EFECTOS DE UNA DEMOLICIÓN, FACTOR DE EFECTIVIDAD RELATIVA Y CLASES DE DETONANTES.
CARLOS ALBERTO PUERTA COLORADO CÓDIGO 0120151119
ESCUELA DE INGENIEROS MILITARES FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL A DISTANCIA BOGOTÁ 2018 1
EFECTOS DE UNA DEMOLICIÓN, FACTOR DE EFECTIVIDAD EFE CTIVIDAD RELATIVA Y CLASES DE DETONANTES.
CARLOS ALBERTO PUERTA COLORADO CÓDIGO 0120151119
TRABAJO ESCRITO: REDES HIDROSANITARIAS, DE GAS Y CONTRAINCENDIOS.
Tutor VICTOR HUGO GONZALEZ R Esp. En Técnicas de voladuras
ESCUELA DE INGENIEROS MILITARES FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL A DISTANCIA BOGOTÁ 2018
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EFECTOS DE UNA DEMOLICIÓN, FACTOR DE EFECTIVIDAD EFE CTIVIDAD RELATIVA Y CLASES DE DETONANTES.
CARLOS ALBERTO PUERTA COLORADO CÓDIGO 0120151119
TRABAJO ESCRITO: REDES HIDROSANITARIAS, DE GAS Y CONTRAINCENDIOS.
Tutor VICTOR HUGO GONZALEZ R Esp. En Técnicas de voladuras
ESCUELA DE INGENIEROS MILITARES FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL A DISTANCIA BOGOTÁ 2018
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CONTENIDO pág. INTRODUCCIÓN
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OBJETIVOS
8
General
8
Específicos
8
1. CLASES DE DETONANTES
9
1.1 Mecha lenta
9
1.2 Cordón detonante
9
1.3 Detonadores de mecha u ordinarios
12
1.4 Detonadores eléctricos
13
1.5 Detonadores no eléctricos
21
1.6 Detonadores electrónicos
25
1.7 Relés de microretardo
26
1.8 Multiplicadores
27
2. FACTOR DE EFECTIVIDAD RELATIVA EN LOS EXPLOSIVOS
28
2.1 Ejemplos de factores E.R.
29
3. EFECTOS EN UNA DEMOLICIÓN
30
3.1 Modificaciones Permanentes
30
3.2 Modificaciones Transitorias
31
4. CARGAS PARA MADERA INTERNA Y EXTERNA
35
4.1 CARGA DE CORTE DE MADERA
35
4.2 CARGAS EXTERNAS
36
3
4.3 CARGA PARA TALA
36
5. CONCLUSIONES
38
6. Bibliografía
39
4
LISTA DE ILUSTRACIONES
Ilustración 1 - 3 gr. /m. De color ROSA, solo inicia explosivos sensibilizados con nitroglicerina. http://explosivos.wikidot.com/cordon-detonante ...............................................9 Ilustración 2 - 6 gr. /m. De color AMARILLO, se emplea para conectar barrenos entre sí. http://explosivos.wikidot.com/cordon-detonante .............. 10 Ilustración 3 - 12 gr. /m. De color AZUL, se emplea para iniciar la mayoría de los explosivos. http://explosivos.wikidot.com/cordondetonante ..............................................................................................................10 Ilustración 4 - 20 gr. /m. De color BLANCO, para iniciar explosivos de baja sensibilidad. http://explosivos.wikidot.com/cordon-detonante ...............10 Ilustración 5 - 40 gr. /m. De color VERDE, se emplea para prospecciones sísmicas. http://explosivos.wikidot.com/cordondetonante ..............................................................................................................11 Ilustración 6 - Antigrisú. De color AMARILLO, con un diámetro de 7,5 milímetros. http://explosivos.wikidot.com/cordon-detonante .........................11 Ilustración 7 - Submarino. De color AMARILLO, con un diámetro de 6 milímetros. http://explosivos.wikidot.com/cordon-detonante .........................12 Ilustración 8 - Submarino Reforzado. De color GRANATE. http://explosivos.wikidot.com/cordon-detonante .............................................12 Ilustración 9 - detonador pirotecnico http://explosivos.wikidot.com/cordon-detonante .............................................13 Ilustración 10 - Ramal de mecha lenta http://explosivos.wikidot.com/cordon-detonante .............................................13 Ilustración 11 - detonadores electricos http://explosivos.wikidot.com/cordon-detonante .............................................14 Ilustración 12 - características eléctricas de los detonadores ERT http://explosivos.wikidot.com/cordon-detonante .............................................16 Ilustración 13 - sensibilidad y retardos http://explosivos.wikidot.com/cordon-detonante .............................................17 5
Ilustración 14 - Conexión en serie http://explosivos.wikidot.com/cordon-detonante .............................................18 Ilustración 15 - conexión mixta - http://explosivos.wikidot.com/cordondetonante ..............................................................................................................19 Ilustración 16 - óhmetros - http://explosivos.wikidot.com/cordondetonante ..............................................................................................................20 Ilustración 17 - explosores - http://explosivos.wikidot.com/cordondetonante ..............................................................................................................21
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INTRODUCCIÓN Las diferentes clases de detonantes se clasifican según su uso, sus materiales y su funcionalidad, ya que son muy importantes en el diseño de carga según sea su objetivo. Uno de los temas más importantes en la utilización de explosivos es el factor de efectividad relativa en los explosivos que sirve de guía equivalente entre diferentes tipos de explosivos comparados con TNT. Los Efectos de una demolición son de gran importancia ya que estos generan todo tipo de perturbaciones generadas por las ondas explosivas y el daño a las estructuras. Las Cargas para madera interna y externa es de vital importancia para poder lograr el objetivo apropiado según sea el caso, esto nos indica donde ubicar las diferentes cargas.
