ExplosivosTEMA 1. GENERALIDADES Y DEFINICIONES.Caractersticas fsicas de los explosivos.

Explosivo: composicin o mezcla de dos sustancias, una explosiva y otra no-explosiva. Son dos sustancias, una oxidante, y otra reductora.

Cuando un cartucho explota los gases son aproximadamente 10.000 veces el

volumen inicial del cartucho.

Para que haga el mejor efecto procuraremos que est el cartucho lo ms

encerrado posible.

Para hacer una voladura barrenaremos el terreno, a continuacin llenamos el

barreno con explosivo, y el espacio que quede del barreno sin rellenar se retaca, es

decir, tapar el agujero lo mejor posible, lo que permitir una voladura mucho ms

efectiva. En caso de no realizar este retacado, la voladura pegar bocazo, es decir,

los gases producidos en la reaccin se escaparn por la parte superior del agujero

abierto, con lo cual perderemos mucha efectividad en la voladura.

Caractersticas generales de los explosivos.Las caractersticas bsicas de un explosivo y que nos van a ayudar a elegir el

explosivo ms idneo para un fin determinado son las siguientes:

1.- Estabilidad qumica.

2.- Sensibilidad.

3.- Velocidad de detonacin.

4.- Potencia explosiva.

5.- densidad de encartuchado.

6.- Resistencia al agua.

7.- Humos.

Gases

RetacadoSin retacar

1.- Estabilidad qumica.

Es la aptitud que el explosivo posee para mantenerse qumicamente inalterado

durante un cierto periodo de tiempo.

Esta estabilidad con la que el explosivo parte de fbrica se mantendr sin

alteraciones mientras las condiciones de almacenamiento sean adecuadas. Esto

permitira al usuario tener un producto totalmente seguro y fiable para los trabajos de

voladura.

Las prdidas de estabilidad en los explosivos se producen bien por un

almacenamiento excesivamente prolongado o bien porque las condiciones del lugar no

sean las adecuadas.

Si los explosivos son polvurolentos con nitrato amnico se estropearn

perdiendo dinero pero no tendremos accidentes.

Los explosivos con nitroglicerina si pierden su estabilidad qumica puede

significar que la nitroglicerina se ha descompuesto. El cartucho suda o se observan

manchas verdes en la envoltura. En este caso el peligro es inminente y es

imprescindible la destruccin de este explosivo.

2.- Sensibilidad.

Se define la sensibilidad de un explosivo como la mayor o menor facilidad que

tiene un explosivo para ser detonado. Se dice por lo tanto que un explosivo es muy

sensible cuando detona sin dificultades al detonador y a la onda explosiva que se

produzca en sus cercanas. Un explosivo insensible es todo lo contrario.

Los explosivos sensibles aseguran pocos fallos en los barrenos. Los

insensibles por lo contrario provocarn ms barrenos fallidos. En este sentido son

mejores los explosivos sensibles. Ahora bien, estn ms cercanos a producirse una

explosin fortuita que los explosivos insensibles en los que la probabilidad de

accidente es prcticamente nula. En este sentido los insensibles son ms seguros que

los sensibles.

Existe otro concepto de sensibilidad debido a experimentos realizados en los

laboratorios, donde se realizan la sensibilidad al detonador, sensibilidad a la onda

explosiva, sensibilidad al choque y sensibilidad al rozamiento. De estas las dos

primeras son deseadas, mientras que las dos ltimas son sensibilidades indeseadas.

Sensibilidad al detonador. Todos los explosivos industriales precisan para su iniciacin como norma general de la detonacin de otro explosivo de

mayor potencia. Este explosivo puede ir colocado dentro de un detonador,

de un cordn detonante o de un multiplicador, segn el procedimiento que

sigamos para la iniciacin de la explosin. Si algn explosivo no fuera

sensible al detonador, entonces los multiplicadores salvaran esta pega,

aunque el 99% de los explosivos que actualmente se fabrican son sensibles

al detonador.

Sensibilidad a la onda explosiva. Se basa en determinar la mxima distancia a que un cartucho cebado trasmite la detonacin a otro cartucho

receptor. Colocamos cartuchos en lnea y ambos a continuacin del otro,

separados una determinada distancia d. Pero lo que sucede en realidad es

que al cargar los barrenos entre cartucho y cartucho pueden haber materias

inertes que siempre dificultan la propagacin y a veces llegan a anularla.

Por esta razn la norma indica que la carga cuando se trate de explosivos

encartuchados estar constituida por una fila de cartuchos en perfecto

contacto unos con otros.

Cartucho cebado: Cartucho con detonador. (Es el cartucho madre).

Sensibilidad al choque. Los diferentes tipos de explosivos industriales pueden ser o no sensibles al choque, lo cual no quiere decir otra cosa que

en algunos explosivos se puede producir su iniciacin por un fuerte

impacto. La forma de determinar la sensibilidad al choque se hace mediante

una maza que se coloca a una determinada altura con una masa definida,

se mide la altura hasta que el explosivo explota.

Sensibilidad al roce. Al igual que con la sensibilidad al choque existen algunos explosivos que son sensibles al rozamiento. Es por esto que existe

un ensayo normalizado que nos indica si un explosivo es sensible o no al

rozamiento, y en caso de serlo en que grado lo es. Este ensayo se realiza

con una mquina provista de un objeto cuyo coeficiente de rozamiento

d

d

conocemos. La sensibilidad se conoce pasndolo por la longitud de todo el

explosivo cada vez con mayor intensidad hasta que el explosivo explote.

3.- Velocidad de detonacin.

V = velocidad buscada.

v = Velocidad de mecha. (Conocida).

t = BC + CE = BE (1)

V v v

BC = BE CE V = BC . v (2)

V v BC CE

La velocidad de detonacin es la caracterstica ms importante del explosivo.

Cuanto ms grande sea la velocidad de detonacin del explosivo, tanto mayor es su

potencia.

Se entiende por detonacin de un explosivo a la transformacin casi

instantnea de la materia slida que lo compone en gases. Esta transformacin se

hace a elevadsimas temperaturas con un gran desprendimiento de gases, casi 10.000

veces su volumen.

Sea un cartucho de un determinado explosivo M del cual queremos hallar su velocidad de detonacin V. Si le introducimos un detonador en el interior y a su vez le

V

D EPlaca de plomo

Mecha patrn vCB

A

practicamos dos orificios B y C de los que salen una mecha patrn cuya velocidad de detonacin es conocida, v, y colocamos una placa de plomo, como indica la figura, tendremos lo siguiente.

Al explotar el detonador explota todo el cartucho, pero lo hace antes en B que

en C, por qu?. Porque est ms cerca del detonador.

Por lo tanto las ondas no se encuentran en el punto medio D, sino en otro punto E (visible en la placa por ser de plomo la placa).

El tiempo empleado en seguir un camino o el otro es el mismo, por lo tanto se

cumple (1), y operando llegamos a (2) que nos determina la velocidad de detonacin V

de un explosivo.

Para algunos trabajos interesan explosivos lentos, de poca potencia. (En

canteras de roca ornamental). Si queremos grandes producciones (sobre todo estril),

usaremos explosivos de baja velocidad de detonacin, de poca potencia.

4.- Potencia explosiva.

La potencia puede definirse como la capacidad de un explosivo para

fragmentar y proyectar la roca.

Depende por un lado de la composicin del explosivo, pese a que siempre es

posible mejorar la potencia con una adecuada tcnica de voladura.

