UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLOFACULTAD DE INGENIERAESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE INGENIERA DE MINAS

TITULO: Determinacin de la carga operante del explosivo SAN-G, para disminuir el nivel de vibraciones en roca estructural tipo II, Cantera Tembladera

AUTORES:SANDOVAL CUSTODIO, Rubn Javier SOPLA CUBAS, Daniel HumbertoASESOR: Ing. Msc. ANTONIO ARAUJO, Eusebio TRUJILLO PER2015

AGRADECIMIENTO

A nuestros padres, por guiarnos y apoyarnos en cada nueva aventura emprendida.A nuestra casa de estudios, la Universidad Nacional de Trujillo, por los conocimientos recibidos.Agradecimiento especial:Al Ing. Eusebio Antonio Araujo, por sus consejos y su experiencia tcnica, que sin su apoyo no hubiese sido posible la culminacin de este trabajo.

NDICE DE CONTENIDOSAgradecimiento.indice..iiListado de tablas..ivListado de figuras.ivAnexos...vNomenclaturaviResumenviiAbstract..viii

CAPTULO IINTRODUCCIN1.1. Realidad problemtica...........11.2. Antecedentes...21.3. Marco terico..............31.3.1. Definicin de Vibraciones..31.3.2. Propiedades Bsicas de las Ondas.31.3.2.1. Frecuencia de Vibraciones..31.3.2.2. Amplitud de las Vibraciones41.3.2.3. Duracin de las Vibraciones...51.3.2.4. Longitud de Onda de las Vibraciones...71.3.2.5. Velocidad de Propagacin..71.3.3. Tipos de ondas en vibraciones.81.3.4. Velocidad de partcula91.3.5. Efectos de voladura...101.3.5.1. Anlisis de la velocidad Pico Partcula...........101.3.5.2. Anlisis de Frecuencias.111.3.6. Ecuaciones de propagacin de las vibraciones121.3.6.1. Disipacin geomtrica.121.3.6.2. Prdida friccional..131.3.6.3. Consecuencias combinadas del efecto de geometra y friccin...141.3.6.4. Cambio de la frecuencia con la distancia.161.3.7. Velocidad pico de partcula...181.3.7.1. Anlisis de vibraciones producidas por voladuras..181.3.7.2. Modelos de la velocidad pico partcula.191.3.7.3. Modelo de campo lejano.201.3.7.4. Estimacin de la velocidad pico partcula crtica.231.3.7.5. Calcul de la carga mxima por retardo..............241.3.8. Normativa de Control de Vibraciones.............251.3.8.1. Normativas Internacionales....251.4. Planteamiento del problema.271.5. Hiptesis271.6. Objetivos...27CAPTULO IIMATERIALES Y PROCEDIMIENTOS2.1. Material..............................282.1.1. Universo o poblacin..282.1.1.1. Caractersticas Geolgicas 282.1.1.2. Caractersticas Geomecnica del macizo rocoso segn el RMR y Q de Barton....292.1.2. Descripcin del explosivo SAN-G.302.1.3. Descripcin del instrumento para el monitoreo de mediciones...322.1.4. Parmetros de voladura.332.2. Mtodos342.2.1. Tamao de muestra352.2.2. Procedimiento..36

CAPTULO IIIRESULTADOS Y DISCUSIN3.1. Resultados de la investigacin..383.1.1. Resultados de las velocidades pico partculas monitoreadas en campo...383.1.2. Resultados de la distancia escalar (D)393.1.3. Determinacin de las constantes K, a mediante simulacin por regresin exponencial del modelo predictivo de Devine..403.1.4. Ley de propagacin de la velocidad pico partcula mediante el modelo general de Devine.413.1.5. Determinacin de la carga operante adecuada.413.2. Discusin de resultados..42

CAPTULO IVCONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES4.1. Conclusiones...43

CAPTULO VREFERENCIAS BIBLIOGRFICAS5.1. Referencias bibliogrficas.44

LISTADO DE TABLASTABLA N 01. ndice y clase de macizo rocoso...29TABLA N 02. Resultado de los ensayos de laboratorio roca caliza30TABLA N 03. Velocidades pico partcula, carga operante y distancias que sern procedas para calcular la ecuacin de Devine...38TABLA N 04. Calculo de la distancia escalada (D) a partir de la distancia (d) y carga operante (W) de cada prueba39TABLA N 05. Determinacin de la carga operante mxima para la distancia ms cercana (212 m). 41 LISTADO DE FIGURASFIGURA N 01.Frecuencia de vibracin de la onda...4FIGURA N 02. Registro de la onda de vibracin...6FIGURA N 03. Velocidad de propagacin de la onda..8FIGURA N 04. Detalles de las partes analizadas en la trayectoria de una onda vibratoria...10FIGURA N 05. Importancia relativa de la prdida de energa y disipacin geomtrica en la amplitud de la vibracin debido a la distancia.16FIGURA N 06. Cambios de frecuencia con la distancia de propagacin debido a la prdida friccional (Q = 30, Vp=3500 m/s)....17FIGURA N 07. Valores admitidos por la norma Alemana DIN 4150..26FIGURA N 08.Equipo usado para el monitoreo de las voladuras..32FIGURA N 09. Flujograma del proyecto.....34FIGURA N 10. Modelamiento de la velocidad pico partcula..39

ANEXOSANEXOS 1. Clculos de la ley de propagacin de la velocidad pico partcula.

