1Control de Vibraciones por Efecto de la VoladuraMecnica de Rocas II2015-1INDICE1) Introduccin22) !b"eti#os$$) %unda&ento terico$i) Vibracionesii) 'eneracin de ondas por #oladura(iii) )ipos de ondas elsticas*) +a,os en la roca basados en tensiones din&icas-5) Modelos de #elocidad de part.cula /&odelos de #ibraciones)0i) Modelo de ca&po le"ano 1+e#ine 1ii) Modelo de ca&po cercano 12ol&ber3 4 5ersson6 7) Criterio de la #elocidad de part.cula cr.tica /55Vc)10-) 8ndice de da,os ori3inados por #oladuras /9last +a&a3e Inde:)120) 5ropiedades de la frecuencia ; tie&po en las #oladuras&ineras 1$celer&etros/b) 'efonosii) E?uipo de ad?uisiciniii) E?uipo de anlisisi#) =CVI9( &onitoreo de #ibraciones online12) >plicacin$*1$) Reco&endaciones *01*) Conclusiones*1%aculta de In3enier.a 'eol3ica@ Minera ; MetalAr3ica2Control de Vibraciones por Efecto de la VoladuraMecnica de Rocas II2015-115) 9iblio3raf.a*1INTRODUCCINEn la actualidad@ la e"ecucin de #oladuras para el arran?ue de rocas de dureBa &edia; alta es una tCcnica insustituible en los 3randes pro;ectos de &iner.a ; obras ci#ilesDsue&pleota&biCnes3eneral enla&a;orpartedepro;ectosde&enorta&a,o@aun?ue los terrenos ?ue se e:ca#en estCn cercanos a ediEcaciones Fa raBnfunda&ental es?ueesttCcnicacontinAasiendola&sbarata;la?ueper&iteobtener &a;ores producciones de &aterialarrancado /superiores a cual?uier &ediodearran?ue&ecnicoalternati#o( &artillos de&oledores@ roBadoras@ e:ca#adorasGidrulicas o tractores) Hno de los principales incon#enientes de su utiliBacin es ?ue@co&o consecuencia directa de su uso@ se produce la 3eneracin de #ibraciones en el&edio circundante /ade&s de otras afecciones &edioa&bientales@ tales co&o ruido@onda aCrea@ pol#o ; pro;ecciones)D estas afecciones no son particulares de las#oladuras@ ;a?uelos&edios&ecnicosta&biCnlas3eneranen&a;or o&enor&edida;con&a3nitudesdistintasI;nosie&pre&enores;de&enorries3o) encuanto a duracin@ a&plitud@ frecuencia@ etcFa ener3.a de los e:plosi#os desde Gace &ucGo es utiliBada para cu&plir diferentestipos de traba"o@ por e"e&plo( en la &iner.a su ob"eti#o principal es ?uebrar la roca@ enla industria de la soldadura se usa para unir dos &ateriales disi&ilares@ ; as. e:istenuna di#ersidad de casos Jin e&bar3o@ &ediante el anlisis de la eEciencia resultantede una #oladura@ pode&os obser#ar@ ?ue la ener3.a no es utiliBada en su totalidad enel &o&ento de realiBar su traba"o@ co&o resultado@ parte de esta ener3.a ser liberadaen for&a de #ibraciones2asta el &o&ento se Gan realiBado #arias in#esti3aciones con el En de poder predecirlosni#elesdelas#ibracionesproductodeuna#oladuraD desdeel a,o1 &enores distancias@ las #ibraciones sonsuEciente&entealtasparae:tender lasfracturaspree:istentes@ peroinsuEcientespara inducir nue#o fractura&iento Mu; cerca de las car3as e:plosi#as@ sin e&bar3o@los ni#elesde #ibracinsonlosuEciente&ente altosco&o para producir diferentes3rados de fractura&iento a su alrededor Fa#elocidad#ibracional delas