si los cartuchos se cargan uno por uno. En tales casos. Muchos barrenos se perforan con brocas y gusanos demasiado usados. la carga por lo general se retira intencionalmente. Se considera superior el cebado indirecto por las siguientes razones: Si el barreno es muy justo. . el barreno es más profundo que la longitud de los alambres del estopón. Con el cebado indirecto éste tirón provoca un movimiento completo de toda la carga en tanto que con el método directo. se jalen los alambres del estopín. el fulminante es colocado en el primer cartucho que entra en el barreno. Es decir. el cebado indirecto permite que toda la carga se retire para limpiar o rimar el barreno. en las minas de carbón donde los barrenos por lo general son sucios. El cebado indirecto de la carga es recomendable especialmente para explosivos permisibles. suele suceder que. por ejemplo. En barrenos ásperos y justos es fácil que se atore un cartucho al empujarlo hacia el fondo del barreno no haciendo contacto con el cartucho que lo precede. y con el cebado directo el resultado es la separación del cebo del resto de la carga. Para prevenir estas separaciones de la carga es aconsejable colocar toda la carga en la boca del barreno. en un esfuerzo por aflojar el taco. de tal modo que la superficie interior queda áspera y de diámetro reducido para permitir un cargado fácil. accidentalmente. Se presentan situaciones especiales. En algunas ocasiones. el cebado directo es aquel en el cual el fulminante se inserta en el último cartucho que entra en el barreno y su base queda apuntando hacia el fondo del mismo. pueden empujar las cortaduras frente a ellos y formar un tapón inerte entre cartuchos sucesivos. se detonarán y explotarán completamente si se cargan de modo adecuado. lo que se hace imposible en el cebado directo. En algunos casos no es posible aflojarlo con este intento. se podrá tener la certeza que no habrá porciones de explosivo sin detonar. Cuando el taco se atora en el barreno antes de tocar el explosivo. En este cebado como ya se menciono. el cebado indirecto asegura que el cebo no quede separado del resto de la carga en tanto que el cebado directo frecuentemente da como resultado que el cebo no llegue a tocar el resto de la carga.En general. originando una posible falla parcial en la voladura. En la figura 3. el acero de barrenación deja cortaduras y polvo fino que los mineros rara vez limpian. con el cebo colocado en primer lugar y después empujar el grupo completo hasta el fondo. con su base apuntando hacia la boca del barreno. puede ocurrir la separación del estopín de la carga. Figura 3. facilitando con esto su compactación en el barreno. se tratará tan solo superficialmente ilustrando sobre su existencia y variedad. Básicamente estos equipos neumáticos constan de una recámara tubular con una válvula de compuerta en cada extremo. y dado el alcance del curso. En la inquietud del estudiante queda su profundización. La limitación principal de este sistema está basada en la sensibilidad al choque y rozamiento de los cartuchos y al diámetro de los barrenos.9 Esquemas de carga de barrenos a cielo abierto y subterráneos Cargado del Explosivo Este ítem resultaría tan extenso de explicar como la industria misma de las máquinas especializadas. permitiendo además una carga más uniforme y regular. cabe tan solo mencionar de procesos manuales en que. por tanto. (Figura 3. y con mucha paciencia. . Algunas disponen en sus extremos de cuchillas que cortan la envoltura del cartucho. para la carga de explosivos encartuchados es el operario que vierte uno a uno. Está mecanización es sobre todo útil en barrenos largos. El atacado en estas unidades es manual o bien puede darse acoplando al sistema de cargado uno adicional que ejecute esta labor. la totalidad de los cartuchos en el barreno ayudado tan solo de un atacador y de su habilidad. Siguiendo en grado de complejidad existen equipos neumáticos de carga que agilizan este proceso y que dependiendo de la tecnología empleada permiten incluso incrementar la densidad de llenado. una manguera de descarga y un conjunto de válvulas neumáticas que rigen su operación. Un embudo de carga por donde se introducen los cartuchos.10) Las mangueras de descarga son por lo general de plástico flexible y antiestático y su diámetro es función de las dimensiones de los cartuchos. Así. en tanto que el de camiones cargadores se utiliza en minería extensa y grandes voladuras de superficie.11 Cargadoras neumáticas para ANFO En cuanto a los camiones cargadores.10 Equipo neumático de carga de explosivos encartuchados (Can Blast Inc) Para la carga de explosivos tipo ANFO se conocen o se manejan dos sistemas de carga: las cargadoras neumáticas y los camiones cargadores. existen dos tipos: los de descarga neumática y los de descarga por tornillo helicoidal o sinfín. con el depósito lleno.Figura 3. Su capacidad de carga va desde 100 hasta 750 litros de explosivo y para su transporte va montado sobre ruedas o sobre unidades móviles como por ejemplo un camión o similar (figura 3. El sistema de cargadoras neumáticas se utiliza principalmente en explotaciones de interior y pequeñas minas a cielo abierto.12. . Estos equipos son recomendados para barrenos cuyos diámetros oscilan entre 26 y 150 mm. sea soportado exclusivamente por este sistema de arrastre. Existen también unas más manuales que pueden ser llevadas por un solo operario y su capacidad de carga está entre 25 y 40 kg de ANFO. figura 3. En la cargadora neumática. Figura 3. El primero consta de un depósito cerrado de aluminio con bocas de carga superiores y fondo en forma de “V” para favorecer el descenso del explosivo hacia una cadena de arrastre. el explosivo es impulsado a través de una manguera antiestática y semiconductora por medio de aire a presión contenido en un recipiente metálico de cierre hermético. Su capacidad máxima de carga varía entre 2 y 4 toneladas. protegida por unos deflectores también en forma de “V” pero invertida para evitar que el peso del explosivo. dispuesta longitudinalmente.11). en el interior del sistema y antes de su vertimiento en el barreno. como el ALANFO o el ANFO pesado. ANFO y ALANFO. que con una longitud entre 5 y 6 m. Y finalmente. para la colocación de explosivos del tipo hidrogeles.12 Esquema camión cargador En la parte exterior del depósito se acopla un mecanismo para regular la altura del explosivo sobre la cadena de arrastre y un cuenta vueltas del rodillo. en voladuras de producción y sobre todo en barrenos tanto ascendentes como descendentes. así: una para el nitrato de amonio. Y para hacerlo se requeriría de inyectarle un fluido lubricante para disminuir los rozamientos con las paredes de las mangueras. y longitudinalmente. lo que facilita llenar hasta 3 o 4 barrenos desde una misma ubicación cuando el camión se desplaza entre dos filas de barrenos. barrenos situados en la parte posterior del camión hasta una distancia de 7m. el avance de galerías. de un tornillo helicoidal. Presenta inconvenientes con el cargue de ALANFO por la segregación del aluminio y del ANFO pesado por su propio peso. Dentro de ésta categoría también existen infinidad de variaciones como de aplicaciones tecnológicas puedan darse. otra para el full oil y si se desea una variedad del ANFO. La cantidad de este lubricante deberá ser la imprescindible y de ser posible que contribuya a elevar la energía efectiva del explosivo. Igualmente sobre estos existen muchas variaciones dependiendo del lugar de aplicación como pueden ser la profundización de pozos. con ayuda de una manguera flexible. Su operación es relativamente sencilla y consiste en lograr la mezcla de los componentes en las cantidades requeridas. Éste tornillo alimenta a su vez a otro vertical que entrega el explosivo en un tercero pivotante. Adicionalmente a los camiones cargadores existen los sistemas de mezcla y carga que disponen de una tolva para cada componente. permitiéndose así cargar. mayores ritmos de carga y. . se dispone de una tercera tolva para la emulsión o para el aluminio. La manguera de descarga va colocada en la parte posterior del camión con una longitud de unos 10m. De éstos dos sistemas. en los últimos años.Figura 3. Básicamente se pueden clasificar en las que además de tener la capacidad de bombeo también tiene la