ÍNDICE 1. Introducción 2. Métodos de iniciación 2.1 2.1 Sist Sistem emaa ele eleme ment ntal al o con convvenci encion onal al de mech mechaa len lenta ta-- ful fulmi mina nant ntee 2.2 Sistema eléctrico convencional 2. Sistemas no eléctricos 2.! Sistemas es"eciales "ara a"licaciones definidas . #"licación de métodos de iniciación .1 %ara voladura su&terr'nea .2 %ara voladura su"erficial .2.1 .2 .1 En cantera canterass ( o&ras o&ras de in)eni in)enier* er*aa .2.2 .2 .2 En ta,os ta,os a&iert a&iertos os ( voladur voladuras as de "roduc "roducció ción n . %ara voladura &a,o a)ua !. Mauina e/"losora $. Sistemas de iniciación $.1Sistemas de iniciacion no eléctricos
1 2 2 2 2 2 $ $ $ + + 10 11
11 $.1.1 Nitronel % $.1.1.1 eenta,as $.1.2 Nitronel % 0-0 $.1.2.1 eenta,as
11 11 12 12
$.1. Nitronel MS
1
$.1..1
enta,as e
$.1.! Nitronel 3 $.1.$ 4u&o de choue nitrotu&e $.1.+ Iniciadores de tu&o de choue % +. Cordon detonante ( sistemas de ret'rdo com"ati&les +.1 Ce&os de retardo +.1.1 El cordón detonante
1 1! 1$ 1$ 1+ 1+ 1+
1. IN456D7CCI8N El sistema de iniciación transfiere la señal de detonación de barreno a barreno en un tiempo preciso. La selección del sistema de iniciación resulta crítica para el éxito de una voladura. El sistema de iniciación no sólo controla la secuencio de disparo de los barrenos, sino que también afecta la cantidad de vibración por una voladura, el tamaño de la fragmentación producida, el rompimiento trasero y la violencia que puede ocurrir. Aunque el costo de los sistemas de iniciación es una consideración importante dentro del proceso de selección, debe ser una consideración secundaria, especialmente si el sistema de iniciación ms económico causa problemas como! vibración, rompimiento trasero o poca fragmentación. "ería una tontería el seleccionar un sistema de iniciación basndose estrictamente en el costo. La selección del sistema de iniciación es uno de las consideraciones ms importantes dentro del diseño de una voladura. La intención de esta sección es la de revisar los dispositivos disponibles actualmente y que se utili#an y brindan por la empresa Exsa. $ara que un explosivo pueda detonar es necesario iniciarlo, lo que se efect%a normalmente mediante los denominados &accesorios de voladura', que comprenden a los fulminantes o detonadores, seguridad detonantes,
y
mec(a
rpida, conectadores,
cables, explosores
e
mec(a
retardadores,
instrumentos
de
de
cordones
control
como
o(mímetros y otros. La utili#ación de estos accesorios debidamente seleccionados y combinados para cada caso, da lugar a los procedimientos empleados para iniciar la detonación de una voladura, métodos de iniciación o de encendido de explosivos.
2. M946D6S DE INICI#CI8N 1
conocidos
como
2.1 SIS4EM# EEMEN4# 6 C6NENCI6N# DE MEC:# EN4#;7MIN#N4E )e*orado recientemente (asta cierto punto con el encendido previo de las mec(as de seguridad de cada taladro mediante la mec(a rpida +igniter cord y cpsulas conectadoras.
2.2 SIS4EM# E9C45IC6 C6NENCI6N# -on
detonadores instantneos y de retardo estndares complementado
con el sistema de alta resistencia a corrientes estticas o extrañas y con los sistemas eléctricos especiales, como los estopines, que son fulminantes elaborados de tal manera que pueden (acerse detonar con corriente eléctrica. -on ello se puede controlar con precisión el momento de la explosión, lo que no sucede con fulminantes por la variación de la velocidad de combustión de la mec(a.