part.culas@ frecuente&entees relacionadaconsuGabilidad para inducir nue#o fractura&iento@ a tra#Cs de la relacin entre #elocidad depart.cula ; defor&acin de part.cula@ #alido esto para un condicin de roca conEnadaen la #ecindad in&ediata a las car3as e:plosi#as@ en donde el i&pacto de la #oladuraes&sintenso;losni#elesdeesfuerBoinducidossonsi&ilaresalosesfuerBosnecesarios para la fra3&entacin de la roca +ada esta relacin con defor&acin@ es?ue el anlisis de #elocidad de part.cula tiene la cualidad de ser un buen &Ctodo paraesti&ar el 3rado de fractura&iento inducido por la #oladura +e acuerdo a lo indicado(=PPVVpEsta ecuacin presenta la relacin entre la Velocidad de 5art.culaD PPV@ la defor&acininducida \@ para una roca con Velocidad de la !nda de Co&presinD Vp Esta ecuacin%aculta de In3enier.a 'eol3ica@ Minera ; MetalAr3ica12Control de Vibraciones por Efecto de la VoladuraMecnica de Rocas II2015-1supone una elasticidad lineal de la roca a tra#Cs de la cual la #ibracin estpropa3ndose ; Gace una esti&acin raBonable para la relacin entre la rocafracturada ; la #ibracin inducida+elale; de2ooNe; asu&iendo unco&porta&iento elstico@ la#elocidaddepart.cula &:i&a@ 55Vc@ ?ue puede ser soportada por la roca antes de ?ue ocurra lafalla por tensin@ es esti&ada conociendo la resistencia a la )raccin /]t)@ el &dulode Ooun3 +in&ico E@ ; la #elocidad de pro3ra&acin de la !nda 5@ Vp@ usando laecuacin(PPV) = 1t6Vp29EJe3An lo indicado para el da,o producido por las #oladuras se3An el 55Vc se tienen elsi3uiente cuadro TABLA DE VELOCIDAD PICO PARTICULA CRITICA PARA DA/O: Hna esti&acin del ni#el de Velocidad de 5art.cula sobre el cual se produce el da,o&s intenso /trituracin)@ puede ser esti&ada co&o el #alor apro:i&ado a * #eces elni#el para el da,o incipiente /* : 55Vc)Je esti&a ?ue un ni#ele?ui#alente a la cuarta parte@ es decir el25T del#alor de55Vc@ es suEciente para iniciar e:tensin de fracturas pree:istentes Je su3iere ocupareste ni#el de ^ 55Vc@ co&o l.&ite conser#ador ; a partir del cual se deben controlarlos dise,os de car3u.o para ?ue las #oladuras no ocasionen da,o al &aciBo rocosoFos #alores de Velocidad de 5art.cula Cr.tica son producto de las caracter.sticas f.sicas de laroca@ ; la precisin en su esti&acin depende de la calidad ; cantidad de los datos de ensa;osocupadosensuclculo@ recordndose?uesi3uesiendounaesti&acin; debenconstante&ente a"ustarse con &ediciones en terreno@ ?ue den cuentacuantitati#a&ente del da,o ; ?ue per&itan establecer con &a;or precisin e in-situ@ lacapacidad del &aciBo rocoso para soportar ni#eles de #ibracin en el ran3o esti&ado%aculta de In3enier.a 'eol3ica@ Minera ; MetalAr3ica1$Control de Vibraciones por Efecto de la VoladuraMecnica de Rocas II2015-1Estas diferencias reVe"a la 3ran i&portancia ?ue tiene establecer para cada tipo de&aciBo rocoso en particular los l.