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OBJETIVOS General Adquirir y desarrollar conocimientos acerca de los diferentes tipos de detonantes, sus funciones, características y su importancia dentro del ámbito de los explosivos. De igual forma Adquirir conocimientos acerca factor de efectividad relativa en los explosivos, aprender sobre los efectos de las demoliciones
Específicos Conocer los tipos de detonantes. Aprender sobre los procesos, materiales, y tipos de detonantes. Identificar los diferentes tipos de tuberías, accesorios, su normatividad y especificaciones técnicas. Profundizar y retroalimentar conceptos sobre los efectos de las demoliciones. Conocer los tipos de cargas utilizadas en la madera interna y externa.
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1.
CLASES DE DETONANTES
Estos dispositivos son conocidos de forma más vulgar con el nombre de detonadores. Los sistemas de iniciación, como su propio nombre indica, tienen la función de iniciar el proceso para explosionar bombas, cargas explosivas y otros tipos de material explosivo y dispositivos de explosión. Los diferentes tipos de sistemas de iniciación son los siguientes:
1.1
MECHA LENTA
La mecha lenta está formada por un núcleo de pólvora negra rodeado de varias capas de hilados y materiales impermeabilizantes que la hacen impermeables a la humedad y la protegen de rozamientos y esfuerzos mecánicos. La combustión de la mecha lenta transmite el fuego a una velocidad uniforme de dos minutos por metro lineal. Habitualmente se utiliza para la iniciación de detonadores ordinarios y de la pólvora de mina. En el caso de que se tenga la menor sospecha de que haya podido producirse algún fallo en el artificio mecha-detonador ordinario, no se volverá al lugar de la voladura hasta que no haya transcurrido.
1.2
CORDÓN DETONANTE
Se trata de un cordón flexible con una envuelta impermeable de PVC, con un alma de pentrita, la cantidad varía según el tipo de cordón detonante, desde 3 gramos metro. Existen los siguientes tipos:
Ilustración 1 - 3 gr. /m. De color ROSA, solo inicia explosivos sensibilizados con nitroglicerina. http://explosivos.wikidot.com/cordon-detonante 9
Ilustración 2 - 6 gr. /m. De color AMARILLO, se emplea para conectar barrenos entre sí. http://explosivos.wikidot.com/cordon-detonante
Ilustración 3 - 12 gr. /m. De color AZUL, se emplea para iniciar la mayoría de los explosivos. http://explosivos.wikidot.com/cordon-detonante
Ilustración 4 - 20 gr. /m. De color BLANCO, para iniciar explosivos de baja sensibilidad. http://explosivos.wikidot.com/cordon-detonante
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Ilustración 5 - 40 gr. /m. De color VERDE, se emplea para prospecciones sísmicas. http://explosivos.wikidot.com/cordon-detonante
Ilustración 6 - Antigrisú. De color AMARILLO, con un diámetro de 7,5 milímetros. http://explosivos.wikidot.com/cordon-detonante
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Ilustración 7 - Submarino. De color AMARILLO, con un diámetro de 6 milímetros. http://explosivos.wikidot.com/cordon-detonante
Ilustración 8 - Submarino Reforzado. De color GRANATE. http://explosivos.wikidot.com/cordon-detonante Los cordones detonantes tienen dos tipos de aplicaciones, para iniciar explosivos dentro de una voladura y como explosivo para la ejecución de la propia voladura.
1.3
DETONADORES DE MECHA U ORDINARIOS
El detonador, es una cápsula explosiva que se emplea para iniciar los explosivos secundarios, es el elemento fundamental para la producción de una explosión, este elemento es una verdadera máquina de precisión, compuesto de un cilindro metálico en cuyo interior se encuentran todos los elementos necesarios para la inicialización de la explosión de los explosivos secundarios. 12
Este tipo de detonadores es llamado también detonadores pirotécnicos, está constituido por una cápsula metálica, de cobre o aluminio, cerrada por un extremo, en cuyo interior se encuentra un explosivo iniciador o primario y un explosivo base o secundario.
Ilustración 9 - detonador pirotecnico - http://explosivos.wikidot.com/cordondetonante La iniciación de este tipo de detonadores se hace por medio de un ramal de mecha lenta engarzándose esta al detonador por su extremo abierto con unas tenacillas.
