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  • Manual tcnicopara la ejecucinde galeras

  • Manual tcnicopara la ejecucin

    de galeras

  • 1. edicin: Mayo, 2011

    Promotores: El Manual Tcnico de Ejecucin de Galeras ha sido promovido por la Di-

    reccin General de Industria del Gobierno de Canarias en colaboracin con la empresa Interra, Ingeniera y Recursos S.L.

    CoordinaCin: ngel Morales Gonzlez-Moro (Ingeniero de Minas).

    direCCin: Germn Hernndez Durn (Ingeniero de Minas).

    autores: Israel Hernndez Rodrguez (Licenciado en Ciencias Geolgicas). Susana M. Timn Snchez (Doctora en Ciencias Geolgicas). Eva Mara Arroyo Anll (Doctora en Neuropsicologa). Alberto Castao Torres (Licenciado en Derecho e Ingeniero Informtico).

    ColaboraCin (Edicin): Mythagos (www.mythagos.com).

    imPresin y enCuadernaCin: Trafotex Fotocomposicin, S. L. (www.trafotex.com).

    Depsito legal: TF. 553-2011

  • ndicePresentacin .......................................................................................... 7

    Prlogo .................................................................................................. 9

    Conceptos Generales ........................................................................... 111. introduCCin ................................................................................. 13

    1.1. Modelo hidrogeolgico de una isla volcnica ......................... 131.1.1. Naturaleza geolgica del subsuelo .............................. 131.1.2. Comportamiento hidrogeolgico de la zona saturada 13

    1.2. Obras de captacin de agua subterrnea. Tipos de captacio-nes. ............................................................................................. 16

    2. las galeras de CaPtaCin de aguas ............................................ 182.1. Descripcin general. ................................................................. 182.2. Tipologas de galeras. .............................................................. 19

    3. ConstruCCin e instalaCiones de una galera ......................... 213.1. Construccin. ............................................................................ 213.2. Instalaciones auxiliares. ........................................................... 23

    Detalles Tcnicos .................................................................................. 271. ejeCuCin ......................................................................................... 29

    1.1. Arranque manual y mecnico ................................................. 291.1.1. Medidas de seguridad ................................................... 29

    1.2. Arranque con explosivos .......................................................... 291.2.1. Perforacin .................................................................... 301.2.2. Explosivos y accesorios ............................................... 321.2.3. Voladuras ....................................................................... 421.2.4. Medidas de seguridad ................................................... 47

    1.3. Desescombro ............................................................................. 501.3.1. Saneo .............................................................................. 501.3.2. Carga ............................................................................. 501.3.3. Transporte ..................................................................... 511.3.4. Medidas de seguridad ................................................... 54

    1.4. Sostenimiento o Fortificacin .................................................. 561.4.1 Tipologas de sostenimiento ........................................ 561.4.2. Sostenimiento con entibacin metlica ...................... 581.4.3. Medidas de seguridad ................................................... 67

    2. instalaCiones auxiliares ............................................................... 682.1. Ventilacin ................................................................................ 68

    2.1.1. Aspectos normativos .................................................... 692.1.2. Esquemas de ventilacin. Criterios de seleccin ....... 702.1.3. Clculo del caudal de aire necesario ........................... 722.1.4. Ventiladores .................................................................. 742.1.5. Tuberas de ventilacin ................................................ 752.1.6. Clculo de la instalacin .............................................. 762.1.7. Aspectos muy importantes en la instalacin de ven-

    tilacin ........................................................................... 792.1.8. Medidas de seguridad ................................................... 80

  • 2.2. Aire comprimido .................................................................................................. 812.2.1. Compresores ............................................................................................. 812.2.2. La instalacin de aire comprimido .......................................................... 852.2.3. Medidas de seguridad ............................................................................... 87

    2.3. Instalacin elctrica ............................................................................................. 892.3.1. Medidas de seguridad ............................................................................... 90

    2.4. Instalacin de agua .............................................................................................. 922.4.1. Medidas de seguridad ............................................................................... 92

    3. Aspectos generAles de seguridAd ............................................................................ 923.1. Atmsfera de la galera ........................................................................................ 92

    3.1.1. Composicin del aire atmosfrico .......................................................... 923.1.2. Modificacin de las condiciones atmosfricas ....................................... 933.1.3. Valores lmite en las labores mineras ...................................................... 97

    3.2. Equipos de deteccin de gases ............................................................................. 993.2.1. Sistemas de deteccin ............................................................................... 993.2.2. Equipos de deteccin de gases ................................................................ 103

    3.3. Equipos de respiracin autnomos ...................................................................... 1033.3.1. Autorrescatadores .................................................................................... 104

    3.4. Medidas bsicas de seguridad ............................................................................. 1063.4.1. Los EPI ..................................................................................................... 1063.4.2. Protecciones colectivas ............................................................................ 1083.4.3. Medidas de seguridad contra el fuego .................................................... 1093.4.4. Sustancias txicas y gases ......................................................................... 110

    3.5. Abandono y sellado de galeras ........................................................................... 1113.6. El decreto 232/2008, de 25 de noviembre .......................................................... 121

    Anexos ............................................................................................................................... 1251. normAtivA bsicA ....................................................................................................... 127

    1.1. Minera .................................................................................................................. 1271.2. Aguas .................................................................................................................... 1281.3. Otra normativa .................................................................................................... 128

    2. referenciAs ................................................................................................................. 1292.1. Bibliografa ........................................................................................................... 1292.2. Pginas web de inters ......................................................................................... 130

    2.2.1. Organismos y entidades oficiales ............................................................ 1302.2.2. Otras webs ................................................................................................ 130

    3. AgrAdecimientos ........................................................................................................ 1314. glosArio ...................................................................................................................... 133

  • Presentacin

    La escasez de recursos hdricos superficiales en Canarias ha obligado a nuestros habitantes a tener que obtenerla del subsuelo, para poder abastecer la demanda agrcola y la creciente demanda turstica y poblacional. Gracias al ingenio y sacrificio de muchas personas se ha conseguido obtener un recurso vital para el bienestar de esta sociedad, que de otra forma hubiese visto limitado su progreso. Las obras de cap-tacin de aguas subterrneas, pozos y galeras, han te-nido tal desarrollo en las islas que es difcil encontrar una zona de nuestro territorio donde no estn presen-tes estas infraestructuras.

    La Direccin General de Industria tiene como uno de sus objetivos bsicos en materia de minas, contri-buir a un mayor conocimiento por parte de empresa-rios, tcnicos y trabajadores de las recomendaciones y actuaciones dirigidas a la prevencin de riesgos labo-rales en las obras de captacin de aguas subterrneas. Por ese motivo se ha considerado de gran inters ela-borar y editar este Manual Tcnico de Ejecucin de Galeras, como actuacin dentro del Plan de Seguri-dad Minera desarrollado en el mbito de la Comuni-dad Autnoma de Canarias.

    No queremos dejar pasar por alto que, con la entra-da en vigor del Decreto 232/2008, de 25 de noviembre, por el que se regula la seguridad de las personas en las obras e instalaciones hidrulicas subterrneas de Ca-narias; se complementa el marco normativo actual en materia de seguridad, establecindose las condiciones y requerimientos bsicos para garantizar la seguridad de las personas que acceden a estas instalaciones. Uno de los objetivos del Decreto es poner fin a situaciones de inseguridad que se producen cuando las estructuras son abandonadas en condiciones inadecuadas, y que-dan sin vigilancia y al alcance de personas que realizan actividades al aire libre y en la naturaleza. En este ma-nual se exponen de forma extensa las variaciones que sufre la atmsfera de una obra subterrnea por causas naturales, relacionadas o no con la actividad volcnica, y el indudable riesgo que supone el acceso a estas ins-talaciones sin la adecuada formacin y equipamiento.

    La Direccin General de Industria quiere contribuir con esta publicacin a la difusin de las peculiaridades

  • de los sistemas de captacin de agua subterrnea de nuestras islas y su modo de ejecucin, aportando valiosa informacin sobre aspectos que ataen a la seguridad, con la conviccin de que cuanto mayor es el conocimiento sobre las labores llevadas a cabo en una actividad, ms fcil es disminuir el riesgo que supone su desempeo. Por ello nos complace presen-tarles este Manual, que puede guiar a los profesionales del sector proporcionando una visin de conjunto de las labores de ejecucin de nuestras obras de captacin.

    Carlos Gonzlez MataDirector General de Industria, Gobierno de Canarias

  • Prlogo

    El agua es un elemento imprescindible para la vida y la base para el nacimiento y desarrollo de cualquier civilizacin. El nivel de desarrollo de nuestro archi-pilago sera impensable sin el buen oficio de las per-sonas de la industria del agua, que han sido capaces de extraer este tesoro del interior de nuestras islas, a costa en algunos casos, incluso de su propia vida o salud.

    La captacin mediante galeras, con miles de kil-metros perforados, es el mtodo de aprovechamiento ms habitual en las islas occidentales. La tendencia de construccin de nuevas galeras ha disminuido, debido fundamentalmente a la sobreexplotacin de los acu-feros, y a que las polticas de planificacin e inversin de los diferentes planes hidrolgicos insulares se en-caminan hacia la produccin de agua industrial. No obstante, a pesar del aumento del coste de perforacin, an se siguen realizando obras, mayoritariamente de reperforacin de galeras existentes tras haberse depri-mido el nivel fretico. La longitud de las galeras sigue aumentando, con el consecuente aumento de dificul-tad de ventilacin y de rescate en caso de accidente.

    El presente Manual Tcnico de Ejecucin de Gale-ras tiene un doble objetivo, proporcionar a los usua-rios una visin general de las tcnicas e instalaciones de captacin de aguas subterrneas de Canarias y ofre-cer una serie de detalles tcnicos, cuyo conocimiento se considera imprescindible para la correcta ejecucin de estas obras. El manual no pretende ofrecer nada nuevo, sino que ms bien adapta y aprovecha conte-nidos dispersos en otras publicaciones tcnicas, para elaborar una gua de uso eminentemente prctico.

    El contenido y la estructura del manual se adapta a los dos objetivos propuestos, dividindose en una primera parte de Conceptos Generales, destinada al pblico interesado en conocer aspectos de nuestros sistemas de captacin de aguas y una segunda parte, de Detalles Tcnicos, destinada a los profesionales del sector.

    Los aspectos especficos de seguridad se abordan desde cada uno de los captulos dedicados a la eje-cucin e instalaciones, contemplndose asimismo un captulo exclusivo de este contenido. Por su novedad, ste manual dedica un apartado a explicar los cambios

  • que establece el Decreto 232/2008 de 25 de noviembre y sus ITC de desarrollo; haciendo especial hincapi en las novedades en cuanto a la sealizacin exterior y control de accesos, responsabilidades del titular de la explotacin y la creacin de la figura del Encargado de Seguridad.