&ites de da,o@ los ?ue estn directa&enterelacionados con sus propiedades 3eo&ecnicas ; por tanto deben ser esti&ados enfor&a independiente no slo en cada &ina si no en cada do&inio 3eo&ecnico de la&is&aEl da,oescausadoprincipal&entepor $&ecanis&os?uesonD la3eneracindenue#as 3rietas en la roca al superar un ni#el cr.tico de #elocidad part.cula@ e:tensin ;apertura de fracturas e:istentes por laaccin de unae:cesi#apresin de 3ases@;Enal&ente@ la desestabiliBacin de blo?ues@ cu,as@ etc@ debido a la alteracin de laspropiedades de las estructuras 3eol3icas +e estos &ecanis&os@ es i&portantereconocer ?ue los dos pri&eros afectan al ca&po cercano /_ 50 &etros del l.&ite de la#oladura)@ &ientras ?ue el Alti&o &ecanis&o puede ocurrir en el ca&po le"ano /X 50&etros)Fa3rancantidadde#ariables?ueinteractAanenuna#oladura@ Gacenecesarioeladaptar ; desarrollar tCcnicas ?ue per&itan una pti&a e#aluacin de este proceso@antes@ durante ; despuCs de su ocurrencia@ as. co&o una adecuada cuantiEcacin ;control del da,o ?ue ella puede producirINDICE DE DA/OS ORIGINADOS POR VOLADURAS 1BLAST DAMAGE INDE;25ara calcular el 8ndice de da,o ori3inado por #oladura pri&ero se tiene ?ue calcular el Vector Ju&a de las Velocidades 5ico de 5art.culaVPs = (VppL2+Vppt2+Vppv2)0. 5VppF( Velocidad 5ico 5art.cula Fon3itudinal /&&Is)Vppt( Velocidad 5ico 5art.cula )rans#ersal /&&Is)Vpp#( Velocidad 5ico 5art.cula Vertical /&&Is)5ara calcular el 9+I(BDI = 1Vps6d6Vp2915.6t2Vps( Vector su&a de la Velocidad 5ico 5art.cula /&Is)d( +ensidad de la roca /3rIcc)Vp( Velocidad de la onda 5 /N&Is)M#( Constante de calidad del lu3ar /01 - 1)%aculta de In3enier.a 'eol3ica@ Minera ; MetalAr3ica1*Control de Vibraciones por Efecto de la VoladuraMecnica de Rocas II2015-19+I )ipo de da,o !bser#aciones0125 =o Ga; da,o M:i&o para traba"os per&anentes0250 +a,os no considerablesM:i&o tolerable traba"os 3randes0500 Menores efectos de e:ca#acinM:i&o #alor tolerable@ traba"os inter&edios0-50 Moderado ; discontinuo da,oM:i&o tolerable@ traba"os te&porales1000 Ma;or sobre e:ca#acinReGabilitacin intensi#a1500 Je#ero da,o ReGabilitacin dif.cil o i&posible2000 E:cesi#o sobre e:ca#acin>bandono de laborPROPIEDADES DE LA FRECUENCIA < TIEMPO EN LAS VOLADURAS MINERAS Fa a&plitud@ frecuencia ; duracin de las #ibraciones en el &aciBo rocoso ca&bian &ientras se propa3an a tra#Cs de este@ debido a( ` Fa interaccin con #arios &edios 3eol3icos e interfaces estructurales ` Fa e:pansin del 3rupo de ondas a tra#Cs de la dispersin ;Io ` Fa absorcin@ la cual es &a;or para las frecuencias &s altas Cerca de la #oladura el carcter de la #ibracin es afectado por los factores del dise,ode #oladura ; la 3eo&etr.a de la &ina@ particular&ente el peso de car3a por retardo@inter#aloderetardo@ ;Gastaciertopuntoladireccindeiniciacin@ burden;elespacia&iento > distancias &a;ores los factores del dise,o de #oladura se #uel#en&enoscr.ticos;el &ediodetrans&isindelaroca;lasobrecar3adel terrenodo&inan las caracter.sticas de la onda Fas a&plitudes de #elocidad de part.cula dan cuenta de la ener3.a s.s&ica ?ue #ia"adesde un &aterial dentro