INDICE INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………………pag.2 OBJETIVOS………………………………………………………………………………………pag.3 CEBADO Y PRIMADO DE EXPLOSIVOS………………………………………………pag.4 BASICOS……………………………………… ……………………………………………….pag. …………………….pag.4 4 1. CONCEPTOS BASICOS…………… Seguridad……………………………………… ………………………pag.4 pag.4 2.1 Mecha Lenta O De Seguridad……………… 2.2 Cordón Detonante………………………………………………………pag.5 2. CEBO
…pag.6 2.3 Preparación del Cebo………………………………………………….pag.6 2.4 Recomendación para el Cebado ………………………………….pag.7 ………………………………………………..pag.7 …..pag.7 2.5 Cebo o Primer Mínimo…………………………………………… 2.6 Propiedades de los Cebos ………………………………………… ……………………………………………pag.7 …pag.7 2.7 Métodos usuales para la preparación de cebos……….....pag.8 2.8 Cebos Según Tipo De Taladro………………………………………pag.9 2.7 Selección Del Primer………………………………………………….. pag.12 2.8 Comparación Entre Entre Efectos iniciadores……………………….pag .12 ……………………………………………………………………
3. INICIACIÓN DEL ANFO
……………………………………………….
pag.13
INTRODUCCIÓN Los materiales explosivos son compuestos o mezclas de sustancias en estado sólido, líquido o gaseoso, que por medio de reacciones químicas de óxido-reducción, son capaces de transformarse en un tiempo muy breve, del orden de una fracción de microsegundo, en productos gaseosos y condensados, cuyo volumen inicial se convierte en una masa gaseosa que llega a alcanzar muy altas temperaturas y en consecuencia muy elevadas presiones. Para iniciar a un taladro cargado con un explosivo rompedor sensible o con un agente de voladura se emplea un cebo, que en su forma más simple es el detonador introducido en un cartucho de dinamita. Son bien conocidas las recomendaciones de cortar la mecha en forma recta, no inclinada, con navaja bien afilada, e introducirla en el fulminante hasta hacer un buen contacto con su carga sensible, sin dejar espacio vacío y luego ajustar la cápsula con el alicate fijador para conseguir un empalme hermético. Igualmente las de mantener puenteados (cortocircuitados) los alambres de los detonadores eléctricos hasta el momento del disparo, para evitar tiros prematuros por acción de corrientes eléctricas vagabundas.
OBJETIVOS
Esta monografía tiene por objeto dar a conocer conocimientos más adecuados, que trata de cebo, métodos, aplicaciones. Dar a conocer las técnicas utilizadas para la fabricación, instalación, activación y utilización del cebado y primado de explosivos. Precisar los conceptos básicos y fundamentales para su uso en diferentes casos como en ingeniería pueden ser usados en obras donde sea necesario uso de explosivos.
CEBADO Y PRIMADO DE EXPLOSIVOS 1. CONCEPTOS BASICOS: 1.1 MECHA LENTA O DE SEGURIDAD: Este accesorio consiste básicamente en un cordón compuesto por un núcleo central de pólvora negra con un tiempo de combustión conocido, recubierto por una serie de hilados, fibras textiles y una cubierta de plástico que en conjunto le dan una alta resistencia a la tracción, una buena flexibilidad y una gran impermeabilidad.
Los cuidados más frecuentes a considerar en el uso de la mecha son los siguientes: - Debe cortarse con una herramienta filosa con un corte perpendicular al eje de la mecha y sin desprendimiento de las fibras de recubrimiento. -
-
El detonador debe ser chequeado inmediatamente antes de introducir la mecha para prevenir la presencia de humedad o de alguna partícula extraña. El extremo de la mecha debe ser introducido suavemente hasta que se apoye en la carga donde se sostiene firmemente hasta quesea fijado por la herramienta recomendada (pinza de barrenista) mediante anillos circulares.