    Agradecemos asimismo la colaboracin de las entidades y organismos que han cedido desinteresadamente sus conocimientos y experiencia para la elaboracin de este manual.

    Con la publicacin de este manual se espera contribuir a la divulgacin de un conoci-miento que est en posesin de las personas vinculadas a la dura tarea de la ejecucin de galeras de captacin de agua, para que pueda ser de utilidad tanto por los tcnicos y profe-sionales que se inicien en este campo, como por los que a da de hoy mantienen un vnculo laboral con este sector de actividad.

    nGel Morales Gonzlez MoroJefe del Servicio de Minas

  • Parte 1

    Conceptos Generales

  • manual tcnico para la ejecucin de galeras

    13i conceptos generales

    1. Introduccin

    1.1. MODELO HIDROGEOLGICO DE UNA ISLA VOLCNICA

    1.1.1. Naturaleza geolgica del subsuelo

    Es sobradamente conocido que las Islas Canarias tienen un origen volcnico, y han crecido desde el fondo del ocano Atlnti-co hasta elevarse por encima del nivel del mar. Si hay algo que caracterice el subsuelo de una isla volcnica es su extraordinaria heterogeneidad, que es la responsable di-recta de la irregularidad con que se verifica la circulacin del agua subterrnea.

    Foto 1.1.1.1. Barranco con un arroyo permanente.

    Las heterogeneidades ms patentes son las de pequea escala, como las que encuentra una misma galera durante su avance a travs de la zona saturada; en don-de, de manera alternante, se puede pasar de un tramo completamente seco a otro con fuerte caudal y flujo generalizado de agua en techo, repisa y hastiales. Estas variacio-nes se deben a diferencias en el grado de permeabilidad de los elementos litolgicos individuales que componen el subsuelo. As, en distancias cortas, coexisten tipos de roca que carecen de huecos interco-nectados (como diques enteros, lavas muy compactas, brechas de matriz arcillosa, etc) junto a otros elementos muy porosos y permeables (como diques fracturados, zonas escoriceas sin compactar, etc).

    Casi como principio general puede afirmarse que las diferencias mencionadas son mayores en los terrenos jvenes que en

    los antiguos, pues stos han experimenta-do una alteracin y compactacin que ate-na los contrastes de porosidad, al mismo tiempo (y por la misma razn) que la per-meabilidad tiende a ser menor cuanto ms antiguo es un terreno.

    A gran escala es decir, si consideramos una Isla globalmente la heterogeneidad persiste pero por otras causas, y es bien conocido que ciertas reas tienen gran pro-ductividad mientras que otras adyacentes slo proporcionan caudales exiguos. Esta heterogeneidad de gran escala, ms difcil de percibir, se debe a que los elementos que integran el subsuelo (terrenos jvenes o viejos, diques, brechas de gran potencia, etc) no estn distribuidos al azar sino que se organizan segn ciertas pautas que re-flejan las vicisitudes del lento proceso de construccin de cada isla.

    1.1.2. Comportamiento hidrogeolgico de la zona saturada

    El modelo en capas de permeabilidad decreciente

    El crecimiento del relieve de una isla volcnica se realiza por acumulacin pro-gresiva de materiales (lavas, piroclastos, etc.), pero la actividad volcnica que los ha generado no es ni constante ni idntica a lo largo del tiempo, sino que existen fluctua-ciones de intensidad y cambios en la com-posicin de los productos emitidos. Todo ello da lugar a la existencia de unidades es-tratigrficas que difieren en composicin, edad y grado de alteracin y compactacin, de modo que se comportan de manera di-ferente ante el flujo del agua subterrnea, por lo que pueden ser consideradas como grandes unidades hidrogeolgicas.

    En las islas ms jvenes donde existe actividad volcnica reciente que preva-lece sobre los fenmenos erosivos, estas unidades estratigrficas se encuentran su-perpuestas y suavemente inclinadas hacia el mar en cada vertiente. Esta situacin permite, como primera aproximacin, concebir un modelo en capas de permeabi-lidad decreciente hacia abajo, si bien no

  • manual tcnico para la ejecucin de galeras

    14i conceptos generales

    todas ellas son internamente homogneas ni tampoco se extienden a la totalidad del mbito de una Isla.

    Figura 1.1.2.1. Secciones hidrogeolgicas de Tenerife (PHI).

    La existencia de unidades estratigr-ficas da lugar a una estructura en capas superpuestas. La conductividad hidruli-ca se hace progresivamente menor con la profundidad hasta alcanzar un valor muy bajo o nulo en el zcalo impermeable, que coincide de manera ms o menos aproxi-mada con los materiales ms antiguos de cada isla.

    La configuracin de la superficie fre-tica est controlada por la presencia del zcalo impermeable. El espesor de la zona saturada es mayor o menor segn la per-meabilidad de la unidad estratigrfica que aloja el agua y la cota a la que se sita la zona impermeable.

    El modelo anterior queda interrumpido en zonas de intrusin filoniana (diques) in-tensa. En las islas ms jvenes coincide con los denominados ejes estructurales, que son zonas ms o menos alineadas donde se ha concentrado la actividad volcnica. La intrusin de diques origina una modifica-cin del comportamiento hidrogeolgico de las diferentes unidades estratigrficas, incluida la zona o zcalo impermeable.

    Los fenmenos erosivos, interrupcio-nes y reactivaciones de la actividad vol-cnica, y grandes deslizamientos en masa; complican el funcionamiento del modelo

    bsico de permeabilidad decreciente. Des-de un punto de vista simplificado se consi-dera que las islas tienen un acufero nico heterogneo y anistropo. Este concepto debe ser entendido a efectos de la transmi-sin a muy largo plazo de ciertas perturba-ciones que se producen en el acufero, por ejemplo, descensos globales. No obstante, a corto plazo, dadas las diferentes caracte-rsticas hidrolgicas e hidrogeolgicas de las distintas zonas la respuesta del acufero es diferente en cada una de ellas Las distin-tas zonas tienen mayor o menor grado de conexin entre s. Esta conexin se eviden-cia en que los descensos del nivel fretico por sobreexplotacin, tambin se notan en zonas que no han sido intensamente explo-tadas por obras de captacin.

    Aunque en la mayora de las islas los acuferos coinciden con materiales volc-nicos, en algunas zonas tambin los mate-riales de origen sedimentario tienen la su-ficiente entidad para constituir acuferos.

    El flujo del agua subterrnea

    La zona saturada

    Las aguas subterrneas de las islas con-forman un sistema hidrulico extraordina-riamente complejo. Prescindiendo de algu-nos acuferos colgados, que se encuentran muy cerca de la superficie topogrfica y deben su presencia a la momentnea deten-cin de las aguas de infiltracin sobre ho-rizontes poco o nada permeables, la gran masa de las reservas hdricas se encuentra en una zona saturada general, comprendi-da entre dos superficies irregulares:

    a. La superficie fretica (real o virtual), que establece el lmite superior del sis-tema y reproduce, a grandes rasgos, la topografa de la Isla; con altura mxi-ma en la nona de cumbres desde donde desciende gradualmente hasta alcanzar la cota 0 en la franja litoral.

    b. El zcalo impermeable, que es el lmi-te inferior del sistema, por debajo del cual ya no hay reservas hdricas signi-ficativas.

  • manual tcnico para la ejecucin de galeras

    15i conceptos generales

    Factores que controlan el flujo del agua subterrnea

    La recarga del acufero se realiza por medio de las precipitaciones, que por lo general son ms abundantes en las zonas de cumbre y en las vertientes norte de las islas. El agua que no se evapora o discu-rre por la superficie se infiltra, y alcanza la zona saturada o es retenida en niveles ms superficiales debido a la aparicin de nive-les impermeables, dando lugar a acuferos colgados.

    Foto 1.1.2.2. Arroyo del Cedro, La Gomera.

    Una vez alcanzada la zona saturada, el agua fluye desde la zona central hacia la costa, pero este flujo est condicionado enormemente por la naturaleza geolgica del subsuelo, que implica a su vez un com-portamiento hidrogeolgico diferente.

    El ascenso y la emisin de magma se realiza a travs de conductos que una vez solidificado el magma dan lugar a los di-ques. stos se concentran en los denomina-dos ejes estructurales, que son franjas que atraviesan verticalmente el bloque insular. Se manifiestan en superficie por ser zonas de concentracin de aparatos volcnicos, mientras que en el subsuelo estn confor-madas por una densa malla de diques a la que se asocia una fracturacin intensa.

    En las franjas correspondientes a los ejes, la permeabilidad es elevada a causa de la fracturacin abierta y desaparece el zca-lo impermeable. La permeabilidad alcanza

    un valor mximo en los sentidos vertical y longitudinal (paralelo a los ejes), pero transversalmente (sentido cumbre-mar) se hace muy baja por la presencia de diques impermeables.

    Figura 1.2.2. Flujo del agua subterrnea

    Tanto los diques como las fracturas crean un medio anistropo al poseer una direccionalidad preferencial (paralela a la directriz general del eje en que se encuen-tran). El flujo longitudinal del agua subte-rrnea encuentra pocos obstculos, pero en sentido transversal, por el contrario, la difusividad del acufero se reduce conside-rablemente.

    Las consecuencias de este hecho son notables:

    1. la superficie fretica queda sobreeleva-da y aumenta el espesor de la zona sa-turada,

    2. el perfil transversal de aquella se hace escalonado, con una pendiente media muy superior a la que corresponde a la permeabilidad de la roca de caja, y

    3. al hacer estimaciones globales de los parmetros hidrogeolgicos, se en-cuentran permeabilidades muy bajas y coeficientes de almacenamiento altos.

    De manera natural, la erosin que se produce por la accin de las aguas superfi-ciales, o eventualmente por deslizamientos gravitacionales, deja al descubierto la zona saturada. En aquellos lugares en los que la topografa corta la zona saturada se produ-cen surgencias de agua (manantiales), co-nocidos localmente como nacientes.

    En estas condiciones el acufero est en equilibrio, el agua infiltrada circula por el subsuelo hasta llegar a la costa y eventual-mente se drena a travs de manantiales. Al ser el agua de manantiales escasa (salvo ca-sos excepcionales como el de La Gomera),

  • manual tcnico para la ejecucin de galeras

    16i conceptos generales

    las necesidades de consumo han obligado a captar las aguas de manera artificial, rom-piendo el equilibrio existente.

    Foto 1.1.2.1. Naciente, La Palma.