2. SIS4EM#S N6 E9C45IC6S enemos detonadores como los fulminantes o capsulas detonadoras, son casquillos metlicos cerrados en un extremo en el cual contienen una carga explosiva de gran sensibilidad.
2.! SIS4EM#S ES%ECI#ES %#5# #%IC#CI6NES DE;INID#S -omo los detonadores de concusión /ominó para voladura subacutica y •
otros. Los elementos bsicos de estos sistemas iniciadores comprenden!
2
a< La pega, se considera como elemento bsico al medio originador del impulso iniciador, que seg%n el método ser la c(ispa o llama abierta de un fósforo o c(ispeador de fricción0 la descarga eléctrica producida por un explosor, sea de tipo dínamo eléctrico o de condensador0 al efecto de impacto de una pistola de arranque para detonadores 1onel y similares, o el de un fulminante convencional para esos mismos detonadores y para los cordones detonantes,
que
en
la
prctica
se
denomina
pega,
c(ispeo, encendido, etc. &< 2rigen (asta el n%cleo sensible del detonador y que seg%n el tipo de sistema se efect%a! • •
)ediante alambres conductores +eléctrico. )ediante mangueras plsticas muy delgadas y flexibles, cubiertas interiormente con un compuesto pirotécnico sensible +no eléctrico
• •
1onel. )ediante cordones detonantes de muy ba*o grama*e +Anoline, /etaline. )ediante mangueras muy delgadas llenadas con un gas inflamable y selladas poco antes del disparo que se reali#a con una bombita3 explosor especial +4ercudet. En el sistema elemental el tren viene a ser la misma mec(a de seguridad.
c< Al detonador, que comprende! •
Al elemento de retardo, que al recibir el impulso iniciador a través del tren de transmisión, lo retiene un tiempo determinado antes de transferirlo
a
la carga sensible para producir su inflamación. +este
elemento no existe en el sistema elemental, en el que los retardos de tiempo se dan solamente con diferentes longitudes de mec(a y orden de encendido. •
A su carga iniciadora que comprende a su ve# a una carga primaria sensible y a una carga base +secundaria o detonante, distribución que es com%n a casi todos los detonadores comerciales. La carga primaria +a#ida de plomo, fulminato de mercurio o similares al recibir la llama o la onda de impulso iniciador se inflama y (ace detonar a la carga base,
3
que es generalmente de pentrita, la que a su ve# (ace detonar a la carga explosiva que le rodea +cebo o prima. •
Al cebo, cartuc(o de dinamita, (idrogel, 1 u otro explosivo sensible que finalmente (ace detonar a la carga principal +carga del taladro. Esta serie de pasos se repite en cada taladro de una voladura m%ltiple0 de a(í la importancia de las demoras min%sculas de tiempo de encendido entre cada taladro para lograr salidas secuenciales.
El cebo o prima, que debe proporcionar una energía iniciadora suficiente para que la
columna
explosiva
principal
pueda detonar a su régimen, y así
entregar su mximo potencial para que la voladura de todo el frontón sea completa y eficiente. La iniciación de cargas explosivas se efect%a en dos formas! •
Encendido de cargas individuales aisladas, que pueden ser disparadas una a una en diferentes momentos o todas a un tiempo.
•
Encendido de cargas m%ltiples que no se disparan simultneamente sino siguiendo cierta secuencia, en lo posible con períodos precisos de demora entre cada tiro, en forma &rotacional', lo que como veremos ms adelante proporciona muc(as venta*as en cuanto a fragmentación, reducción de vibraciones y menor consumo específico de explosivo, y que puede (asta cierto punto &sincroni#arse' mediante el
empleo de
detonadores de retardo, eléctricos y otros medios. Los medios originados del impulso iniciador +llama y electricidad y los elementos de los accesorios de los sistemas de iniciación, se pueden combinar en ciertas formas, formando cadenas de iniciación, adaptables a cada condición o tipo de voladura, como se muestra en el siguiente diagrama.