Para la medida de la potencia de un explosivo existen en el laboratorio

diferentes tcnicas de las cuales es la ms empleada la del pndulo balstico. Por este

procedimiento se mide la potencia de un explosivo en porcentaje en relacin con la

goma pura, a la que se le asigna por convenio la potencia del 100 %.

5.- Densidad de encartuchado.

La densidad de encartuchado es tambin una caracterstica importante de los

explosivos, que depende en gran parte de la granulometra de los componentes

slidos, y tipo de materias primas empleadas en su fabricacin. El usuario en este

caso nada tiene que hacer.

Al ser fundamental que los fondos de los barrenos estn completamente llenos

de explosivos, si estos tuvieran densidad menor de uno y los barrenos tuvieran agua

fsica, los cartuchos flotaran siendo imposible la carga del barreno. Utilizar en este

caso explosivos de densidad inferior a uno sera un gravsimo error.

6.- Resistencia al agua.

Se pueden diferenciar tres conceptos:

1.- Resistencia al contacto con el agua.

2.- Resistencia a la humedad.

3.- Resistencia al agua bajo presin de la misma.

Se entiende por resistencia al agua o resistencia al contacto con el agua a

aquella caracterstica por la cual un explosivo sin necesidad de envuelta especial

mantiene sus propiedades de uso inalterables un tiempo mayor o menor, lo cual

permite que sea utilizado en barrenos con agua.

Si un terreno contiene agua emplearemos gomas, riogeles, etc., cuyo comportamiento

al agua es excelente. Nunca se deben emplear explosivos polvurolentos (Anfos) en

contacto directo con el agua. Ahora bien, si el agua la agotamos con la carga de fondo,

podremos emplear en la carga de columna explosivos polvurolentos. En cualquier

caso los explosivos polvurolentos se comportan muy bien en barrenos sumamente

hmedos si el contacto con el agua no es mucho. Es aconsejable en estos casos

hacer la mitad de barrenos para cargarlos rpidamente y efectuar la pega.

En referencia al tercer punto, nos referimos no solo a que el explosivo soporte

el contacto con el agua, sino que adems aguante altas presiones debidas a las

grandes profundidades. Los explosivos utilizados en este caso contienen como

aditivos metales pesados, que les confieren caractersticas muy especiales, como es

el caso de la goma GV submarina.

7.- Humos.

Se designa como humos al conjunto de los productos resultantes de una

explosin, entre los que se encuentran gases, vapor de agua, polvo en suspensin ,

etc. Estos humos contienen gases nocivos como el xido de carbono, vapores

nitrosos, etc., y si bien su presencia no tiene importancia en voladuras a cielo abierto,

si la tiene en voladuras en minas subterrneas y sobre todo si se realizan en lugares

Retacado

Carga columna (Nagolita)

Carga de fondo (Goma 2)

con poca ventilacin. En este caso pueden ocasionar molestias e intoxicaciones muy

graves a las personas que vayan a inspeccionar la voladura.

Para los trabajos subterrneos la composicin del explosivo debe tener una

proporcin suficiente de O2 capaz de asegurar la combustin completa.

Sensibilidad y dimetro crtico.Sensibilidad: Puede definirse como la facilidad relativa del mismo para

detonar.

Esto presenta una paradoja para los tcnicos en explosivos, pues por un lado

una elevada sensibilidad supone una clara ventaja de cara al funcionamiento del

explosivo, pero a su vez puede suponer una gran desventaja en cuanto al riesgo de

detonar bajo cualquier estmulo accidental. As pues, vemos que existen dos

conceptos distintos dentro del trmino genrico de sensibilidad; el primero relacionado

con la mayor o menor facilidad para que un explosivo detone cuando se desea, que

denominaremos sensibilidad deseada, mientras que el segundo se refiere a la mayor o menor propensin a que un explosivo detone bajo cualquier estmulo accidental, que

denominaremos sensibilidad indeseada.Este ltimo concepto, indito hasta ahora en ala tecnologa de los explosivos,

puede cuantificarse en algunos casos como el mnimo estmulo accidental necesario

para que se produzca una explosin. En otras palabras, podemos afirmar que una alta

sensibilidad indeseada trae consigo una elevada susceptibilidad a la detonacin

accidental, mientras que una baja sensibilidad indeseada equivale a una baja

propensin a la iniciacin fortuita, bajo el estmulo de cualquier fuente de energa

distinta de la normalmente empleada.

Siempre existe un solapamiento entre ambas sensibilidades, por lo que en

general una alta sensibilidad deseada implica una elevada sensibilidad indeseada y

viceversa.

Esta tendencia est muy acentuada en los explosivos convencionales, en los

que se parte de un producto altamente sensible a todo tipo de estmulos, al que se le

insensibiliza con una serie de productos.

Entre los explosivos ms comnmente empleados, las dinamitas son los de mayor sensibilidad, por llevar en su composicin nitroglicerina. Todas ellas se inician

fcilmente con detonadores ordinarios y desde luego con cordn detonante de

12 gr / ml. Los hidrogeles son mucho ms insensibles, no llevan nitroglicerina y requieren unos iniciadores ms potentes, aunque tambin todos detonan con

detonadores ordinarios y cordones detonantes de 12 gramos para arriba. Estos

explosivos evitan todo riego de explosin debido a roces violentos o grandes

presiones, como por ejemplo ser pisados por las orugas de un tractor o una

excavadora.

Dimetro crtico: Cualquier explosivo en forma cilndrica tiene un dimetro por debajo del cual no se propaga la velocidad de detonacin.

Para explosivos nitrados, como el NO3 NH4, puede alcanzar valores hasta de

10 pulgadas, pudiendo ser insignificante tanto para la pentrita como para el nitruro de

plomo, que son los que se utilizan en los cordones detonantes y detonadores.

Es necesario decir que en el dimetro crtico influye la densidad y el

confinamiento de los explosivos en los barrenos.

TEMA 2. COMBUSTIN COMPLETA EN LAS REACCIONES EXPLOSIVAS.

Combustin completa en las reacciones explosivas.NOTA. Cae siempre en examen, sobre todo los ejercicios.

No es fcil estudiar detalladamente la influencia del oxgeno en las

caractersticas del explosivo; sin embargo es necesario procurar que si se van a

utilizar en minera subterrnea no se forme el temido CO (monxido de carbono),

porque este gas se fija en la sangre dando lugar a un compuesto llamado

Carboxihemoglobina, que paraliza las funciones vitales sin que la agona se advierta.

Adems este gas no es fcilmente detectable ya que es incoloro, inodoro e inspido.

Para lograr este objetivo, el oxgeno debe de estar en la proporcin necesaria

para que la combustin sea completa, dando as lugar a que todos los tomos de

carbono se oxiden completamente dando CO2. Todos los tomos de hidrgeno que se

formen deben dar lugar a molculas de H2O, pudiendo estar tambin presentes

molculas de nitrgeno, as como molculas de oxgeno O2.

(x + y) H2O + CO2 + N2 + ...........

Todo el conjunto del explosivo. Otros gases sin importancia.

EJERCICIOS PRCTICOS.

1.- Calcular el coeficiente m de la nitroglicerina en una gelamonita preparada

con nitrocelulosa, as como la composicin centesimal de esta mezcla explosiva para

que se verifique una combustin completa.

Nitrocelulosa: C24 H32 ( O NO2 )8 O12. Pm: 1008.

Nitroglicerina: C3 H5 ( O NO2 )2. Pm: 227.