1.2 CORDÓN DETONANTE: Un cordón detonante es un elemento usado para producir una explosión, compuesto por un método de ignición, un detonador, y eventualmente un reforzador y el explosivo propiamente dicho. Tipos de Cordones Detonantes:
UN cordón detonante, dependiendo del método de ignición, puede ser:
Pirotécnico Eléctrico Nonel (NON – Eletctric) o no eléctricos
Cordones detonantes pirotécnicos Son iniciados con un detonador pirotécnico, usado como un cordón lento (en el orden de centímetro por segundo) o un cordón rápido (en el orden del Km/seg). La diferencia ent re los dos cordones es generalmente visible por la “alma”, o sea, el interior del cordón, que es de color negro cuando es lento y de color blanco cuando es rápido. La iniciación
del cordón es realizada por un dispositivo propio, llamado enecendedor. Este tipo de cordón detonante es inseguro, por la unión del cordón al detonador, proceso en el cual es relativamente fácil que ocurra una detonación extemporánea. Cordones Detonantes Eléctricos Son iniciados con un detonador eléctrico, pudiendo tener diversos retrasos, conforme el fabricante. Estos atrasos son importantes en la definición de la “secuencia de explosión”
por la cual podemos definir la orientación de una demolición o de sus efectos. La iniciación es realizada por aparatos generadores de electricidad que pueden ir desde dínamos manuales a generadores. Son más seguros que los pirotécnicos, pero también exigen mayores conocimientos, ya que un circuito en el cual el cálculo eléctrico sea
incorrecto, puede tener una serie de “tiros fallados”, situación que siempre se revela
demasiado peligrosa. Cordones Detonantes Nonel Estos cordones usan un medio de transmisión peculiar, en el cual, la propia “onda de choque” es propagada por el interior de un tubo conteniendo en su interior octógeno +
aluminio, mezcla esta que transmite la chispa o llama de la ignición hasta el detonador a una velocidad de 25 metros por segunda, es utilizado para ramales, derivando de un cordón detonante hasta alcanzar el detonador. No tiene las mismas preocupaciones que los anteriores, pero en los enlaces debe ser garantizado que la onda de choque pase para los varios cordones (existiendo elementos de enlace para este efecto) Las principales desventajas en relación a los anteriores son el elevado costo relativo a la poca dispersión del comercio de este tipo de sistemas.
2. CEBO Se denominan cebos o primas a los conjuntos formados por un cartucho de dinamita, de emulsión o de hidrogel sensible al fulminante, al que se le ha insertado un fulminante, un detonador eléctrico, o un extremo de cordón detonante y que se utilizan para activar e iniciar la detonación de la carga explosiva principal en un taladro de voladura. Los cebos normales son de la misma dinamita empleada en el resto de la columna explosiva y se utiliza un cebo para cada taladro a disparar, igual cuando la carga principal sea de un agente de voladura como Examon o ANFO. Para aprovechar al máximo el efecto de impacto puntual que proporciona el detonador, éste debe colocarse dentro de la masa del cartucho, con su carga iniciadora orientada hacia la mayor longitud de la columna explosiva, es decir, mirando hacia la boca del taladro. Los cebos son activados con un detonador o con cordón detonante convencional cuando se requiere arranque instantáneo del disparo y con detonador de retardo o con
detonador de superficie en la línea de cordón detonante cuando son para arranque temporizado. Para el cebado de cartuchos y taladros se siguen ciertos pasos, que para facilidad de interpretación presentamos en los dibujos que vienen a continuación:
2.1 Preparación del Cebo: El detonador puede ser introducido en un explosivo blando o plástico empujándolo suavemente. Para el caso de explosivos más consistentes debe emplearse un punzón de madera, plástico o bronce, para hacer un hueco en el cartucho donde se introducirá el detonador. El cebo preparado debe ser manejado con precaución. No debe ser taconeado o atacado al ser cargado en el taladro.
2.2 Recomendación para el Cebado: Son bien conocidas las recomendaciones de cortar la mecha en forma recta, no inclinada, con navaja bien afilada, e introducirla en el fulminante hasta hacer un buen contacto con su carga sensible, sin dejar espacio vacío y luego ajustar la cápsula con el alicate fijador para conseguir un empalme hermético. Igualmente las de mantener puenteados (cortocircuitados) los alambres de los detonadores eléctricos hasta el momento del disparo, para evitar tiros prematuros por acción de corrientes eléctricas vagabundas. Todo cebo es explosivo activado dispuesto a detonar por cualquier incentivo (fuego, golpe, maltrato, etc.) por lo que debe ser tratado con el máximo cuidado, tanto al transportarlo, como al introducirlo en el taladro.
2.3 Cebo o Primer Mínimo: Todo explosivo sensible y agente de voladura requiere de un mínimo primer para iniciarse con su mayor régimen de velocidad y presión de detonación, que garanticen una detonación auto-sostenida. Con una energía menor que la requerida el explosivo saldrá a bajo régimen, o no podrá iniciarse. Al cebar los agentes de voladura, el primer debe tener un diámetro cercano al diámetro del taladro y por razones geométricas su longitud deberá ser igual o mayor que su diámetro, por lo menos dos diámetros, para asegurar que en el primer se pueda formar una onda plana de presión estable.
2.4 Propiedades de los Cebos: 2.4.1 La presión de detonación: Es la generada por la reacción del explosivo en su detonación. Es función de la velocidad y de la densidad propia del explosivo. El rango entre los explosivos comerciales varía entre 20 kbar (ANFO) y 180 kbar (gelatinas), llegando el TNT y composiciones militares a 240 kbar. En los agentes de voladura el diámetro tiene estrecha relación con su velocidad estable de detonación. 2.4.2 Resistencia al agua: Es la habilidad de un cebo de soportar el contacto con el agua sin sufrir deterioro en su desempeño. La resistencia al agua interna se define como la resistencia al agua que provee la composicion misma del explosivo. La resistencia al agua externa se provee no por los materiales propios del cebo sino como el empaque o cartucho.
