3 UNIDAD: ACCESORIOS DE VOLADURA Y SISTEMA DE CARGA DE TALADROS INTRODUCCIÓN Para que un explosivo pueda detonar es necesario iniciarlo, lo que se efectúa normalmente mediante los denominados “accesorios de voladura”, que comprenden a los fulminantes o detonadores, mecha de
seguridad y mecha rápida, conectores y retardadores, cordones detonantes, cables explosores e instrumentos de control como el ohmímetro y otros. La utilización de estos accesorios debidamente seleccionados, combinados para cada caso, dan lugar a los procedimientos empleados para iniciar la detonación de una voladura, conocidos como métodos de iniciación o encendido de explosivos, que usualmente se agrupa en: A. Si st ste e ma el e me men n t al o co conv nv en ci cion ona a l de me mech cha a l en entt a f ul mi na n te
mejorado recientemente hasta cierto punto con el encendido previo de las mechas de cada taladro mediante la mecha rápida (igniter cord) y cápsulas conectadoras. B. Sistema eléctrico convencional
con detonadores instantáneos y de retardo estándares complementado complementado con el sistema de alta resistencia a corrientes estáticas o extrañas y con los sistemas eléctricos especiales, como el Magnadet y los de explosores secuenciales electrónicos. C. Sistemas no eléctricos
del tipo Nonel y similares y los cordones detonantes regulados por retardadores. D. Sistemas especiales para aplicaciones definidas
como los detonadores de concusión Dominó para voladura subacuática y otro Los elementos básicos de estos sistemas iniciadores comprenden: a. La pega, se considera como elemento básico al medio originador del impulso iniciador, que según el método será la chispa o llama abierta de un fósforo o chispeador de fricción; la descarga eléctrica producida por un explosor, sea de tipo dínamo eléctrico o de condensador; al efecto de impacto de una pistola de arranque para detonadores Nonel y similares, o el de un fulminante convencional para esos mismos detonadores y para los cordones detonantes, que en la práctica se denomina pega, chispeo, encendido, etc. b. Al tren de transmisión del impulso iniciador, que va desde el punto de origen hasta el núcleo sensible del detonador y que según el tipo de sistema se efectúa: 1. Mediante alambres conductores (eléctrico), 2. Mediante mangueras plásticas muy delgadas y flexibles, cubiertas interiormente con un compuesto pirotécnico sensible (no eléctrico Nonel),
3. Mediante cordones detonantes de muy bajo gramaje (Anoline, Detaline), 4. Mediante mangueras muy delgadas llenadas con un gas inflamable y selladas poco antes del disparo que se realiza con una bombita-explosor especial (Hercudet). En el sistema elemental el tren viene a ser la misma mecha de seguridad. c. Al detonador, que comprende: 1. 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 mecha y orden de encendido). 2. A su carga iniciadora que comprende a su vez a una carga primaria sensible y a una carga base (secundaria o detonante), distribución que es común a casi todos los detonadores comerciales. La carga primaria (azida de plomo, fulminato de mercurio o similares) al recibir la llama o la onda de impulso iniciador se inflama y hace detonar a la carga base, que es generalmente de pentrita, la que a su vez hace detonar a la carga explosiva que le rodea (cebo o prima). d. Al cebo, cartucho de dinamita, hidrogel, TNT u otro explosivo sensible que finalmente hace det onar a la carga principal (carga del taladro). Esta serie de pasos se repite en cada taladro de una voladura múltiple; de ahí la importancia de las demoras minúsculas 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 máximo potencial para que la voladura de todo el frontón sea completa y eficiente.
DESCRIPCIÓN SIMPLIFICADADE LOS MÉTODOS DE INICIACIÓN 3.2.1 INICIACIÓN DE MECHA DE SEGURIDAD Normalmente recomendada para iniciar cargas simples. Es aún muy empleada en la pequeña y mediana minería subterránea y en obras de ingeniería civil, por su menor costo y por ser factible de utilizar por personal poco entrenado. Fundamento: Consiste en hacer estallara un fulminante mediante un dardo de llama transmitido por una mecha de pólvora. Sus elementos son: La mecha de seguridad: Accesorio lineal flexible con núcleo de pólvora negra forrado con material
textil y cobertura plástica impermeable, que transmite por su interior a una llama controlada denominada “dardo” y el fulminante o detonador simple, instantáneo, formado por una cápsula de
aluminio con sus cargas inflamable y explosiva, abierta por uno de sus extremos para introducir la mecha y ponerla en contacto con la carga inflamable.