2.- Calcular la composicin centesimal de un explosivo compuesto por 3

moles de TNT y ( NH4 ) NO3 para que se verifique una combustin completa.

TNT: C6 H2 ( NO2)3.

N.A: NO3 NH4.

3.- Se dispone de dos explosivos: cheditta y tetralita. Calcular el porcentaje

de cada uno de ellos para que en su mezcla se verifique una combustin completa.

Cheditta: Cl O4 NH4.

Tetralita: C6 H2 ( NO2)3 N CH3.

Balance de oxgeno. Se usa para conocer el porcentaje de oxgeno que le sobra a un elemento, o el

porcentaje que le falta de oxgeno.

1.- Determinar el balance de oxgeno de la tretalita, cuya reaccin explosiva

es.

2 C6 H2 ( NO3 )4 N CH3 ----------- CO2 + 13 CO + H2O + 4 H2 + 5 N2

2.- Calcular el balance de oxgeno de la nitroglicerina, cuya reaccin

explosiva es:

C3 H5 ( NO3 ) ----------- 3 CO2 + 5 / 2 H2O + 3 / 2 N2 + 1 / 4 O2

3.- Calcular el balance de oxgeno de la pentrita, cuya reaccin explosiva es:

C3 H5 ( NO3)3 --------- 3 CO2 + 5 / 2 H2O + 3 / 2 N2 + 1 / 4 O2

TEMA 3.- EXPLOSIVOS COMERCIALES.

Generalidades. Una vez vistas las propiedades generales de los explosivos, ha llegado el

momento de ver las distintas clases de explosivos que nos ofrece el mercado, para

elegir el adecuado en cada aplicacin. Dividiremos los explosivos comerciales en dos

grandes grupos.

Explosivos con nitroglicerina.

Explosivos sin nitroglicerina.

Explosivos con nitroglicerina. Son sin duda los ms potentes de los dos.

Esta cualidad no es siempre la mejor, ya que en ocasiones se prefieren

explosivos menos potentes, con el fin de conseguir una granulometra

grande. Son explosivos ms delicados, necesitan mejores condiciones de

almacenamiento.

Explosivos sin nitroglicerina. Son ms seguros, algo ms inestables y

tambin de una potencia apreciable, aunque menor.

Dinamitas.Se entiende como tales aquellas mezclas sensibles al detonador entre cuyos

ingredientes figura la nitroglicerina. Su nmero y clase es extremadamente variado

segn pases y marcas, variando tambin sus componentes adicionales, siendo los

principales componentes los siguientes:

Explosivo base: nitroglicerina. Explosivos complementarios: trilita, nitrobenceno, etc. Aditivos generadores de oxgeno: nitrato amnico, nitrato sdico, nitrato

potsico, as como cloratos y percloratos.

Sustancias que aumentan la potencia: aluminio, silicio y magnesio.

Clases de dinamitas.

1.- GOMAS.

Estn constituidas fundamentalmente por nitroglicerina y nitrocelulosa,

pudiendo llevar en su composicin los elementos anteriormente dichos.

Sus principales ventajas son su consistencia plstica, una gran densidad,

magnfico comportamiento al agua y una gran potencia, siendo la goma pura el ms

potente de los explosivos comerciales.

Estos explosivos han sido sustituidos por las denominadas gomas especiales

debido precisamente a su elevada sensibilidad unida a su alto precio.

2.- GOMAS ESPECIALES.

Incorporan como agente oxidante el nitrato amnico, que no siendo un

explosivo base, contribuye a la energa de la explosin, al mismo tiempo que acta

como oxidante, para obtener un balance de oxgeno adecuado. Esto permite obtener

un explosivo de potencia algo menor que las anteriores gomas, con menores

proporciones en nitroglicerina.

Ya no son tan excesivamente sensibles y adems nos ofrecen un menor costo

por unidad de potencia. Conservan su plasticidad, tienen un comportamiento algo peor

al agua, pero excelente de todas maneras, pero son los ms adecuados para la

mayora de los trabajos que se presentan en la prctica, pudindose utilizar en

barrenos llenos de agua.

Su aplicacin fundamentalmente es como carga de fondo de barrenos de

mediano y gran dimetro, y para la voladura de rocas de consistencia de dura a muy

dura, utilizndose como carga de columna nagolita.

Para dimetros por debajo de dos pulgadas suele utilizarse como carga nica

del barreno porque al ser 2 pulgadas el dimetro crtico de las nagolitas, su utilizacin

es imposible.

Agente explosivo de baja densidad: anfo, nafo, nagolitas.

Se conocen con el nombre de explosivos polvurolentos, siendo conocidos en

Espaa como nagolitas. Empezaron a emplearse en al dcada de los setenta,

llegando su consumo a ser el 75% de los explosivos utilizados en le mundo. Es un

explosivo con unas caractersticas individuales muy malas, (hidroscpico, poco

potente, mala conservacin, ....), sin embargo su precio lo hace el ms utilizado hoy en

da en minas a cielo abierto.

Se trate de principalmente de una mezcla de nitrato amnico ms fuel oil.

Caractersticas ms importantes de los anfos.

1110

Se descubri sobre el 1950 despus de una desastrosa explosin que tuvo

lugar en una fbrica de nitrato amnico en EE.UU. Aparte de otras consecuencias,

este hecho centr la atencin de los fabricantes en el potencial demostrado por el

nitrato amnico, y a partir de los aos 60 se empez a utilizar con xito el nitrato

amnico sensibilizado con fuel-oil.

As surgieron los anfos, que por su potencia relativamente elevada, facilidad de

manipulacin y sobre todo por su bajo precio, gan con rapidez la supremaca en la

mayora de las canteras y minas a cielo abierto existentes.

Caractersticas intrnsecas y extrnsecas.Se llaman intrnsecas aquellas en las que el operario no puede actuar. Las ms

importantes son:

1. Tamao y tipo de grano.

2. Contenido en fuel-oil.

3. Contenido de agua.

4. Sensibilidad.

Factores externos son aquellos en los que el usuario tiene mucho en que

actuar.

1. Densidad de la carga.

2. Dimetro del barreno.

3. Iniciadores.

Caractersticas Intrnsecas.TAMAO Y TIPO DE GRANO.Tienen forma de granos, parecidos a los granos de arroz, son porosos, rellenos

de aire, ya que as tienen una mayor velocidad de liberacin de la energa. La

porosidad ptima parece estar prxima a 007 cm /grCONTENIDO EN FUEL- OIL.

(1)5 6 7 8 94321

Equilibrio en oxgeno

2500

3000

3500

4000

(2)

V (m/s)

% Fuel - Oil

La influencia del fuel-oil incorporado a la mezcla de nitrato amnico, en

proporciones variables viene reflejada en la figura. La mxima velocidad de detonacin

se alcanza para un contenido en fuel-oil de 55 %; igualmente para esta proporcin se

alcanza el equilibrio en oxgeno.

En la zona (1), al disminuir el porcentaje en fuel-oil, significa que aumenta el

porcentaje en nitrato, y como este es un dador de oxgeno, la zona (1) presenta un

claro exceso en oxgeno. En esta zona se ve que la velocidad de detonacin

disminuye muy rpidamente, a la vez que el descenso en porcentaje en fuel-oil.

En la zona (2), donde ya la proporcin en nitrato amnico es ms pequea, hay

un defecto de oxgeno, y si bien la velocidad de detonacin tambin disminuye, lo hace

de forma ms suave que en la zona (1).

CONTENIDO DE AGUA.