4
. #%IC#CI8N DE ME46D6S DE INICI#CI6N .1 %#5# 6#D75# S7=4E55>NE# •
5rontones de t%neles, ta*eos, piques, etc. que se resumen a la preparación de cebos de dinamita, de explosivo (idrogel o emulsión de pequeño
•
dimetro +66 (asta 78 mm con! 5ulminante simple y mec(a de seguridad0 o fulminante simple y mec(a, ms mec(a rpida y conectadores +en ambos casos se enciende con
•
llama. /etonador eléctrico instantneo o de retardo, cable de empalme y
•
explosor. Encendido por descarga eléctrica. /etonadores no eléctricos tipo 1onel o similares, con empalmes de mangueras transmisoras
o de cordón detonante de ba*o grama*e.
Encendido con un fulminante simple, detonador eléctrico o una pistola de •
fogueo especial. -ordón detonante simple, que act%a directamente como detonador, con retardos exteriores de microsegundo para dar
secuencias
de
salida.
Encendido con fulminante simple o detonador eléctrico +piques, voladura de crter invertido 9-:, banqueo, etc..
.2 %#5# 6#D75# S7%E5;ICI# ;ue corresponden a la preparación de cebos de pequeños dimetros para taladros de cantera de 78 (asta <8= mm, y de primers o cargas multiplicadoras potentes para taladros de gran dimetro, de <8= a >?< mm, en ta*os abiertos. 5
.2.1 EN C#N4E5#S ? 6 =5#S DE IN@ENIE5Í # a -ebos de dinamita con fulminante simple y mec(a de seguridad para
taladros
eventualmente
individuales con
mec(a
y
plastas, complementada
rpida para mayor n%mero de
taladros. b -ebos con detonadores eléctricos y no eléctricos, también cordón detonante con retardadores @nter.3 calados, para voladura de varios taladros simultneamente, sea que estén cargados con agentes de voladura granulares o con dinamita a columna completa.
.2.2 EN 4#A6S #=IE546S ? 6#D75#S DE %56D7CCI8N ooster o cargas multiplicadoras de alta presión de detonación para iniciar agentes de voladura 1-1 granulares, slurries y emulsiones en taladros de <== a >?< mm +B' a <8' en bancos y rampas. -on arranque mediante detonadores eléctricos y no eléctricos de retardo y ms frecuentemente por cordón detonante con retardos exteriores en línea. Las cargas iniciadoras pueden ser de tres tipos! •
-ast
primer0
moldes
de
1,
pentolita
colados
o
prensados en diferentes dimensiones y pesos, usualmente •
denominados 4/$ +(ig( detonation primer o cast booster. "lurry primer0 (idrogeles generalmente alumini#ados y emulsiones explosivas sensibles al detonador simple, en bolsas
•
de polietileno selladas o moldes plsticos de diferentes pesos. $rimer o booster con retardo incorporado0 que se emplean principalmente en los taladros con cargas espaciadas +decCs los que permiten secuenciarlas a diferentes cotas +retardos en profundidad.
En voladuras de rocas muy difíciles, estos primers con diferentes retardos en profundidad pueden combinarse con retardos en superficie, lo que permite con*ugar caras libres (ori#ontales con caras libres 6
verticales +retardos por filas, por taladros y en profundidad actuando al mismo tiempo. 1ormalmente las conexiones de ba*ada dentro de los taladros son con cordones de ba*a potencia, de > a 8 g como mximo, o con mangueras tipo 1onel, y en menor escala detonadores eléctricos, de manera que la carga de columna no pueda ser iniciada prematuramente lo que anularía el efecto de los &retardos operadores
en
el
(ueco'.
$ero
algunos
usan cordones de ? y <= refor#ados para resistir maltrato
en taladros profundos de gran dimetro.