Ilustración 10 - Ramal de mecha lenta - http://explosivos.wikidot.com/cordondetonante 1.4
DETONADORES ELÉCTRICOS
DESCRIPCIÓN Este tipo de detonadores están constituidos, por una cápsula metálica de cobre o aluminio cerrada por un extremo, encontrándose en su interior un inflamador, un 13
explosivo iniciador o primario y un explosivo base o secundario y en algunos tipos una cápsula retardadora. El inflamador está formado por dos electrodos unidos entre sí por un filamento, los terminales de los electrodos opuestos al filamento, están unidos al cableado eléctrico de cobre o hierro aislados por una envuelta de PVC, "llamados comúnmente rabizas", este cableado de los detonadores eléctrico es excitado para su activación por medio de la energía eléctrica producida por un explosor.
Ilustración 11 - detonadores electricos http://explosivos.wikidot.com/cordon-detonante El detonador eléctrico funciona de la siguiente manera: cuando una corriente eléctrica pasa por los hilos de conexión atravesando la pequeña resistencia de la cerilla con una intensidad de corriente suficientemente grande, hace que se caliente la resistencia hasta alcanzar la temperatura de inflamación de la pasta explosiva que la rodea. En los detonadores de tiempo, la inflamación de la cerilla provoca la del elemento retardador, de manera que cuando este elemento retardador, termina de arder, la combustión llega a la carga primaria que detona haciendo detonar a su vez a la carga base o secundaria. 14
Si el detonador es instantáneo o de número cero, por no llevar portar-retardo, la cerilla hace explosionar directamente a la carga primaria y está a la carga base. Es decir, la inflamación de la cerilla y la explosión de las cargas son instantáneas en este caso. POTENCIA La potencia de un detonador depende de la cantidad y tipo de explosivo que lleve. Los detonadores con potencia número 8 equivale a la carga de 0,7 gramos de pentrita. CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS Los detonadores eléctricos tienen unas características determinadas que los diferencian. Estas son: •
Resistencia del puente: Es la resistencia del puente de incandescencia o resistencia de la cerilla. Se mide en ohmios (Ω).
•
Resistencia de los hilos de conexión: Es la resistencia de los dos hilos de conexión del detonador. Se mide en ohmios (Ω).
•
Resistencia total del detonador: Es la suma de las dos anteriores. Se mide en ohmios (Ω).
•
Intensidad de corriente recomendada: Es la intensidad mínima de corriente eléctrica necesaria para asegurar que todos los detonadores conectados en serie en una voladura, reciben energía suficiente, para su iniciación. Se mide en amperios (A).
•
Corriente de seguridad: Es la máxima intensidad de corriente que, atravesando el puente de incandescencia de un detonador durante cinco minutos, no provoca su inflamación. Se mide en amperios (A).
•
Impulso de encendido o sensibilidad eléctrica de los detonadores: Es la energía eléctrica, por cada unidad de resistencia necesaria para provocar la inflamación de la cerilla. Por tanto, se mide en miliwatios segundo divididos entre la resistencia del circuito en ohmios (mWs/Ω).
CLASIFICACIÓN Los detonadores eléctricos se clasifican en función de tres factores esenciales: sensibilidad, tiempos y uso. En función de las características eléctricas, se pueden clasificar los detonadores en tres tipos:
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- Sensibles (S): estos detonadores son apropiados para lugares en los que no existe peligro de corrientes estáticas y extrañas. Uno de los hilos de este detonador es siempre de COLOR ROJO. Necesitan para su iniciación una corriente de una intensidad superior a 1,2 Amperios. - Insensibles (I): estos detonadores son más seguros que los sensibles ante las corrientes extrañas. Su impulso de encendido es cinco veces mayor y su corriente de seguridad superior al doble. Este tipo de detonadores se utiliza en los casos en que si bien no es previsible la existencia de energía peligrosa, se quiere tener una mayor seguridad. Uno de los hilos de este detonador es siempre de COLOR ROSA. Necesitan para su iniciación una corriente de una intensidad superior a 2,5 Amperios. - Altamente Insensible (AI): estos detonadores reducen considerablemente los riesgos de autoencendido cuando existe energía peligrosa debido a líneas eléctricas, emisoras, electricidad estática, etc.; esto no quiere decir que los detonadores AI resulten totalmente seguros en todos los casos en los que exista este tipo de problemas, ya que a pasar de que su corriente de seguridad es veinte veces mayor y su impulso de encendido trescientas veces mayor que en los detonadores de tipo S, puede existir algún caso en que estas corrientes peligrosas mencionadas, sobrepasen los límites de seguridad incluso de los detonadores AI. Necesitan para su iniciación una corriente de una intensidad superior a 25 A. Uno de los hilos de estos detonadores es siempre de COLOR VERDE.
Ilustración 12 - características eléctricas de los detonadores ERT http://explosivos.wikidot.com/cordon-detonante
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En función de los tiempos de detonación, necesarios para obtener una buena secuenciación de las voladuras, se pueden clasificar en: -
Instantáneos: estos detonadores no llevan portarretardo, y por tanto la inflamación de la cerilla produce instantáneamente la explosión de la carga primaria y esta de la carga base. Uno de los hilos de estos detonadores es siempre de COLOR BLANCO.
-
De microrretardo: estos detonadores llevan portar-retardo, y por tanto la inflamación de la cerilla produce con un determinado desfase la explosión de la carga primaria y esta de la carga base. Uno de los hilos de estos detonadores es siempre de COLOR AMARILLO.