En la figura se muestra la influencia del agua sobre la velocidad de detonacin

de las nagolitas. Es de sobra conocida la propiedad del nitrato amnico de ser muy

hidroscpico (absorbe la humedad). Con porcentajes de contenidos en agua inferiores

al 9% la velocidad va disminuyendo, pero conservando siempre velocidades mayores

a los 2000 m. Con humedades superiores al 9% no se deben utilizar nagolitas a

granel; En este caso habra que encargar nagolitas envueltas en plstico para retrasar

dicha absorcin de agua.

SENSIBILIDAD.Se entiende por sensibilidad la mayor o menor facilidad que tiene un explosivo

para ser detonado.

4 86 1022000

2500

3000

3500

% en H2O

V

Los anfos son unos explosivos de detonacin no ideal , es decir, son muy

insensibles, cualidad esta que es til para evitar accidentes, pero puede provocar el

fallo en el barreno.

En la mayora de los casos se usan como carga de columna, siendo la carga

de fondo las gomas, encargndose estas de la correcta explosin de toda la carga.

En ocasiones la nagolita se puede utilizar sola en grandes dimetros de

sondeo, mayores siempre de 7 pulgadas. En este caso conviene aumentar l

sensibilidad, consiguindose esto con el aumento de la densidad en el interior del

barreno, prensando la nagolita con la tacadera, con cuidado en pasarnos, ya que la

nagolita podra sufrir fallos, debiendo procurar que la densidad no sobrepase del 095

096 %.

Factores externos.DENSIDAD DE CARGA.

La figura muestra la influencia de la densidad de carga sobre la velocidad de

detonacin.

Se observa que el aumento de la velocidad de detonacin es casi lineal con el

aumento de la densidad. En la figura se muestran tres dimetros de sondeo siendo

casi paralelas las tres curvas.

La densidad de carga debe conseguirse en el proceso mismo de su colocacin

en el barreno mediante tcnicas que van desde el compactado hasta el llenado por

cargadores especiales. De esta forma podramos conseguir densidades incluso

gr / cm10950908508

3

4

5

2000

2500

3000

3500

superiores a la unidad, pero en general la sensibilidad disminuye notablemente con

densidades superiores a 095.

DIMETRO DE CARGA.

El efecto del dimetro de la carga sobre la velocidad de detonacin en los

anfos se aprecia en la figura; en ella se puede observar como crece la velocidad de

detonacin a medida que el dimetro de barreno aumenta hasta cierto lmite, (9 8

pulgadas), a partir del cual la velocidad de detonacin permanece constante.

Este hecho ha llevado a la tendencia de utilizar calibres de perforacin cada

vez mayores, porque de esta manera aprovechamos mejor las caractersticas de la

nagolita, a la vez que se reducen los costos totales por metro cbico de roca

arrancada.

Las nagolitas se pueden usar de carga nica de barreno para dimetros de

entre 10 a 12 pulgadas y en terrenos semiduros como mximo.

Se sabe que un dimetro prximo a las dos pulgadas es el dimetro crtico ms

bajo para lograr una autopropagacin satisfactoria de los anfos, por lo tanto nunca se

debe usar este explosivo con dimetros inferiores a las dos pulgadas. Lo ms normal

es utilizarla como carga de columna utilizando como carga de fondo explosivos muy

potentes: gomas y riogeles. En este caso con dimetros de 3 pulgadas a mayores se

pueden utilizar para rocas de semiduras a duras.

3 4 5 6 7 8

4000

3500

3000

2800

Dimetro en pulgadas

INICIACIN DE LAS NAGOLITAS.

Cebado axial.

Al estudiar la iniciacin de un explosivo hay que tratar de conseguir de l una

velocidad de detonacin lo ms barata posible para conseguir un mayor

aprovechamiento de su potencia.

El iniciador de un barreno cargado de anfo debe proporcionar una energa

suficiente para provocar la detonacin de todas sus partculas, porque de no ser as

puede provocar defragacin o detonacin parcial. Este fenmeno se puede observar por la emisin de humo naranja que es desprendido despus de la explosin. Estos

gases son xidos nitrosos provocados por:

Detonador

Cordn detonante

Cartucho goma 2

Retacado

Anfo

Goma 2

1. Insuficiencia de cebado.

2. Presencia de agua en el barreno.

3. Mala mezcla de N.A. y F.O.

Diversos estudios han demostrado que independientemente de que se consiga

la potencia mnima necesaria para iniciar el anfo, es imprescindible tambin utilizar

una cantidad mnima de un explosivo muy potente.

Todos los parmetros vistos (dimetro de barreno, dimensin de los granos,

homogeneidad de la mezcla, etc.) influyen en el valor de la velocidad de detonacin

alcanzada.

Para dimetros de barreno inferiores a 6 pulgadas estas consideraciones

tienen muy poco valor, puesto que ser prcticamente imposible alcanzar velocidades

de detonacin superiores a los 3000 metros, por muy bien que las iniciemos.

Actualmente se siguen investigando diversas sustancias metalizadas a base de

aluminio, manganeso, etc., para aumentar sus caractersticas energticas. De

momento no se han obtenido resultados concluyentes.

Para barrenos de 12 pulgadas se han podido conseguir hasta velocidades de

detonacin de hasta 4500, utilizando como mtodo de iniciacin la iniciacin axial, que consiste en introducir por el eje del barreno cordn detonante con cartuchos de

goma 2, hasta alcanzar 370 gramos de concentracin de explosivo por metro lineal. La

iniciacin conseguida es la mejor de las posibles, puesto que logran transmitir a todos

los granos de nagolita una perfecta iniciacin.

Por qu es necesario acelerar el anfo a tan grandes velocidades de

detonacin?.

La teora de mecnica de rocas indica que el explosivo ms adecuado para

fracturar una determinada roca es aquel que tiene una velocidad de detonacin igual o

parecida a la velocidad propia de transmisin de la roca.

La mayora de estas rocas, entre las que se encuentran los granitos, dioritas,

basaltos, cuarcitas, etc., tienen una velocidad de transmisin siempre superior a los

400 m/s. Si para su arranque utilizramos nagolitas del orden de velocidad de

detonacin de 3000 m/s, se obtendra, a parte de una mala fragmentacin, un frente

de trabajo totalmente irregular y por lo tanto muy inseguro puesto que la nagolita no

tiene la velocidad de detonacin suficiente que garantice una potencia desarrollada

capaz de producir buenos efectos de fragmentacin en rocas tan duras y compactas.

Podemos pues concluir que el anfo puede ser un explosivo, que con una

iniciacin eficaz, puede proporcionar una serie de ventajas en su utilizacin, que de

otro forma le haran muy poco til en aquellas rocas que por sus caractersticas

necesiten mayor potencia.

En Espaa los anfos son conocidos con el nombre comercial de nagolita, que

es suministrada en sacos de 50 kg, o bajo peticin, en cartuchos envueltos en plstico,

siempre con calibres, dimetros, superiores a 45mm.

La aplicacin ms corriente de este explosivo es como carga total en rocas

blandas y dimetros superiores a 7 pulgadas, y como carga de columna en rocas de

semiduras a duras, utilizando en este caso como carga de fondo un explosivo potente,

como pueden ser las gomas o los hidrogeles.

TEMA 4. HIDROGELES (SLURRIES).

Introduccin.Podemos definir los hidrogeles como composiciones explosivas formuladas en

trminos de un sistema de oxidacin reduccin.