. %#5# 6#D75# =#A6 #@7# $ara iniciar plastas y taladros ba*o agua mediante cebos de gelignita o de gelatinas especiales. •
-on detonadores eléctricos acuticos, instantneos o de retardo, especialmente construidos para resistir altas presiones ba*o agua, con
•
líneas de conducción aisladas y selladas. -on cordón detonante para agua
•
colocados fuera del agua +sobre balsas o en la orilla. -on detonadores de presión o concusión tipo dominó para el simultneo
de
de una carga
varios
taladros
o
y
retardos
de milisegundo disparo
plastas mediante la detonación
explosiva suspendida en el agua0 o también con un
sistema de inducción electromagnética que utili#a explosores especiales conectados a un detonador eléctrico en cada taladro, los mismos que se activan simultneamente mediante una corriente de excitación producida por un oscilador de alta frecuencia y transmitida mediante una antena de la#o dispuesta en la superficie del agua sobre los taladros. )étodos a%n experimentales y poco aplicados.
7
:EA:/2" $A:A -2:/21 /E21A1E
8
!. M#37IN# EB%6S65# 9
Las mquinas explosoras suministran la corriente necesaria para disparar los estopines eléctricos. Estas son de dos tipos bsicos! de DgeneradorD y de Ddescarga de condensadorD. Ambos tipos son de una construcción robusta y soportan servicio duro por períodos prolongados. Estas explosoras se consideran como las mquinas ms eficientes y confiables para el encendido en voladuras. "us principales características son!
$oseen una capacidad de detonación de estopines extremadamente alta. $roporcionan gran seguridad ya que no disparan (asta alcan#ar su
volta*e de diseño, el cual es señalado por la lu# del foco piloto. Los botones de carga y disparo así como los condensadores quedan en
Dcorto circuitoD (asta que se necesiten. La ausencia de partes dotadas de movimiento y la eliminación del factor
(umano que interviene en las explosoras mecnicas.
$. SIS4EM#S DE INI CI#CI6N $.1 SIS4EM#S DE INICI#CI6N N6 EEC45IC6S $.1.1 NI456NE %
10
Los detonadores no eléctricos de medio segundo 1itronel L$ estn destinados a la iniciación del material explosivo desde el fondo o la salida del agu*ero de voladura, incluyendo también el material explosivo cargado neumticamente en el agu*ero de voladura, en la construcción de t%neles y para la trituración de rocas en plantas mineras subterrneas sin polvo de carbón. Adems, los detonadores no eléctricos de medio segundo estn destinados a la iniciación de los materiales explosivos de difícil estimulación.
$.1.1.1
EN4#A#S El sistema de los detonadores no eléctricos de medio segundo permite reali#ar voladuras deba*o de la tierra en una cantidad grande de ta*os largos con el uso de solo < detonador, sin que sea necesario conducir una línea eléctrica de una capacidad de corriente lo suficientemente alta.
$.1.2 NI456NE % 0-0 1@:21EL L$ =37= es un sistema de detonadores no eléctricos de un retardo progresivo de <== ms, 6== ms y 8== ms, así como de 6
11
escalones de retardo, marcados consecutivamente con n%meros de = a 7=. Los detonadores no eléctricos de decisegundo para rocas estn destinados a la iniciación del material explosivo desde el fondo o la salida del agu*ero de voladura, incluyendo también el material explosivo cargado neumticamente en el agu*ero de voladura, en la construcción de t%neles y para la trituración de rocas en plantas mineras subterrneas sin polvo de carbón.
$.1.2.1
EN4#A#S El sistema de los detonadores no eléctricos de decisegundo permite reali#ar voladuras deba*o de la tierra en una cantidad grande de ta*os largos con el uso de solo < detonador, sin que sea necesario conducir una línea eléctrica a todos los detonadores ni usar un encendedor de una capacidad de corriente lo suficientemente alta.
$.1. NI456NE MS
12
Los detonadores no eléctricos de milisegundo 1itronel )" sustituyen a voladuras
tradicionales
reali#adas
con
detonadores
eléctricos
de
milisegundo. Los detonadores no eléctricos de milisegundo estn destinados sobre todo al uso en plantas mineras a cielo abierto. Los detonadores pueden emplearse también para voladuras subterrneas +p.e. voladuras en derrumbe. Adems, los detonadores no eléctricos de milisegundo estn destinados a la iniciación de materiales de difícil estimulación.