de fabricar la emulsión explosiva mientras que otros la deben adquirir de una planta fija. se ha preferido el de tornillo sobre el neumático debido fundamentalmente a: la posibilidad de cargar ANFO pesado. El segundo modelo de camión dispone en la parte inferior del depósito. emulsiones y mezclas de emulsiones con ANFO se pueden igualmente emplear estos camiones siempre que su fase sólida no supere el 35% del compuesto. por cualquiera de los métodos mencionados anteriormente. semejante a un tacómetro. menores pérdidas de nitrato amónico y vapores de la sustancia combustible en la parte alta de los barrenos. que sirve de motor a la cadena y cuya velocidad determina la dosificación del explosivo a una válvula rotativa desde la cual el explosivo es impulsado por aire comprimido a través de una manguera antiestática al interior del barreno. lo que lo convertiría en un compuesto no bombeable. barre un sector circular de 345º . en cuanto a fines prácticos se trata. donde tiene igual técnica que las voladuras amortiguadas. Su principio básico consiste en la perforación de barrenos a lo largo de los límites de la excavación. conocidas también como voladuras perimetrales o perfiladas. Voladuras Suaves Las voladuras suaves. los cuales se cargan ligeramente para tumbar el bordo final. Al dispararse la línea con retardos mínimos entre barrenos se obtiene una acción de corte. fue la única técnica empleada para controlar el sobrerrompimiento o la sobreexcavación. de unos o casi todos los barrenos. basadas casi todas en la carga con explosivos. consistente en una línea sencilla de barrenos sin cargar. cargados con cargas ligeras y bien distribuidas. voladuras de precorte. y disparados con el último periodo de retardo de la barrenación. Aplicaciones En explotaciones subterráneas donde se presentan desprendimientos de material no consolidado es común que se presenten sobreexcavaciones debido a la vibración producida por el disparo. próximos entre si. lo que proporciona paredes tersas con un mínimo de sobreexcavación. se obtienen mejoras ostensibles en la reducción de las sobreexcavaciones y por consiguiente en la necesidad de acciones de sostenimiento. A partir de esto. que han llevado a definir otras acciones. la barrenación en línea. voladuras amortiguadas. Al utilizar en estos sitios la técnica de voladura suave con cargas ligeras y bien distribuidas en los barrenos perimetrales. las cuales se tratarán a continuación. Las voladuras suaves en trabajos subterráneos involucran barrenos perimetrales perforados sobre una relación de bordo-espaciamiento de aproximadamente 1½ a 1. como son: voladuras suaves.TIPOS DE VOLADURAS CONTROLADAS Durante muchos años. perforados a lo largo de la línea de excavación neta que proporciona un plano de debilidad contra el cual pueda romper la voladura. Sus técnicas tienen aplicación tanto a cielo abierto.157 Patrón de retardo típico para un frente de excavación subterráneo . se han introducido diferentes modificaciones.157. como en voladuras subterráneas. relativamente ligera y bien distribuida. Figura 3. ver figura 3. que al disparo tienden a cortar la roca entre ellos. es uno de los métodos más usados para el control del sobrerrompimiento en frentes y rebajes bajo tierra. brindando a la voladura el plano de debilidad requerido y permitiendo espaciamientos más amplios que los definidos para la barrenación en línea. Una de las limitaciones en la aplicación de la técnica de voladura suave es la mayor demanda de barrenos perimetrales respecto a técnicas convencionales. lo que evita que se transmitan hacia la pared remanente minimizando la fragmentación y el sobrerrompimiento.158 Principio de precorte (Du Pont) .Estos barrenos se disparan después de los barrenos de pata. perforados a lo largo de la línea de excavación y con cargas de explosivo desacopladas. ver figura 3. ofreciendo un máximo alivio para los barrenos de la voladura suave. Igualmente no siempre es necesario dispara los barrenos de la voladura suave con mínimo retardo entre barrenos. Las cargas ligeras distribuidas en los barrenos perimetrales. Con un espaciamiento y carga adecuados. está proporción depende de la formación en la que se este trabajando y puede llegar a necesitar modificaciones. con retardos y patrones convencionales. Este alivio permite un movimiento irrestricto del borde final. Este último aspecto. la zona de fractura entre los barrenos será un área estrecha de corte contra la cual pueden romper las voladuras primarias subsecuentes. Figura 3. las voladuras suaves no eliminarán del todo la necesidad de ademes. una discontinuidad o plano de fractura antes de disparar las voladuras de producción. mediante una hilera sencilla de barrenos. Con esta metodología se pueden lograr mayores longitudes que en una barrenación sencilla. la colisión de las ondas de choque entre lo barrenos coloca al terreno en tensión y provoca una fisura que da una zona de corte entre los barrenos. de dispararse antes de la voladura principal. Frecuentemente para garantizar un máximo alivio. Otro aspecto es que su uso no es generalizado pues si la formación es demasiado débil para autosoportarse. El principio de la voladura de precorte es que al disparar dos cargas simultáneamente en barrenos adyacentes. el plano de corte creado refleja algunas de las ondas de choques provenientes de las voladuras principales que siguen. se utiliza un frente tipo el cual se dispara primero y una vez se ha volado. Voladuras de Precorte Consiste en crear en el macizo rocoso.158. producen a menudo resultados satisfactorios. se barrena y dispara el bordo final. Aunque se recomienda como punto de partida una relación bordo-espaciamiento de 1½ a 1. de pequeño diámetro. adicionalmente. para asegurar que la roca quebrada se desplace suficientemente. las voladuras amortiguadas y las voladuras suaves. y da como resultado una menor vibración y menor fragmentación más allá de la línea de excavación. es precisamente el que diferencia ésta técnica de la barrenación en línea. para lograr un buen corte en el fondo. Es aconsejable. retardando los barrenos de éste último de tal modo que los barrenos del precorte se den primero.159 Técnica de voladura con retardo para un precorte durante un disparo principal .0m aproximadamente. esta metodología arroja mejores resultados que el aumentar la carga explosiva por barreno. 20cm aproximadamente. figura 3. especialmente en disparos no lineales. (ver figura 3. Esto da oportunidad a modificar. Normalmente la profundidad máxima que puede utilizarse para barrenos entre 2 y 3½” de diámetro sin tener una desviación considerable del alineamiento es de 50 pies o 15.160. Una desviación del plano de corte deseado mayor de 6”. Cuando se lleva el precorte únicamente medio disparo delante de las voladuras principales. las porciones pueden retardarse mediante el uso de estopines eléctricos de retardo MS o conectores MS. Aún en formaciones más duras. las cargas del precorte. de ser necesario. 15cm aproximadamente. la barrenación en línea de la esquina puede utilizarse para prevenir el rompimiento a través de ella.159). En teoría. la longitud de un disparo de precorte sería ilimitado. N ejemplo clásico de ésta situación es cuando se desea conservar una esquina de roca sólida. La profundidad que puede precortarse en cada disparo depende de la habilidad en mantener un buen alineamiento de los barrenos. de longitud espaciadas cada 1 o 2 pies entre centros. Normalmente los barrenos se disparan en forma simultánea mediante el uso de una línea troncal de cordón detonante. Sin embargo en la práctica el disparar con demasiada anticipación a la excavación principal puede acarrear dificultades si las características de la roca cambian y la carga provoca fragmentación excesiva en las áreas más débiles. En muchos casos. Las columnas continuas de carga de 7/8 y 1” de diámetro han demostrado ser muy efectivas. Los barrenos cargados del precorte deben retacarse completamente alrededor y entre las cargas para evitar las fugas de gas hacia estratos débiles. dará resultados inferiores.2) de cartuchos completos o parciales de 1” a 2” de diámetro por 8”. incrementar la carga en los primeros pies del barreno. Figura 3. Si se disparan líneas excesivamente largas. (ver num 3. el conocimiento obtenido de la