Estn constituidas por una parte oxidante (nitratos inorgnicos) y otra

reductora, con suficiente cantidad de O2 como para reaccionar violentamente con el

exceso de O2 del agente oxidante. La parte reductora puede estar constituida por

cualquier materia combustible. Pueden ser sustancias explosivas deficitarias en O2

como la trilita, algunas plvoras, o bien sustancias no explosivas como hidrocarburos y

metales ligeros, como el aluminio y el magnesio.

Estas mezclas as formadas presentan un excelente comportamiento en el

agua, lo que constituye una de las propiedades ms notables de estos productos.

Principales aplicaciones.

Los hidrogeles nacieron para paliar los defectos que presentaban las nagolitas,

pero sin embargo potencian al mximo el resto de sus cualidades. En consecuencia

vamos a analizar las ventajas de los hidrogeles respecto de los anfos.

En los barrenos con agua no existe comparacin posible, mientras que en los

barrenos secos es donde es necesario evaluar todos los factores que influyen en el

costo de toda la explotacin antes de dar una respuesta. En general, cuanto ms seca

N

Tiempo

Presin detonacin H

y menos dura sea la roca, menos ventajas presentan los hidrogeles respecto de los

anfos.

Un factor importante que le presenta una ventaja a los hidrogeles es que por

tener mayor potencia, es necesaria una menor perforacin. En los anfos podemos

obtener una velocidad mxima de detonacin de entre 2000 y 2500 m/s, mientras que

los hidrogeles alcanzan los 4000 m/s.

El comportamiento de los explosivos en cuanto a presin de detonacin est

representado en la figura. El pico inicial de altsimas presiones generadas por los

hidrogeles produce una compresin de la roca que rodea al barreno los

suficientemente fuerte como para fracturar. Este fenmeno se extiende solamente una

distancia pequea alrededor del barreno (2 x dimetro). Despus la presin disminuye

rpidamente de tal forma que este repentino descenso de la compresin permite a la

roca expandirse, y al ser tan rpido el suceso, se sobrepasa el lmite de resistencia a

la traccin de la roca, originando su rotura por tensin. Como la resistencia a la

traccin es aproximadamente un centsima parte de su resistencia a la compresin, el

fenmeno va prolongndose hasta que se produzca la rotura de la roca. Estos hechos

tienen lugar antes de que se empiece a producir ningn movimiento en la roca.

Posteriormente se produce el movimiento de la masa de roca, dando lugar a una

reduccin del tamao de los fragmentos por choques y cadas de los fragmentos.

En contraste, el anfo con una mayor generacin de gas y una velocidad de

detonacin menor, produce una presin mucho ms baja y sin pico, pero que se

mantiene durante ms tiempo que en los hidrogeles. En este caso la roca se rompe

por este empuje mantenido, que fragmenta la roca aprovechando sus puntos ms

dbiles, como pueden ser juntas o fracturas naturales. Debido a la escasa presin

ejercida por le anfo, las distancias a las caras libres a las que se puedan romper

formaciones duras, son muy pequeas, y este hecho es an ms pronunciado cuando

las partes a volar estn cerradas; es decir, sin superficies libres que permitan su

desplazamiento, como sucede en las partes bajas de los bancos y en las filas

posteriores de las voladuras.

Esta es la razn por la cual los hidrogeles se usan preferiblemente como carga

de fondo en aquellas formaciones en las que el anfo solo puede arrancar las partes

ms altas del banco.

Por otro lado los hidrogeles son capaces de fragmentar formaciones rocosas

en las circunstancias ms difciles, cuando no hay prcticamente salida, propiedad que

los hace los apropiados como carga de fondo para evitar repis.

Para poder efectuar una comparacin objetiva entre los hidrogeles y las

nagolitas es necesario considerar todos los factores determinantes del coste de una

explotacin: perforacin, carga y transporte, gastos de quebrantacin y costes de

mantenimiento.

Es evidente que la razn ms importante de la gran utilizacin de los anfos es

la de ser la fuente de energa ms barata; no obstante conviene tener en cuenta que el

uso de los anfos lleva asociado gran cantidad de costes ocultos, como un exceso de

perforacin (sobreperforacin), problemas ocasionales con los repis (menor

rendimiento de las palas cargadoras), mayores gastos de mantenimiento, etc. Estos

gastos pasan desapercibidos muy a menudo en el conjunto de los gastos operativos.

Sobre este particular es muy til tener en cuenta que en muchas ocasiones un

pequeo incremento en el coste del explosivo queda ampliamente compensado en

virtud a los considerables ahorros que ello produce en otras partidas del coste total de

la explotacin.

Como consecuencia de todo lo dicho, podemos afirmar que en la mayora de

las ocasiones los hidrogeles compiten ventajosamente con el anfo, siendo tanto mayor

esta ventaja cuanto ms dura y hmeda este la roca. Pero an en los casos en que las

diferencias no sean apreciables, la mejor solucin resulta una combinacin de ambos,

utilizando los hidrogeles como carga de fondo y los anfos como carga de columna.

Como sntesis pueden resumirse como ventajas de los slurries:1. Por su gran insensibilidad son muy seguros, tanto en voladura

como en la manipulacin y en el desescombro.

2. Permiten la carga a granel con un llenado de grado del 100 %,

cualidad importantsima para que el explosivo realice todo el trabajo til.

3. Su resistencia al agua es siempre excelente.

4. Poseen elevada velocidad de detonacin, densidad y potencia.

5. Permiten la mecanizacin del procedimiento de carga. El

transporte se realiza con camiones cisterna, llenndose los barrenos con

una manguera con un dimetro inferior al dimetro crtico del explosivo

como medida de seguridad para que en caso de accidente, la explosin no

se propague al camin.

Desventajas ms importantes:1. Precio ms elevado.

2. Operaciones de carga menos sencillas que en el caso de

los anfos.

3. Si existieran grietas en los barrenos, pueden haber

prdidas de explosivo.

TEMA 5. ACCESORIOS DE VOLADURAS. RIEGOS EN SU MANIPULACIN. APLICACIONES.

Generalidades.A parte de la correcta eleccin de un explosivo, el xito de una voladura est

frecuentemente condicionada al buen uso de los elementos accesorios, que participan

directamente en el proceso primario de la iniciacin. Dentro de estos accesorios en la

tcnica de voladura elctrica, sin duda el ms importante es el detonador, tanto por los

riesgos que pudiera entraar su manipulacin como , sobre todo, por la influencia

sobre los resultados de la voladura y fragmentacin del escombro.

Detonadores elctricos. Descripcin.

Tapn cierre

Inflamador

Pasta retardadoraVaina metlica

Carga primaria

Carga secundaria

Est constituido por una cpsula metlica de cobre o aluminio, cerrada por un

extremo y con un tapn en el lado opuesto, lo cual hace que el detonador sea estanco

al agua. En su interior lleva un explosivo base, uno primario, un inflamador y una pasta

de retardo.

Cuando el detonador es de tiempo, tanto si es de retardo como de

microrretardo, lleva incorporado entre el inflamador y el explosivo un dispositivo

denominado pasta de retardo, cuya longitud vara segn el nmero de detonador; cuanto ms alto sea el nmero, ms largo es el detonador (0 no tendr pasta de

retardo). El inflamador constituye el dispositivo elctrico, y est formado por dos

electrodos cuyos extremos estn unidos entre s por un filamento metlico calibrado,

que se pondr rojo cuando sean atravesados por una intensidad de corriente

suficiente.

Los hilos de alimentacin se enrollan en madejas segn su longitud, de tal forma que se pueden extender sin que formen nudos.