de otro@ probable&ente por conser#acin de la ener3.a Jine&bar3o@ la frecuencia de #ibracin ; consecuente&ente las a&plitudes de%aculta de In3enier.a 'eol3ica@ Minera ; MetalAr3ica15Control de Vibraciones por Efecto de la VoladuraMecnica de Rocas II2015-1desplaBa&iento;aceleracindependenfuerte&entedel &ediodepropa3acin Fasobrecar3a del terreno@ ta&biCn co&o las distancias absolutas lar3as /opuestas a lasescaladas) crean 3rupos de onda de lar3a duracin ; ba"a frecuencia esto au&enta larespuesta ; potencial de da,o de las estructuras pr:i&asFas frecuencias &enores a 10 2B producen 3randes desplaBa&ientos de suelo ; altosni#elesdetensin@ ;ta&biCnseacoplaneEciente&entedentrodelasestructurasdonde las frecuencias de resonancias t.picas son de * a 12 2B para los &o#i&ientos dedefor&acin trans#ersal ; #ertical Fas caracter.sticas de frecuencia de las #ibracionesde #oladura dependen fuerte&ente de la 3eolo3.a ; de los inter#alos de retardo de la#oladuraDA/O < RESPUESTA DE LAS ESTRUCTURAS Fas #ibraciones 3eneradas por la #oladura son producto directo del uso de e:plosi#osparalafra3&entacindelaroca Esta#ibracindel suelooener3.as.s&icaesco&An&ente descrita co&o un desplaBa&iento con #ariacin del tie&po@ #elocidad oaceleracin de un punto particular /part.cula) en el suelo )a&biCn puede ser &edidoen#ariosni#elesdeener3.ainte3rada/pro&edio) Jere?uierentresco&ponentes&utua&enteorto3onalesdetie&po-sincroniBadoparacaracteriBar co&ple&enteel&o#i&iento Je pueden co&binar@ alternati#a&ente@ los tres co&ponentes dentro deuna &asa de #ector #erdadera para cual?uier &o&ento del tie&po o unaspseudosu&asde#ectorderi#adadeunasu&ade#ectordelos&:i&osdecadaco&ponente@ independientes del tie&po Es funda&entalobtener@ a partir de &ediciones de #ibraciones@ los par&etros ?ueper&itenel anlisisdelas#ibraciones@ la#elocidadde#ibracindepart.culas;lafrecuencia Fa obtencin de esos datos e:peri&entales /traba"os de ca&po) es GecGacon sis&3rafos de in3enier.a dotados de 3efonos &Altiples@ apropiada&entelocaliBadosenel terrenoconrelacinala3eo&etr.adela#oladura Fos3efonostransfor&anlaener3.a&ecnicade#ibracinenener3.aelCctricaconintensidadproporcional al &o#i&iento de oscilacin del &aciBo +espuCs de cada detonacin los 3efonos reciben los i&pulsos s.s&icos@ en diferentesinstantes@ re3istrndolos En ese re3istro@ dependiendo de los l.&ites de deteccin dele?uipo ; del 1tri33er6 /#alor &.ni&o de acti#acin@ deEnido para dar inicio la&edicin)@ ?ueda se,alado elinstante de la detonacin@ ?ue constitu;e el inicio delconteo del tie&po@ relacionado a ese e#ento de #ibracin Fas ondas s.s&icas inducidas por las #oladuras al&aciBo tienen tres co&ponentes(lon3itudinal/F) en direccin GoriBontal?ue pasa por los puntos de detonacin ; de&edicin@ trans#ersal /))perpendicularal anterior;#ertical endireccin#ertical ;orto3onal a las anteriores /V)@ pudiendo aAn ser &edida la onda aCrea%aculta de In3enier.a 'eol3ica@ Minera ; MetalAr3ica17Control de Vibraciones por Efecto