    1.2. OBRAS DE CAPTACIN DE AGUA SUBTERRNEA. TIPOS DE CAPTACIONES

    La explotacin generalizada de los re-cursos subterrneos ha estado centrada tradicionalmente en la perforacin de ga-leras y pozos. Las captaciones tienen dife-rentes caractersticas, pudindose clasificar de la siguiente manera:

    GalerasConvencionalesNacienteSocavnGaleras - pozo

    PozosOrdinariosConvencionalesSondeo

    Foto 1.2.1. Entrada de una galera.

    Las caractersticas de los diferentes ti-pos de pozos son las siguientes:

    Pozos ordinarios. Son perforaciones verticales de una decena escasa de me-tros que alcanzan el nivel saturado en la misma lnea de costa, o bien explotan algn acufero colgado sedimentario.

    Pozos convencionales o canarios. Se caracterizan por un dimetro gran-de, de unos 3 metros, y por el siste-ma tradicional de perforacin vertical empleado. La amplitud de su seccin transversal (3 m) permite realizar gale-ras horizontales de fondo en el contac-to con la zona saturada; stas aumentan la superficie drenante e inducen una depresin menor del nivel para un mis-mo caudal de bombeo, lo cual atena la posible intrusin marina.

    Pozos-sondeo. Son perforaciones me-cnicas (sondeos) de hasta 700 mm de dimetro que por lo general se entuban casi hasta el fondo; en su interior se dispone la bomba vertical sumergible y la tubera de impulsin. Su rapidez de ejecucin y menor coste tienen como contrapartida la imposibilidad de rea-lizar galeras de fondo para mejorar su rendimiento.

    Foto 1.2.2. Pozo convencional o canario.

    El sistema de captacin ms empleado en cada una de las islas depende fundamen-talmente de su comportamiento hidrogeo-lgico y de su orografa. As en las islas

  • manual tcnico para la ejecucin de galeras

    17i conceptos generales

    orientales como Lanzarote y Fuerteventura el sistema de captacin predominante es el pozo, debido a que la superficie del nivel fretico se encuentra casi a nivel del mar. Por el contrario, la abrupta orografa de Tenerife y La Palma ha determinado que el tipo de captacin imperante sea la galera horizontal de unos 2 x 2 metros de seccin. En Gran Canaria, aunque existen muchas galeras, el sistema de captacin predo-minante es el pozo, ya que se aprovechan muchos acuferos colgados en materiales sedimentarios.

    POZOS GALERASLANZAROTE 120 7FUERTEVENTURA 2.235GRAN CANARIA 1.200 80TENERIFE 309 1.024GOMERA 91 6LA PALMA 72 167EL HIERRO 37 12

    Tabla 1.2.I. Nmero de pozos y galeras en las Islas. (Fuente Proyecto Agua 2.000

    y planes hidrolgicos)

    CAPTACIONES DE AGUA SUBTERRNEA

    120

    2.235

    1.200

    30991 72 377 80

    1.024

    6167

    12

    LANZ

    AROT

    E

    FUER

    TEVE

    NTUR

    A

    GRAN

    CAN

    ARIA

    TENE

    RIFE

    GOME

    RA

    LA PA

    LMA

    EL H

    IERRO

    POZOS GALERAS

    Figura 1.2.1. Captaciones de agua subterrnea en las islas

    El elevado nmero de captaciones que existen en las islas de Tenerife y Gran Ca-naria se refleja en las siguientes figuras, donde se observa que no hay porcin de la isla que no cuente con alguna obra de extraccin de agua subterrnea.

    Foto 1.2.3. Pozo convencional donde se observa su prtico.

    Figura 1.2.2. Captaciones de agua subterrnea de Tenerife.

    La infiltracin que alimenta el acufero no es capaz de compensar lo que de l ex-traen las captaciones, de modo que el volu-men de agua drenado durante dcadas de explotacin ha provocado el vaciado par-cial de las reservas hdricas del subsuelo, cuya peculiar configuracin resulta muy favorable para la lenta acumulacin de una cantidad extraordinaria de aguas subterr-neas. Pero estas reservas no son inagotables y en las dos ltimas dcadas se han venido

  • manual tcnico para la ejecucin de galeras

    18i conceptos generales

    manifestando sntomas alarmantes, como la tendencia a la disminucin del caudal total extrado (a pesar de que las galeras siguen avanzando y aumenta el nmero de pozos) o el empeoramiento de la calidad del agua.

    GRAN CANARIAPUNTOS DE CAPTACIN DE AGUA SUBTERRNEA

    Figura 1.2.3. Puntos de captacin de agua subterrnea de Gran Canaria.

    2. Las galeras de captacin de aguas

    2.1. DESCRIPCIN GENERAL

    Se entiende por galera a una excava-cin en forma de tnel, con paredes filtran-tes de dimetro apreciable y en general con niveles de agua libre, aunque ste puede coincidir con el suelo de la galera.

    Aunque el RGNBSM de 1985 reco-mienda una seccin mnima que facilite la labor de construccin y explotacin, actualmente de 2 m. 2 m. la mayora de las galeras presentan dimensiones me-nores por haber iniciado su explotacin con anterioridad a la existencia de estas normas.

    Las captaciones en galera tienen un notable desarrollo en las Islas Canarias, principalmente en Tenerife, donde la lon-

    gitud perforada es superior a los 1.600 km, lo que es realmente extraordinario si se considera que la isla tiene tan solo 2.000 km2 de extensin.

    Foto 2.1.1. Entrada a galera de extraccin de agua

    Inicialmente estas galeras se constru-yeron para captar manantiales y rezumes de importancia variable, algunos de ellos alimentados por acuferos colgados, pero poco a poco se fueron prolongando has-ta penetrar en el acufero principal de las islas. Dado lo abrupto del terreno, no existen pozos de ventilacin, quedando como nico acceso la boca de la propia galera. En Tenerife y Gran Canaria son frecuentes longitudes que alcanzan los 2.000 m., superndose en algunos casos los 6.000 m. sin contar ramales laterales.

    Algunas de estas galeras son rectil-neas, mientras que otras tienen trazados sinuosos segn cambios de criterio du-rante la perforacin, para eludir zonas con problemas de perforacin o para evitar pe-netrar bajo terrenos de otros propietarios; otras se ramifican o tienen una o varias ga-leras laterales (ramales).

    Los mineros locales distinguen dos tipos principales de alumbramientos:

    a) los de capa, que se extienden siguiendo el contacto entre un material modera-damente permeable sobre otro muy poco permeable (p.e. contacto entre coladas y mortaln en el caso de Tene-rife).

  • manual tcnico para la ejecucin de galeras

    19i conceptos generales

    b) Los de dique, que progresan atravesan-do ms o menos perpendicularmente los diques que cortan las formaciones volcnicas en las zonas de mayor in-trusin, en busca de la llamada agua de dique.

    El alumbramiento de agua tiene lugar cuando el frente de avance intersecta la superficie fretica en el mbito de terre-nos permeables (lo que puede suceder de capa o detrs de un dique). Como la re-carga natural del sistema (infiltracin) es insuficiente para compensar las extraccio-nes, la superficie fretica tiende a retroce-der gradualmente y es necesario seguir re-perforando para mantener el volumen de extraccin.

    Al contrario que en los pozos, una vez que se alumbra agua de capa, resulta ya muy difcil regular el caudal que drenan y el agua sale sin solucin de continuidad, hasta su agotamiento. Sin embargo, cuan-do el agua es de dique, s es posible con-trolarlo con llaves y cierres adecuados, si previamente se han realizado catas de re-conocimiento de pequeo dimetro, pues en estos casos, el propio dique, an entero, contina actuando como cierre natural al paso del agua. Si por el contrario el dique se rompe por la voladura al ir avanzando a seccin completa, se pierde esa posibilidad de regulacin. La construccin de cierres artificiales (muros de hormign armados) es tambin una prctica habitual para regu-lar los caudales, pero su diseo y ejecucin no siempre ha dado buenos resultados.

    El final de la vida til de una obra de este tipo puede llegar por dos causas:

    La captacin queda colgada por encima de la zona saturada, cuando otras obras situadas a cota inferior provocan el aba-timiento local de la superficie fretica.

    La captacin ha atravesado todo el es-pesor saturado alcanzando el zcalo im-permeable, de modo que ya no se puede reperforar y el caudal comienza a decre-cer logartmicamente hasta agotarse.

    La construccin de las galeras de agua supone una elevada inversin, lo cual gra-va fuertemente el agua producida y alar-ga mucho el tiempo de amortizacin. Sin embargo los costes de mantenimiento son muy bajos y el agua se obtiene en la mayo-ra de los casos por gravedad, con lo que no existe consumo de energa.

    No obstante lo dicho, en Las Islas Ca-narias se contina con la construccin de galeras, a pesar de la acelerada elevacin del coste de perforacin. En general, en ciertas zonas no se inician ya nuevas gale-ras, sino que se van prolongando las exis-tentes a medida que los caudales drenados van disminuyendo con el tiempo, puesto que la mayora de ellas obtienen el agua en rgimen transitorio, con un caudal final in-suficiente o incluso inapreciable.

    En Canarias, la tendencia de construc-cin de nuevas galeras ha disminuido, debido fundamentalmente a la sobreex-plotacin de los acuferos. Las polticas de planificacin e inversin de los diferentes planes hidrolgicos insulares se encami-nan hacia la produccin de agua industrial mediante desaladoras (fundamentalmente de osmosis inversa). No obstante an se realiza alguna nueva captacin y se reper-foran otras tras haberse deprimido el nivel fretico.

    Foto 2.1.2. Conduccin de agua (dcha.) y vagoneta para extraccin de escombros.

    2.2. TIPOLOGAS DE GALERAS

    Para definir los diferentes tipo de ga-leras se ha utilizado la nomenclatura del

  • manual tcnico para la ejecucin de galeras

    20i conceptos generales

    Plan Hidrolgico Insular de Tenerife, donde se establecen cuatro tipos bsicos de galeras dependiendo de sus caractersticas constructivas y del aprovechamiento que realizan:

    Galeras - naciente. Son el tipo ms pri- mitivo de captacin. En su mayor parte se han perforado en reas donde exis-tan nacientes naturales con objeto de mejorar el rendimiento de stos. El agua drenada no procede de las reservas, sino de acuferos colgados cercanos a la su-perficie topogrfica, por lo que su cau-dal flucta con los cambios climticos.

    Galeras convencionales. Son perfo-raciones profundas que drenan o han

    drenado aguas de la zona saturada ge-neral. Su longitud supera por lo general los 2 km. (A) Alumbramiento de capa, (B) alumbramiento de dique.