Al atravesar una corriente acta la pldora inflamadora provocando la explosin

del detonador, en el caso de que sea instantnea, nmero 0, o bien el encendido de la

pasta retardadora cuando el detonador es de tiempo.

Clasificacin de detonadores elctricos. Se clasifican en funcin de los siguientes criterio:

1.- Por su retardo en la detonacin. 1. Detonadores de retardo de medio segundo.

2. Detonadores de microrretardo de 20 a 30 milisegundos.

3. Detonadores instantneos.

2.- Por su sensibilidad elctrica.1. D. sensibles S.

2. D. insensibles I.

3. D. altamente insensibles A.I.

3.- Por su aplicacin.1. D. ssmicos.

2. D. antigris.

3. D. bajo presin de agua.

Detonadores instantneos. Son detonadores sin pasta de retardo, reducidos

al nmero cero. Se aplican a cielo abierto en la primera lnea de tiro, al lado del frente

libre, y en taqueos secundarios.

En estos detonadores al incidir la pldora sobre la carga primaria, la explosin

coincide en el instante de apretar el botn del explosor.

D. de retardo de medio segundo. Estos hacen explosin con una

determinada secuencia a intermedios regulares de medio segundo.

Se diferencian de los instantneos en que estn provistos de una pasta, que

interpuesta entre la pldora del inflamador y la cara primaria, produce el efecto de

retardo.

Con este tipo de detonadores se consigue, al existir un intervalo de tiempo

suficiente entre un nmero y el siguiente, que cada barreno produzca el arranque de la

parte de roca correspondiente, dejando al barreno consecutivo una superficie libre.

La roca empieza a agrietarse en las proximidades de un barreno tan pronto

como se produce la explosin, completndose este agrietamiento en algunos

milisegundos, pero siendo proyectada fuera de su lugar unos 100 milisegundos

despus del disparo. Aunque este dato no es una constante absoluta, sino que

depende de la naturaleza de la roca, tipo de explosivo y sistema de carga; podemos

calcular en pizarras y calizas que es un valor de 100 milisegundos.

En Espaa se fabrican con una secuencia de encendido de 05 segundos,

siendo este tiempo muy grande en voladuras a cielo abierto porque cuando se ha

desprendido la roca, los barrenos de la fila de atrs no han salido, pudiendo existir

robos de carga, con el gran peligro que esto entraa, primero porque pueden quedar

barrenos con el explosivo al descubierto y no salir, y segundo, de no existir robos de

carga totales, la cara libre que quedase es tan pequea que las proyecciones de la

voladura son totalmente incontroladas, quedando un frente de trabajo totalmente

irregular e inseguro, quedando estos detonadores fuera de uso en minera a cielo

abierto.

Detonadores de microrretardo.

Estos detonadores son de constitucin anloga a los de retardo con la

diferencia de que la pasta de retardacin tiene una velocidad de combustin mucho

mayor.

Estos detonadores, que en realidad deberan llamarse de milirretardo teniendo

en cuanta el intervalo de tiempo entre dos detonadores distintos, (20 30

milisegundos), han constituido un gran avance en la tcnica de arranque por

explosivos y su empleo es indispensable en cielo abierto y explotaciones

subterrneas.

Sus principales ventajas son:

1. Mejor fragmentacin para la misma carga explosiva, con la

consiguiente reduccin de consumo de explosivos en el taqueo.

2. Menor riesgo de proyecciones al disminuir el peligro de que unos

barrenos sean descabezados por los anteriores.

3. Mejor control en el nivel de vibraciones.

El mejor grado de fragmentacin que se obtiene con estos detonadores en

comparacin con los de retardo se explica de la forma siguiente: si en el momento en

que hace explosin un barreno, la roca que va a ser abatida por l se halla en tensin

como consecuencia de la explosin de un barreno anterior, nmero anterior, es

evidente que el segundo barreno producir el mximo efecto de rotura, ya que la roca

est sometida al influjo de tensiones que inician su agrietamiento disminuyendo su

resistencia . Para aprovechar al mximo este efecto es preciso que le transcurso del

tiempo entre ambos detonadores est comprendido entre ciertos lmites, que

dependen del tipo de roca, estratificaciones, separacin entre barrenos, esquema de

3 3 3

2 2 2

1 11

V

encendido y procedimiento de cebado. Por una parte este tiempo no debe ser tan

pequeo como para que los disparos resulten instantneos, sobre todo cuando

pertenecen a dos filas diferentes, y por otro lado no debe ser tan grande como para

que hayan desaparecido ya las tensiones internas y se haya desprendido la roca de la

primera fila de barrenos.

Con respecto al tiempo mnimo entre dos disparos consecutivos, parece lgico

que el segundo haga tiempo despus de que en el primero se halla ultimado en

proceso de agrietamiento. Aunque existen discrepancias a la hora de definir el tiempo

de retardo ms conveniente entre dos nmeros consecutivos, puede decirse que este

oscila entre 15 y 40 milisegundos. Como estos detonadores tienen un tiempo de

retardo de 20 milisegundos, estn dentro de ese intervalo y por lo tanto cumplen con

lo anteriormente dicho.

Sensibilidad elctrica.Respecto a la sensibilidad de los detonadores respecto a la corriente elctrica,

se observa una marcada tendencia mundial hacia los detonadores ms insensibles

tipo I (insensibles) y A.I. (altamente insensibles), como consecuencia directa de la creciente preocupacin que existe a todos los niveles por la seguridad en el trabajo.

No obstante, si las condiciones de la voladura son las adecuadas, no hay

tormentas elctricas, no hay lneas de alto voltaje, todas las emisoras estn paradas,

etc., los detonadores sensibles se pueden utilizar, ya que el tiempo que se emplea en

tirar la lnea hasta llegar al sitio donde se va a colocar el artillero, es mucho mayor con

detonadores A. I e I, ya que el peso del carrete es infinitamente mayor, y la mina ha de

estar parada durante el tiempo de conexin de la pega, por lo que la decisin de

utilizar el tipo de detonador queda a buen criterio del jefe de la mina.

DetonadorImpulso de encendido

Intensidad de corriente mnima

Intensidad de corriente mxima

S 08 1 08 018I 8 16 15 045

A.I. 1100 2500 25 4

Para significar la importancia de la sensibilidad elctrica de cada tipo de

detonador, vamos a determinar la posibilidad de detonacin fortuita de un detonador

de cada tipo por el que circulase una intensidad de 1 Amperio. Para ello calcularemos

el tiempo necesario para que se alcance el impulso de encendido segn

especificaciones de cada detonador.

Detonador por el que pase 1 A.

S = I . t t = S / I

(S) t = 3 / 1 = ms

(I) t = 16 / 1 = 16 ms

(A.I ) t = 2500 / 1 = 2500 ms

La experiencia nos refleja que para los detonadores I y A. I no se producira

una iniciacin fortuita debido a que el tiempo necesario para alcanzar el impulso de

encendido es lo suficientemente grande como para que se produzcan prdidas de

calor tanto por conduccin como por radiacin, no producindose la inflamacin de la

cerilla del detonador.

Riesgos de iniciacin de detonadores elctricos por electricidad esttica.

Los fenmenos electrostticos descansan en procesos de contacto; por ello

depende siempre de las superficies, las cuales, debido a que constantemente se

encuentran en mutacin, hace muy difcil que se puedan reproducir, y se comprende

que sus efectos sean en la mayor parte de los casos inesperados. De aqu que al

abordar un estudio de esta naturaleza, y a pesar de que resulte seguro que no existe

ninguna diferencia esencial entre las leyes de la electricidad esttica y las de la

dinmica, y de las condiciones especiales de las descargas electrostticas, requieren

de un cambio de mentalidad mucho ms importante de lo que parece a simple vista.