de la VoladuraMecnica de Rocas II2015-1EJES VIBRACIONALES 1TRANSVERSAL= VERTICAL < LONGITUDINALES2 El #alor &:i&odela#elocidad@ re3istradoenel e#ento#ibratorio@ nor&al&entedesi3nado por 5VJ /1peaN #elocit; su&6)@ es presentado en los sis&o3ra&as co&o elresultadodel clculodelaresultantedel #ector/F@V@))@ correspondiendoalastrescoordenadasal &is&oinstantedetie&po/t);noel resultantedel #ectorconlasco&ponentes &:i&as /puntos >@9@C) en instantes de tie&po distintos Es usual ?ueocurra en el instante de tie&po correspondiente al &a;or de las co&ponentesre3istradas />@ 9 o C)@ siendo 3eneral&ente 5 a 10 T &a;or ?ue este pico /+oadin3@1l3An 3rado de portabilidad /ta&a,o ; peso) Iniciacin re&ota o auto&tica /se3An un u&bral o circuito abierto) >decuada proteccin f.sica para el traba"o en terrenoEquipo Minimate Plus Instantel%aculta de In3enier.a 'eol3ica@ Minera ; MetalAr3ica$2Control de Vibraciones por Efecto de la VoladuraMecnica de Rocas II2015-1Equipo BlastronicsM$d$ d" A)!.a)Fn d"* Ss3F,#aC$:P$# CaD*" C$#!ad$: el e?uipo se acti#a con el inicio de la #oladura debido a ?ue ele?uipo se encuentra conectado a la &is&a por un cable ?ue le da inicio Fa #enta"a deeste&Ctodoespoder #eriEcar lostie&posdesalidadecadataladro;Gacer undia3nstico 3eneral de la #oladura Este &Ctodo es deseable en el ca&po cercanoP$# U3D#a* 1!-#"s-$*d2: el e?uipo se acti#a una #eB ?ue se supera un deter&inadoni#el deperturbacina"ustadopre#ia&entepor el usuario Jetienela#enta"adepoder posicionarse a 3ran distancia de la #oladuraEQUIPO DE ANLISIS:Fa infor&acin de #ibraciones es co&An&ente realiBada en un co&putador personalEl anlisis de los datos re?uiere de un con"unto Co&putador ; Joftaare concapacidadesparaun&ane"ointe3ral delafor&adeonda@ ;dondelasprincipalestareas ?ue deben realiBar@ son las si3uientes( +esple3ar &Altiples se,ales >&pliEcacin de partes de la se,al total /efecto Boo&) Cursor il sobre la se,al para un anlisis acucioso de los tie&pos ;a&plitudes +eri#acin@ Inte3racin de In#ersin de las ondas 'enerar el #ector su&a de tres co&ponentes orto3onales +esplie3ue de las se,ales en el do&inio de la frecuencia %iltro de frecuencia Co&unicacin e:terna Gacia i&presora o plotter%aculta de In3enier.a 'eol3ica@ Minera ; MetalAr3ica$$Control de Vibraciones por Efecto de la VoladuraMecnica de Rocas II2015-1Arreglo para la descarga de la informacin del Sismgrafo acia la P!NCVIB: MONITOREO DE VIBRACIONES ONLINEEl =CVI9 es un siste&a de &onitoreo de #ibraciones ?ue e&plea estaciones re&otas@las?ueseco&unican;en#.anlainfor&acinaunser#idoratra#CsInternet;atelCfonos iles en for&a in&ediata@ per&itiendo a los usuarios #er los resultados delas #oladuras en tie&po realHtiliBa tecnolo3.a de co&unicacin 'JMI'5RJEn#.a infor&acin por &ensa"e JMJ al telCfono celularEsta base puede ser traba"ada por cual?uier persona autoriBada /passaord)Es posible desple3ar la infor&acin en reportes de for&a interacti#a /p3ina Web)El siste&a es capaB de ser reconE3urado