    Socavones. Son galeras de corta longi-tud (algunos centenares de metros) que nunca han dado agua y en las que no se proyecta continuar la perforacin.

    Galeras-pozo o en trancada. Son obras de pequea longitud (500 m) que para aprovechar las aguas alumbradas re-quieren de elevacin por bombeo, ya que son captadas (mediante pozo de gran dimetro o zanja longitudinal) a menor cota que su bocamina.

    Figura 2.2.1. Tipologa de galeras para extraccin de agua.

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    21i conceptos generales

    3. Construccin e instalaciones de una galera

    3.1. CONSTRUCCIN

    La construccin de una galera es un proceso lento, pues desde que se emboqui-lla hasta que se alcanza la superficie fre-tica pueden pasar bastantes aos. Tambin supone elevadas inversiones econmicas, no siempre amortizables a corto ni a me-dio plazo.

    Para la construccin de las galeras de Canarias se han utilizado profusamente los explosivos, segn tcnicas mineras cl-sicas, extrayndose los materiales mediante vagonetas. Antes de la introduccin de las locomotoras, las vagonetas eran empujadas por los operarios. La salida del escombro es fcil ya que se hace a favor de la pen-diente de la galera. Las bajas pendientes (0,5 % de media) permitan una salida y entrada con pequeo esfuerzo.

    Foto 3.1. Instalaciones exteriores y escombrera de una galera.

    Las perforaciones para colocar los ex-plosivos y efectuar reconocimientos se realizaban a brazo, con barrenas y mazos, pero actualmente se realizan con mquinas neumticas alimentadas desde el exterior mediante un compresor.

    Los trabajos son dirigidos por un di-rector tcnico o facultativo (ingeniero tc-nico o superior de Minas). El trabajo de perforacin es ejecutado por un contratista

    (o rematador), con el que trabaja una pia o grupo de personas. Est compuesta por tres o cuatro operarios especializados, uno de los cuales es el cabuquero o artillero, que ejecuta la voladura del terreno.

    El ciclo bsico de excavacin se com-pone de las siguientes operaciones:

    Perforacin de barrenosCarga de explosivoDisparo de las voladurasEvacuacin de los humos y ventilacinSaneo y fortificacin en caso necesarioCarga y transporte del escombroReplanteo de la nueva pega

    Figura 3.1. Ciclo bsico de ejecucin de una galera.

    Como elementos de la perforacin se uti-lizan martillos neumticos a rotopercusin accionados por aire comprimido que pro-porciona un compresor situado en el exte-rior y que llega al tajo a travs de una tube-ra de acero galvanizado (normalmente de 3 de dimetro), que se va prolongando a medida que avanza la galera. Los martillos van equipados con empujador e inyeccin de agua con el objeto de reducir la pro-duccin de polvo y refrigerar las barrenas mientras se trabaja. Como complemento para los trabajos de retoque y saneo, se emplean palas manuales y escalichadores o martillos neumticos rompedores.

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    22i conceptos generales

    Foto 3.2. Martillo neumtico equipado con empujador.

    El avance se realiza a seccin comple-ta, con longitud de perforacin media de 1 m y potencia de arranque de 0,80 m. El esquema de voladura se realiza tradicio-nalmente con cuele en cua. El explosi-vo utilizado es goma 2-ECO, cebada con detonadores elctricos. La intensidad de la corriente elctrica para iniciar la voladura se genera mediante un explosor conectado a la lnea de tiro.

    Foto 3.3. Sostenimiento de una galera con arcos metlicos.

    Con frecuencia no es necesario revestir las galeras pues el terreno tiene suficiente resistencia mecnica. No obstante, cuando se atraviesan zonas de roca muy fisurada o descompuesta, o zonas no consolidadas, es preciso revestir para evitar desprendimientos

    ocasionales, que a veces llegan a ser de-rrumbamientos continuos. La entibacin minera con madera no suele utilizarse de-bido a que el ambiente clido y de gran hu-medad que reina en las galeras la deteriora fcilmente. Lo habitual es utilizar arcos me-tlicos, aunque tambin se hacen sosteni-mientos de hormign.

    Foto 3.4. Tramo de galera sin sostenimiento.

    La carga del material volado se hace mediante una pala de volteo de acciona-miento neumtico. sta descarga el escom-bro sobre las vagonetas situadas tras ella. Mediante una locomotora se arrastra el convoy de vagonetas hasta el exterior de la galera. Los escombros resultantes de la perforacin se depositan en la escombre-ra de la galera, situada a poca distancia de la entrada. Aunque el avance de la galera se paralice durante un periodo de tiempo largo, con frecuencia las vas estn perma-nentemente montadas para permitir las su-cesivas prolongaciones.

    Foto 3.5. Locomotora y vagoneta para el transporte del escombro.

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    23i conceptos generales

    La iluminacin en el interior de las ga-leras se consigue normalmente mediante lmparas de acetileno de llama desnuda, producida por la reaccin de carburo de calcio con agua. Puede emplearse tambin luz elctrica, si bien la llama de carburo es imprescindible y aconsejable, no solo por la buena luz que da, sino como elemento avisador de la falta de oxgeno.

    Foto 3.6. Lmpara de acetileno.

    En la perforacin de galeras es impor-tante mantener una buena ventilacin para evacuar los gases de los explosivos utiliza-dos y los procedentes del terreno (princi-palmente dixido de carbono CO2), y evi-tar accidentes por asfixia. Si existen pozos de ventilacin (poco frecuentes), se forman corrientes de conveccin naturales que suelen ser suficientes. Si solo existe acce-so por la boca, deben instalarse tuberas y equipos de ventilacin; aunque salvo gale-ras con terrenos poco porosos, lo ms ha-bitual es utilizar la instalacin de aire com-primido como de ventilacin, instalando grifos de aireacin cada cierto tiempo.

    Cuando se visita una galera sin ventila- cin es preciso tomar las precauciones ade- cuadas para asegurarse que el ambiente es respirable y la temperatura no es excesiva. Adems es conveniente ir provistos de ele-mentos de seguridad, como dispositivos de

    respiracin autnoma y medidores de los niveles de oxgeno, CO2 y otros gases.

    Foto 3.7. Galera sin ventilacin.

    3.2. INSTALACIONES AUXILIARES

    Las instalaciones auxiliares presentes en una galera son las siguientes:

    VentilacinAire comprimidoElctricaAgua

    Conduccin de agua captadaConduccin para perforacin de

    barrenos

    Figura 3.2.1. Distribucin de las instalaciones interiores de una galera.

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    24i conceptos generales

    Ventilacin

    La ventilacin tiene por objeto estable-cer en el interior de la galera una corriente de aire procedente del exterior que, permi-ta mantener su atmsfera con una compo-sicin, temperatura y grado de humedad, compatible con la seguridad, y la salud en el trabajo. El clima de la galera se ve per-manentemente alterado por efectos origi-nados por la actividad laboral y la propia naturaleza de los terrenos atravesados:

    Oxidaciones y descomposicin de hie-rro, madera, minerales

    Emanaciones gases (dixido de carbono, metano, sulfhdrico)

    Gases procedentes de aguas subterr-neas

    Humos de explosivos y de maquinasRespiracin humanaElevacin del nivel de humedadPolvo en suspensin, contaminacin s-

    lida

    La necesidad de mantener dentro de las galeras una atmsfera respirable no txi-ca, y en unas condiciones ambientales p-timas, obliga a renovar el aire de stas me-diante sistemas de ventilacin (siempre que la ventilacin natural no sea suficiente). El sistema de ventilacin debe mantener la atmsfera de la galera dentro de unas de-terminadas concentraciones lmite de gases establecidos en la normativa minera.

    Dependiendo del sentido de circula-cin del aire se distinguen tres tipos de es-quemas de ventilacin:

    SoplanteAspiranteMixta (aspirante y soplante)

    Figura 3.2.2. Sistemas de ventilacin aspirante y soplante en una galera.

    En el interior de la galera se instala la conduccin de aire, compuesta por un tubo de 300-400 mm de dimetro, que puede ser rgido o flexible. Discurre por uno de los laterales de la galera, apoyada en el suelo o anclada a la pared mediante soportes.

    El sistema de impulsin de aire est formado por uno o varios ventiladores que se sitan en las instalaciones externas de la galera.

    Foto 3.2.1. Instalaciones de una galera donde se ubican los ventiladores.

    Aire comprimido

    La instalacin de aire comprimido tiene como finalidad proporcionar aire a presin a los equipos de accionamiento neumti-co, y en ocasiones proporcionar aire extra para la ventilacin. El caudal y la presin de aire necesarios dependern de los equi-pos empleados y del trabajo simultneo de los mismos. La instalacin de aire compri-mido cubrir la demanda de los siguientes elementos:

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    25i conceptos generales

    Pala cargadoraMartillo perforador con empujadorMartillo rompedor o escalichadorGrifos de aireacin

    Figura 3.2.3. Martillo perforador.

    La instalacin de aire comprimido de una galera consta en lneas generales de los siguientes elementos:CompresorDepsito para almacenar el aire o caldernTuberas de conduccin, con sus corres-

    pondientes grifos de aireacin y tomas de aire a presin.

    El compresor es el equipo que suminis-tra el aire comprimido. Existen de nume-rosos tipos segn el sistema de compresin de aire, y los hay estacionarios o fijos y porttiles.

    Foto 3.2.2. Compresor de aire de pistones.

    El caldern es el depsito que sirve para estabilizar el suministro de aire comprimi-do. Compensa las oscilaciones de presin en la red de tuberas a medida que se con-sume el aire.

    Tanto el compresor como el caldern estn ubicados en las instalaciones externas de la galera. La conduccin que lleva el aire hasta el frente suele ser de acero galva-nizado de 3, con tomas de aire dispuestas a intervalos regulares en torno a los 25 m.

    Instalacin elctrica

    La instalacin elctrica tiene como fun-cin principal la alimentacin de los equipos de ventilacin y de aire comprimido, cuan-do stos se accionen de esa manera. Aunque en muchas galeras, tanto los ventiladores como los compresores de aire se accionan directamente por un motor diesel.

    La iluminacin de las instalaciones ex-teriores y casetas del personal tambin es elctrica. La iluminacin del interior de la galera es elctrica en algunos casos, aun-que mayoritariamente la iluminacin es con lmpara de carburo.

    La alimentacin para la instalacin se suele realizar mediante un grupo electr-geno, ya que debido al aislamiento de estas instalaciones, en la mayora de los casos resulta ms econmico que una acometida elctrica.