roca en estos disparos principales es aplicable a los disparos de precorte subsecuentes. la combinación del precorte con la barrenación en línea arroja muy buenos resultados.Aplicaciones a cielo abierto Los barrenos de precorte se cargan con cargas en rosario. En formaciones débiles y suaves los resultados pueden mejorarse utilizando barrenos de guía o de alivio entre barrenos cargados para incitar el corte a lo largo del plano deseado. El precorte puede darse durante el disparo primario. llegando a utilizar el doble o el triple de la usada en la parte superior del barreno. una limitación es el hecho de no poder evaluar los resultados hasta tanto no se halla llegado a la pared terminada con la voladura principal. donde se ha modificado el diseño de la última fila. como en las cargas de explosivo que suelen ser menores y desacopladas. Obviamente. Igualmente usando el precorte en los límites del rebaje. El taco amortigua el choque en la pared terminada al disparar la banqueta. entre más grande el diámetro. Al igual que la barrenación en línea. Voladuras Amortiguadas Son voladuras semejantes a las convencionales. las técnicas de precorte no son muy utilizadas en frentes bajo tierra debido a los posibles problemas de “robo” con los pequeños espaciamientos y bordos requeridos para el disparo primario. mayor será el efecto de amortiguamiento. Sin embargo se han obtenido buenos resultados al emplear técnicas de precorte en frentes subterráneos cuando se toma tiempo suficiente para determinar las cargas óptimas con el fin de evitar barrenos robados.160 Precorte de frentes no lineales Aplicaciones bajo tierra Usualmente asociado con el trabajo a cielo abierto. . el precorte tiene alguna aplicación en frentes y rebajes subterráneos para controlar la sobreexcavación y mejorar la estabilidad de la galería. esta técnica involucra una hilera sencilla de barrenos a lo largo de la línea de excavación neta. se promueve el derrumbe inicial del mineral.Figura 3. se minimiza la dilución de éste en la operación de derrumbe. y minimiza las fracturas y esfuerzos en la misma. Por el contrario. completamente retacadas y disparadas después de efectuar la voladura principal. Los barrenos de una voladura amortiguada se llenan con cargas ligeras y bien distribuidas. Una de las principales ventajas del empleo del precorte es el aumento en el espaciamiento entre barrenos con una reducción ostensible en la cantidad de explosivo requerido. Sin embargo y aunque en teoría su uso es bueno. tanto en el esquema geométrico que es más reducido. Al disparar los barrenos amortiguados con un retardo mínimo entre ellos. la detonación tiende a cortar la roca entre barrenos y da una pared tersa con un mínimo de sobreexcavación. Mediante el precorte de los límites del cuerpo de mineral. Una aplicación del precorte que ha resultado ser satisfactoria en trabajos bajo tierra es en el control de derrumbes en operaciones de minado por derrumbe. Aplicaciones a cielo abierto El bordo y espaciamiento varía de acuerdo al diámetro del barreno empleado. con cartuchos completos o parciales. Para promover el corte en el fondo del barreno se emplea generalmente una carga de fondo igual a 2 o 3 veces la utilizada para la parte superior del barreno. se recomienda el uso de estopines de retardo MS. se retira el área principal de corte. La relación piedra-espaciamiento varía con las diferentes formaciones pero para obtener máximo corte entre barrenos. Igualmente pueden usarse barrenos de guía para disparar frentes no lineales. Si el control de ruido y de la vibración son críticos. siendo en diámetros grandes más fácil mantener éste alineamiento y por consiguiente lograr mayores profundidades. se utilizan líneas troncales de cordón detonante. una combinación de técnica de voladura controlada dará mejores resultados que el uso exclusivo de voladuras amortiguadas (figura 3. En esquinas de 90º. . La máxima profundidad que puede dispararse con amortiguamiento depende de la precisión del alineamiento de los barrenos. Un retardo mínimo entre los barrenos de amortiguamiento proporciona la mejor acción de corte entre barreno y barreno. Si la penetración después de determinada profundidad es muy lenta. dejando una banqueta mínima frente a la línea de excavación neta. Las voladuras amortiguadas pueden practicarse por método de banqueo o perforando con anticipación los barrenos de amortiguamiento a la profundidad total de la excavación. Los barrenos se cargan en rosario con líneas de barreno de cordón detonante. Cuando se requiere disparar con amortiguamiento en áreas curvas o esquinas. los espaciamientos siempre deben ser menores que el ancho de la banqueta o piedra que se está disparando. las cargas deben colocarse tan cerca del lado de excavación del barreno como sea posible (figura 3.161 Se debe también considerar la rapidez de penetración del equipo de perforación para determinar la profundidad que va a dispararse con amortiguamiento. por lo tanto. Figura 3. Para un máximo amortiguamiento.En las voladuras amortiguadas.161).162). puede resultar más económico banquear para reducir los costos de barrenación total. Los barrenos amortiguados pueden barrenarse antes del disparo primario o justo antes de retirar la banqueta final. se precisan espaciamientos más pequeños que los usados en una sección recta. sin embargo pueden obtenerse algunas .Figura 3. En donde únicamente la parte superior de la formación está meteorizada. se emplea frecuentemente taco únicamente en la parte superior del barreno y no entre cargas. los gases pueden encontrar áreas de debilidad en la pared terminada y producir sobrerrompimiento. Sin embargo. sino se usa taco entre las cargas. De igual manera. Aplicaciones en trabajos bajo tierra Puesto que la mejor efectividad de las voladuras amortiguadas se da principalmente mediante el uso de taco alrededor y entre las cargas. Llenar este tipo de barrenos con tacos es poco practico. donde es difícil conservar una pared tersa. aprovechando el aire entre las cargas y la pared del barreno como colchón protector. se recomienda el uso de barrenos de guía sin cargar entre los barrenos amortiguados. Por tanto y a menos que la formación sea muy homogénea y dura. esta técnica es de poco uso en los trabajos subterráneos donde se utilizan barrenos horizontales y de poco diámetro. Este procedimiento es común en el primer banco. ya que es allí donde es más probable la sobreexcavación. los gases emanados de la explosión pueden encontrar zonas de falla en la formación y tienden a fugarse antes de producir el corte deseado entre tramos completos de barrenos. los barrenos de guía necesitan perforarse sólo a esa profundidad y no a la profundidad total de los barrenos amortiguados. En formaciones sólidas.162 Voladuras amortiguadas de frentes no lineales En muchas formaciones sedimentarias. es aconsejable el uso completo de taco entre y alrededor de las cargas individuales. a lo largo de la línea de excavación neta. que no son prácticas. Barrenación en Línea Consiste básicamente en un hilera sencilla de barrenos de pequeño diámetro. Esto proporciona un plano de debilidad contra el cual puede romper el disparo primario. Una ventaja adicional consiste en que cuando se vayan ha cargar los barrenos amortiguados. se dispone de una información geológica completa obtenida al efectuar los disparos principales lo que implica un trabajo más cierto y menos especulaciones. Los barrenos de una perforación en línea son generalmente de 2 a 3” de diámetro y están espaciados de 2 a 4 veces el diámetro del barreno a lo largo de la línea de excavación. Igualmente el sobrerrompimiento producido por los disparos principales en algunas ocasiones tumba parcial o completamente la banqueta que debe dispararse con amortiguamiento. Estas irregularidades son planos de debilidad naturales que tienden a provocar el rompimiento a través de los barrenos en línea hasta llegar a la pared terminada. en adición a que los resultados pueden observarse en el primer disparo. Una práctica común es reducir los espaciamientos de los barrenos de voladura adyacentes la misma cantidad. lo que permite el ajuste de las cargas si fuese necesario antes de seguir con el siguiente disparo. varios ajustes de carga para diferentes barrenos. juntas y vetas son mínimas. Por