-
De retardo: estos detonadores llevan portar-retardo, y por tanto la inflamación de la cerilla produce con un determinado (500 ms) desfase la explosión de la carga primaria y esta de la carga base. Uno de los hilos de estos detonadores es siempre de COLOR AZUL.
En función del uso, se pueden clasificar los detonadores en:
-
De cápsula de aluminio: son de uso más general
-
De cápsula de cobre: son detonadores adecuados para su utilización en ambientes con grisú o inflamables. La cápsula e hilos de alimentación son siempre de cobre. Se fabrican todas las gamas, tanto en lo que respecta a características eléctricas (S, I, AI), como a los tiempos
-
Sísmicos: son detonadores que se fabrican con un tiempo de reacción inferior a un milisegundo, siempre que se inicien con la intensidad adecuada.
-
Para trabajos bajo grandes presiones de agua.
Ilustración 13 - sensibilidad y retardos http://explosivos.wikidot.com/cordon-detonante
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CONEXIONES ELÉCTRICAS
Conexión en serie
Ilustración 14 - Conexión en serie - http://explosivos.wikidot.com/cordondetonante En la conexión en serie, cada detonador se va conectando al anterior y al siguiente mediante sus dos terminales. El terminal que queda libre del primer y del último detonador de la serie se conecta a la línea volante y ésta a la línea de tiro principal. La línea de tiro debe permanecer cortocircuitada por los extremos que se van a conectar al explosor, hasta el momento de realizar la comprobación del circuito. La resistencia total teórica, que debe coincidir con la resistencia medida en el óhmetro, debe ser: Resistencia total de la voladura igual a la resistencia de la línea de tiro, más la resistencia de la línea volante, más la resistencia total del detonador empleado multiplicado por el número de detonadores. R(total del circuito) = R(línea principal) + (nº detonadores x R(detonador)) CONEXIÓN EN PARALELO Para poder emplear este tipo de conexión se requiere un permiso especial. Este tipo de conexión puede resultar útil en algunos casos excepcionales en que puedan existir derivaciones, como en la profundización de pozos, voladuras submarinas, etc.
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La conexión se realiza empalmando cada detonador directamente a la línea de tiro. La resistencia total será: R(total del circuito) = R(línea principal) + (R(detonador)/ nº detonadores) CONEXIÓN MIXTA
Ilustración 15 - conexión mixta - http://explosivos.wikidot.com/cordondetonante La conexión mixta es una combinación de las dos anteriores. Es relativamente frecuente realizar una conexión mixta de series en paralelo, cuando tenemos muchos detonadores. Igual que la anterior, se precisa una autorización especial para realizar este tipo de conexión.
FALLOS EN LA CONEXIÓN Una vez comprobada la línea de tiro, se debe conectar al circuito de voladura para realizar la comprobación del circuito completo, desde un lugar seguro. Antes de realizar esta comprobación, se debe retirar todo el personal, por razones de seguridad. La resistencia medida con el óhmetro debe coincidir con el la calculada. De no ser así, puede ser debido a las siguientes causas: -
Si la resistencia es demasiado alta, puede ser debido a un falso contacto en algún empalme o en algún detonador.
19
-
Si la resistencia es demasiado baja, la causa será probablemente que no están conectados todos los detonadores, o bien existe alguna derivación en el circuito o en algún cruce en la línea de tiro.
-
Si a resistencia es infinita, el circuito estará abierto, motivado por un detonador defectuoso por rotura de un hilo o , en casos muy raros, por rotura del puente.
Si se registra alguna de estas anomalías, se debe proceder a la localización de la avería del modo más directo. Para ello, en primer lugar, se realiza una inspección visual. Si no se ha podido detectar el fallo, debe desconectarse la línea de tiro del circuito principal verificando de nuevo su continuidad. Si el fallo no está en la línea, se une uno de sus terminales a uno de los extremos del circuito y el otro en la mitad del circuito para comprobar la mitad del mismo. De esta forma, se sabe en qué mitad del circuito está la avería. Se vuelve a dividir el circuito defectuoso en dos mitades, y se procede de la misma forma, y así sucesivamente hasta localizar la avería. Siempre se debe tomar como precaución añadir al circuito de comprobación las partes que se sabe están correctas. COMPROBADORES Un óhmetro es un aparato destinado a medir resistencias. Es imprescindible en voladuras eléctricas, pues permite a artillero comprobar y medir el circuito de voladura, investigar defectos de continuidad en detonadores, medir aislamientos, etc. Los óhmetros diseñados para utilizar en voladuras son robustos e impermeables, para soportar in alteración el duro trabajo al que están sometidos.
Ilustración 16 - óhmetros - http://explosivos.wikidot.com/cordon-detonante 20
EXPLOSORES Se denominan explosores las máquinas generadoras de corriente eléctrica que se utilizan para iniciar la pega eléctrica. Los explosores constituyen el método más racional de energizar una voladura, pues tienen la ventaja , sobre otras fuentes de energía, de que en cada disparo sólo suministran una cantidad de energía limitada, con lo que evitan los riesgos de accidentes que pueden provocar otros sistemas de encendido. Además, los explosores entregan la energía del modo más apropiado para el correcto encendido de los detonadores.