    Instalacin de agua

    El agua alumbrada puede conducirse a lo largo de la galera por un canal lateral o tubera cerrada, a fin de facilitar su circula-cin, evitar que se reinfiltre en los tramos no saturados permeables de la galera y prevenir su contaminacin.

    Un elemento propio de las galeras es la tanquilla de aforos, bsicamente un verte-dero con contraccin lateral, que sirve para determinar el agua que en cada momento fluye de la galera.

  • manual tcnico para la ejecucin de galeras

    26i conceptos generales

    Foto 3.2.3. Tanquilla de aforos.

    Tambin existe una conduccin de agua que llega al frente de trabajo, y que sirve para el barrido de los detritus en la perfo-racin de barrenos y el riego del material volado en el frente.

    Casetas

    Prximo a la bocamina, en una caseta, se alojan los motores de la maquinaria de

    perforacin y ventilacin y, en una edifi-cacin aneja, las dependencias de los traba-jadores, cocinas, aseos y dormitorios. Sin embargo, hoy en da, las pistas de acceso y vehculos todo-terreno permiten el acceso rpido a las galeras, no siendo ya necesario pernoctar junto a ellas, salvo en muy pocos casos en que todava estn muy alejadas.

    Foto 3.2.4. Instalaciones para alojar los motores y dependencias del personal.

  • Parte 2

    Detalles Tcnicos

  • manual tcnico para la ejecucin de galeras

    29ii detalles tcnicos

    1. Ejecucin

    1.1. ARRANQUE MANUAL Y MECNICO

    En un principio las galeras se excava-ban a brazo, es decir, con pico y pala, pero la introduccin gradual de explosivos y de medios mecnicos, como martillos perfo-radores, palas cargadoras etc, hacen este tipo de arranque inviable.

    Aunque el arranque manual no se uti-liza en la actualidad debido a los avances tecnolgicos, a veces es necesario para complementar los trabajos de arranque mecnico mediante explosivos, princi-palmente en el saneo de hastales y techo.

    Foto 1.1.1. Martillo manual o escalichador.

    La excavacin mecnica, que en tneles se lleva a cabo mediante martillos hidruli-cos accionados desde mquinas excavado-ras, en galeras ha de hacerse con martillos de mano. Ni siquiera las miniexcavadoras tipo Bobcat pueden maniobrar debido a la reducida seccin de una galera. Las labo-res de excavacin mecnica se realizan con martillos neumticos (escalichadores), y se reducen a trabajos de apoyo para reperfilar la seccin o zonas donde las voladuras han sido deficientes.

    Hoy en da el arranque en las galeras se realiza casi exclusivamente con explosivos.

    1.1.1. Medidas de seguridad

    El arranque manual no se utiliza en la actualidad como tcnica de perforacin, pero a veces es necesario para complemen-tar los trabajos de arranque mecnico mediante explosivos, principalmente en el saneo del frente de la galera.

    El arranque mecnico mediante peque-as retroexcavadoras, es solo posible en aquellas galeras con suficiente seccin. La herramienta mecnica de uso ms comn en galeras es el martillo picador.

    Tanto en la realizacin de labores de arranque manual como mecnico, es ne-cesario el cumplimiento de las siguientes normas bsicas:

    Se debe mantener una iluminacin ade-cuada.

    Es obligatorio el uso de EPIs.Se debe prestar especial atencin a la

    manipulacin manual de cargas y a los riesgos derivados (trastornos msculo-esquelticos).

    Queda prohibida la permanencia de operarios en el radio de accin de la ma-quinaria.

    Si el terreno es poco consistente a medi-da que se realiza el avance se realizarn trabajos de apuntalamiento del terreno.

    La maquinaria tiene que contar con un sistema de parada que evite su puesta en marcha de manera involuntaria.

    1.2. ARRANQUE CON EXPLOSIVOS

    El arranque mediante explosivos con-siste en la introduccin de un explosivo en

  • manual tcnico para la ejecucin de galeras

    30ii detalles tcnicos

    una perforacin en la roca (barreno), y rea-lizar la detonacin del mismo. La presin ejercida por el volumen de gases generados producir la fragmentacin de la roca.

    Para que un explosivo tenga una mayor efectividad, el cartucho debe estar lo ms encerrado posible. Para hacer una voladura se barrena el terreno (perforacin), a con-tinuacin se llena el barreno con explosivo (carga), y el espacio que quede del barreno sin rellenar se retaca, es decir, se tapa con rido o arcilla. En caso de no realizar este retacado, los gases producidos en la reac-cin se escaparan por la parte superior del barreno abierto, con lo cual perderemos la efectividad de la voladura.

    Figura 1.1.1. Liberacin de los gases sin producir la fragmentacin de una roca en un barreno sin retacar.

    1.2.1. Perforacin

    La ejecucin de una buena perforacin es la base primordial para la calidad de una voladura. En el diseo de una correcta voladura intervienen tanto la perforacin como el explosivo. Es muy importante la supervisin de la ejecucin de las labores de la perforacin para que se ajusten al di-seo, y as poder modificar los parmetros hasta conseguir el rendimiento, produc-cin y condiciones de seguridad deseados. Un mal diseo o ejecucin de la perfora-cin no solo puede producir sobrecostes o retrasos, sino graves accidentes derivados de proyecciones incontroladas.

    En este captulo solamente trataremos de la perforacin mecanizada, ya que hoy en da resulta inviable la perforacin ma-nual. Los dos grandes mtodos mecnicos de perforacin de rocas son los rotopercu-tivos y los rotativos.

    Los mtodos rotopercutivos son los ms utilizados en todo tipo de rocas, y pue-den ser de martillo en cabeza o en el fon-do. La perforacin de martillo en cabeza se base en realizar el corte de la roca median-te una herramienta (boca) que es golpeada mediante un pistn a travs de un elemento que los une (varillaje). Simultneamente a la percusin la boca va girando, y a su vez la roca fragmentada se evacua mediante la inyeccin de aire a presin o agua a travs del varillaje. En la perforacin de martillo en fondo, la perforadora se introduce en el propio barreno y el pistn golpea direc-tamente sobre la boca, y el varillaje queda sustituido por un tubo hueco que se en-carga de transmitir el giro al martillo y de conducir el aire al mismo desde el exterior. El accionamiento de los martillos puede ser tanto hidrulico como neumtico.

    Las acciones bsicas de la perforacin a rotopercusin son las siguientes:

    Percusin o impacto: Los impactos pro-ducidos por el golpeo del pistn se trans-miten a la boca y de sta a la roca.

    Rotacin: Con este movimiento se hace girar la boca para que los impactos se produzcan sobre la roca en distintas po-siciones.

    Empuje o transferencia de fuerza: Se ejerce para mantener el contacto entre le til de perforacin y la roca.

    Barrido: Generado por la inyeccin de un fluido que elimina los detritos de perforacin.

    Figura 1.2.1.1. Acciones bsicas de la perforacin a rotopercusin.

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    31ii detalles tcnicos

    En la ejecucin de galeras se utilizan equipos especficos para la realizacin de barrenos horizontales. El equipo ms co-mn es el martillo manual, que utiliza un sistema de rotopercusin con martillo en cabeza de accionamiento neumtico.

    En perforacin de interior (horizon-tal y para techos) se utilizan mecanismos de sujecin y empuje (empujadores), de ac-cionamiento tambin neumtico que evitan el esfuerzo del operario.

    Foto 1.2.1.1. Operario realizando labores de perforacin con martillo manual equipado

    con empujador.

    Las partes principales de un martillo manual para la perforacin interior se de-tallan en la siguiente figura:

    Figura 1.2.1.2. Partes del martillo de perforacin

    1. Cuerpo del martillo2. Pistn y boquilla del tubo de barri-

    do3. Cilindro4. Empujador5. Ensamble de bayoneta6. Vlvula de entrada al pistn7. Mecanismo de rotacin (barra rifle)8. Cabeza de la barrena

    El accionamiento del pistn se consi-gue mediante aire comprimido que produ-ce un movimiento de vaivn, que golpea la cabeza de la barrena a travs de una pieza intermedia denominada colchn neumti-co. El mecanismo de rotacin de la barrena se consigue con un mecanismo denomina-do barra rifle, que mediante unas estras de giro y unas uas de retencin permiten la rotacin cuando avanza el pistn y retie-nen el giro en el retroceso.

    El aire llega al martillo con aceite de en-grase, mediante la colocacin entre ste y la manguera y el martillo de un engrasador, que no es ms que un depsito de aceite provisto de un Ventury.

    El barrido puede hacerse con aire, con agua o con mezcla de agua y aire.

    Foto 1.2.1.2. Martillo de perforacin.

    Los accesorios del martillo manual son las mangueras y las barrenas.

    Las caractersticas y dimetros de las mangueras vienen determinados por el fa-bricante, y deben ser aptas para soportar presiones entre 10 y 12 kg/cm2. Debe vi-gilarse especialmente el estado de las man-gueras, ya que una rotura de las mismas puede causar daos a cualquier trabajador

  • manual tcnico para la ejecucin de galeras

    32ii detalles tcnicos

    que se encuentre cerca. Existen vlvulas automticas que se colocan a la salida del compresor, y que cortan el aire al produ-cirse la rotura de la manguera, evitando as accidentes.

    Las barrenas se componen de tres par-tes principales; enmangadura, cuerpo y boca. La enmangadura es la parte de la ba-rrena que penetra en el buje del martillo, el cuerpo es el tramo entre la enmangadura y la boca, y la boca es la herramienta de corte de la roca. La barrena tiene seccin hexa-gonal y est perforada en el interior para permitir el paso del fluido de barrido (agua o aire). Las barrenas suelen ser integrales, con la boca en forma de bisel con una pla-ca de widia insertada y dos orificios en la punta para salida de aire; aunque tambin existen barrenas cnicas con bocas de bo-tones intercambiables.

    MODELO BBD 94W BBC 34WDimetros de barreno (mm) 27 - 40 27 - 41Requerimiento de aire a 6 bares (l/s) 97 88Taladro de pistn (mm) 90 80Longitud de carrera (mm) 45 70Frecuencia de impacto (Hz) 55 38Peso (kg) 27 31Longitud (mm) 670 775

    Tabla 1.2.1.I. Especificaciones de dos modelos de martillo de la firma Atlas Copco.

    En galeras y tneles de pequea sec-cin < a 5 m2, los dimetros de perforacin estn entre los 27 y 40 mm. Es habitual en galeras el uso de barrenas de seccin hexa-gonal de 33 mm de dimetro y longitudes de 080; 120; 160 m, con placas de carburo tungsteno ( widia).

    El uso de mquinas de perforacin montadas sobre un chasis (jumbos) no es posible en galeras, ya que los ms pequeos trabajan en secciones de 6 m2 como mnimo.