La carga inflamable o sensible: Varía usualmente entre 200 a 300 mg de fulminato de mercurio o
azida de plomo, mientras que la carga explosiva o secundaria de PETN o nitropenta es de 500 a 700 mg. Según su carga total los fulminantes se categorizan por número: 4; 6; 8; 10; 12; etc., comercializándose actualmente en mayor proporción los números 6 y 8, siendo éste último tomado como índice de la clasificación de los explosivos en sensibles e insensibles (agentes de voladura). a.
ENSAMBLAJE DE MECHA FULMINANTE (ENGARCE)
Para asegurar su correcto funcionamiento debe tenerse presente que la unión de la mecha con el fulminante debe ser efectuada con cuidado, utilizando alicates encapsuladores especiales o máquinas fijadoras para sellar el empalme y evitar el ingreso de agua o polvo hasta la carga explosiva, que es muy sensible a la humedad. El forro plástico de la mecha la hace impermeable pero sus extremos abiertos o cortados no lo son, por lo que no deben mojarse. Por precaución contra la humedad de mecha almacenada; se debe cortar una o dos pulgadas del extremo antes de insertarla en el fulminante. Como regla práctica se recomienda efectuar lo siguiente al empatar la mecha-fulminante: Realizar un corte recto y limpio de la mecha con una navaja o herramienta afilada, para evitar el
derrame de pólvora o que queden hilachas. El corte debe ser vertical, no diagonal. Limpiar cualquier residuo de materia o de polvo en el fulminante. Introducir la mecha hasta el fondo del fulminante debiendo quedar en buen contacto con la carga
explosiva (si queda espacio de separación usualmente falla el encendido, debido a que se crea una cámara de contrapresión de gases que extingue al dardo de llama que debía activar a la carga explosiva). Realizar la unión cuidadosamente, apretando bien pero sin exceso con el alicate fijador, para no
estrangular la mecha y obtener un buen engarce. En el caso de tener que trabajar en taladros con agua y no disponer de detonadores especiales,
aislar la unión entre el fulminante y la mecha con grasa o pintura aislante adecuada, y disparar en el menor tiempo posible. Evitar el maltrato de los fulminantes; puede desprenderse la carga activa o puede estallar.
TIPO TIEMPO DE C COLOR Vel. Z-20
59 s/m ± 10%
Marrón
Lento
Z-19
35 s/m ± 10%
Rojo
Medio
Z-18
26 s/m ± 10%
verde
Rápido
b. ENCENDIDO
La mecha puede ser encendida con fósforo, o mediante encendedores especiales de chispa. Cuando se trabaja con este sistema, el disparo de unas pocas cargas aisladas puede efectuarse indistintamente, pero cuando se trata de un número mayor el encendido deberá ser rotacional, lo que se logra por dos medios: Por el chispeo individual y ordenado de cada carga (timing o secuenciado). Por medio el chispeo único de un extremo de mecha rápida, la que se encargará de encender a todas
las cargas en forma secuente. Para el encendido rotacional se deben tener presentes tres reglas importantes: 1. Los cebos armados deben ser ubicados al fondo de los taladros. 2. El tiempo empleado en encender toda la ronda debe ser tal que todas las mechas deben estar ya encendidas por dentro de la boca de los taladros antes de que explote la primera carga, para evitar tiros cortados por deterioro de las mechas con las rocas volantes. 3. El operario que esté encendiendo varias mechas debe mantenerse alerta, tanto para mantener el orden previsto como para controlar su tiempo de escape. Así, como medida de seguridad, en cada voladura se acostumbra prender simultáneamente con la primera carga una mecha o guía de aviso, de unos 60 cm (2’ a 3’), más corta que la mecha de menor longitud empleada en la voladura, de
modo que al terminar de quemarse la mecha de aviso indica el tiempo mínimo disponible para el escape de los trabajadores (unos 52 s/pie). En algunos países está prohibido usar mecha menor de 1 m. Como norma de seguridad la velocidad de quemado de la mecha debe verificarse periódicamente mediante un cronómetro, encendiendo varios tramos de longitud exacta (1 m o más) y controlando el tiempo que demoran en consumirse, según el fabricante. La norma nacional limita entre 150 a 200 s/m de longitud (± 50 s/pie) con una dispersión de 5 a10%. El timing o encendido rotacional directo se consigue de las siguientes maneras: Utilizando mechas de igual longitud para todos los taladros, las que se chispean una tras de otra