de &anera re&ota inclusi#e desde otro pa.s@pudiendo reasi3nar nue#os ni#eles de acti#acin%aculta de In3enier.a 'eol3ica@ Minera ; MetalAr3ica$*Control de Vibraciones por Efecto de la VoladuraMecnica de Rocas II2015-1C$3p$n"n!"s d"* Ss!"3a NCVIBG"FC$n$s T#axa*"s INFRA V@L` %recuencia de &uestreo de *0pro:i&ado( 1200 3rM)#FC$n$ INFRA S@B:` Mide el >irblast /sobrepresin) de las #oladuras` Mide Gasta 2000 5a con una resolucin de 05 5a` 5eso >pro:i&ado( 500 3r` +ise,ado para &onta"e #ertical en un poste o tr.podeInC#a Mas!"#:%aculta de In3enier.a 'eol3ica@ Minera ; MetalAr3ica$5Control de Vibraciones por Efecto de la VoladuraMecnica de Rocas II2015-1` Re3istra la infor&acin de ca&po` 5osee tecnolo3.a 'JMI'R5J lo cual per&ite en#iar &ensa"es JMJ a un &:i&o de 17 destinatarios` Re3istra las #ibraciones ; airblastV"n!a4as d" "s!" ss!"3aHn &onitoreo continuo@ las 2* Goras del d.a@ los $75 d.as del a,o%aculta de In3enier.a 'eol3ica@ Minera ; MetalAr3ica$7Control de Vibraciones por Efecto de la VoladuraMecnica de Rocas II2015-1`Conocer en tie&po real el #alor de las &ediciones`%cil acceso a la infor&acin de las personas interesadasD puede ser por aebsite opor &ensa"e JMJ`Mantener una base de datos de las #oladuras`>cceso re&oto a puntos de &onitoreo para repro3ra&acin`5otencial de crear &odelos de predicti#os de #ibracin`%le:ibilidad@ lapersonanonecesitaestar presenteenel lu3ar paraobtener lainfor&acin@ puede estar en cual?uier parte del &undo`)ransparencia Gacia la co&unidad de los ni#eles de #ibracin ?ue se estn3enerando`Fa posibilidad de &ini&iBar el i&pacto de #oladuras a reas pobladas`El recurso Gu&ano se &ini&iBa El personal de &onitoreo tendr &a;or tie&po pararealiBar otros deberesAPLICACINEn el ta"eo 7-7 de la &ina >RC>)> se tienen taladros lar3os en #etas an3ostas cu;o ancGo pro&edio de #eta es 00&Fa &alla de perforacin es cuadrada de 00& : 00&+i&etro de perforacin( 26Fon3itud de los taladros( 10&>ntes del &onitoreo(%aculta de In3enier.a 'eol3ica@ Minera ; MetalAr3ica$-Control de Vibraciones por Efecto de la VoladuraMecnica de Rocas II2015-1Co&o se obser#a en la E3ura@ antes de la realiBacin de los &onitoreos se disparabalos taladros de una &is&a Ela con un &is&o nA&ero de retardo en la parte Enal;central del taladro@ lo ?ue ori3inaba una car3a operante de 20 N3Esto trae co&o consecuencia ?ue Ga;a &ucGa car3a e:plosi#a detonando ensi&ultneo@ lo ?ue ori3ina la inestabilidad de la Bona en donde se realiBan los traba"osde taladros lar3os@ alterando la estabilidad de las ca"as principal&enteR"s'*!ad$s:%aculta de In3enier.a 'eol3ica@ Minera ; MetalAr3ica$0Control de Vibraciones por Efecto de la VoladuraMecnica de Rocas II2015-1+ebido a la e:cesi#a car3a e:plosi#a detonando en si&ultneo@ se debilitaron las ca"asdel ta"eo ori3inando un accidente al e?uipo de li&pieBa con tele&andoINICIO DE LOS TRABAJOS DE MONITOREO:UD)a)Fn d"* "P'p$ )$n #"sp")!$ a *a .$*ad'#a:%aculta de In3enier.a 'eol3ica@ Minera ; MetalAr3ica$