    Figura 1.2.1.3. Jumbo de pequeas dimensiones montado sobre rales.

    1.2.2. Explosivos y accesorios

    Propiedades de los explosivosLa seleccin del explosivo ms idneo

    para un fin determinado, supone conocer las caractersticas de cada explosivo y a partir de ellas, elegir el que ms convenga al tipo de aplicacin que se precise.

    Las caractersticas bsicas de un explo-sivo son:

    Potencia explosiva.Poder rompedor.Velocidad de detonacin.Densidad de encartuchado.Resistencia al agua.Humos.Sensibilidad.Estabilidad qumica.

    Potencia explosiva y poder rompedorSe puede definir la potencia explosiva

    como la capacidad que posee el explosivo para quebrantar y proyectar la roca. Esta caracterstica depende fundamentalmente de la composicin del explosivo. La poten-cia de un explosivo se mide en porcentaje en relacin con la goma pura, a la que se le asigna por convenio la potencia del 100 %.

    En cuanto al poder rompedor, es una caracterstica del explosivo que nos indica la capacidad de quebrantar la roca debida a la onda de detonacin.

    Velocidad de detonacinSe entiende por detonacin de un ex-

    plosivo a la transformacin casi instant-nea de la materia slida que lo compone en gases. La velocidad a la que se produce esta

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    33ii detalles tcnicos

    transformacin se denomina velocidad de detonacin, siendo su unidad de medida metros por segundo.

    Densidad de encartuchadoDepende del tipo de componente em-

    pleado en su fabricacin, ya que cuanto mayor es la densidad del explosivo, mayor es la concentracin de carga para un di-metro de barreno determinado.

    La carga de explosivos de densidad in-ferior a 1,1 en barrenos con agua, resulta muy laboriosa ya que se hace muy difcil llenar completamente los barrenos puesto que los cartuchos tienden a flotar.

    Resistencia al aguaSe entiende por resistencia al agua,

    aquella caracterstica por la cual un explo-sivo, sin necesidad de envuelta especial, mantiene sus propiedades inalteradas du-rante un perodo de tiempo en contacto con la misma. Los explosivos gelatinosos (gomas), hidrogeles, y emulsiones, resisten perfectamente cuando son cargados en ba-rrenos con agua, y en consecuencia, per-miten su utilizacin en barrenos que con-tienen agua en su interior. Nunca se deben emplear explosivos pulverulentos (Anfos) en contacto directo con el agua.

    HumosSe designa con esta palabra al conjun-

    to de productos gaseosos resultantes de la reaccin de detonacin de la explosin (al-gunos de ellos muy txicos), entre los que se hallan vapores nitrosos (NOx), vapor de agua, monxido de carbono (CO) y anh-drido carbnico (CO2).

    SensibilidadSe puede definir la sensibilidad de un

    explosivo como el mayor o menor grado de energa que hay que comunicarle para que se produzca su explosin. Se dice por lo tanto que un explosivo es muy sensible cuando detona sin dificultades al detona-dor y a la onda explosiva que se produzca en sus cercanas.

    Estabilidad qumicaLa estabilidad qumica de un explosivo

    es la aptitud que ste posee para mantener-se qumicamente inalterado con el paso del tiempo.

    Explosivos comercialesDividiremos los explosivos comerciales

    en dos grandes grupos.

    Explosivos con nitroglicerina. Son sin duda los ms potentes de los dos. Esta cualidad no es siempre la me-jor, ya que en ocasiones se prefieren explosivos menos potentes, con el fin de conseguir una granulometra grande. Son explosivos ms delica-dos, necesitan mejores condiciones de almacenamiento.

    Explosivos sin nitroglicerina. Son ms seguros, algo ms estables y tambin de una potencia apreciable, aunque menor.

    Los explosivos industriales se clasifi-can segn su composicin y tecnologa de mezcla en:

    Explosivos convencionales (dinamitas)o Gelatinosos (gomas)o Pulverulentos

    AnfosHidrogelesEmulsionesHeavy Anfo

    Los explosivos convencionales o dina-mitas son aquellas mezclas sensibles al de-tonador entre cuyos ingredientes figura la nitroglicerina. Su nmero y clase es extre-madamente variado segn pases y marcas, variando tambin sus componentes adicio-nales, siendo los principales componentes los siguientes:

    Explosivo base: nitroglicerina.Explosivos complementarios: trilita,

    nitrobenceno, etc.Aditivos generadores de oxgeno: nitra-

    to amnico, nitrato sdico, nitrato po-tsico, as como cloratos y percloratos.

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    34ii detalles tcnicos

    Sustancias que aumentan la potencia: aluminio, silicio y magnesio.

    A continuacin vamos a describir cada una de las familias de explosivos, as como sus caractersticas principales.

    Explosivos gelatinosos (gomas)Este tipo de explosivos reciben su nom-

    bre por su consistencia gelatinosa obtenida al mezclar nitroglicerina con nitrocelulosa (esta mezcla es an ms energtica que la propia nitroglicerina). Sus principales ven-tajas son su consistencia plstica, una gran densidad, magnfico comportamiento al agua y una gran potencia, siendo la goma pura el ms potente de los explosivos co-merciales, que es el que se usa como pa-trn de referencia. La goma pura ha sido sustituida por las denominadas gomas es-peciales, debido precisamente a su elevada sensibilidad unida a su alto precio.

    Foto 1.2.2.1. Cartuchos de dinamita de diferentes dimetros.

    En la tabla siguiente se resumen las ca-ractersticas de las gomas fabricadas por MAXAM (UEE):

    Nombre comercial

    Goma1 ED

    Goma2 EC

    Goma2 ECO

    Potencia relativa % >90 >85 >85

    Densidad encart. g/cm3 1,45 1,4 1,45

    Velocidad detonacin

    m/s6.000 5.200 5.300

    Nombre comercial

    Goma1 ED

    Goma2 EC

    Goma2 ECO

    Calor de Explosin

    cal/g1.205 1.114 1.125

    Resistencia al agua

    MUY BUENA BUENA

    MUY BUENA

    Aplicaciones principales

    Voladuras de rocas

    duras

    Voladuras de rocas duras y

    semiduras.

    Voladuras de rocas duras y

    semiduras

    Tabla 1.2.2.I.- Caractersticas de los explosivos tipo goma fabricados por UEE.

    Estos explosivos son adecuados para la ejecucin de voladuras en lugares con gran cantidad de agua, tanto en trabajos a cielo abierto, como en trabajos subterrneos.

    Explosivos pulverulentos

    Los explosivos pulverulentos son pro-ductos que llevan en su constitucin un compuesto desencadenante de la reaccin explosiva que, suele ser la nitroglicerina y en algunos casos tambin trilita. Su con-sistencia, como su propio nombre indica es pulverulenta. Son explosivos adecuados para la voladura de rocas semiduras o du-ras, y en general, su uso est restringido a barrenos en los cuales no haya presencia de agua.

    Anfos

    Estos explosivos de tipo pulverulento estn constituidos por nitrato amnico y un combustible lquido. Son explosivos muy insensibles, y necesitan de una buena iniciacin para su correcta detonacin, lo que puede conseguirse con cebos de explo-sivo tipo gelatinoso (goma).

    Debido a su consistencia pulverulenta, no tienen resistencia al agua, por lo que su aplicacin en barrenos que contengan este elemento est totalmente desaconsejada. En labores subterrneas su uso est des-aconsejado, debido a la alta proporcin de gases txicos que producen.

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    35ii detalles tcnicos

    Foto 1.2.2.2. Anfo envasado en sacos de 25 kg

    Hidrogeles (Slurries)Podemos definir los hidrogeles como

    composiciones explosivas formuladas en trminos de un sistema de oxidacin re-duccin. Estn constituidas por una par-te oxidante (nitratos inorgnicos) y otra reductora, con suficiente cantidad de O2 como para reaccionar violentamente con el exceso de O2 del agente oxidante. Las ca-ractersticas ms notables son su excelente resistencia al agua, su gran seguridad en el manejo y el transporte, no producen ningn dolor de cabeza, y por ltimo los humos de la explosin son de muy baja toxicidad. Su aplicacin ms clara es su utilizacin como carga de fondo en los barrenos, as como la ejecucin de voladuras subterrneas.

    Emulsiones explosivasUna emulsin es una dispersin de un

    lquido inmiscible en otro. Estn compues-tas por dos fases, la primera es la oxidante, y la segunda es la oleosa, donde se encuen-tran los combustibles. Es un explosivo con alta velocidad de detonacin y excelente resistencia al agua.

    Foto 1.2.2.3. Emulsin encartuchada

    Heavy anfoEste explosivo es una mezcla de emul-

    sin con anfo.

    Explosivos de seguridadSe utilizan en la minera del carbn,

    fundamentalmente subterrnea, debido a la presencia de gris (metano mezclado con aire). Aunque por las caractersticas geol-gicas del archipilago no existe carbn; s se ha detectado la presencia de metano de origen volcnico en algunas galeras de la Isla de Tenerife. Por ello creemos necesa-rio comentar las caractersticas que deben cumplir los explosivos empleados en estas circunstancias.

    El REGLAMENTO GENERAL DE NORMAS BSICAS DE SEGURIDAD MINERA (RGNBSM) clasifica, atendien-do a la existencia de gris, a las minas y labores subterrneas en general, en cuatro categoras:

    1. De primera categora o sin gris: aque-llas en las que no se han presentado gri-s ni otros gases inflamables.

    2. De segunda categora o dbilmente gri-suoso: aquellas en las que puede des-prenderse en cantidad reducida gris u otros gases inflamables.

    3. De tercera categora o fuertemente gri-suoso: aquellas en las que puede des-prenderse en cantidad abundante gris u otros gases inflamables.

    4. De cuarta categora o con desprendi-miento instantneo de gas: aquellas en las que puede desprenderse de forma sbita gris u otros gases inflamables, originando el arrastre violento de can-tidades importantes de roca.

    Los explosivos de seguridad necesitan estar catalogados como tales. Esta catalo-gacin y clasificacin se realiza atendiendo a unas pruebas y criterios concretos.

    La normativa actual espaola fija tres clases de explosivos de seguridad denomi-nadas:

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    36ii detalles tcnicos

    Tipo IITipo IIITipo IV

    En la Instruccin ITC 10.4-01 DISPO-SICIONES ESPECIALES PARA TRA-BAJOS CON GASES O POLVOS IN-FLAMABLES O EXPLOSIVOS se define el mbito de uso de cada uno de los tipos de explosivos en funcin del tipo de labor a ejecutar en la mina. Para ello se deter-minan unas modalidades de disparo de la pega que se pueden realizar segn que tipo de labores.