Vamos a desarrollar algunas ideas fundamentales sobre el encendido

involuntario de los detonadores elctricos debido a estas corrientes:

1 Caso: Encendido de un detonador por descarga de un cuerpo

cargado.

Este caso se produce cuando uno de los terminales hace contacto con tierra

(potencial nulo), y el otro toca un cuerpo cargado (un operario cargado con electricidad

esttica), la ddp existente provoca que el filamento se ponga incandescente

provocando su explosin.

La manera de evitarlo sera mantener los finales de la madeja unidos,

consiguiendo que los dos terminales estn en al mismo potencial, ddp = 0.

De todas maneras esta medida pierde su efectividad en el momento de

conectar la pega. Para evitar este riesgo habra que reducir la sensibilidad elctrica del

detonador, es decir, utilizar los de alta insensibilidad que requieren una energa de

iniciacin, como se ha visto, 1000 veces superior a los de los detonadores normales

S.

2 Caso. Iniciacin por descarga elctrica. Por descarga entre el

filamento y el casquillo.

Este caso se puede presentar cuando un operario cargado electrostticamente

al desenrollar la madeja deja caer el detonador y este hace masa con tierra. Si

mantiene en las manos un terminal, se produce el mismo caso anterior.

La manera de evitarlo es mantener cortocircuitados los terminales del

detonador para que no haya ddp y no se produzca el accidente. Pero ocurre todo lo

anteriormente dicho, por lo que se recomienda utilizar los detonadores A. I.

Hombre

Tierra

Diferencia de potencial

Hombre

3 Caso. Iniciacin fortuita de los detonadores por proximidad de lneas

de transporte de energa.

Para detonadores S.

Tensin kw Distancia mnima70 20 m130 30 m220 40 m400 60 m

Las lneas elctricas pueden inducir en los detonadores corrientes capaces de

provocar la explosin de los mismos. Las distancias a las que pueden emplearse los

detonadores elctricos dependen del voltaje de la lnea y de la sensibilidad del

detonador. Para el caso de los detonadores sensibles, las distancias mnimas son las

que se indican en la tabla.

4 Caso. Iniciacin por accin galvnica.

Se ha comprobado que en algunas minas metlicas en las zonas de contacto

de dos minerales distintos, e incluso mineral con estril, es posible que se produzcan

efectos galvnicos, capaces de provocar la explosin del detonador. Para evitar esto

se tomarn las medidas antes explicadas.

5 Caso. Emisoras de radio.

Las emisoras de radio hay que apagarlas para que no haya coincidencia de

frecuencias de distintos usuarios, ya que pueden provocar la detonacin.

6 Caso. Tormenta con aparato elctrico.

Ante la duda de que pueda aparecer una tormenta elctrica, no cargar los

barrenos, y si estn cargados no poner los detonadores y dejar la pega para otro da.

Tendencias actuales sobre fabricacin de detonadores.

Si se pudiesen iniciar los detonadores sin utilizar la energa elctrica,

desaparecan la mayor parte de los riesgos ya comentados; por este motivo los

fabricantes estn tratando de encontrar otros sistemas en los que no intervenga la

energa elctrica.

En Suecia se ha desarrollado otro detonador, el detonador nonel, cuyo objetivo es permitir el cebado de los barrenos sin utilizar lneas elctricas. Son

detonadores en los que la iniciacin se produce a travs de una pasta explosiva

alojada en el interior de un tubo de plstico, con una velocidad de detonacin de unos

1800 m/s. Pueden adquirirse en la longitud del barreno que se emplee en la voladura.

La seguridad de manejo de estos detonadores es muy alta as como es muy sencilla

su manipulacin, lo que hace que al margen de su elevado costo, constituye una

notable ventaja. El desarrollo de este detonador, a parte de no estar plenamente

desarrollado, puesto que se admiten fallos del 1 %, no pudiendo competir con el precio

con los detonadores elctricos.

Pega elctrica. Aparatos de iniciacin y control de las voladuras.

Tres son los posibles sistemas para el encendido de los detonadores elctricos:

1.- Por conexin a una red de energa elctrica.

A

B

A

B

No es aconsejable el uso de la corriente alterna para el disparo de pegas

elctricas debido al carcter sinusoidal de la corriente da la posibilidad de que la

conexin se produzca en el momento en que la onda de intensidad pase por un cero,

pudiendo dar lugar a fallos por diferencia de sensibilidades de los detonadores.

Este sistema solamente es aconsejable en aquellos casos de voladuras de un

tan elevado nmero de detonadores como para que la capacidad de los explosores

convencionales resulte insuficiente. En cualquier caso el voltaje de la lnea deber

calcularse con un 50 % de exceso sobre el terico necesario para poder alcanzar la

intensidad de tiro deseada. Caso de no disponer en la red de la energa de voltaje

deseado, ser necesario el uso de transformadores intermedios.

Por otro lado, el empleo de unos voltajes muy elevados puede traer como

consecuencia la perforacin de las lneas de tiro que produciran fallos en la voladura.

Por todo lo expuestos y porque se trata de un mtodo caro, si se observan

todas las normas de seguridad, para evitar riesgos de electrocucin, es un sistema de

uso muy poco frecuente.

2.- Empleo de bateras de acumuladores. CC.

La baja capacidad de encendido, as como la dificultad que presentan su

manejo, son delicadas y pesadas, son desventajas tan grandes frente a los explosores

convencionales, que hoy en da puede decirse que no tienen ninguna utilidad.

3.- Empleo de explosores.

Es el sistema ms usado por la autonoma, ligereza y seguridad que presentan

respecto a los otros dos mtodos.

1.- Explosores de dinamo. Los explosores de dinamo son generadores elctricos donde el giro del

inducido se consigue mediante un engranaje de cremallera - pin, o lo que es ms

comn, mediante manivela.

Para evitar fallos estos explosores llevan incorporado un dispositivo especial de

tal forma que la conexin se produce en el instante en que el rotor ha alcanzado la

velocidad de giro suficiente para mantener la f.e.m. en los bornes del aparato.

2.- Explosores de condensador.Son los ms utilizados actualmente, y constan de una manivela encargada de

cargar el condensador, que en condiciones normales est en cortocircuito, mediante

cualquier sistema (por ejemplo un botn), al oprimirle y accionar la manivela, el

condensador se carga, y una vez que alcanza la tensin nominal, si se contina

accionando la manivela sobrepasando la carga lmite, esta se desprender de su

exceso de carga a travs de un dispositivo destinado a tal efecto.

Disponen de unos indicadores, normalmente analgicos, que cuando nos

indica que ha alcanzado su mxima carga el explosor, est listo para el disparo.

Si por cualquier motivo se dejara de oprimir el botn, automticamente el

explosor se descarga, puesto que abre el circuito de descarga entre las placas del

condensador.

Circuito elctrico . Conexiones de los detonadores.

Los detonadores elctricos que inician una voladura se conectan entre s

formando un circuito, que se une a la fuente de energa (explosor) por medio de las

lneas de tiro. Las conexiones pueden hacerse en serie, en paralelo o en serie paralelo.

Las conexiones detonador detonador o detonador lnea, deben ser hechas

procurando que siempre estn aisladas del suelo, sobre todo si estos son hmedos,

porque de lo contrario podran producirse derivaciones que comprometieran el xito de

la voladura, aconsejndose por ello el uso de conectadores, que proporcionan un

eficaz aislamiento y son muy baratos.