Ilustración 17 - explosores - http://explosivos.wikidot.com/cordon-detonante
1.5
DETONADORES NO ELÉCTRICOS
DESCRIPCIÓN Los detonadores no eléctricos se componen de una cápsula de aluminio, que contiene en su interior una carga base de pentrita, una carga primaria de nitruro de plomo, un elemento cilíndrico metálico portador de la pasta de retardo (portarretardo), un sistema amortiguador de onda de detonación y un tapón de goma semiconductora que sirve como elemento de engarce al tubo de transmisión.
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Este tubo de transmisión consiste en un tubo de plástico laminado multicapa que contiene en su cara interna una finísima capa de material reactivo (14,5 mg/m de HMX y Al). Dicho tubo, una vez iniciado, conduce la onda de detonación de baja energía a una velocidad de aproximadamente 2.000 m/s. Este fenómeno de onda de choque se propaga con toda fiabilidad a través del mismo aunque en él existan dobleces, nudos o cocas. Esta onda de detonación no tiene influencia sobre la columna de explosivo contenida en el barreno, permitiendo la iniciación en el fondo del mismo, ya que la cantidad de materia reactiva contenida en él es tan pequeña que la superficie exterior del tubo queda intacta durante el paso de la mencionada onda de detonación. El tubo de transmisión no es de naturaleza eléctrica, no puede ser iniciado por ondas de radiofrecuencia, electricidad estática, corrientes erráticas o llama, o las fricciones o impactos comunes en la actividad normal de carga de voladuras. Volviendo a los detonadores no eléctricos, la carga base tiene la función de iniciar con suficiente energía el explosivo, mientras que la carga primaria de nitruro de plomo recibe la energía de iniciación de la columna pirotécnica del portarretardo y la transfiere a la carga de pentrita. El elemento portarretardo es de aluminio y contiene una mezcla pirotécnica, que es la que da el tiempo de retardo al detonador. La composición de la parte pirotécnica por su calidad y por el control a la que es sometida, da tiempos de combustión muy precisos y uniformes. El portarretardo recibe la energía de iniciación desde el tubo de transmisión a través de una composición iniciadora situada en la parte superior del mismo que asegura la iniciación adecuada de la mezcla pirotécnica.
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Los detonadores no eléctricos pueden usarse en la mayoría de las voladuras que requieran secuenciación de los barrenos de las mismas. POTENCIA La potencia de un detonador depende de la cantidad y tipo de explosivo que lleve. Los detonadores con potencia número 8:
CONECTADORES Se trata de un elemento de retardo de superficie. Este incorpora un bloque conectador de plástico con el retardo de baja potencia, engarzado a un tubo de transmisión.
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CONEXIONES En una voladura convencional, el sistema estaría compuesto por un conectador del que saldrían los tubos de 1 ó 2 detonares colocados en el interior del barreno y los tubos de 1 ó 2 conectores que secuencian los barrenos colindantes. Este esquema se repetiría tantas veces como fuese preciso para completar la voladura. La forma de hacer la conexión es la siguiente:
INICIACIÓN El tubo de transmisión se puede iniciar por varios métodos: - Por cordón detonante, usando un conectador J o el método de manojos. - Por un detonador tanto eléctrico, no eléctrico, ordinario o conector.
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- Por un iniciador de tubo de transmisión, bien de descarga de electricidad de alto voltaje o de detonación de pistón.
1.6
DETONADORES ELECTRÓNICOS
DESCRIPCIÓN Este tipo de detonadores están constituidos, por una cápsula metálica de aluminio cerrada por un extremo, encontrándose en su interior un condensador, un chip, un inflamador, un explosivo iniciador o primario y un explosivo base o secundario. Estos detonadores tienen como principal características su seguridad y su precisión. Los detonadores se activan instantes antes de la detonación y requieren una corriente codificada para su iniciación. Se pueden programar don un tiempo de retardo de 1 à 14000 ms. en intervalos de 1 ms. Las pegas están limitadas a 1.500 detonadores por disparo, con posibilidad de ampliación a 3000 acoplando una segunda consola de tiro. Con este tipo de detonadores no existen los conectores ya que el retardo de cada barreno viene determinado por su detonador. Existe una comunicación bidireccional entre detonadores y consolas de disparo y programación a través de un conductor de cobre de diámetro 7/10 mm de alta resistencia a la abrasión.
Condensador Microchip Inflamador Carga primaria Carga segundaria 25
EXPLOSORES En la siguiente imagen se puede observar una consola de disparo para voladuras electrónicas.
1.7
RELÉS DE MICRORETARDO
Estos relés de microretardo cumplen la misma función que los detonadores eléctricos de microretardo. Se emplean intercalándolos entre diferentes ramales de cordón detonante, interrumpiendo la detonación durante un periodo de tiempo según las características del relé.
26
Se emplean cuando exista riego de accidentes en voladuras debido a tormentas, electricidad estática, etc. Los cordones detonantes empleados deben de ser de 12 o 20 gramos metro. Existen dos tipos: De 15 milisegundos de color ROJO. De 25 milisegundos de color AMARILLO.