    Eleccin del explosivoLa eleccin de un explosivo debe hacer-

    se de acuerdo con una serie de condiciones que es preciso tener en cuenta. Algunas de las condiciones vienen impuestas por la propia legislacin y otras se deducen de las propias caractersticas del explosivo. En funcin de las caractersticas del explosivo, hemos de tener en cuenta una serie de par-metros para realizar una correcta eleccin.

    En nuestro caso particular se trata de una obra subterrnea para la captacin de aguas con las siguientes caractersticas:

    Tipo y lugar de trabajo a efectuar Obra subterrnea

    Dimetro de los barrenos Pequeo

    Tipo de roca a volar Por lo general roca dura a muy dura

    Presencia de agua en los barrenos Ocasional

    Seguridad del explosivo En casos particulares presencia de metano

    Debido a las circunstancias anteriores tendremos una serie de explosivos no re-comendados y otros recomendados para su uso en galeras:

    EXPLOSIVOS NO RECOMENDADOS

    Anfos (nagolita): debido a la toxici-dad de sus gases, a que ocasionalmen-

    te puede haber agua en los barrenos y a que necesita grandes dimetros para una buena iniciacin. Tienen poca potencia ya que en la mayora de los casos las rocas son duras.

    Explosivos pulverulentos: desacon-sejados por su baja resistencia al agua.

    EXPLOSIVOS RECOMENDADOS

    Hidrogeles: buena resistencia al agua, gases de muy baja toxicidad.

    Emulsiones: buena resistencia al agua, gases de muy baja toxicidad.

    Gomas: excelente resistencia al agua, alta potencia, aunque los gases son de toxicidad media.

    Explosivos de seguridad: solo en el caso de presencia de metano y bajo las prescripciones de la Instruccin ITC 10.4-01.

    En las galeras de Canarias se utiliza casi con exclusividad la GOMA 1-ED, ya que adems de la idoneidad ya comentada para obras subterrneas, es la ms potente de las gomas comercializadas, lo que permite el uso de cartuchos de pequeo dimetro.

    Sistemas de iniciacin y accesorios de voladura

    Iniciar un explosivo significa provocar la detonacin del mismo. Para explosivos sensibles al detonador, la iniciacin puede realizarse bien introduciendo un detona-dor en el interior de un cartucho, al que llamaremos cartucho cebo, y que estar en contacto con el resto de la carga, o adosan-do un cordn detonante a la carga explosi-va, el cual a su vez se iniciar por medio de un detonador, trasmitiendo la detonacin a la citada carga.

    En el caso de explosivos que precisen una energa de iniciacin superior a la pro-porcionada por un detonador, se emplean multiplicadores para provocar la detona-cin. Estos ltimos se iniciarn a su vez mediante detonadores o cordn detonante.

    Detonadores elctricos. DescripcinA parte de la correcta eleccin de un

    explosivo, el xito de una voladura est

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    37ii detalles tcnicos

    frecuentemente condicionada al buen uso de los elementos accesorios, que participan directamente en el proceso primario de la iniciacin. Dentro de estos accesorios en la tcnica de voladura elctrica, sin duda el ms importante es el detonador, tanto por los riesgos que pudiera entraar su mani-pulacin como, sobre todo, por la influen-cia sobre los resultados de la voladura y fragmentacin del escombro.

    Figura 1.2.2.1. Esquema de un detonador elctrico

    El detonador elctrico se compone de tres partes, que van colocadas dentro de un casquillo de aluminio o cobre. Este l-timo se usa en las minas de carbn. Las tres partes de que est compuesto el detonador son: la elctrica, la retardadora y la explosi-va. La parte elctrica va colocada en la zona superior del casquillo, y est formada por el inflamador o cerilla y por los hilos de co-nexin, que son de distintos colores segn el tipo de detonador. El inflamador o cerilla es una pequea resistencia recubierta de pasta explosiva. Esta resistencia llamada tambin puente de incandescencia como en las bom-billas, va conectada a los hilos de conexin y

    a travs de ellos recibe la corriente elctrica. Si la intensidad es lo suficientemente gran-de el puente se calienta, hasta alcanzar una temperatura, que produce la inflamacin de la pasta explosiva de la cerilla.

    La parte retardadora solamente existe en los detonadores de tiempo, es decir, en los detonadores de retardo o microrretar-do. Por el contrario, los detonadores ins-tantneos o de nmero cero no la llevan.

    En los detonadores de tiempos, esta parte retardadora, va colocada en la zona intermedia del detonador, es decir, entre el inflamador y la carga explosiva. Se trata de un pequeo casquillo metlico, llamado portarretardo, que est lleno de una pas-ta explosiva retardadora de precisin que arde a una velocidad calculada.

    La parte explosiva est alojada en la zona inferior del casquillo, y est com-puesta por dos cargas, una menor llamada carga primaria y otra mayor llamada carga base o secundaria. El detonador elctrico funciona de la siguiente manera:

    Cuando una corriente elctrica pasa por los hilos de conexin, atravesando la peque-a resistencia de la cerilla, si la Intensidad de corriente es lo suficientemente grande, hace que se caliente la resistencia hasta alcanzar la temperatura de inflamacin de la pasta explosiva que rodea a la cerilla. La infla-macin de la cerilla provoca la inflamacin del elemento retardador caso de que el de-tonador sea de tiempo; cuando el elemento retardador termina de arder, la combustin llega a la carga primaria que detona y hace detonar a su vez a la carga base o secundaria.

    Si el detonador es instantneo o de n-mero cero, no lleva portarretardo, y la ceri-lla hace explosionar directamente a la carga primaria y sta a la carga base. Es decir, la inflamacin de la cerilla y la explosin de las cargas es instantnea.

    Clasificacin de detonadores elctricosSe clasifican en funcin de los siguien-

    tes criterios:

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    38ii detalles tcnicos

    Por su retardo en la detonacin.o Detonadores de retardo de medio

    segundo.o Detonadores de microrretardo de

    20 a 30 milisegundos.o Detonadores instantneos.

    Por su sensibilidad elctrica.o D. sensibles S.o D. insensibles I.o D. altamente insensibles A.I.

    Por su aplicacin.o D. ssmicos.o D. antigris.o D. bajo presin de agua.

    Foto 1.2.2.4. Detonador elctrico instantneo.

    Los detonadores instantneos son de-tonadores sin pasta de retardo, reducidos al nmero cero. Se aplican a cielo abierto en la primera lnea de tiro, al lado del frente libre, y en taqueos secundarios. En estos detonadores al incidir la pldora sobre la carga primaria, la explosin coincide en el instante de apretar el botn del explosor.

    Los detonadores de retardo de medio segundo hacen explosin con una deter-minada secuencia a intermedios regulares de medio segundo. Se diferencian de los instantneos en que estn provistos de una pasta, que interpuesta entre la pldora del inflamador y la cara primaria, produce el efecto de retardo. Con este tipo de deto-nadores se consigue, al existir un interva-lo de tiempo suficiente entre un nmero y el siguiente, que cada barreno produzca el arranque de la parte de roca correspon-diente, dejando al barreno consecutivo una superficie libre.

    Los detonadores de microrretardo son de constitucin anloga a los de retardo, con la diferencia de que la pasta de retar-dacin tiene una velocidad de combustin mucho mayor. Estos detonadores tienen un intervalo de tiempo entre dos detona-dores distintos de 20 30 milisegundos. Han constituido un gran avance en la tc-nica de arranque por explosivos y su em-pleo es indispensable en cielo abierto y explotaciones subterrneas.

    Foto 1.2.2.5. Detonadores elctricos de microrretardo

    La sensibilidad elctrica de un detona-dor es la cantidad de energa elctrica que necesitan para que se produzca la inflacin de la cerilla. Tericamente los detonadores de un determinado tipo de sensibilidad de-ben inflamarse con la misma corriente m-nima; aunque el fabricante lo que garantiza es una CORRIENTE RECOMENDA-DA, que es la intensidad de corriente su-ficiente (algo mayor que la mnima) con la cual se consigue explosionar a todo los de-tonadores de una misma sensibilidad. Este valor es muy importante para garantizar que no quede ningn barreno sin detonar en una voladura. Por este mismo motivo siempre se han de emplear en una voladura detonadores de la misma sensibilidad.

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    39ii detalles tcnicos

    El fabricante tambin garantiza que con una corriente igual o inferior a la lla-mada CORRIENTE DE SEGURIDAD ningn detonador se puede inflamar. Este dato tambin es muy importante para evi-tar iniciaciones involuntarias.

    A continuacin se muestran los princi-pales tipos de detonadores fabricados por UEE.

    Tabla 1.2.2.II. Clasificacin de los detonadores fabricados por UEE.

    Los principales riesgos de iniciacin involuntaria de detonadores elctricos son las siguientes:

    Electricidad estticaProximidad de lneas de transporte

    de energaEmisoras de radioTormenta con aparato elctrico

    Aunque en una galera estemos a cubier-to de una tormenta elctrica, el aire puede estar cargado de electricidad esttica, de-pendiendo de la distancia hasta la bocamina.

    Detonadores no elctricosPara aquellos casos en el que por pro-

    blemas de posible iniciacin indeseada, no sea factible el disparo con detonadores elctricos, existen otros accesorios que nos permiten secuenciar correctamente las vo-laduras.

    Foto 1.2.2.6. Detonador Nonel.

    Los detonadores nonel desarrollados en Suecia permiten el cebado de los barrenos sin utilizar lneas elctricas. La seguridad de manejo de estos detonadores es muy alta as como es muy sencilla su manipulacin, lo que hace que al margen de su elevado costo, constituye una notable ventaja.

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    40ii detalles tcnicos

    Cordn detonanteUn cordn detonante es una cuerda

    flexible e impermeable que contiene en su interior un explosivo (pentrita), cuya ve-locidad de detonacin es de 7.000 metros por segundo. El cordn detonante se em-plea fundamentalmente para transmitir a los explosivos la detonacin iniciada por un detonador.

    Foto 1.2.2.7. Cordn detonante.

    Para la iniciacin de explosivos median-te el cordn detonante nicamente se preci-sa colocar el cordn en contacto con el ex-plosivo, para que en ste se produzca la de-tonacin. A su vez la iniciacin del cordn, se puede realizar mediante un detonador o mediante otro cordn que amaestre los diferentes cordones que existan en la vola-dura. Con el empleo del cordn detonante nicamente es posible realizar voladuras instantneas; para evitar este inconveniente surgen los rels de microrretardo, que son artificios que, intercalados entre el cordn detonante, interrumpen la detonacin del mismo durante 15 25 milisegundos, segn el tipo, creando en las voladuras conexio-nadas con cordn detonante, un efecto de retardo similar al proporcionado por los detonadores elctricos de microrretardo.