lo anterior. normalmente. las formaciones sedimentarias con estratificación fina y las metamórficas foliadas no se prestan para la perforación en línea como control de sobreexcavaciones a menos que la barrenación pueda ejecutarse perpendicularmente a la dirección de la formación. La barrenación en línea es la más adecuada para formaciones homogéneas en donde los planos de estratificación. se cargan más ligeros y tienen menor espaciamiento que los otros barrenos.ventajas con los espacios vacíos. por si solas. reduciendo los costos de perforación. o en cualquier otra operación subterránea que involucre barrenos verticales o inclinados. La distancia entre los barrenos de la perforación en línea y los barrenos de la voladura principal directamente adyacentes es del 50 al 75% del borde o piedra normal. sin cargar y muy próximos entre si. Los barrenos para la voladura directamente adyacentes a los barrenos de la perforación de línea. para cortar esquinas a 90º. mejores resultados en formaciones no consolidadas. En trabajo de tiros. requiriendo entonces. con una reducción del 50% en la carga del explosivo. utilizando separadores y líneas de barreno de cordón detonante. Este plano también tiene la capacidad de reflejar algo de las ondas de choque creadas por la voladura. se pueden aplicar los mismos procedimientos para cielo abierto. . Igualmente está técnica presenta algunas limitaciones las cuales deben tomarse en consideración: la necesidad de retirar el área excavada antes del disparo y. Las ventajas que trae el uso de las voladuras amortiguadas se traducen en un mayor espaciamiento entre barrenos. lo que reduce la fractura y fatiga de la pared terminada. Los explosivos deben estar bien distribuidos en el barreno. Aplicación en trabajos a cielo abierto En un procedimiento típico para la barrenación en línea en trabajos a cielo abierto. permitiendo que la roca se mueva hacia delante creando. En formaciones sedimentarias con estratificación fina y metamórficas foliadas se pueden mejorar los resultados de la barrenación en línea cargando ligeramente algunos de los barrenos en línea. . la barrenación en línea provoca el corte y proporciona mejores resultados. Este procedimiento proporciona el máximo alivio enfrente de la pared terminada. menor presión hacia atrás. Cuando se usa entre barrenos cargados. por lo tanto. en algunas formaciones. que es la que podría causar los sobrerrompimientos más allá de la barrenación en línea. Aplicaciones en trabajos bajo tierra La aplicación de esta metodología en trabajos subterráneos es muy limitada. Igualmente se encontró. se lograban. Por lo general se utilizan barrenos muy próximos entre si y ligeramente cargados. que cargando ligeramente algunos de los barrenos en línea y disparándolos antes que la voladura principal. Estas modificaciones de la perforación en línea promueven planos de debilidad adicionales a lo largo de la línea de excavación neta. utilizando la fuerza de los explosivos para cortar la roca entre barrenos. lo que lleva a pensar en una voladura suave. La última hilera o hileras de barrenos se disparan utilizando estopines de retardo o conectores MS. a menudo. mejores resultados. Este procedimiento fue el que dio origen a las voladuras amortiguadas y a las voladuras suaves. La barrenación en línea es aplicable en áreas en donde aún las ligeras cargas de explosivo asociadas con otras técnicas de voladura controlada pueden hacer daño más allá del límite de excavación. la gran cantidad de barrenos que toca practicar en espaciamientos cortos y que los resultados. Sin embargo la barrenación en línea presenta algunas desventajas que consisten en lo tedioso que resulta en algunas formaciones. no son satisfactorios debido a una mala alineación de los barrenos. Este paso fue el origen de la técnica de precorte. los mejores resultados se obtienen cuando la excavación primaria se efectúa hasta dejar únicamente de una a tres hileras de barrenos antes de la línea de excavación neta. retacado. sobreperforación. Está determinado básicamente por: Las características geológicas y geotécnicas del macizo rocoso. (figura 3. Es especialmente importante pues hace parte de una cadena de dependencias con otros factores. inclinación de los barrenos. elevación de la velocidad de detonación del explosivo. espaciamiento. esquema de perforación. geometría del frente libre y el tamaño y la forma de la voladura.VARIABLES CONTROLABLES El diseño de una voladura demanda del cálculo. La altura de banco (H). En diámetros mayores se obtiene mejores rendimientos de cantidad de material volado por metro lineal excavado. Diámetro del Barreno (D) Es básicamente como su nombre lo indica el diámetro con el cual se perfora el barreno que va ha contener el explosivo. La configuración del explosivo dentro del barreno. sistema de cebado y otras. En diámetros pequeños el explosivo se distribuye mejor en el barreno lo que genera un bajo consumo específico. En la figura 3. diámetro del barreno. energía. altura de banco. De tiempo: tiempos de retardo y secuencias de iniciación. La granulometría deseada del material volado o arrancado. la carga se puede realizar mecánicamente en los casos de voladuras de gran tamaño y altos consumos de explosivo . piedra. de una serie de variables que configuran el esquema mismo de la voladura y que determinan el éxito y la eficiencia ante las pretensiones de la voladura.75). Estas variables pueden agruparse en tres grupos así: Geométricas: tipo de roca y sus propiedades mecánicas. El coste de la operación de perforación y voladura. en secuencia iterativa. sin embargo genera mayor dificultad en las operaciones de carga y retacado del explosivo y en la conexión de la secuencia del encendido lo que se traduce en mayores tiempos y por supuesto mayores costos. Químico-físicas o del explosivo: tipos de explosivo. A continuación se explica cada una de las variables de mayor relevancia. potencia.75 se muestra un esquema gráfico con las variables y la expresión con las que se identifican generalmente. Caña del barreno 3. Descabezamiento 7. Carga desacoplada H : Altura de banco D : Diámetro del barreno L : Longitud del barreno B : Piedra nominal S : Espaciamiento nominal d : Diámetro de la carga Be : Piedra efectiva Se : Espaciamiento efectivo T : Retacado J ll : Sobreperforación : Longitud de carga LV : Longitud de la voladura AV : Ancho de la voladura θ : Ángulo de salida θ : Figura 3.75 Esquema de las variables geométricas de voladura en banco . Roca saliente 4.1. Grieta de tracción 6. Cráter de bocazo 8. Sobreexcavación 5. Repié 2. 77). con bajas densidades de fracturación. Figura 3.Con el diámetro de la perforación se aumenta también la longitud del retacado (T). más aún.77 Influencia del esquema de perforación y de las discontinuidades en la producción de grandes bloques En aras de obtener la fragmentación buscada. Se recomienda en estos casos que el espaciamiento (s) entre barrenos sea menor que la separación media entre fracturas. presenta valores por debajo de 60. Por el contrario si esta relación es superior a 60.76) y. se debe incrementar el consumo específico de explosivo puesto que las cargas no quedarían bien distribuidas dentro de la formación rocosa. En rocas de tipo masivo. pueden definirse tamaños de bloques no deseados (figura 3.76 Definición de bloques en función de la zona de retacado Figura 3. y se quiere mantener la fragmentación. por tanto si no se dimensiona adecuadamente. si se desea conservar la granulometría y aumentar el diámetro de perforación. . cuando la relación entre la longitud de la carga y el diámetro. un incremento en el diámetro de perforación produce un aumento en la fragmentación. un incremento en el diámetro requiere un aumento en el consumo específico de explosivo. si la familia de diaclasas y discontinuidades del macizo rocoso presentan un espaciamiento amplio se conformarán bloques “in situ” (figura 3. se obtiene una fragmentación gruesa con problemas de sobreexcavación y repiés. señala que la relación óptima es “H/B ≥ 3”. determinada por “piedra x espaciamiento” . Cuando la relación “H/B” es grande. Si “H/B = 1”.78 Estados de flexión de un banco con distintas relaciones H/B La rigidez del paralelepípedo de roca situado delante de los barrenos tiene gran influencia en el resultado de la voladura. lográndose su desaparición en la medida que H/B ≥ 3 . B x S. Según Ash. cualquier variación de “B” cobra gran influencia sobre los resultados pretendidos en la voladura: Para “B” constante.Altura de Banco (H) Se determina en función del equipo de perforación disponible y del diámetro del barreno. no se mantiene constante en la altura del barreno. Con “H/B = 2”. se reducen éstos inconvenientes. 