2.4.3 Sensibilidad de iniciacion y composicion: la sensibilidad es la capacidad que tiene un cebo para propagar la reaccion a todo lo largo de la carga de iniciacion, la composicion de un cebo dependen de la sensibilidad, tamaño de la particula, y presion estatica del agua.
2.4.4 Fuerza fisica: la fuerza fisica de un cebo es la habilidad para permanecer intacto durante el manejo, y el uso debera ser tal que el detonador o cordon detonante permanezca sin riesgo en el cebo hasta es disparado. 2.4.5 El diámetro y longitud (masa):
Diámetro del taladro
VOD
89
3 700
102
3 800
152
4 200
270
4400
2.5 Métodos usuales para la preparación de cebos: DINAMITAS, HIDROGELES Y EMULSIONES SENSIBLES A. PARA DIÁMETROS MENORES TALADRO:
2.6 CEBOS SEGÚN TIPO DE TALADRO:
A. Taladros de pequeño diámetro: La velocidad y la presión de detonación del cebo son determinantes para la rapidez con que se logre el régimen constante de “presión de taladro o de trabajo”. La energía de impacto inicial del cebo tiene marcada influencia en el tiempo en que será lograda la detonación a régimen constante del explosivo receptor en la columna de carga del taladro; es decir el tiempo en que este explosivo conseguirá su velocidad estable de detonación y los rangos de régimen termodinámico e hidrodinámico cercanos al 100% de
sus valores teóricos máximos, que es lo que el usuario desea obtener para el mejor logro de sus objetivos de trabajo. En los taladros de pequeño diámetro cargados con dinamita, esto se logra de forma casi inmediata debido a la presencia de la altamente exotérmica nitroglicerina, traduciéndose ello en su elevado impacto rompedor, que es una de sus grandes ventajas. A su vez, en los taladros también de pequeño diámetro pero cargados con ANFO esta fase de la iniciación demora cierto tiempo debido a que la reacción del nitrato granular es lenta, mostrando por tanto menor impacto rompedor. Esto trata de compensarse en parte, como se dijo anteriormente, colocando un cebo enérgico de alto explosivo. Un cartucho de dinamita gelatinosa es uno de los cebos más adecuados, pero debe descartarse el uso de cualquier cebo de dimensiones reducidas aunque sea de alto explosivo. Algunos usuarios, pensando economizar explosivo, utilizan como cebo sólo porciones de cartuchos para iniciar el ANFO, lo que por lo contrario resulta inconveniente puesto que por falta de energía el rendimiento del taladro es muy pobre, lo que se puede apreciar fácilmente por la deficiente fragmentación y los tacos que suelen quedar del taladro. El hecho de que un disparo salga completamente no significa que haya sido bueno. Tiene que observarse detenidamente el avance, fragmentación y desplazamiento de la carga para determinar si la iniciación ha sido adecuada y si se ha logrado detonación total o sólo ha deflagrado parcialmente. Se estima que con ANFO pobremente cebado, el régimen constante de detonación se logrará recién después de un recorrido mínimo de 6 diámetros de taladro, debiendo tenerse presente también a la progresiva pérdida de sensibilidad del ANFO a medida que disminuye el diámetro del taladro, o que aumente su longitud, como es el caso de los disparos con el método de taladros largos en anillos o abanicos en subniveles ( long hole ring drills), donde con longitudes del taladro de 6 m hasta 30 m (20’ a 100’ ) es imperativo emplear cebos muy enérgicos y suficientes en masa (peso).