1.8
MULTIPLICADORES
Se trata de unos iniciadores de voladura que se utilizan para iniciar explosivos de baja sensibilidad como el anfo, riogel,etc. Están compuestos por un cilindro de pentolita, explosivo de alta potencia y velocidad de detonación, que va recubierto de una envuelta de cartón. Lleva unos orificios axiales que van rodeados de pentrita y que es por donde pasan los accesorios que los iniciarán: cordón detonante, detonadores, etc.
27
http://explosivos1.blogspot.com.co/p/detonadores.html http://explosivos.wikidot.com/cordon-detonante
2.
FACTOR DE EFECTIVIDAD RELATIVA EN LOS EXPLOSIVOS
El factor de efectividad relativa o factor E.R. es una medida relativa de la potencia explosiva de un explosivo cuando es usado para demoliciones militares. Se utiliza solamente para comparar la eficacia de un explosivo en relación con un peso equivalente de TNT (TNTe). Esto permite a los ingenieros sustituir un explosivo por otro cuando han realizado el cálculo de las ecuaciones de la voladura planificada para el TNT. Por ejemplo, si una carga de corte de madera requiere 1 kg de TNT para funcionar, se necesitarían 0,6 kg de PETN o 1,25 kg de ANFO para conseguir el mismo efecto.
28
2.1
EJEMPLOS DE FACTORES E.R.
https://es.wikipedia.org/wiki/Factor_de_efectividad_relativa
Cuanto mayor es el factor de E.R., más poderoso es el explosivo.
29
3.
EFECTOS EN UNA DEMOLICIÓN
El derribo de una estructura con explosivos es uno de los sistemas más rápidos, seguros y eficientes que pueden emplearse en la actualidad, pero producto de esta actividad se derivan una serie de efectos colaterales, por lo general no deseados, que toda voladura comporta y que de alguna manera se tendrán que controlar. Estos efectos consisten en modificaciones del entorno, ya sea el propio terreno o bien la atmósfera, que pueden, a su vez, clasificarse en dos tipos:
3.1
Modificaciones Permanentes
Son aquellos efectos que conllevan una degradación o desplazamiento de la estructura adyacente distinto del pretendido por la propia voladura. Entre ellos se pueden mencionar los siguientes:
Degradación de la estructura circundante
Cualquier voladura genera un cierto grado de agrietamiento, fisuración o debilitamiento de la estructura circundante. La extensión de la zona afectada dependerá principalmente de cómo se haya diseñado la voladura, pero puede alcanzar hasta 1 o 2 metros con diámetros pequeños de barreno y hasta 10 o 20 metros con diámetros grandes.
Desplazamiento
La presión de los gases acumulados durante la detonación o las vibraciones del terreno producidas por la misma, pueden causar el desplazamiento de secciones aisladas o sin un grado de fijación suficiente al resto de estructuras.
Densificación o compactación del terreno
Algunos autores mencionan también la posibilidad de compactación o densificación de terrenos sueltos de determinada granulometría próximos a la carga explosiva.
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3.2
Modificaciones Transitorias
Las ondas de presión que, como consecuencia de la voladura, se transmiten al terreno y también a la atmósfera, producen en ambos alteraciones de carácter vibratorio que desaparecen pasado un corto período de tiempo, del orden de milésimas de segundo. El paso de estas ondas genera en el terreno movimientos de las partículas alrededor de su posición de equilibrio sin llegar a producir desplazamientos permanentes en las mismas que retornan de nuevo a su posición inicial. Sin embargo, estas vibraciones sí pueden producir daños visibles y permanentes en estructuras más sensibles, como son edificios, conducciones o cualquier otro tipo de obra de fábrica asentada sobre el terreno. Estos efectos pueden ser de distinta magnitud, desde pequeños desperfectos en la pintura o el yeso, sin otra transcendencia que la puramente estética, hasta serios daños en los cimientos, pilares o muros de carga del edificio que podrían afectar gravemente a su estabilidad. Como se ha apuntado anteriormente, la voladura genera también una onda de sobrepresión que se propaga a través del aire. La parte de alta frecuencia correspondiente a la misma es audible y constituye el estruendo que acompaña a toda voladura. Pero existe otra parte de baja frecuencia que, aunque no es audible, excita las estructuras de los edificios y produce una vibración audible de los mismos. Esta onda aérea raramente produce daños más allá de lo que pueda significar rotura de cristales de ventanas o caída de objetos. Sin embargo la sensación de inseguridad y molestia que genera sobre las personas es muy importante. En el momento de aplicar los modelos teóricos se debe tener en cuenta las posibles limitaciones medioambientales que son frecuentes encontrar en explotaciones mineras a cielo abierto por la existencia de elementos sensibles a las voladuras: edificaciones cercanas, núcleos de población, infraestructuras… Las afecciones en el entorno pueden tener los siguientes caracteres:
Vibraciones
Se entiende por vibraciones los fenómenos de transmisión de energía mediante la propagación de un movimiento ondulatorio a través de un medio. El fenómeno de vibraciones queda caracterizado por una fuente o emisor, esto es, un generador de vibraciones, y por un objeto o receptor de las mismas. El fenómeno de las vibraciones se manifiesta mediante un movimiento ondulatorio. La detonación de una masa de explosivo confinada en el interior de un barreno, genera de una forma casi instantánea un volumen de gases a una presión y 31
temperatura enormes. Esta aparición brusca de una presión elevada sobre las paredes del barreno actúa como un choque o impacto brusco, que se manifiesta en forma de onda de deformación a través de la masa en torno al barreno. Esa onda de deformación / tensión trasmitida es cilíndrica, en el caso de carga cilíndrica distribuida en el barreno, o esférica, en caso de carga puntual o esférica, aunque a considerable distancia del barreno con relación a su longitud puede considerarse la explosión reducida a un punto y en consecuencia la onda de propagación como esférica. En definitiva, la tensión soportada por un elemento material será función inversa de la distancia. Se puede admitir que la transmisión de la vibración a partir de una distancia de barrenos relativamente pequeña, es en forma prácticamente elástica, mediante ondas básicamente elásticas, con despreciable consumo de energía.