1977. disminuyendo así los cortes y fallos en las voladuras . especialmente en el centro del banco. Esta situación se supera cuando H/B > 3. Figura 3. si “H” aumenta. si H/B se aproxima a “1” se obtendrá una fragmentación gruesa con problemas de sobreexcavación y repiés. Inclinación de los Barrenos La inclinación de barrenos trae tanto ventajas como desventajas: Ventajas Mayor rendimiento de la perforación por volumen de roca arrancado Menores problemas de descabezamiento de barrenos. el espaciamiento entre barrenos puede variar sin afectarse la fragmentación buscada. H/B. el desplazamiento y deformación de la roca es fácil. Cuando en la relación altura de banco “H” sobre piedra “B”. H es bastante pequeño. Cuando la altura de banco es grande tiende a presentarse desviaciones en los barrenos lo que puede generar no solo problemas en la fragmentación de la roca sino el incremento en factores de riesgo tales como vibraciones y proyecciones pues la malla de perforación. 79) Menor sobreperforación “J” y mayor aprovechamiento de la energía desarrollada por el explosivo usado. Figura 3. lo que repercute en tiempos improductivos Cuando los barrenos son largos se puede presentar una mayor desviación si la perforación no esta controlada.Taludes más seguros y mejor perfilados. Hace más compleja la carga de los barrenos cuando hay presencia de agua en ellos. Aumenta la longitud de perforación. (Figura 3. .80). Aumentan las dificultades para evacuar el detritus debido a las fuerzas de rozamiento.79 Perforación inclinada Vs perforación vertical Desventajas Demanda de un mayor cuidado en el replanteo de las bocas de los barrenos en la superficie. (figura 3. Mejor grado de fragmentación y mejor desplazamiento de la roca volada toda vez que se mantiene constante el valor de la piedra “B” en toda la altura del barreno y se aumenta el ángulo de la trayectoria de proyección. lo que aminora los niveles de vibración Disminución del consumo específico del explosivo al reflejarse en el pie del banco la onda de choque con la posibilidad de aumentar la dimensión de la piedra con menor riesgo de aparición de repiés. Normalmente para el retacado se emplea el detritus proveniente de la perforación. la variación en la dimensión de la piedra sea considerable. cortes y sobre excavaciones. En voladuras múltiples. Su mala ejecución puede derivar en un incremento en los niveles de vibración y de onda aérea. con el fin de aprovecharlos al máximo en el trabajo de fragmentación de la roca. Por el contrario. si la longitud de retacado es excedida lo que se produce es una gran cantidad de bloques y poco esponjamiento de la pila de roca volada Para efectos prácticos se puede considerar. Y si se realiza en una longitud menor a la indicada se pueden generar proyecciones. Cuando se realiza el cebado en cabeza hay que tener en cuenta el efecto negativo del cordón detonante sobre el material de retacado. sin embargo estudios han demostrado que el material granular anguloso. proyecciones. así se puede asumir: 25 D < longitud de retacado < 60 D En lo posible se debe la longitud de retacado debe mantenerse superior a “25D” con e fin de evitar problemas de onda aérea. como la piedra proveniente del triturado es más efectivo y que la resistencia a la eyección de la columna de retacado aumenta con la disminución del contenido de humedad.Figura 3. que las longitudes de retacado aumentan en la medida en que la calidad del macizo rocoso empeora.80 Ventajas de barrenos inclinados Retacado (T) El objetivo de retacar los barrenos es confinar y retener los gases producidos por el explosivo al detonarse. de la cabeza al pie del banco. se debe tener un cuidado adicional en el retacado de los barrenos de primera fila especialmente cuando el frente presenta irregularidades que hacen que. ya que lo comprime lateralmente creando una vía de escape prematuro de gases de la explosión a la atmósfera. . distancia mínima desde el eje de un barreno al frente libre. superior. La altura de banco La fragmentación deseada. como el espaciamiento. distancia entre barrenos de una misma fila.Piedra (B) y Espaciamiento (S) Tanto la piedra. los gases de la explosión encuentran mucha resistencia para agrietar y desplazar la roca. dependen de: El diámetro de la perforación Las propiedades geomecánicas de la roca a volar El explosivo a utilizar.81 Dimensión de la piedra en función del diámetro de perforación Es importante verificar que el valor real o ejecutado coincida con el teórico o calculado. Figura 3. (en algunos textos se identifica con “V”). Para el cálculo de la piedra existen diversas fórmulas que tienen en cuenta algunos de los parámetros mencionados. pero todas arrojan valores que se sitúan en el rango de 25 a 40 veces el diámetro del barreno dependiendo fundamentalmente de las propiedades del macizo rocoso (figura 3. . y parte de la energía se transforma en energía sísmica aumentando la intensidad de las vibraciones.81). El desplazamiento que se espera logra de la roca volada. pues si la diferencia es excesiva. Por otro lado. lo que se conoce con el nombre de repié o repiés.Si por el contrario la dimensión de la piedra es inferior los gases se escapan y se expanden a una velocidad muy alta hacia el frente libre. sin desprenderse del mismo. bloques de gran tamaño por delante de la fila de barrenos y problemas de repiés. Figura 3. acompañada por problemas de repiés y un frente muy irregular en la nueva cara del banco. se producen bloques de roca en el pié del talud. Si la sobreperforación es pequeña o no se practica. . proyectándolos en forma incontrolada.82. dimensiones excesivas de la separación entre barrenos dan lugar a una fracturación inadecuada entre cargas. Figura 3. Si la sobreperforación se excede los inconvenientes que se generan serán: Aumento de las longitudes de perforación lo que genera mayores costos. del tiempo de retardo entre barrenos y de la secuencia de encendido. necesaria para inducir la rotura de la roca a la altura deseada de banco logrando igualmente la fragmentación y el desplazamiento previsto.82 Influencia del espaciamiento en una voladura Sobreperforación (J) Es la longitud de barreno que debe realizarse por debajo de la rasante de la excavación prevista. El espaciamiento “S” se calcula en función de la piedra. Espaciamientos muy pequeños producen entre las cargas un exceso de trituración y roturas superficiales en cráter. impulsando los fragmentos de roca. 152) J = 0. Figura 3. Fragmentación en la cabeza del banco siguiente o mal acabado en el pié del talud final.83 Sobreperforación mínima necesaria . (IBGE.83).8 Valores usuales de la relación sobreperforación-piedra (J/B) La rotura en el fondo del barreno se produce en forma de conos invertidos cuyos ángulos con la horizontal dependen de la estructura del macizo y de las tensiones residuales.3 B cumple con: y entre 10º y 30º Condiciones para el valor de la sobreperforación que hacen que se produzca la intersección de las superficies cónicas al nivel del banco (figura 3. 1986.3 B En la tabla 3. Un valor práctico de sobreperforación es el obtenido mediante la siguiente expresión: (Ministerio de Obras Públicas de España. La expresión J = 0. Normalmente varían entre 10º y 30º. p.Aumento en los niveles de vibración.1987. p.248).8 se relacionan los valores más usuales de J/B Fuente: Instituto Tecnológico y Minero de España Tabla 3. 85 (b).79m de los barrenos. dentro de éstos.8 m y el centro del triángulo está a una distancia de 2. en el punto equidistante de los barrenos con esquema cuadrado se registrará un 23% menos de energía que en el esquema equivalente al tresbolillo. 