Las voladuras (en serie) necesitan un voltaje elevado para su activacin,

siendo necesario para soportarlo emplear hilos de buena calidad y aislamiento. El

aprovechamiento de hilos restantes de otras voladuras puede ser perjudicial y origen

de fallos.

1.- Conexin en serie. Cada detonador se conecta al anterior y al siguiente

por los dos terminales; los extremos libres del primer y ltimo detonador de la serie se

conectan a la lnea de tiro.

Es importante que la lnea de tiro permanezca cortocircuitada por el otro

extremo hasta el momento de realizar ala comprobacin del circuito.

La resistencia total terica, que debera coincidir con la real, medida en el

ohmmetro es:

R t = R l + N . R p + 2 . m . N . 0 065

donde:

R t = resistencia total de la pega.

R l = resistencia de la lnea de tiro.

N = nmero de detonadores.

R p = resistencia del detonador.

m = metraje de los hilos del detonador.

0 065= resistencia por metro lineal de cobre de 0 6 mm de dimetro.

2.- Conexin en paralelo. As como la conexin en serie se caracterizaba

por una elevada resistencia elctrica, en paralelo la resistencia del circuito es muy

pequea y la intensidad de corriente es muy alta.

Esta conexin apenas es utilizada salvo en casos de muy pocos detonadores y

en lugares donde por sus caractersticas especiales es previsible que se den

derivaciones y sea difcil garantizar un perfecto aislamiento en las conexiones. En

estos casos, la pequea resistencia elctrica frente a las altas resistencias de la

conexin anterior aseguran el xito de la pega.

La resistencia total viene dada por:

R t = R l + R d / N

R t = resistencia total.

R l = resistencia de la lnea de tiro.

R d = resistencia de cada detonador.

N = nmero de detonadores.

Circuito 1Circuito 2

Detonador

3.- Conexin serie paralelo. En este sistema procuraremos emplear el

menor nmero de detonadores posible, as como el menor nmero de series posible.

R t = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3 + ...... + 1 / Rn

1.- Queremos una voladura de 200 detonadores. La resistencia de cada uno es de 3

5 ohmios, y disponemos de un explosor capaz para 50 detonadores.

2.- Elegir el explosor adecuado para el disparo de una voladura de 40

barrenos con detonadores AI en madejas de 4m. Se supone una R L de 5 ohmios.

Examen.

3.- Calcular la resistencia en los bornes A B de una voladura de 400

barrenos, si disponemos de un explosor con una capacidad de resistencia de 248

ohmios, sabiendo que la resistencia de cada detonador es de 3 ohmios. Dibujar el

esquema de conexin de la voladura.

4.- Calcular la resistencia en bornes A B en una voladura de 600 barrenos

si disponemos de un explosor para 302 ohmios, siendo la resistencia de cada

detonador 3 ohmios, sabiendo que la resistencia de la lnea de tiro son 25 ohmios.

Secuencia de los detonadores elctricos en una voladura a cielo abierto.

Sistema nonel.

TEMA 6. CLCULO DE VOLADURAS.

Formulas para el clculo de voladuras.Las frmulas las deja en el examen.

Piedra mxima en metros V mxPiedra prctica en metros V1Error de perforacin FEspaciamento prctico en metros E1Sobreperforacin en metros ULongitud del barreno en metros HAltura de banco en metros (vertical) KCarga de fondo en kilogramos QbCarga de columna en kilogramos QpCarga total en kilogramos / barreno Q totCarga especfica en kg / m qConcentracin de la carga de fondo en kg / m QbkAltura de la carga de fondo en metros hbAltura de la carga de columna en metros hpRetacado en metros hoPerforacin especfica m / m. Metros perforados bAnchura de la pega en metros B

V1

U SobreperforacinCarga de fondo

Carga de columna

Retacado

K

V mx = 45 x d

U = 0 3 x V max

H = K + U + 0 05 ( K + U )

V1 = V max F

E1 = 1 25 x V1

Qbk = d / 1000 d = mmhb = 1 3 x V max

Qb = hb x Qbk

Qp = hp x Qpk

Qpk = 0 5 x Obk

hp = H ( hb + ho )

ho = V1

Ce = kilogramos totales / m volados

Voladuras. 1.- Calcular la siguiente voladura:

Anchura de banco: K = 12m

Anchura de la pega: B = 20m

Dimetro perforadora: d = 64 mm

Calcular la carga especfica q y la perforacin especfica b.

2.- Calcular la voladura de las siguientes caractersticas:

Dimetro de perforacin: d = 75 mm.

Anchura de pega: B = 45 m.

Altura de banco: K = 10 m.

Carga especfica y perforacin especfica ?.

3.- Calcular el costo de una voladura sabiendo que :

1. Bocas de perforacin se cambian cada 30 metros. Precio de una

boca = 45 000 pesetas.

2. Carro de perforacin tiene una velocidad perforando de 20 m por

minuto y un consumo de 50 litros de gas oil a la hora. Precio del

gas oil = 50 pesetas.

3. El kilogramo de nagolita cuesta 90 pesetas. El kilogramo de riogel

cuesta 180 pesetas.

4. Con la voladura queremos obtener 40 000 m de roca volada. Cunto cuesta la voladura ?.

4.- Calcular el costo total de una voladura de las siguientes caractersticas.

Dimetro de perforacin: 75 mm.

Longitud de las barras: 3m.

Altura de banco: 8m.

Anchura de la pega 116 25 m.

Roca total volada 16.740 m de roca volada, sabiendo que:

1. Una boca se gasta cada 30m. Precio de cada boca = 50.000

pesetas.

2. Las barras de perforacin de cambian cada 60 m. Precio de

una barra 100.000 pesetas.

3. Velocidad de perforacin efectiva: 30 metros lineales a la

hora.

4. Tiempo necesario para desplazarse el carro entre barrenos: 4

minutos.

5. Tiempo necesario para cambiar la boca de perforacin: 3

minutos.

6. Precio del equipo de perforacin: 12.000 pesetas hora.

7. Precio de un kilogramo de NAFO: 100 pesetas.

8. Precio de un kilogramo de goma-2: 400 pesetas.

5.- Calcular una voladura de las siguientes caractersticas:

Dimetro de perforacin: d = 250 mm.

Altura de banco: K = 20m.

6.- Calcular el coste total de una voladura.

Altura de banco: K = 7 m.

Dimetro de perforacin. d = 75 mm.

Anchura de pega: B = 63 75 m.

Para obtener un total de 9.37125 m, sabiendo que:1. Cada 15 horas de perforacin se cambia una boca. Cada boca

cuesta 75.000 pesetas.

2. Cada barra se cambia a los 30 metros. Coste por barra: 80.000

pesetas.

3. El carro de perforacin gasta 90 l / h. Precio litro gas oil: 70

pesetas.

4. Tiempo de desplazamiento del carro entre barrenos: 5 minutos.

5. Velocidad de perforacin del carro: 7 m / h.

6. Coste del perforista: 4.000 pesetas hora.

7. Kilogramo riogel: 300 pesetas.

8. Kilogramo nagolita: 100 pesetas.

D EPlaca de plomoCarga columna (Nagolita)Carga de fondo (Goma 2) Tapn cierreVaina metlicaPasta retardadoraCarga primariaCarga secundariaB

Circuito 2V1E1E1Explosivos

V v BC CE