NOMENCLATURA

VPP:Velocidad pico partcula (mm/s)Vp:Velocidad de propagacin de la onda (m): Longitud de Onda.f: Frecuencia de Onda.S: Distancia de propagacin.K:Constante de propiedad de la roca que representa la transmisividad de energa del explosivo al macizo rocoso. : Constante de propiedad de la roca que representa la propagacin geomtrica del frente de onda.W: Peso de la carga explosivad: Distancia entre Carga Explosiva-Punto de monitoreoD:Distancia escaladaVOD:Velocidad de detonacin del explosivo

RESUMENEl presente trabajo de investigacin se realiz en la unidad de operaciones de la Cantera Tembladera ubicada en el distrito de Yonan-Tembladera provincia de Contumaza en el Departamento de Cajamarca perteneciente a la Compaa de Cementos Pacasmayo.Actualmente la cantera utiliza explosivo SAN-G, el cual suministra un mayor poder rompedor a diferencia del ANFO el cual se usaba anteriormente; sin embargo, el efecto de las voladuras con SAN-G ha provocado indicios de daos estructural a las instalaciones de la planta de chancado que se encuentra a 212 metros de la cantera. Es por ello que a travs de la presente investigacin se determin la carga operante necesaria para disminuir el nivel de vibraciones de acuerdo a Alemana DIN 4150, con el fin de evitar daos a la infraestructura de la planta de chancado La determinacin de la carga operante se realiza a partir de 27 mediciones en campo de las velocidades pico partculas alcanzadas a una cierta distancia del punto de monitoreo utilizando un gefono, para una carga operante total previamente dada a conocer por el rea de voladura. El estudio realizado obtiene sus resultado basndose en el modelo emprico de Devine que relaciona la VPP, la distancias y la carga operante. Dichas variables son trabajadas estadsticamente por regresin lineal para obtener las constantes de la roca K y que participan en el modelo, con lo cual se formul la ecuacin de Devine que se usa para calcular la carga operante cuyo nivel de vibraciones no cause dao a la planta de chancado. El resultado obtenido para minimizar los niveles de vibraciones mximos de 29.1 mm/s a 20 mm/s para una distancia mnima de 212 m se logr mediante una carga operante adecuada de 503.38 kg/retardo.Por consiguiente con la aplicacin de la carga operante adecuada se logr un nivel de vibraciones optimo segn la norma Alemana DIN 4150, as como predecir las velocidades pico partcula para cada voladura a travs de la ecuacin de Devine.Palabras clave: Nivel de vibraciones, voladura de rocas, velocidad pico partcula, carga operante.

ABSTRACTThis research was developed at the unit operations Tembladera Quarry located in the district of Yonan-Tembladera, Contumaza province in the Department of Cajamarca possession of the Cementos Pacasmayo CompanyQuarry currently used explosive SAN-G, which provides a higher power breaker unlike ANFO, which was previously used; however, the effect of blasting with SAN-G has caused structural damage indications facilities crushing plant which is located 212 meters from the quarry. That is why through this investigation the necessary operating load was determined to reduce the vibration level according to the rule in order to avoid damage to the infrastructure of the crushing plant. The determination of the operating load is made from 27 field measurements of peak particle velocities achieved at a distance from the monitoring point using geophones, for total operating preloaded released by the blasting area. The study derives its result based on the empirical model relating the VPP Devine, the distances and the operating load. These variables are statistically worked by linear regression to obtain the constants K & rock involved in the model, whereby the equation Devine used to calculate the operating load is made with a level of vibrations will not cause damage to the crushed plant. The result obtained to minimize vibration levels of maximum 29.1 mm/s to 20 mm/s for a distance of 212 m was achieved by proper operating 503.38 kg/delay. Therefore, the application of the appropriate operating loads an optimal vibration level was achieved according to German standard DIN 4150 and predict particle peak velocities for each blasting through Devine equation.Key words: Ground vibration level, rock blasting, peak particle velocity, instantaneous charge mass.

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CAPTULO IINTRODUCCIN1.1. Realidad problemticaLa cantera Tembladera trabaja con bancos de 12mts, con una dimetro de perforacin de 7 7/8 para la produccin de caliza, y de 6 3/4, para el desmonte, as mismo se est trabajando con 4 para el pre corte, burden por espaciamiento de 5 x 6 mts y un taco final de 4.5 mts ms una sobre perforacin de 1.50 mts.As mismo con anterioridad se utiliz otro explosivo (ANFO pesado) el cual tiene una menor velocidad de detonacin y por ende menor presin de detonacin, obteniendo perdidas en el carguo ya que la fragmentacin no era la adecuada y adems se tenan que usar equipos como buldoser para remover el piso, esto debido a que la roca estructural tipo I y II tiene alta resistencia a la compresin uniaxial, por ello se cambi al explosivo SAN-G el cual tiene una alto poder.Despus de hacer un diseo de voladura usando explosivo SAN-G en una roca estructural tipo II y III, con un diseo de malla tipo V y en echelon adems utilizando solamente retardo de fondo (fanel) con una lnea de amarre unidireccional (fanel CTD) a una distancia de 400m respecto de la planta de chancado, se observ que se tiene alto nivel de vibraciones, el cual est generando dao a la infraestructura de la planta, debido a que la carga operante es muy alta. Por lo tanto es necesario minimizar del nivel de vibraciones utilizando una emulsin gasificada la cual tiene una gran velocidad de detonacin.Por ello estudiaremos la reduccin de la carga operante mediante pruebas para la determinacin de las constantes K y y aplicacin de la formula general de Devine para una distancia de 212 m.