ondas sísmicas
Aunque las ecuaciones clásicas de ondas elásticas son inadecuadas para describir el fenómeno de las vibraciones por efecto de una voladura, tal y como se manifiesta con sus problemas de atenuación, dispersión, cambio de longitud de onda y superposición de ondas, ha de considerarse que hasta la fecha es el mejor modelo simplificado de que se dispone para el análisis de este fenómeno. Se puede considerar, pues, que a efectos de las vibraciones en voladuras, sólo nos interesa la propagación de ondas en la zona exterior o elástica en torno del barreno y que en ella las únicas ondas significativas que se transmiten resultan ser ondas elásticas de baja energía. Básicamente se pueden agrupar los tipos de ondas elásticas en dos grupos: • Ondas internas, que se propagan por el interior y dentro de las cuales se
encuentran: las ondas longitudinales, de compresión o principales P y las ondas transversales, de cizalladura o secundarias S. • Ondas de superficie, que únicamente se transmiten por la superficie del material
y entre las que se encuentran: las ondas Rayleigh R y las ondas Love L; son las principales, si bien ya se ha indicado que existen las llamadas ondas acopladas y ondas hidrodinámicas. Las ondas P se caracterizan por provocar la oscilación de las partículas en la misma dirección en la que la onda se propaga. Las ondas S se caracterizan por provocar la oscilación de las partículas en una dirección transversal a la dirección en que la onda se propaga. • Las ondas Rayleigh se propagan en el plano ZX, originando en dicho plano
oscilaciones elípticas. Su efecto es de compresión, dilatación y cizalla. Su velocidad es aproximadamente 0.9 de las ondas transversales.
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• Las ondas Love se propagan en el plano XY originando oscilaciones elípticas
contenidas en dicho plano. Su velocidad es similar a la de las Rayleigh. La existencia de las ondas Love, está restringida a capas de terreno en contacto con la atmósfera y bajo las cuales existan otras capas en que la velocidad de las ondas transversales sea mayor que en la capa en cuestión. También pueden existir ondas Love cuando la velocidad de las ondas S aumenta con la profundidad para los diferentes materiales.
Medidas de vibraciones producidas por voladuras
Es preciso hacer aquí una distinción entre aspectos bien diferenciados del fenómeno de la vibración. Uno de ellos es la propagación o transmisividad de la vibración por el medio y otro es el movimiento propio que el paso de la vibración genera en las partículas del medio. Cabe entonces diferenciar entre dos tipos de velocidades: 1 Velocidad de onda o de propagación es aquella con la que la vibración se propaga por el medio. 2 Velocidad de partícula es aquella relativa a las oscilaciones que experimenta la partícula, excitada por el paso de la onda de energía vibratoria.
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1. Acciones posibles para reducir las vibraciones producidas por voladuras Las acciones posibles de realizar para reducir las vibraciones generadas por la voladura se enumeran a continuación: • Reducir la carga operante:
Aumentar el número de detonadores y microrretardos Utilizar explosores secuenciales (con detonadores eléctricos). En casos especiales, usar detonadores electrónicos.
• Reducir la carga por barreno:
Reducir el diámetro y el número de barrenos por pega. Utilizar cargas espaciadas en los barrenos. Utilizar cargas de diámetro inferior al del barreno. Reducir la altura de banco.
• Reducir el grado de confinamiento de las cargas:
Utilizando barrenos inclinados. Cerrando la malla. Adecuando la secuencia de encendido.
• Crear una discontinuidad entre la estructura a proteger y la voladura.