1987. p.85 (a). Figura 3.249) : para barrenos verticales : para barrenos inclinados (θ ángulo con la vertical) Si se considera un esquema cuadrado de 4. pues es el que proporciona la mejor distribución de la energía del explosivo en la roca además de permitir tener mayor flexibilidad en el diseño de la secuencia de encendido y dirección de la salida de voladura. figura 3. figura 3. En el caso de un esquema al tresbolillo con triángulos equiláteros.84). el punto más alejado y equidistante de los cuatro barrenos se encuentra a una distancia de 3. Sin embargo. son más efectivos los denominados “al tresbolillo” siendo.18m. . la malla equivalente es de 4.2 x 4.Para disminuir la sobreperforación se recomienda la utilización de explosivos que proporcionen una elevada concentración de energía por unidad de longitud en la parte inferior de la carga además de perforar barrenos inclinados (figura 3.5m de lado. el más efectivo el que forma triángulos equiláteros. Para este esquema se logra la mejor fragmentación con: (ITGE.84 Reducción de la sobreperforación con la inclinación de los barrenos Esquemas de Perforación En voladuras en banco se emplean normalmente los esquemas de cuadrados o rectangulares dada la facilidad en su replanteo. Como la caída de la tensión producida por la onda de choque es proporcional al cuadrado de la distancia. figura 3.86 Geometría del frente libre y secuencia de encendido . Diseñar la secuencia de encendido de manera tal que cada barreno disponga de un frente que forme una superficie semicilíndrica convexa o biplanar.85 Comparación de un esquema cuadrado con un esquema tresbolillo Sin embargo de lo anterior.Figura 3. Configuración del Frente Libre La geometría más efectiva del frente es aquella en la que cada punto de esa superficie equidista del centro de la carga de explosivo. Los siguientes son criterios que contribuyen a obtener un frente eficaz de voladura: Disponer los barrenos de manera paralela a la cara libre y de no ser posible esta disposición procurar que el ángulo formado sea lo más pequeño posible.86. Figura 3. los esquemas rectangulares arrojan buenos resultados en rocas blandas siendo innecesario la disposición de los barrenos al tresbolillo. La probabilidad de repiés aumenta. Para evitar algunos de éstos inconvenientes se recomienda iniciar la voladura en un área alejada del frente cubierto y diseñar la secuencia de encendido con una dirección de salida paralela al nuevo frente (figura 3. Disminución de los tiempos improductivos de los equipos de perforación y carga y de las operaciones de replanteo entre otros. obteniendo así las siguientes ventajas: Se logra una menor longitud porcentual de la zona perimetral de las voladuras. . próxima al a superficie.87 Disparo de voladuras con un frente cubierto Tamaño y Forma de la Voladura El tamaño de la voladura debe planearse tan grande como sea posible. además del mayor tiempo de supervisión y control que implica en sí la voladura. fracturada. En general. en las voladuras múltiples la fragmentación es mejor que en las de una sola fila. al riesgo de encontrar bloques preformados por las pegas anteriores y al escape prematuro de los gases por las grietas existentes. más sobreexcavación y mayores riesgos de inestabilidad. donde se produce una fragmentación más deficiente debido a la mayor dificultad para implantar esquemas regulares. Por otro lado el frente debe encontrase limpio y sin repiés. Figura 3. Cuando se dispara una pega teniendo una pila de escombro de la voladura anterior sin recoger y recargada contra uno de los frentes libres se pueden presentar los siguientes problemas: Se generan ondas de vibración de mayor intensidad. en alguna medida. Se requiere de un esquema más cerrado y un consumo específico de explosivo mayor para obtener el mismo grado de fragmentación y esponjamiento que con el frente descubierto.87).El tener la roca. por la acción de voladuras precedentes también favorece el logro de un frente más eficiente. AV. Figura 3.89 Voladura con dos frentes libres .89) Figura 3. sobre el ancho de la voladura.88). sea mayor de 3 (figura 3.En cuanto a la forma de la voladura. según el Instituto Tecnológico y Minero de España esta debe ser tal que: Con un frente libre. LV.88 Voladura con un frente libre Con dos frentes libres las voladuras deben diseñarse con: (figura 3. la relación longitud de frente de voladura. permaneciendo constante a partir de ese valor. es espaciar las cargas. Se pueden generar sobreexcavaciones y proyecciones en las últimas filas si no se emplea una secuencia correcta. p. (Ibid. que igualmente contribuye en el control del costo de la operación. En voladuras subterráneas de gran tamaño se recomienda que este volumen de expansión disponible sea del 25% para conseguir un flujo adecuado de la roca hacia los puntos de carga y evitar la formación de campanas colgadas. Configuración de las Cargas En barrenos de poca longitud los explosivos se ubican de manera continua en forma de columna. Cebado múltiple). las voladuras de varias filas presentan inconvenientes tales como: Incremento en la intensidad de las ondas aérea y vibraciones. Se ha demostrado que la tensión generada por la detonación de una carga aumenta cuando la relación “ I/D” se incrementa de 0 a 20. empleando la relación “I/D = 20” se obtiene la máxima fragmentación y el valor óptimo de la piedra “Bo”. Sin embargo. el empuje de la roca se conseguirá con aumentar la carga específica en dicha zona. Si el hueco en el que se expande el material es menor del 15% del volumen de éste. (Harries y Hagan.90). Así. si el barreno es bastante profundo la mejor opción. . Si las cargas se inician en los puntos medios se produce una intensa fragmentación en las zonas hemisféricas de cada uno de los extremos. por lo que se ha encontrado que una carga continua con “I/D =52” no es mejor que la espaciada con “I/D = 20” y un retacado de “12D”. 1979 citados por López Jimeno 1980 p. En el avance de túneles y galerías si el volumen de hueco en el cuele es demasiado pequeño se produce un fenómeno de deformación plástica del material finamente troceado. En rocas blandas se presenta una merma en el incremento del volumen arrancado sobreexcavación al disminuir el número de voladuras. En diseños de voladuras donde no se dispone de barrenos vacíos.Sin embargo. (recordar cap 6. motivo por el cual su aplicación no es posible en zonas urbanas y sus proximidades. por Volumen de Expansión Disponible Cuando la roca se fragmenta se produce un aumento de volumen. Siempre que sea posible se recomienda que el volumen de expansión útil sea mayor del 15% del propio volumen del cuele. 154). los mecanismos de rotura se verán afectados negativamente y los fragmentos de roca tenderán a entrelazarse dando como resultado un apelmazamiento de éstos. (figura 3.154). lo que puede significar algún grado de inconveniente en el cargue y retiro del material volado especialmente si el equipo de carga es sobre ruedas. Por otro lado.90 Columnas de cargas continuas y espaciadas Sin embargo. las cargas espaciadas son de gran atractivo donde se tenga un elevado costo de explosivos.Figura 3. Figura 3.92).91 Empleo de cargas puntuales en la zona de retacado Cuando la perforación es vertical y el estrato rocoso de la zona de retacado es de mayor resistencia que en el resto del banco. En las voladuras donde se produzcan grandes bloques por efectos del retacado se deben usar cargas puntuales dentro del mismo (figura 3. En obras a cielo abierto. se recomienda perforar barrenos auxiliares o de descarga que coadyuven a la obtención de la fragmentación deseada (figura 3. disminuir las cargas operantes valiéndose del seccionado del explosivo y la aplicación de una secuencia de disparo dentro de un mismo barreno. y el retacado pueda mecanizarse y cuando las vibraciones se presenten como un limitante haciéndose necesario. las alturas de banco mínimas para poder dividir la columna de forma efectiva deben ser tal que “H/D > 70”.91). con el empleo de ésta metodología de cargas espaciadas se tiene un menor desplazamiento y esponjamiento de material. . empleando desacoplamientos entre el 65 y el 75%.94). La segunda.94 Curvas Presión-Tiempo con o sin desacoplamiento de las cargas .92 Barrenos auxiliares para ayudar a la fragmentación en la parte alta del banco Desacoplamiento de las Cargas Experimentalmente se ha demostrado que en algunas rocas se mejora la fragmentación y la uniformidad en la granulometría obtenida mediante el desacoplamiento y espaciamiento de las cargas. La primera consiste en dejar un hueco vacío o con material inerte entre la columna de explosivo y la pared del barreno. (figura 3.. Figura 3. consiste en dividir la carga explosiva por medio de separadores de aire o material poroso. (Melnikov.Figura 3. 