1.2. Antecedentes Dapello (2009) al referirse a las vibraciones dice: los efectos en voladura estn referidos a la cantidad de vibraciones producidas en una masa rocosa, las cuales son medidas mediante las velocidades ssmicas. Por tal motivo se puede encontrar una relacin directa entre la naturaleza del dao y velocidad VPP (P12)Benjumea (2003) explica que, el rango de magnitud de las vibraciones nos dice que depender de varios factores teniendo entre ellos: la distancia, cantidad de explosivos detonados por unidad de retardos, entre otras y para finalizar tenemos que el rango de magnitudes ser ms grande.(P7)Ruiz (2012) explica que, al liberarse la energa en voladuras en zonas de explotacin de minerales generara una serie de ondas que se desplazaran por la corteza terrestre y una onda de choque generada en el aire y el punto de perturbacin se diferenciara con forme se aleje. (P2)Konya (2000), respecto al nivel de vibraciones se refiere:Existen dos factores principales que afectan el nivel de vibracin resultante de una detonacin de una carga explosiva. Estos son: la distancia y el tamao de la carga. El sentido comn nos indica que es ms seguro estar lejos de una voladura que cerca de ella. El sentido comn tambin nos indica que una carga grande de explosivos ser ms peligrosa que una carga pequea. (p.235)Cedrn (2009), concluy respecto a la capacidad de dao de una onda en:Dos variables crticas: la velocidad pico partcula y la frecuencia. Como resultado, instituciones en los Estados Unidos han generado a partir de gran cantidad de informacin una serie de anlisis para poder controlar los efectos negativos de las vibraciones en estructuras. (p.25)Sandoval (2008), es un autor que da mucha importancia a la caracterstica de la masa rocosa as como pretende clasificar la roca en funcin a la velocidad de propagacin de onda para la medicin y control de dao por una voladura. (p.10)1.3. Marco terico1.3.1. Definicin de VibracionesLas vibraciones vienen a ser un fenmeno de transmisin de energa que se refleja en la propagacin de un movimiento ondulatorio a travs de un medio.La amplitud de este movimiento ondulatorio disminuye a medida que nos alejamos del punto principal de detonacin.Amplitud de Onda: es el desplazamiento mximo con respecto a la posicin de equilibrio. La cantidad de energa en una onda depende la amplitud. Ley de Transmisividad: Es un modelo de prediccin de los distintos parmetros de la vibracin, y su relacin con las caractersticas bsicas de diseo de las voladuras: cargas operantes, carga total, secuencia del disparo, etc.Onda de Cizalla: Son ondas que inducen a las partculas a que se muevan en direccin perpendicular a la direccin de propagacin de la onda S.Onda Elstica: Es bsicamente una onda de vibracin en un medio material elstico, es decir, una perturbacin de la posicin de los elementos de volumen respecto de su posicin de equilibrio.1.3.2. Propiedades Bsicas de las Ondas:Las propiedades bsicas de propagacin de ondas de vibraciones son:1.3.2.1. Frecuencia de las vibraciones:La frecuencia de las vibraciones indica el nmero de veces por segundo que la onda de propagacin pasa por un ciclo completo de compresin y tensin. El factor que tiene una gran influencia en esto son las dimensiones de las cargas, columnas grandes de carga tienden a producir bajas frecuencias. Sin embargo otros importantes factores incluyen los mdulos de la roca y la razn de carga producida por la detonacin (es decir la velocidad de detonacin). La frecuencia dominante es considerada generalmente como el inverso del tiempo del ciclo completo. Se observar generalmente que las ondas de vibraciones registradas a grandes distancias tienden a tener bajas frecuencias en comparacin a aquellas registradas a cortas distancias. Es importante saber que una onda con una frecuencia nica, y que se propaga a travs de un medio homogneo, mantiene su frecuencia en toda su distancia de viaje y a travs de tengan frecuencias menores todo tipo de roca. El hecho que las ondas registradas a grandes distancias a aquellas registradas a cortas distancias confirma que las ondas de vibraciones contienen un amplio rango de frecuencias, y que las ondas de altas frecuencias son atenuadas preferentemente, dejando un espectro dominado por componentes de bajas frecuencias. Si la frecuencia es baja, el desplazamiento es mayor, por lo que se produce un mayor dao en el medio en que se trasmite las vibraciones. (4)