siguiendo un orden de acuerdo a la distribución de trazo de voladura: Primero los taladros del corte o arranque, luego los de ayuda, después los cuadros o flancos seguidos por las alzas o del techo y finalmente los arrastres al piso. Utilizando tramos de mecha de diferente longitud (generalmente una pulgada de diferencia entre tiro
y tiro) previamente cortados y ensamblados, correspondiendo los más cortos a los taladros de arranque. Cortando en diferente longitud a las mechas que salen de los taladros después que éstos han sido
cebados, cargados y taqueados, entendiéndose que todas originalmente han sido de igual longitud. El
orden de salidas se obtiene por estos cortes y por el chispeo en el orden en que uno desea que salgan las cargas.
c. MECHA RÁPIDA (IGNITER CORD) Y CONECTORES
Los conectadores consisten de un casquillo de aluminio o de cobre similar al fulminante y con la misma dimensión interior, que igualmente tiene un extremo abierto donde contiene una carga inflamable para introducir la mecha de seguridad y el otro cerrado, donde contiene una carga inflamable. En este extremo cerrado tienen un ojal o un corte lateral para pasar la mecha rápida y sujetarla poniéndola en contacto con la carga inflamable. d. ENSAMBLAJE
El conjunto iniciador comprende entonces al tramo de mecha de seguridad que en un extremo tiene un fulminante y en el otro un conector. El fulminante se introduce en un cartucho para formar el cebo quedando libre el extremo del conector. Una vez que todos los taladros han sido cebados y cargados, sobresalen las mechas con sus respectivos conectadores. La mecha rápida se inserta en cada conector siguiendo un orden rotacional de salidas. Al encender el extremo de la mecha rápida ésta encenderá a su turno a cada conectador y éstos a su vez a cada mecha lenta del disparo. Esto permite encender toda la voladura con una sola operación dando mayor tiempo y facilidad de escape al operador, a la vez que permite establecer una secuencia de salidas quizá no muy exacta pero funcional, que puede ajustarse variando las distancias entre conectadores y en algunos casos empleando tramos de mecha rápida de diferente velocidad de ignición. Al igual que ocurre con el empate del fulminante-mecha es importante el correcto engarce del conectador para un seguro encendido de la mecha; de la misma manera el ajuste de la mecha rápida-conector debe ser bien efectuado, sin apretar demasiado ya que la mayor parte de los cortes de transmisión con el correspondiente tiro fallado ocurren en estos empates. Como referencia histórica, la mecha de seguridad fue desarrollada por W. Bickford en 1831 y el fulminante simple por A. Nobel en 1867, quien también desarrolló la dinamita basado en nitroglicerina. El encendido con mecha está siendo sustituido por los sistemas eléctricos y no eléctricos de retardo, pero aún tiene bastante campo de aplicación en plastas aisladas, canteras, tajeos de mineral pequeños, vetas estrechas, galerías y túneles de menor sección. EJEMPLO: El tiempo de quemado de mecha de seguridad por taladro 3,00 145 / = 435
Tiempo de quemado del tramo de 0,60 m (2’) de mecha de segurid ad que sobresale del ultimo taladro:
0,60 145 / = 87
Tiempo efectivo de quemado disponible dentro del último taladro, es decir para el avance de la mecha rápida en total: 435 − 87 = 348
Longitud de mecha rápida necesaria para el disparo: 348 35/
=
9,94 = 10
Teniendo en cuenta que la distancia de empalme entre un conectador y otro como mínimo es de 0,15 m, en este caso teóricamente se podría disparar hasta 10,0/ 0,15 = 66 taladros. Pero esto dependerá de la secuencia que se quiera dar a las salidas y del número real de taladros programados para el frontón. Si fueran, por ejemplo, 45 taladros la distancia promedio será de 10/45 = 0,22 m, válido para todos los taladros de la voladura menos para los que necesitan arranques donde los conectadores deberán ser iniciados en forma simultánea.