156). (figura 3. Figura 3.93 Técnicas de desacoplamiento Ambas técnicas se apoyan en las curvas de presión-tiempo de los gases de explosión calculada por Melnikov. 1972. como ya se había mencionado.93). citado por López Jimeno 1980 p. 1972. Cuando la detonación de un explosivo crea demasiados finos. (Instituto tecnológico y minero de España. se deberán emplear agentes de baja densidad como el ANFO y las mezclas de éste con sustancias inertes. para cada caso específico. como se menciono en capítulos anteriores. Dentro de los requerimientos de una voladura de roca. 1994. En caso contrario. normalmente se requiere imprimirle un esponjamiento y un desplazamiento al material volado para poder cargarlo en una operación cómoda. poseen una alta energía de tensión con aplicación en rocas masivas duras y en voladuras donde no se requiere un desplazamiento de material pues éste sucede por gravedad sencillamente. de la densidad y del sistema de iniciación. 253). Para un explosivo determinado éstas energías dependen del diámetro de las cargas. Este método es menos laborioso. figura 3. además de su desprendimiento y fragmentación. Distribución de los Explosivos en los Barrenos En un barreno la energía necesaria para producir la rotura de la roca no es constante en toda su altura. por efecto de la trituración de la roca. el explosivo indicado será el de baja densidad y baja velocidad de detonación. Cuando se arrancan rocas masivas. el de rocas altamente fracturadas o estratificadas en las que la superficie total de las discontinuidades representa un área relativamente mayor que la que se crea en la voladura. . casi toda la superficie específica del material se crea en la voladura por tanto los explosivos indicados son aquellos que produzcan mayor presión en el barreno cuales son los de mayor potencia y velocidad de detonación. Actualmente.95. las tendencias para controlar la curva de presión consiste en emplear explosivos a granel a los que se les incorpora un material diluyente en proporción adecuada. Explosivos La selección del explosivo para una determinada labor requiere. Para lograr esto se debe buscar un equilibrio. Así.La presión efectiva de los gases sobre la pared del barreno con cargas desacopladas o espaciadas esta dada por la siguiente ecuación: Donde: PB : Presión de barreno Ve y Vb : Volumen del explosivo y del barreno respectivamente. ágil y oportuna. entre la energía de tensión y la energía de los gases. la energía generada por el explosivo debe superar la resistencia a la tracción de la roca en la sección CDD´C´ y la resistencia al cizallamiento en la sección A´B´C´D´. más efectivo y económico y se esta aplicando con profusión en las voladuras de contorno. de un análisis concienzudo de las propiedades de la roca a volar en conjunto con las propiedades y características del explosivo disponible en el mercado. p. Las emulsiones o hidrogeles por ejemplo. 6 y 1. Esto significa que deben usarse explosivos de gran densidad y potencia en las cargas de fondo. (Instituto Tecnológico y Minero de España.6B” para que su centro de gravedad esté por encima o a nivel con la cota del piso del banco.5 veces mayor a la energía de la columna. 1987. p. es necesario emplear una distribución selectiva de carga. Según Langefors.3B. se emplean cargas continuas de ANFO a granel y en algunos casos cargas selectivas de fondo constituidas por ANFO aluminizado. Para voladuras a cielo abierto con diámetros superiores de barrenos. La carga de fondo debe tener como mínimo una longitud de “0. entre 229 y 415mm. tales como las dinamitas. y explosivos de baja densidad y potencia media en la carga de columna. . Mejora la rotura en el fondo. Disminuye los costos de perforación y voladura especialmente en rocas duras. hidrogeles o emulsiones en longitudes de 8 a 16D. Disminución del consumo específico de explosivo basado en su mejor aprovechamiento. Las cargas selectivas tienen las siguientes ventajas: Facilitan un esquema de voladura más amplio y una menor sobreperforación lo que a su vez conlleva a un aumento en el rendimiento de la perforación.254). hidrogeles y emulsiones.Figura 3. prolongar la carga de fondo por encima de una longitud igual a valor de la piedra no contribuye apreciablemente al efecto de rotura en el plano del pie del banco. de forma que la energía específica en el fondo del barreno sea de 2 a 2.95 Distribución del explosivo en un barreno para fragmentar la roca en una voladura de banco Como la resistencia a cizallamiento es superior a la resistencia a tracción. eliminando los problemas de repiés y favoreciendo la operación de cargue de escombros. por lo que se aconseja que la carga inferior debe estar comprendida entre 0. como el ANFO o hidrogeles y emulsiones de baja densidad. además de proporcionar una buena fragmentación. Los consumos específicos altos. en diversas clases de rocas para voladuras en banco a cielo abierto.96. Un incremento en éste parámetro es ocasionado por las siguientes causas: Incremento en el diámetro del barreno.9 y 7 kg/m3 dependiendo del tipo de roca.9 se indican los valores típicos del consumo específico. CE.9 Consumos específicos . un mal retacado. 1994 Tabla 3. dan lugar a menores problemas de repiés y ayudan a alcanzar el punto óptimo de los costes totales de operación. figura 3. la resistencia de la roca y el grado e fragmentación. Fuente: ITGE. la carga y el transporte del material. desplazamiento y esponjamiento deseado Una mala distribución de la carga.Consumo Específico de Explosivo Este parámetro hace referencia o indica la cantidad de explosivo necesaria para fragmentar 1 m3 de roca. diámetro del barreno y tipo de cueles. En voladuras subterráneas los consumos específicos pueden variar entre 0. (Instituto Tecnológico y Minero de España. la voladura. superficie libre. En la tabla 3. p. 1994 Figura 3. el disparo con un frente libre cóncavo biplanar o cubierto de escombro. desplazamiento y esponjamiento de la roca. lo que implica: la perforación. 1987.96 Reducción de los costes de operación con el consumo específico Fuente: ITGE. una relación “LV/AV” y un tiempo de retardo efectivo inadecuados. Su notación más común es CE.255). Existen diversas técnicas para el control de voladuras cuyo objetivo es el reducir y distribuir mejor las cargas explosivas para minimizar la fatiga y la fractura de las rocas más allá de la línea de excavación neta. es casi imposible que no se presenten sobrerrompimientos. esta energía “no aprovechada” tiene una influencia sobre el macizo remanente más allá del límite de actuación teórica del corte. resultante de una voladura. Este sobrerrompimiento o sobreexcavación. provocando en él una reducción en su resistencia estructural. es un factor asociado principalmente a la geología de la formación donde se efectúa la voladura. dejando al macizo en un estado potencial de colapso. presenta las siguientes ventajas: Elevación del ángulo del talud. Es así como no se puede pretender un excelente resultado en el control de sobrerrompimientos en toda clase de formaciones geológicas. Utilizar explosivos adecuados al tipo de roca. para evitar la apertura de fisuras por un exceso de volumen de gases. . Todos estos efectos marcan una reducción en la cohesión del macizo aspecto que se traduce en una sobreexcavación o sobrerrompimiento. manifiesta en la creación de nuevas fracturas y planos de debilidad en adición al carácter crítico que se les impone a las ya existentes juntas. la realización de pruebas conservadoras para determinar si es viable su uso y posteriormente. diaclasas y planos de estratificación. independientemente de la técnica de control de voladura de que se aplique. Reducción del riesgo de desprendimientos parciales del talud. Las metodologías. determinar las cargas y patrones óptimos para la voladura. basados en la experimentación. Si una formación no puede sostenerse por si misma. minimizando la necesidad de bermas anchas y con una repercusión positiva sobre la productividad y seguridad en los trabajos de explotación. consiguiéndose un incremento de las reservas