B. Taladros de gran tamaño Para iniciar un taladro cargado con explosivo sensible se emplea el cebo, normalmente suficiente para trabajar en taladros de pequeño diámetro, pero no así para los mayores de 3” de diámetro que requieren de un reforzador, especialmente si se trata de iniciar ANFO, slurries o emulsiones no sensibles. Así, en sus inicios el ANFO cargado en taladros de gran diámetro en minas de tajo abierto era cebado con uno o más atados de cartuchos delgados de dinamita, calculando su peso en aproximadamente un 5% de la carga total, pero como este método resultaba insuficiente fue sustituido por el empleo de cebos especiales de alta presión de detonación, constituidos por altos explosivos colados o moldeados, tales como las combinaciones de TNT, PETN o RDX denominados “reforzadores, boosters o cast primers”. Incluso después de introducidos estos primers, se buscaron otros medios para mejorar la iniciación, como son: el cebado en puntos múltiples de la columna con estos mismos boosters iniciadores, o el inicio axial con cordón detonante de alto gramaje (90 a 120 g/m) a lo largo de todo el taladro (que fue poco satisfactorio) y finalmente el termocebado, constituido por una porción de slurry aluminizado o emulsión iniciada por un primer, conjunto que normalmente se ubica al fondo del taladro. Este último esquema permite, además conseguir un mejor acoplamiento de la carga iniciadora al llenar todo el diámetro del taladro, mucho mejor aún si el slurry o emulsión es denso, ya que su elevada velocidad y alto desprendimiento de calor contribuirá precisamente a reforzar al primer. Este esquema es muy apreciado en nuestros tajos
abiertos para voladura de rocas “difíciles” y par a nivelar el piso de los bancos disparados, donde usualmente se coloca una a dos bolsas de Slurrex (25 a 50 kg) o Slurrex-EG a granel, con un booster APD de 1 libra, completándose el taladro con ANFO. En minería a tajo abierto se emplean los siguientes tipos de reforzadores o boosters como cebos iniciadores para los taladros de gran diámetro (sobre 75 mm ó 3” de diámetro) cargados con ANFO o agentes de voladura acuosos:
a. Cebos colados (cast primers): De alta densidad, alta presión de detonación (APD) y elevada velocidad. Sobre la base de TNT, pentolita, RDX y otros explosivos primarios. De tipo colado o prensado, se presentan en moldes cilíndricos sólidos de 1/3; 1; 3 y 5 libras (de 150 g a 2,3 kg), con agujeros pasantes para el iniciador (que puede ser un detonador de cualquier tipo del N° 6 al N° 12 y más usualmente cordón detonante desde 3 g/m hasta 10 g/m, siendo el más comúnmente utilizado el booster de 1 libra.
b. Cebos hidrogel y emulsión ( slurry primers): Hidrogeles tipo slurry aluminizado o emulsión de alta densidad, alta velocidad y presión intermedia a alta, sensitivos al detonador N° 8 y a cordones detonantes 5 y 10 g/m, eventualmente al 3 g/m con varias vueltas adicionales. Se presentan en cartuchos o bolsas de polietileno o valeron selladas, de forma cilíndrica, con pesos entre 500 y 1 000 g no son rígidos. Se detonan amarrándolos exteriormente con el cordón detonante o eventualmente introduciéndoles un detonador. c. Sistemas explosivos de dos componentes: Algunas veces citados como “explosivos binarios”, comprenden a dos componentes independientemente no detonables, normalmente uno líquido y otro granular, o ambos líquidos, los que al mezclarse directamente en su envase forman un alto explosivo sensible al detonador, que se emplea como booster en taladros de voladura de gran diámetro, o también como carga directa en plasteos secundarios, en prospección sísmica o en demolición submarina. Ejemplo: Astro Pak, Kinestic, Kinepouch, los que por diversas razones no han tenido mayor acogida en el campo minero.
d. Cebos de dinamita (dynamite primers):
2.7 SELECCIÓN DEL PRIMER Para seleccionar el primer se debe tener en cuenta ciertos criterios como el tipo, su velocidad, nivel de energía o presión de detonación, su peso, sensibilidad al iniciador y su capacidad de poder iniciar el explosivo del taladro a su más alto régimen de detonación, desde el primer instante. Usualmente se evalúa la fuerza, potencia o capacidad iniciadora de un booster mediante la prueba de perforaci ón de una plancha de acero de ½ ” (12 mm) de espesor, midiendo el diámetro del agujero formado después del disparo, que en caso óptimo será igual al diámetro del booster . En caso de poca fuerza no afectará a la plancha o solamente le creará una concavidad.
2.8 COMPARACIÓN ENTRE EFECTOS INICIADORES.
INICIACIÓN DEL A NFO: A diferencia de la dinamita, hidrogeles y emulsiones sensibles al detonador, que contienen un elemento sensibilizador propio, como nitroglicerina, aminas, glicol o microesteras, que garantizan la iniciación inmediata del explosivo, directamente en su régimen de velocidad de detonación, los nitrocarbonitratos granulares como el ANFO convencional, ANFO aluminizado y los ANFOs preparados por su condición de agentes de voladura no sensibles requieren de un cebo potente y de masa suficiente para iniciarse debidamente en su régimen de detonación, de lo contrario, con un cebo débil esta velocidad será transiente, es decir, escalada por lo que el producto caerá en régimen de deflagración con bajo rendimiento de energía aplicable. Es importante que la velocidad de detonación del cebo siempre sea mayor que la del ANFO (que va de 1 500 a 3 200 m/s máximo) por lo que se recomienda emplear cebos de alto explosivo (que van de 3 500 a 7 000 m/s) cuanto más alto, mejor.