INICIACIÓN CON CORDON DETONANTE (mecha detonante – mecha explosiva) El cordón detonante es conductor explosivo a la vez, a comparación de la mecha blanca y la mecha rápida que solo son conductores. Este tipo de iniciación de usó hasta los años 92, hoy en día se usa el FANEL y el sistema eléctrico; el sistema eléctrico es peligroso El cordón detonante es una carga explosiva lineal flexible que tiene un núcleo de alto explosivo, usualmente pentrita o PETN, forrado con hilos de diferentes materiales según el propósito de uso del cordón y con recubrimiento con material protector plástico, como el PBC, nailón, teflón y otros que me permiten flexibilidad, facilidad de atar, resistencia a la humedad, abrasión y ruptura por tracción. El cordón detonante se clasifica de acuerdo a su contenido de explosivo por metro de longitud, fabricándose de: 1.5; 3 y 5 g/m para iniciar explosivos muy sensibles 8; 10 y 12 g/m para líneas troncales e inicio de multiplicadores 20; 40 y 50 g/m para prospección sísmica, 80 y 120 g/m para iniciación axial y para voladuras de contorno
NOTA: 3P
3PE
5P
5PE
significa 3 g/m . A medida que va a umentando el gramaje aumenta el precio. “P” es no reforzado “PE” es reforzado
Detona con una velocidad constante, entre 6000-7500 m/s según su tipo, y se inicia por medio de un detonador, no con llama. (con fosforo no detona, pero con golpe si), Recomendándose su empleo en los siguientes pasos: Donde el encendido eléctrico es peligroso o no está permitido por condiciones atmosféricas o
corrientes eléctricas parásitas. Para la iniciación de taladros profundos o de condiciones difíciles para el empleo de accesorios
delicados En voladura de hileras múltiples, con retardo entre hileras mediante el uso de retardadores para
cordón. Se ha generalizado en las canteras y minas de tajo abierto. Por su eficiencia y facilidad de operación permite aplicar diferentes trazos de perforación y encendido. En subterránea se aplica en algunos disparos de frontones, tajeos de mineral y chimeneas. El sistema de encendido de una voladura con cordón detonante comprende los siguientes elementos: a. Detonador de inicio b. Línea principal de cordón (troncal) c. Tramo lateral de cordón (Derivaciones) amarrados al troncal d. Los retardos o DELAYS que se coloca entre los taladros y la troncal e. Lineal descendente en el taladro
(se puede reemplazar por otra foto)
3.3.1 AMARRES Para asegurar el arranque y continuidad de todo el tendido de cordón, se recomienda lo siguiente: Efectuar los empalmes o conexiones en ángulo recto Mantener una distancia no menor de 20cm entre líneas paralelas para evitar cortes (Las líneas
troncales deben tener una distancia más de 20cm) Mantener una distancia mínima de 1m entre un elemento de retardo y la línea paralela o la boca
del taladro (FIG. A) No hacer lazos ni torceduras al cordón detonante, pues estos efectos cortan la transmisión de la
onda explosiva (Evitar que se haga nudos o chongo) Empalmar adecuadamente los retardos para evitar cortes. Para iniciar la troncal se coloca el detonador pegado axialmente al cordón y su base orientada a su
dirección a la mayor longitud del cordón (transmisión directa) Un cordón detonante puede iniciar directamente dinamitas e hidrogeles, mientras que los agentes de voladura como slarrex, examon, ANFO y emulsiones requiere de la ayuda de un CEBO y booster. El cordón detonante proporciona un sistema muy seguro para iniciación por su baja sensibilidad a detonación prematura o accidental sea por efecto de calor, fricción, electricidad estática, relámpagos y otros