Figura N 01. Frecuencia de vibracin de la ondaFuente: Blastware III, Instantel Operador Manual 1.3.2.2. Amplitud de las Vibraciones:La amplitud de las vibraciones es una medida de su Fuerza y la energa de una onda de vibraciones es proporcional al cuadrado de su amplitud. En el caso de una vibracin continua, en la cual cada ciclo de propagacin tiene la misma forma, un valor nico es suficiente para describir la fuerza de la vibracin o la amplitud.Es importante tener en cuenta, que en la medicin de vibraciones en macizos rocosos, no se hacen distinciones entre amplitudes positivas o negativas, siendo stas reportadas slo como positivas o su valor absoluto. Las unidades de amplitud dependen del tipo de sensor utilizado para detectar el paso de la onda cclica de esfuerzo. El paso de las ondas de vibraciones resulta en un Baja Frecuencia, Alto Desplazamiento, Alta Frecuencia, Bajo Desplazamiento real de la partcula, y es posible medir ese desplazamiento real, la velocidad de la partcula en movimiento, o su aceleracin. Ya que la frecuencia del movimiento de la partcula puede ser alta (cientos de Hertz), en la prctica es fcil encontrar y usar dispositivos que tengan una adecuada respuesta a la frecuencia y sensibilidad para medir velocidad (gefonos) o aceleracin (acelermetros). Debido a que el desplazamiento, velocidad y aceleracin estn relacionados, la medida de cualquiera de stas, tericamente podra permitir el clculo de las otras dos. Los dispositivos ms baratos y fciles de usar para medir las vibraciones son los gefonos, y con estos dispositivos las vibraciones son medidas en trminos de velocidad de partculas y tiene la unidad de mm/s (pulgadas/s en USA).La amplitud de la vibracin, medida como velocidad de partcula, es universalmente considerada como el mejor indicador del esfuerzo inducido en el macizo rocoso, y por lo tanto considerado como el mejor indicador del potencial dao y el potencial efecto de fragmentacin en la roca. 1.3.2.3. Duracin de las Vibraciones:La duracin de las vibraciones dependen de dos factores principales la duracin de la voladura y la distancia del punto de monitoreo a la voladura. Para asegurar que el peak de velocidad de vibraciones (generado por una voladura) sea registrado y que la cantidad mxima de informacin pueda ser extrada de un registro de vibracin, es importante que se registre completamente la duracin de las ondas. Un buen registro de vibracin mostrar un tiempo quieto previo al comienzo del registro de vibraciones, un completo detalle de las ondas de vibraciones, y un tiempo despus del paso de las ondas, cuando el terreno ha vuelto a su estado de reposo.

Figura N 02. Registro de la onda de vibracinFuente: Blastware III, Instantel Operador ManualLa onda total de vibracin, que es medida a partir de una voladura de produccin, es el resultado de pulsos individuales producidos por cada taladro de voladura combinados todos en el punto de medicin. El modelo en el cual ellas se combinan para formar la onda resultante variar de acuerdo a la direccin y distancia de la voladura, por lo tanto, dos registros de la misma voladura no producirn la misma onda de vibracin. La duracin de la vibracin ser un poco mayor que la duracin de la voladura (es decir el tiempo entre la detonacin del primer y ltimo taladro). Normalmente la duracin de la vibracin es alrededor de 200 a 300 ms ms larga que la duracin de la voladura, debido al tiempo requerido para que la vibracin llegue desde el ltimo taladro detonado al punto de medicin. La duracin de la vibracin se incrementa con el aumento de la distancia de propagacin, ya que en grandes distancias, la refraccin y reflexin de la onda se combinan con la onda directa, y un lento movimiento de ondas de superficie y ondas de corte comienzan a aumentar, separadas del rpido movimiento de las ondas de cuerpo. A 500 metros la onda de vibracin puede ser de 500 a 1000 ms ms larga que la duracin de la voladura.

1.3.2.4. Longitud de Onda de las Vibraciones:La longitud de onda de una vibracin es la distancia recorrida por la onda de vibracin durante un ciclo completo de compresin y tensin, es decir un Periodo de la Onda.La longitud de onda, , se puede calcular a partir de una onda de vibracin con una frecuencia nica, f, (es decir una onda armnica simple) por la frmula = Vp / f Donde:Vp: es la velocidad de propagacin de la onda P.1.3.2.5. Velocidad de Propagacin:La velocidad de propagacin describe la velocidad con la cual la onda se desplaza a travs de la roca. Esta velocidad puede ser medida utilizando dos gefonos ubicados a diferentes distancias de la voladura, y mediante la medicin de la diferencia de tiempo de arribo de cada seal.Cuando se usan mltiples gefonos para medir velocidad de propagacin, la distancia de separacin de los gefonos debe ser lo suficientemente grande para permitir un clculo ms preciso.En la figura mostrada, los gefonos estn separados 300 metros, y la diferencia de tiempo de arribo, t, es de 80 ms, correspondiendo a una velocidad de propagacin de 3.750 m/s. La velocidad de propagacin de onda P, Vp, se calcula usando la ecuacin simple Vp = S/t, donde (S) es la distancia de propagacin y (t) es el tiempo de propagacin.