    Foto 1.2.2.8. Rels de microrretardo.

    Multiplicadores (booster)Son iniciadores de voladura que se uti-

    lizan para iniciar explosivos de baja sensi-bilidad, tipo anfo, hidrogeles, emulsiones o heavy-anfo. Estn compuestos por un explosivo de alta potencia y velocidad de detonacin (pentolita).

    Foto 1.2.2.9. Multiplicador o booster.

    Aparatos de comprobacin y disparo de la pega elctrica

    Tanto la operacin de comprobacin de la resistencia de la pega, como el posterior disparo, debe llevarse a cabo con aparatos adecuados a estos fines. Estos aparatos no solamente deben realizar una operacin de-terminada, sino que la deben hacer en condi-ciones seguras. As por ejemplo un hmetro debe medir con una corriente lo suficiente-mente baja como para no iniciar los detona-dores, y un explosor debe poseer la suficien-te energa como para iniciar un determinado nmero de detonadores, sin riesgo de fallos.

    Un hmetro es un aparato destinado a medir resistencias. Su aplicacin en vola-duras elctricas es enorme, pues permite al artillero comprobar y medir el circuito de voladura, investigar defectos de continui-dad en detonadores, medir aislamientos, derivaciones, etc. Los hmetros especial-mente diseados para utilizar en voladuras suelen ser de dos tipos. Los de menos pre-cisin, pero de uso ms sencillo, se suelen denominar comprobadores, porque con ellos no se pretende medir una resistencia, sino solamente comprobar que el circuito est cerrado y que el valor de la resistencia es ms o menos el esperado; sirven tambin

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    41ii detalles tcnicos

    para detectar faltas de aislamiento en la l-nea o la continuidad o no de un detonador.

    Los de mayor precisin son aparatos diseados para medir con cierta exactitud la resistencia de un circuito o la de un solo detonador. En ambos casos pueden ser tanto analgicos como digitales.

    Foto 1.2.2.10. hmetro digital

    Aunque la iniciacin de un detonador elctrico puede conseguirse mediante la conexin a una red elctrica o empleando bateras de acumuladores; el sistema ms usado por la autonoma, ligereza y seguri-dad que presentan respecto a los otros dos mtodos es el empleo de explosores.

    Se denominan explosores las mquinas generadoras de corriente elctrica que se utilizan para iniciar la pega elctrica. Tie-nen la ventaja, sobre otras fuentes de ener-ga, de que en cada disparo slo suminis-tran una cantidad de energa limitada, con lo que se evitan los riesgos de accidentes que pueden provocar otros sistemas de

    encendido. Los explosores habitualmente utilizados para la pega elctrica son de dos tipos: explosores de dinamo y explosores de condensador (los ms utilizados).

    Foto 1.2.2.11. Modelos diferentes de explosores.

    Almacenamiento de explosivosPara almacenar los explosivos se utili-

    zan los polvorines auxiliares de distribu-cin o minipolvorines. Tienen forma de caja fuerte, construidos en hormign o acero, estn totalmente ancladas al terreno, tienen puerta de acero provista de cerradu-ra de seguridad.

    La capacidad mxima de estos almace-nes es de 50 kg o 500 detonadores, y han de estar homologados por el Ministerio de Industria, ya que han de cumplir unas condiciones tcnicas mnimas definidas en el artculo 190 del Reglamento de Explo-sivos.

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    42ii detalles tcnicos

    Lo normal es que en las galeras estn alojados en un hueco hecho en la pared para tal efecto. Cuando se instalan ms de un polvorn, se han de respetar las distan-cias mnimas que establece el Reglamento de explosivos.

    Foto 1.2.2.12. Minipolvorines alojados en huecos de la pared de la galera.

    1.2.3. Voladuras

    IntroduccinEl sistema de avance de tneles y ga-

    leras depende del equipo de perforacin empleado, tempo disponible para la ejecu-cin, tipo de roca, tipo de sostenimiento y sistema de ventilacin. En galeras de pe-quea seccin como son las de captacin de aguas, el avance se hace a seccin com-pleta (en un solo paso). Podemos definir esta labor como la creacin de un hueco en la roca, de importante longitud, con sec-ciones y pendiente variable, que se ejecuta con perforacin de barrenos sensiblemente paralelos a su eje y con voladuras en fondo cerrado.

    En una obra subterrnea, la rotura de la roca ha de conseguirse creando con una voladura una primera cara libre o cuele se-guida de la voladura principal. Los equi-pos de perforacin, carga y transporte son especficos debiendo adaptarse a espacios, casi siempre, muy reducidos. En general,

    los esquemas de voladuras de interior son muy reducidos, por dos razones: una, por-que las voladuras tienen difcil salida, y la otra, por ser necesario obtener granulome-tras pequeas acorde con los medios de carga y transporte utilizados, aptos para interior. Otra particularidad, a considerar entre el conjunto de labores de interior y a cielo abierto, es la toxicidad de los gases de voladura que en interior, adquiere una gran importancia y en definitiva selecciona el tipo de explosivo a utilizar.

    Foto 1.2.3.1. Ejemplo de voladura en galera.

    Esquema y secuencia de una voladura de interior

    Figura 1.2.3.1. Zonas de voladura en una obra subterrnea.

    En cualquier voladura de galera o tnel cabe distinguir las siguientes partes funda-mentales, cuya secuencia se representa me-diante la siguiente figura:

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    43ii detalles tcnicos

    Cuele (B): Llamamos cuele a unos barrenos, pocos, que, cargados o no, tienen por misin crear un hueco inicial en la galera, de forma que los barrenos posteriores, encuentren ya una cara libre, inicialmente creada. Generalmente el cuele suele estar si-tuado en el centro aproximado de la galera.

    Contracuele (C): Es la serie de barre-nos que circundan a los del cuele. El contracuele ensancha el hueco creado por el cuele, y no tiene nunca barre-nos vacos. El cuele y el contracuele deben tener secuencias de milisegun-dos entre barrenos.

    Destroza (D): Comprende el rea de barrenos entre contracuele y recorte. Es la voladura principal, en cuanto a volumen de arranque se refiere. El esquema suele ser ms abierto que en cuele y contracuele, con menores consumos especficos de explosivo, y muchas veces se usa carga selectiva en los barrenos.

    Recorte (E): Es la fila de barrenos que marca la seccin de la galera en te-cho (corona) y hastiales (no en piso). Los barrenos del recorte se dan siem-pre un poco angulados y adems de arrancar su piedra, si son disparados como recorte, deben marcar el perfil final de la galera. Si se usan como recorte deben ser disparados con de-tonadores elctricos de un nmero superior al del ltimo de la destroza, y si son disparados como precorte, pueden utilizarse detonadores elc-tricos instantneos o maestras de cor-dn detonante.

    Zapateras (F): Son los del piso de la galera. Estos barrenos, ltimos en dispararse generalmente, son tiros pinchados y sobrecargados, ya que adems de su piedra, pesa sobre ellos una importante parte del propio es-combro generado por la destroza.

    Figura 1.2.3.2. Zonas de voladura y secuencia de excavacin de una obra subterrnea.

    Tipos de cuelesEl cuele tiene por misin crear un hue-

    co inicial en la galera, de forma que los barrenos posteriores, encuentren ya una cara libre, inicialmente creada. Los cueles se ejecutan con barrenos paralelos al eje de la galera o inclinados.

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    44ii detalles tcnicos

    Existen muchos tipos de cueles parale-los (sarrois, sueco, cuatro secciones, etc.). En ellos existen uno o varios barrenos vacos contra el que trabajan el resto. En el cuele sarrois, por ejemplo, tambin se disponen las cargas de diferente manera en cada barreno (fondo, centro, boca), favore-ciendo la creacin de caras libres.

    En las galeras es poco frecuente el uso de cueles paralelos, y de los anteriores el ms usado es el de cuatro secciones. Es un cuele muy sencillo y de buen rendimiento, y consiste en uno o dos barrenos centra-les de mayor dimetro (3 o 4 ms) que el resto de la pega, que hacen la funcin de primera cara libre. A su alrededor van dis-puestos sucesivos grupos o secciones de cuatro barrenos formando cuadrados de lado sucesivamente mayor, tal como se re-presenta en la figura.

    Figura 1.2.3.3. Ejemplo de cuele de cuatro secciones

    El cuele por excelencia utilizado en ga-leras es el cuele en V o en cua. Se utili-za bsicamente como cara libre el frente de la galera, perforando barrenos angulados unos 60 entre s en el frente.

    Con esta base existen muchas varian-tes de cuele, incluso con combinaciones con sistemas paralelos ms o menos sofis-ticados. En galeras se utiliza una variante denominada cuele instantneo o piramidal,

    que consiste en perforar un haz de barre-nos ms cerrados e iniciar todas las cargas simultneas. En este tipo de cueles el avan-ce puede llegar como mximo al 80% del ancho de la galera; aunque en nuestro caso los avances son de aproximadamente el 50% (aprox. 1 m).

    Est formado por una o ms cuas con barrenos de distinta longitud y distinto n-gulo. El ngulo interior de la cua central es como mnimo de 60, a fin de evitar que las cargas se encuentren muy confinadas. Un inconveniente de estos cueles estriba en la gran proyeccin del escombro que hace que ste quede disperso a una dis-tancia considerable del frente de la galera; adems de que la ejecucin de la perfora-cin entraa cierta complejidad.

    En la figura siguiente se muestra una vista frontal y en planta de una voladura con cuele instantneo formado por dos cuas.

    Figura 1.2.3.4.-Voladura con cuele instantneo piramidal.

    Ejecucin de la voladura

    Carga y disparo de la pegaLo ms habitual en galeras es la ejecu-

    cin de voladuras con pega elctrica, utili-zando para la conexin hilo de conexin elctrico. En raras ocasiones se utiliza cor-dn detonante, iniciado a su vez con un detonador elctrico.

    Lo normal, como se ha comentado, es utilizar en cada barreno un cartucho cebado con un detonador elctrico. El cebado del cartucho se realiza insertando directamente el detonador elctrico en su interior a travs de uno de sus extremos. Para ello se ha tala-

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    45ii detalles tcnicos

    drado previamente el cartucho mediante un punzn para que el detonador quede total-mente recubierto de explosivo, tal y como se muestra en la secuencia de imgenes.

    Foto 1.2.3.2.- Secuencia del cebado de un cartucho con detonador elctrico.

    Durante la carga de los barr