3.3.2 RETARDOS DE CORDON (DELAYS) Los retardos para voladura secuencial con cordón detonante son de varios tipos y se interpone en la línea de modo que la onda que viene con una velocidad constante (Digamos 7000 m/s), se retrasa un tiempo
determinado al par por el elemento de retardo perdiendo la velocidad para continuar por el tramo siguiente de cordón nuevamente con la velocidad de 7000 m/s. Se empalman directamente en los extremos libres del cordón, fijándose con clavijas o a presión. Los más corrientes usados tienen retardos de 5, 9, 17, 25, 35, 50 y 100 milisegundos que pueden ampliarse intercalando diferentes retardos en la misma línea sumando sus tiempos. EJEMPLO: (FIG. B- PAG 125 MANUAL DE EXSA)
SISTEMA NO ELECTRICO (detonador no eléctricos de retardo) – NONEL Han sido desarrollados para operar a semejanza del sistema eléctrico, pero sin sus riesgos, ya que en ellos la energía eléctrica y los alambres conductores han sido sustituidos por tubos plásticos muy delgados, similar a los cordones detonantes de bajo dramaje, que transmite una onda explosiva desde el punto de iniciación hasta un detonador. El más difundido es el sistema NONEL y presenta las siguientes ventajas: a. VENTAJAS: Son seguros contra disparos prematuros por descargas eléctricas o radiofrecuencias. Son menos sensibles al deterioro por manipuleo, concusión o ambiente caluroso que los
eléctricos (sin dejar de lado el riesgo de detonación accidental) Por su baja energía las mangueras conductoras no pueden detonar directamente a los
explosivos comerciales, incluidas las dinamitas Pueden ser empleados en superficie y subterránea también consecuencia de retardo en
milisegundos b. DESVENTAJA: No pueden ser comprobados por aparatos de medidas como el sistema eléctrico por lo que
deben ser utilizados con cuidado para indicar cortes de transmisión [no pueden ser chequeados] Su costo por el momento es mayor que el sistema convencional
c. ELEMENTOS COMPONENTES: Este sistema comprende los siguientes elementos: Tubos iniciadores, que se utilizan para conectar el tiro y consiste en una manguera NONEL
de longitud adecuada (1.8 a 100mts) que tiene un extremo sellado y en el otro un conectador plástico que contiene un detonador instantáneo (CEBADOR). También hay conjuntos que tienen conectadores en ambos extremos. Detonadores NONEL, Formados por una manguera de longitud específica (de 2.4 a 15m) con
un extremo sellado un detonador no eléctrico de milisegundos en el otro. Estos detonadores los fabrican con retardos entre 75 mms a 2000mms (variables según la marca)
d. CONECTADORES: Las mangueras de los detonadores se insertan en los conectores para formar un conjunto fijo. Estos conectores tienen capacidad para recibir hasta cuatro mangueras, normalmente tres detonadores y una de otro iniciador cebador de modo que se puede armar diferentes conjuntos, de acuerdo al trazo proyectado para la voladura. A falta de conectadores las mangueras pueden ser atadas por manojos y activadas por cordón detonante con esquemas sencillos de efectuar por personal poco experimentado. Como los detonadores son de tiempo Se debe tener cuidado con los números de retardos al armar los conjuntos para evitar errores en la secuencia se salida. Los detonadores se insertan en los cartuchos de dinamita o booster (o cebo) para formar cebos en la misma forma que con los detonadores normales.
¿Si tengo un banco de 24m, cuánto de manguera nonel necesitaré? – como mínimo 25m
PROYECCI ÓN DE DI APOS
F ANEL (ESTÁ E N LOS ARCHI VOS)
DETONADORES ELECTRÓNICOS (DIAPOSITIVA-ORICA DETONADORES) VIDEO DE ORIKA (VIDEO) INNOVACIÓN EN VOLADURA DETONADORES EN CERRO VERDE (PDF) EXEL (DIAPOSITIVA-FULMINANTE NO ELÉCTRICO)