Figura N 03. Velocidad de propagacin de la ondaFuente: Blastware III, Instantel Operador ManualLa mayora de las rocas tienen una velocidad de propagacin entre 3000 m/s y 5000 m/s. Mediciones de la velocidad de propagacin en roca menores que 1500 m/s son consideradas poco confiables, y se debe revisar cuidadosamente el sistema de medicin antes de aceptar un valor tan bajo, ya que ellas implican un grado de fracturamiento muy alto y que las distancias de transmisin de vibracin sean probablemente muy cortas. Mediciones de velocidades de propagacin que excedan los 6000 m/s son consideradas tambin poco confiables, y nuevamente los sistemas de medicin debieran ser cuidadosamente analizados antes de aceptar dichos valores tan altos.1.3.3. Tipos de Ondas en Vibraciones:Tipos de ondas elsticas. Ondas internas, que se propagan por el interior del slido rocoso en nuestro caso y dentro de las cuales encontramos: las ondas longitudinales, de compresin o principales P y las ondas transversales, de cizalladura o secundarias S. Ondas de superficie, que nicamente se transmiten por la superficie del material y entre las que encontramos: las ondas Rayleigh R y las ondas Love L; son las principales, si bien citamos existen las llamadas ondas acopladas y ondas hidrodinmicas.Las ondas P se caracterizan por provocar la oscilacin de las partculas en la misma direccin en la que la onda se propaga. Las ondas S se caracterizan por provocar la oscilacin de las partculas en una direccin transversal a la direccin en que la onda se propaga.Cuando las ondas internas generadas en el interior de un macizo rocoso alcanzan la superficie, son influidas por esta discontinuidad y aparecen ondas de superficie. Si se considera para su anlisis que el eje X es el correspondiente al de la direccin principal de propagacin, el eje Y al horizontal, perpendicular al eje X, y el eje Z al vertical perpendicular a los dos anteriores: Las ondas Rayleigh se propagan en el plano ZX, originando en dicho plano oscilaciones elpticas. Su efecto es de compresin, dilatacin y cizalla. Su velocidad es aproximadamente 0.9 de las ondas transversales. Las ondas Love se propagan en el plano XY originando oscilaciones elpticas contenidas en dicho plano. Su velocidad es similar a la de las Rayleigh. La existencia de las ondas Love, est restringida a capas de terreno en contacto con la atmsfera y bajo las cuales existan otras capas en que la velocidad de las ondas transversales sea mayor que en la capa en cuestin. Tambin pueden existir ondas Love cuando la velocidad de las ondas S aumenta con la profundidad para los diferentes materiales.Estudios realizados han demostrado que la energa ssmica de alta frecuencia es absorbida ms rpidamente que la de baja frecuencia, de modo que la energa contenida en las ondas ssmicas estar ms concentrada en intervalos correspondientes a bajas frecuencias a medida que nos alejamos del foco generador. A pesar de todo lo dicho, hay que tener presente que en los anlisis de vibraciones no suele llegarse a distinguir entre s los diferentes tipos de ondas que llegan al gefono. Asimismo, los trenes de ondas llegan casi simultneamente al gefono, pues la diferencia de velocidad entre ellos es pequea, frente al pequeo espacio a recorrer hasta el gefono.

1.3.4. Velocidad de PartculaNos referimos a la propagacin o transitividad de la vibracin por el medio, y al movimiento propio que genera el paso de dichas vibraciones en cada una de las partculas por dicho medio. Por lo tanto, es fundamental comprender que existe una separacin entre los conceptos de velocidad de propagacin (velocidad con la que la vibracin se propaga por un medio) y la velocidad de partcula (aquella relativa a las oscilaciones que experimenta la partcula, excitada por el paso de la onda de energa vibratoria).1.3.5. Efectos de la VoladuraEn general, las voladuras generan vibraciones en el macizo rocoso, las cuales pueden tener diferentes efectos negativos sobre infraestructuras (desde edificios hasta centrales hidroelctricas), y adems, ocasionar daos a las mismas estructuras de la masa rocosa, como fallas y diaclasas, las cuales podran dar origen a deslizamientos en los bancos de minas a cielo abierto; todos esto puede traer consecuencias graves, tanto a la maquinaria como a los trabajadores.Figura N 04. Detalles de las partes analizadas en la trayectoria de una onda vibratoria. Fuente. Unin Espaola de explosivos.

Los anlisis de la velocidad pico partcula y las frecuencias influyen directamente con el estudio de los efectos en una voladura.1.3.5.1. Anlisis de la Velocidad Pico PartculaAl efectuar la medicin del nivel de vibraciones es necesario definir qu magnitud fsica debe de ser cuantificada, entre las cuales tenemos el desplazamiento, la velocidad y la aceleracin. Las velocidades Pico Partcula o tambin llamadas VPP, estn definidas como el valor mximo de cualquiera de las tres magnitudes mencionadas que vara durante cierto intervalo de tiempo.De todos los parmetros mencionados, universalmente, se considera a la velocidad de vibracin como la mejor representante del nivel de una vibracin y los daos que pueda causar, tanto a edificaciones como a personas. Los efectos en una voladura estn referidos a la cantidad de vibraciones producidas en una masa rocosa, las cuales son medidas mediante las velocidades ssmicas. Por tal motivo, se puede encontrar una relacin directa entre la naturaleza del dao producido por dichas vibraciones y la velocidad pico partcula, medida en el disparo de la voladura.Generalmente, los lmites propuestos por distintas normativas son establecidos en base a las medidas de las VPP (Velocidad Pico Partcula), por lo que, la correcta medicin y almacenamiento de este parmetro no solo es considerado importante, sino tambin crtico para cualquier operacin minera.1.3.5.2. Anlisis de FrecuenciasPor otro lado, no solo el valor de la VPP es el nico ndice de la peligrosidad con respecto a una estructura de una vibracin, sino tambin, se puede considerar la frecuencia de la misma.Las dos principales respuestas de una estructura respecto a las vibraciones dependern del nivel de la frecuencia, para rangos de frecuencias altas los componentes individuales de las estructuras vibran, dicho movimiento es conocido como la respuesta midwall; en el caso de tener rangos de frecuencias bajas, se puede producir un movimiento total de la estructura, debido a su frecuencia natural baja de oscilacin, la cual normalmente se encuentra entre los rangos de 5 - 20 Hz.En este ltimo caso, el dao se origina debido a que la frecuencia de onda, producida en un disparo en una voladura, resulta ser igual a la frecuencia natural de dicha estructura; esto originara la mxima absorcin de energa por parte de la estructura y aumentaran las probabilidades de que se puedan causar daos en la misma.Por este motivo, es muy importante poder determinar cules son las frecuencias que participan en el tren de onda generado por la voladura; sin embargo, un tren de onda puede contener diferentes niveles de frecuencias, por lo que es necesario calcular cules son las frecuencias que ms dominan en dicho tren y eso se puede hacer hallando el espectro de frecuencias del mismo.1.3.6. Ecuaciones de propagacin de las vibracionesEs muy comn querer realizar una prediccin sobre el nivel de vibraciones, basado en un limitado nmeros de mediciones, y algunas veces sin ninguna medicin. Esto requiere una comprensin razonable de los principios de propagacin de onda a travs de la roca.La amplitud de la onda de vibracin decrece con el aumento de la distancia de propagacin, como resultado de dos mecanismos diferentes e independientes disipacin geomtrica y perdida friccional (algunas veces llamado histresis).1.3.6.1. Disipacin geomtrica:La vibracin comienza en un punto, con una energa que es dependiente de la fuente (por ejemplo el impacto de un martillo, la detonacin del explosivo, o la cada de objetos). La energa contenida en el impulso inicial de vibracin se irradia hacia el exterior con un frente de onda esfrico, si la fuente inicial de vibracin est concentrada en un punto, y el medio de propagacin es homogneo. Despus de un tiempo de iniciado el impulso, el frente de onda esfrico se hace cada vez ms grande. Sin embargo, la energa total no puede aumentar y en un medio perfectamente elstico se mantendr constante, independiente del dimetro del frente de onda esfrico. Por lo tanto, la energa por unidad de rea debe decrecer, debido a que la energa total es irradiada en una superficie total en aumento. Para un frente de onda esfrico, el rea de la esfera (4r2) es proporcional al cuadrado de la distancia de propagacin, por lo tanto la energa por unidad de rea debe decrecer inversamente con el cuadrado de la distancia, es decir:

Fuente: Centro de Innovacin Tecnolgica de Explosivos de ENAEX (CINTEX)Debido a que la energa es proporcional al cuadrado de la amplitud, debiramos esperar que la amplitud decrezca de acuerdo al inverso de la distancia, si el frente de onda en expansin es esfrico. Para una forma general del frente de onda, se espera que la velocidad de vibracin a cierta distancia r, V(r), est relacionada con la velocidad V0 a la distancia r = 1 por:

Donde n vara tpicamente entre 1 y 2 para los eventos de voladura.La disipacin geomtrica afecta a todas las frecuencias de la vibracin de igual manera, independiente de la frecuencia. En un medio perfectamente elstico, el espectro de frecuencia de la vibracin no cambiar con el aumento de la distancia de propagacin, pero la amplitud se reducir continuamente con el aumento de la distancia de propagacin.()1.3.6.2.- prdida friccional:Debido a que ningn material es perfectamente elstico, la energa se pierde durante la propagacin debido a la friccin de las partculas en movimiento. Esta prdida de energa por friccin significa que la energa de vibracin por unidad de rea no se mantiene constante (aunque la energa total debe mantenerse constante de acuerdo a la ley de conservacin de energa). La prdida friccional ocurre debido a que las partculas estn sometidas a esfuerzos de compresin y relajacin, y una suposicin comn es que la energa perdida por ciclo de propagacin, E, es constante, es decir:El signo negativo es usado para indicar prdida de energa, y muchos investigadores se refieren a esta constante como Q-1, donde Q est referido al Factor de Prdida de Energa. En rocas competentes, Q puede tener un valor de 70 (es decir 1/70 o 1,4% se pierde por cada ciclo de propagacin). En rocas plsticas altamente fracturadas y blandas, Q puede ser 10, es decir, se pierde un 10% de la energa por ciclo.A partir de la definicin anterior, la ecuacin de prdida friccional puede ser escrita como:

Fuente: Centro de Innovacin Tecnolgica de Explosivos de ENAEX Donde f es la frecuencia de la onda y Vp es la velocidad de la onda P de dicha onda. Debido a que el factor de prdida friccional es constante por ciclo de propagacin, es claro que la prdida friccional es dependiente de la frecuencia. Sobre una distancia de 100 metros, una onda de 10 Hz pasar 0,25 ciclos en una roca con una velocidad de onda P de 4000 m/s, pero a 100 HZ la onda pasar a travs de ella 2,5 ciclos. Por lo tanto, las frecuencias de ondas ms altas, perdern ms energa por unidad de distancia que las ondas de baja frecuencia. Se muestra grficamente en la figura 6.1.3.6.3.- Consecuencias combinadas del efecto de geometra y friccin:Los efectos de la disipacin geomtrica y prdida por friccin son independientes, y actan simultneamente todo el tiempo, de tal manera que la descripcin final de la amplitud de la onda en funcin de la distancia de propagacin se describe mejor por la siguiente ecuacin:Fuente: Centro de Innovacin Tecnolgica de Explosivos de ENAEX Donde el trmino se refiere comnmente como al coeficiente de atenuacin dependiente de la frecuencia, y es igual a / (Q), o f/ (QVp).Para tener un sentido general del significado de este efecto, es mejor considerar el decaimiento de la amplitud sobre una distancia de propagacin de 100 metros, en dos tipos de roca extremas, una dura casi elstica con Q = 100 y Vp = 5000 m/s, y una fracturada y plstica con Q = 10 y Vp = 2000 m/s. Ahora consideremos en la roca dura, la perdida friccional para una onda de 100 Hz; la onda pasar a travs de la roca con 2 ciclos completos, y la amplitud de esta onda decrecer a:

Es decir, perder aproximadamente el 6% de su amplitud despus de 100 metros de propagacin. En la roca blanda de material plstico, la onda pasar los 100 metros con 5 ciclos, y la amplitud de la onda decrecer a