Proyecciones
La mayoría de los fragmentos producidos en una voladura no se desplazan más allá de 40 o 50 metros. Sin embargo, siempre hay algunos que, por circunstancias especiales, salen lanzados a mucha mayor distancia (100 e incluso hasta 1000 metros). Normalmente, un correcto diseño de la voladura es suficiente para acotar de forma efectiva este riesgo. A tal respecto, habrá de cuidarse: Que la distancia al frente de los barrenos y la separación de éstos entre sí estén adecuadamente dimensionadas. Que la secuencia de encendido sea también correcta. Que el explosivo se haya repartido uniformemente a lo largo del barreno evitando sobre todo la acumulación del mismo en zonas próximas a la superficie. No obstante, en aquellos casos en que la voladura tuviera lugar en un lugar próximo a zonas de riesgo, será necesaria la adopción de medidas especiales como puede ser la colocación en la zona de voladura de tela metálica, lona resistente, neumáticos viejos o cualquier otro elemento que sirva de protección frente a las proyecciones.
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4. 4.1
CARGAS PARA MADERA INTERNA Y EXTERNA
CARGA DE CORTE DE MADERA
Las fórmulas que se aplicaran a continuación han sido diseñadas tomando como factor de resistencia la madera que ejerce mayor resistencia a la ruptura. Los explosivos plásticos son las mejores cargas explosivas para el corte de madera de colocación tanto interna como externa. Son excelentes cargas explosivas internas ya que son fácilmente apisonadas en los barrenos. También, son excelentes cargas explosivas externas, ya que son fáciles de amarrar o de fijar al blanco. Las propiedades físicas de la madera varían enormemente de área en área, lo que precisa cálculos cuidadosos. Por lo tanto, haga pruebas de determinado tipo de madera para conocer el tamaño apropiado de la carga explosiva necesaria para cortar esa madera. Debido a la gran variedad de árboles y de condiciones climatológicas igual que un sin número de variables no podemos siempre predecir la carga más eficiente para el corte de madera. Todos nuestros cálculos están encaminados a suministrar una carga de prueba razonable que se pueda modificar basado en sus resultados. Hay tres cargas para cortar madera las cargas internas y externas para cortar realmente la madera y las cargas de tala para cortar parcialmente un árbol. La primera y más simple de las cargas que cubriremos es la carga externa para cortar madera. Es la más fácil y la más rápida de colocar. CARGAS INTERNAS
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Las cargas para el corte de madera se realizan colocando la carga explosiva dentro del árbol, Para realizar el corte de madera de forma interna seleccione árboles frondosos en los cuales se pueda taladrar los barrenos y de esta forma economizar carga explosiva. La colocación de la carga se debe realizar a una distancia aproximada de 1.50 metros desde la superficie, en esta distancia el árbol ejerce menor resistencia. En las cargas internas se presenta el problema de dirección de caída del árbol ya que es difícil darle con exactitud una orientación en la caída, para este fin es aconsejable taladrar los barrenos con un ángulo de inclinación mínima de 20 grados, esto permite orientar la caída del árbol.
4.2
CARGAS EXTERNAS
En las demoliciones de estructuras en maderas es usual utilizar las cargas externas, gracias a su facilidad de colocación de la carga y a su corto lapso de tiempo para su alistamiento. Para mayor efectividad, las cargas explosivas externas deben ser rectangulares, de 1 ó 2” de espesor y dos veces tan anchas
como altas. Retire la corteza para colocar el explosivo en contacto directo con la madera sólida y para reducir las brechas de aire entre la carga y la madera. Si el árbol no es 41 redondo o si la dirección de caída no es importante, coloque el explosivo sobre el costado más ancho. Esto concentra la fuerza de la explosión a través de la dimensión menor del árbol. Los árboles caen hacia el costado de colocación del explosivo, a menos que entre en juego el viento o la inclinación del árbol. Si el árbol está inclinado en dirección contraria o hay viento fuerte, coloque una carga preliminar de 1 libra sobre el costado opuesto de la carga principal, como a 2/3 de la elevación del árbol. Detone la carga preliminar al momento de detonar la carga principal. Para mejores resultados al usar el compuesto C4, oriente la dimensión mayor de la carga explosiva horizontalmente. La orientación vertical de las cargas tiende a formar brechas entre ellas.
4.3
CARGA PARA TALA
Las cargas para tala posee como característica que los árboles derribados permanecen unidos en sus tocones, ya que varían las propiedades físicas de los
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árboles use la siguiente formula para calcular la cantidad de TNT que se requiere para la prueba. Aplique la colocación externa con la carga explosiva a 1,50 cms sobre el nivel del terreno, el árbol caerá hacia el costado donde el explosivo esta fijado, a menos que entre en juego su inclinación o el viento. Se preparan obstáculos formados por árboles caídos cortando los árboles que permanecen unidos a sus tocones. Ya que varían las propiedades físicas de los árboles, se debe hacer una prueba si el tiempo y la disponibilidad de explosivos lo permiten.
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5.
CONCLUSIONES
Este trabajo escrito se realizó para conceptualizar y reforzar temas propios de la ingeniería civil y militar como son los diferentes tipos detonadores explosivos y sus características. Según el contenido podemos establecer diferentes criterios a la hora de realizar un análisis para el factor de efectividad relativa. Se evidencia que es necesario realizar un diseño de carga de demolición para asi establecer posibles efectos de las demoliciones. Podemos concluir diciendo que todo ejercicio realizado con explosivos es necesario realizarlo con un experto en el tema por seguridad y por los posibles efectos que genera dicha actividad.
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6.
BIBLIOGRAFÍA
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