recuperables o una disminución del ratio de desmonte ( relación estéril/mineral). De los capítulos anteriores se puede afirmar que no toda la energía liberada por el explosivo es aprovechada directamente en la rotura o fragmentación de la roca. En el presente aparte se presentan algunas de estas técnicas que por lo anterior sugieren. En minería a cielo abierto. partiendo de los mecanismos responsables de la sobreexcavación y fracturación propios del macizo rocoso durante la voladura. antes de su empleo específico y definitivo.VOLADURAS CONTROLADAS En una voladura los límites prácticos reales de actuación o influencia del explosivo no son tan definitivos y precisos como pudieran fijarse de manera teórica. la aplicación de voladuras controladas en los taludes finales de explotación. pretenden lograr: No sobrepasar la resistencia a compresión dinámica de la roca que rodea a la carga de explosivo Mantener un nivel de vibraciones en el macizo residual que no genere roturas por descostramiento. Aumento del coste de la carga y el transporte debido al incremento del volumen del material de excavación. Mecanismos de Rotura Causantes de la Sobreexcavación Es obvio pensar y concluir que los mecanismos responsables de los fenómenos de sobreexcavación y/o sobrefracturación del macizo rocoso están estrechamente ligados a los mecanismos de voladura de roca vistos en los capítulos anteriores. Aumenta el aporte de agua a la zona de trabajo debido a la apertura y prolongación de las fracturas y discontinuidades del macizo rocoso. centrales hidráulicas. se forma alrededor del barreno una zona anular triturada o de material intensamente comprimido. cuando la tensión máxima de la onda de compresión radial. cámaras de almacenamiento. Necesidad de reforzar la estructura rocosa residual mediante costosos sistemas de sostenimiento como son: bulonado. enmallado y gunitado.En trabajos subterráneos igualmente se pueden identificar ventajas como: Menores dimensiones de los pilares en las explotaciones y por consiguiente: Mayor recuperación del yacimiento. Cuando esto sucede se presenta la rotura por sobretrituración y el agrietamiento. Se precisa sanear la mantener el macizo residual con un mayor riesgo para el personal en operación.3. Aumento del coste de hormigonado en las obras civiles: túneles. etc. Dentro de las consecuencias derivadas de la no aplicación de esté tipo de voladuras. zapatas. excede a la resistencia a la compresión dinámica o umbral plástico de la roca. Según lo visto en el numeral 3. entre otras: Mayor dilución del mineral con estéril en las zonas de contacto en las minas metálicas. . la cual se expande cilíndricamente. Menor riesgo de daños a la perforación adelantada. Por lo pronto es necesario establecer lo que se requiere para el control de la sobreexcavación: No sobrepasar la resistencia a compresión dinámica de la roca que rodea a la carga de explosivo. Mejora de la ventilación. etc.3. debido al menor rozamiento del aire en las paredes de las galerías. se pueden mencionar. cerchas metálicas. muros. Mantener un nivel de vibraciones en el macizo residual que no genere roturas por descostramiento.25 se presentan algunas velocidades críticas de partícula para diferentes tipos de roca. Si esta onda es suficientemente intensa se produce el descostramiento o “spalling” que se propaga desde dicho frente libre hacia el barreno. σt : tensión de la onda trasmitida. El descostramiento también puede ser producido por vibraciones en una voladura si la tensión producida supera la resistencia dinámica a la tracción de la roca: Donde: : tensión inducida en la roca. VC : Velocidad longitudinal de propagación de la roca ρr : Densidad de la roca. siendo los valores de la onda trasmitida y reflejada: . Cuando la onda de compresión alcanza un frente libre efectivo. La determinación de la velocidad crítica de partícula puede efectuarse a partir de la ecuación: En la tabla 3. al reflejarse se crea una onda de tracción. σi : tensión de la onda incidente. donde: nz´ : relación de impedancias de la roca y el relleno. V : velocidad de partícula transmitida a la roca E : Módulo de elasticidad de la roca. También hay que tener en cuenta la influencia de la naturaleza del relleno de las juntas y planos de discontinuidad. . σr : tensión de la onda reflejada. 1994 Tabla 3. La acción de los gases a alta presión y temperatura. . por lo que en rocas blandas y muy fracturadas deben usarse explosivos que produzcan bajos volúmenes de gases.Fuente: ITGE. pueden afectar en gran medida el control de la sobreexcavación.25 Velocidades críticas de partícula Utilizar explosivos adecuados al tipo de roca. para evitar la apertura de fisuras por un exceso de volumen de gases. abriendo las fracturas preexistentes y las creadas por la onda de compresión. 4 a 2. A continuación se presentan algunos criterios básicos iniciales que se deben observar en el diseño de este tipo de voladuras. para toda una fila de barrenos.VOLADURAS PARA LA PRODUCCIÓN DE ESCOLLERA Los esquemas de configuración de voladuras en los que se pretende obtener fragmentaciones con tamaños de bloques que varían entre 0. Retacado con una longitud de 12 a 16 veces el diámetro. con los cuales se pretende un despegue limpio a la altura del pie del banco en combinación con los planos que definen las filas de los barrenos: Diámetro de perforación comprendido entre 65 y 110mm Altura de banco de explotación entre 15 y 20m Inclinación de los barrenos entre 5 y 15° Sobreperforación: unas ocho veces el diámetro de perforación adoptado Longitud de la carga de fondo: Lf: 40 ó 50 D Relación de piedra / espaciamiento de 1. Consumo específico en función de la resistencia a compresión simple de la roca con valores de: Para resistencias a compresión simple menores de 100 Mpa: Consumos específicos entre 200 – 500 gr/m3 Para resistencias a compresión simple mayores a 100Mpa: Consumos específicos superiores a 600 gr/m3. 1988. Adopción de la misma secuencia de encendido. . tienen algunas diferencias con los esquemas de las voladuras en banco convencionales y tratadas con anterioridad.109 propuesta por Lot.0 Utilización de explosivos con una elevada densidad de carga. En la figura 3. en voladuras de canteras donde es preciso lograr una determinada granulometría con predominio de un tamaño de bloque. el consumo específico de explosivo y la dimensión de los bloques a obtener. Posibilidad de realizar un retacado intermedio entre la carga de columna y la carga de fondo de aproximadamente 1m.80 y 1. se correlaciona la piedra. los cuales se les conoce como escollera..50 m. 23 Consumos específicos según tipología de la roca Ejercicios Propuestos En una cantera. en función de los tipos de roca a volar. 1994 Tabla 3. Fuente: (LOT. de la cual se extrae caliza. utilizando el diámetro de 3½” . se desea conocer el esquema de perforación y la distribución de cargas a dar en los barrenos.Figura 3. citado por Instituto Tecnológico Geominero de España. 1988).109 Tamaños máximos obtenenidos según la carga específica empleada El mismo autor. Se tienen los siguientes datos: Resistencia a la compresión simple de la zona caliza: 80Mpa Altura de banco: 15m La perforación se practicará con un equipo rotopercutor .de martillo en cabeza. propone unos determinados consumos específicos. de una voladura que se pretende realizar. 28m Retacado: T = 34D = 3.11m Concentración de la carga de fondo: qf = 5.8 gr/cm3 aproximadamente Hidrogel encartuchado de 75mm de diámetro.b/100).03m Piedra: B = 37D = 3. J L = 16. a partir de la resistencia a la compresión simple de la roca.18m Rendimiento de arranque: RA = VR/L = 210.3 kg/m Carga de fondo: Qf = 16.89/16. obtenemos los siguientes valores: Sobreperforación J = 11D = 1.95m3/m Longitud de carga de fondo: Lf = 35D = 3. La inclinación de las perforaciones es de 12º respecto a la vertical.29m Espaciamiento: S = 47D = 4.48 kg .07m Longitud de barreno: L = H / cos b + (1 .Se dispone de los siguientes explosivos: ANFO a granel de densidad 0.28 = 12. Mediante el método de cálculo que estima las distintas variables. Longitud de la carga de columna lc = L – (T + lf) = 10.317 kg/m3 .97kg Carga de columna: Qc = lc .8kg Consumo específico: CE = Qb/VR = 0.39 kg Carga de barreno: Qb = Qf + Qc = 66.14m Concentración carga de columna qc = 4. qc = 50.