Es decir, perder el 79% de su amplitud despus de 100 metros de propagacin.Claramente, en roca competente y sobre una pequea distancia de propagacin, el efecto de prdida friccional es pequeo, y la mayora de los usuarios omiten el trmino exponencial, prefiriendo considerar solamente el efecto de la atenuacin o disipacin geomtrica, es decir, lo que da forma a la conocida ecuacin de Devine, escalando el trmino de la distancia por la raz cuadrada del peso del explosivo. Sobre distancias relativamente pequeas y en rocas moderadamente competentes, la ecuacin de Devine aproxima razonablemente bien el decaimiento de la amplitud de la onda con el aumento de la distancia de propagacin. Sin embargo, debido a que el trmino de la prdida friccional se transforma muy significativo para distancias grandes, es comn observar que los parmetros de la ecuacin son diferentes para mediciones de campo lejano y cercano si se usa la ecuacin de Devine.

Figura N 05. Importancia relativa de la prdida de energa y disipacin geomtrica en la amplitud de la vibracin debido a la distancia.Fuente: Centro de Innovacin Tecnolgica de Explosivos de ENAEX (CINTEX)Sin embargo, aunque el factor de la prdida friccional no tiene un gran efecto en la amplitud de la vibracin, comparado con el efecto de la disipacin geomtrica, es sta la nica causa del cambio del espectro de frecuencia, el cual slo ocurre con un aumento de la distancia de propagacin.1.3.6.4. Cambio de la frecuencia con la distancia:Es claro que la disipacin geomtrica no afecta la frecuencia contenida en la onda de vibracin; en un material perfectamente elstico, el espectro de frecuencia es constante sobre toda la distancia de propagacin, dependiendo solamente de las caractersticas de la fuente de vibracin y de los mdulos del macizo rocoso por el cual se propaga la vibracin.En el ejemplo de la siguiente hoja, tres ondas de 10 Hz, 50 Hz y 250 Hz, con la misma amplitud inicial de 5 mm/s, se han propagado a diferentes distancias, y la forma de onda resultante se ha determinado por medio del principio de superposicin.

Figura N 06.Cambios de frecuencia con la distancia de propagacin debido a la prdida friccional (Q = 30, Vp=3500 m/s)Fuente: Centro de Innovacin Tecnolgica de Explosivos de ENAEX (CINTEX)Tambin se muestra en la figura anterior, debajo de cada forma de onda, el porcentaje remanente de cada componente de frecuencia y la distancia de propagacin se muestra al lado de cada onda. El mecanismo de prdida friccional explica por qu las componentes de vibracin de alta frecuencia son atenuadas preferentemente con el aumento de la distancia de propagacin. En la figura anterior, slo el 2.4% de las ondas con 250 Hz se mantiene despus de una propagacin de 500 metros, pero se mantiene el 86% de la componente de 10 Hz. La simulacin anterior ignora los efectos de la disipacin geomtrica en la amplitud de la onda. (6)

1.3.7. Velocidad Pico de Partcula:1.3.7.1. Anlisis de vibraciones producidas por voladura:La seal de vibraciones producida por una voladura, consiste en un nmero discreto de paquetes de ondas, cada uno de estos corresponde a cargas o grupos de cargas detonando en un determinado tiempo. El primer paso en el anlisis de la seal, es determinar que carga representa cada paquete de vibracin. De la capacidad para realizar esto depende determinar la diferencia entre la detonacin real y la secuencia diseada.La forma y amplitud de un paquete de vibracin, da la efectividad relativa de la detonacin de las cargas en una voladura. La amplitud de vibracin es una medicin de la energa transferida por el explosivo al macizo rocoso por lo que para un determinado tipo de carga y geometra de monitoreo, la amplitud relativa puede ser usada como una medicin de la eficiencia de cada carga.Con el Monitoreo y Anlisis de las Ondas de Vibraciones es posible determinar y calcular lo siguiente: Tiempo real de detonacin de una carga o cargas (Dispersin) Velocidad de partculas de cada carga en la voladura. Detonacin de cargas con baja eficiencia o no detonadas. Detonacin instantnea de cargas; detonacin de cargas por simpata, acoplamiento por insuficiente tiempo entre retardo de los taladros. Eficiencia relativa en la detonacin de cargas similares. Diferencia entre Cargas Explosiva de Produccin y Contorno. Diferencia entre cargas detonadas con distinto confinamiento. Anlisis de Frecuencia, etc.La mayora de los registros emitidos por los sismgrafos actuales, graban los efectos de las vibraciones en unidades de velocidad de partcula, aunque ste parmetro es usado desde hace muchas dcadas es an un concepto de difcil entendimiento. Otra manera de cuantificar la vibracin en un terreno, es el desplazamiento y la aceleracin de la partcula. Esta ltima es raramente usada, pero juega un papel importante en la evaluacin de los efectos de las vibraciones. (6)1.3.7.2. Modelos de la velocidad pico de partcula:Experimentalmente se ha llegado a establecer modelos que describen la velocidad de partcula peak (vibracin), como una funcin de la carga detonada por retardo y la distancia entre cada detonacin y el punto de medicin. A continuacin se sealan algunos de estos modelos.El trmino D o Distancia Escalar, describe la influencia de la distancia en metros y el peso de la carga de explosivo detonado en kilogramos. Con relacin a esta formulacin matemtica existen varios criterios de los cuales se pueden sealar los siguientes:Criterio Coeficiente EscalarCriterio GeneralLangerfors (1963)Hendron (Bulletin 656)Devine (1962)Fuente: Aplicacin del Modelamiento de Vibraciones ENAEXSi son utilizadas cargas de explosivo cilndricas, se ha visto por anlisis adimensional que las distancias deben ser corregidas dividindolas por la raz cuadrada de la distancia, Devine (1962) y Devine y Duvall (1963), (Lpez Jimeno et al 1987).Tericamente este criterio es el que mejor representa el comportamiento de la vibracin en el campo lejano para cargas cilndricas, donde el anlisis dimensional sugiere que las distancias deben ser corregidas dividindolas por la raz cuadrada de la carga.1.3.7.3. Modelo de Campo Lejano:Como se ha mencionado, los modelos de vibraciones que permitan predecir el nivel de vibraciones se pueden determinar a partir de mediciones de terreno, de estas mediciones se deben obtener principalmente tres antecedentes, a saber: El nivel de vibraciones que genera la detonacin de una carga de explosivo. La cantidad de explosivo que genera cierto nivel de vibraciones, y La distancia a de la carga al punto a la cual se mide el nivel de vibraciones.Modelo GeneralPPV = K * DDonde:PPV = Velocidad Pico de Partcula (mm/s)D = Distancia EscalarK = Factor de Velocidad = Factor de Decaimiento.Con el modelo de Devine, se asume que el trmino de perdida friccional ha sido aproximado por una ecuacin poderosa e incluida en el trmino de una dispersin geomtrica.El trmino D o distancia escalar, da cuenta de la influencia de la distancia en (m) y la cantidad de explosivo en kg. En relacin a sta formulacin matemtica existen varios criterios derivados de los cuales se emplea comnmente el de DEVINE.Ecuacin Comportamiento de vibraciones Modelo DEVINE