$.1..1
EN4#A#S El uso de los detonadores no eléctricos de milisegundo permite conectar todos los detonadores al punto de iniciación de forma muc(o ms rpida y fcil en comparación con el proceso de conexión, comple*o y de larga duración, de los detonadores eléctricos.
$.1.! NI456NE 3 1@:21EL ; es un sistema de detonadores con retardos de milisegundos destinado particularmente al uso en canteras y minas a cielo abierto.
13
El sistema 1@:21EL ; est formado por detonadores de perforación 1@:21EL ;4 *unto con detonadores superficiales 1@:21EL ;". Los detonadores 1@:21EL ;" sirven para obtener un retardo de voladura entre los detonadores de perforación 1@:21EL ;4 o )" iniciados, así como para extender y derivar la línea de voladura a través de la unión con otros detonadores superficiales 1@:21EL ;". Los detonadores 1@:21EL ;" se encuentran en los conectores (ec(os de plstico que permiten conectar los detonadores con, como mximo, tubos de c(oque de los detonadores iniciados y que protegen los tubos contra fragmentos del detonador. Los colores de los conectores dependen de la modalidad del detonador. Los detonadores 1@:21EL ;4 estn destinados a la iniciación del material explosivo en el interior de un agu*ero. Los detonadores 1@:21EL ;4 colocados en los agu*eros tienen retardos largos para que la red de voladura (ec(a de 1@:21EL ;" no esté dañada durante la detonación de los agu*eros.
$.1.$ 47=6 DE C:637E NI45647=E El tubo de c(oque 1@:2FE est destinado a la fabricación de detonadores no eléctricos, así como al uso en la técnica de voladura para extender la línea de voladura empleando detonadores no eléctricos. 14
La estructura del tubo de tres capas permite sostener la detonación dentro del tubo sin afectarlo o iniciar los materiales explosivos u otros tubos de c(oque en su proximidad. -ordones detonantes de pent, para rocas.
$.1.+ INICI#D65ES DE 47=6 DE C:667E % -orresponde a una serie de detonadores no eléctricos de alta potencia con intervalos de retardo de largo período entre tiempos de disparos sucesivos. Los detonadores no eléctricos ExelG L$ estn compuestos principalmente por B elementos! -psula de aluminio, compuesta por una carga primaria de explosivos, una carga secundaria y un tren de retardo. ubo de señal de color amarillo, componente que transmite la señal a la cpsula de retardo. En el momento que el tubo es iniciado, transmite interiormente una onda de c(oque de ba*a energía la cual inicia los mixtos de retardo. Esta señal es capa# de despla#arse a través del interior del tubo, sin afectar a ning%n agente explosivo u otro accesorio con el cual esté en contacto directo. Etiqueta de retardo, elemento que indica el n%mero de serie L$ y el rango de tiempo nominal correspondiente a cada detonador. -onector H, dispositivo que une el tubo de señal a la línea troncal de cordón detonante.
15
+. C65D6N DE46N#N 4E ? SIS4EM#S DE 5E4>5D6 C6M%#4I=ES +.1CE=6S DE 5E4#5D6 +.1.1 E C65D8N DE46N#N4E El -ordón /etonante es un accesorio para voladura constituido por un n%cleo granulado fino y compacto de pentrita $E1 +penta3eryt(ritol tetranitrate que est recubierto con papel de características especiales, fibras sintéticas e (ilos de algodón. "u cobertura exterior varía seg%n el cordón sea simple o refor#ado. "e activa generalmente por medio de un fulminante com%n, eléctrico o no3 eléctrico. El n%cleo de explosivo detonar a una velocidad de 7 === mIs aproximadamente, creando una onda de c(oque que permitir activar explosivos sensibles a detonador. Este accesorio para voladura tiene m%ltiples aplicaciones en minería, canteras, movimientos de tierra y diferentes traba*os de ingeniería civil. 5unciona adecuadamente en todo tipo de voladuras, independiente del dimetro y longitud del taladro.
16