PPV: Velocidad de Partcula PeakK: constantes de propiedades de la roca determinadas in-situW: Peso de la carga explosivad: Distancia entre Carga Explosiva-detector

Donde:

En la expresin de la ecuacin de Devine, los trminos K y son especficos de cada sitio, determinados por regresin lineal W corresponde a la carga detonada en forma instantnea en kilogramos y d la distancia a la cual se cuantifica la velocidad de partcula. Claramente el parmetro en la ecuacin de Devine est controlado por la geometra del frente de onda en expansin, y el coeficiente de atenuacin de la roca. Sin embargo el valor de K est controlado principalmente por el explosivo y la eficiencia con la cual la presin de detonacin es transmitida a la roca circundante como un esfuerzoTericamente, ste criterio es el que mejor representa el comportamiento de la vibracin, para el campo lejano (aproximadamente d > 3 largo de la carga), generadas por el tipo de cargas explosivas usadas en voladuras a tajo abierto, esto es, columnas explosivas cilndricas, donde se tiene por anlisis adimensional que las distancias deben ser corregidas por la raz cuadrada de la carga.Claramente el parmetro en la ecuacin de Devine est controlado por la geometra del frente de onda en expansin, y el coeficiente de atenuacin de la roca. Sin embargo el valor de K est controlado principalmente por el explosivo y la eficiencia con la cual la presin de detonacin es transmitida a la roca circundante como un esfuerzo. Los factores que controlan la transferencia de la energa del explosivo desde el taladro a la roca son la densidad y la VOD del explosivo, producto que representa la Caracterstica de Impedancia, Z. Cuando la Caracterstica de Impedancia de la roca es igual a la Caracterstica de impedancia del explosivo, el 100% de la energa de choque en el taladro se transmite a la roca, (es decir no hay energa reflejada devuelta al taladro). Cuando la Caracterstica de Impedancia de la roca es mayor que la del explosivo (z < 1) el esfuerzo reflejado a las paredes del taladro es compresivo, y el esfuerzo inducido en la masa rocosa es mayor que la presin en el taladro, con un mximo esfuerzo del doble de la presin de taladro cuando z = 0. Cuando la Caracterstica de Impedancia de la roca es menor que la del explosivo (z > 1), el esfuerzo reflejado a las paredes del taladro es de tensin ( reflected es negativo), y el esfuerzo inducido en la masa rocosa es menor que la presin en el taladro. La onda transmitida es siempre compresiva (el termino rock es siempre positivo). Las implicaciones prcticas de estas relaciones, con respecto a las vibraciones son: El aumento de la densidad del explosivo y/o VOD incrementar el esfuerzo inducido en la roca circundante. El aumento del esfuerzo inducido en la roca incrementar el valor de K usado en la ecuacin de Devine. Si una voladura contiene diferentes cargas y diferentes taladros, entonces se deberan usar valores diferentes de K para estimar los niveles de vibracin producidos por taladros individuales.

1.3.7.4. Estimacin de la velocidad pico de partcula crtica:Los altos niveles de vibracin, pueden daar al macizo rocoso, producindose fracturas nuevas o extendiendo y dilatando fracturas existentes. La vibracin en este contexto, puede ser considerada como un esfuerzo o deformacin del macizo rocoso. Con bajos niveles de vibracin, tales como los presentes a grandes distancias de las voladuras, los niveles de deformacin son muy pequeos para inducir un fracturamiento del macizo rocoso. A menores distancias, las vibraciones son suficientemente altas para extender las fracturas preexistentes, pero insuficientes para inducir nuevo fracturamiento. Muy cerca de las cargas explosivas, sin embargo, los niveles de vibracin son lo suficientemente altos como para afectar a la matriz de roca y producir diferentes grados de fracturamiento a su alrededor.La velocidad vibracional de las partcula, frecuentemente es relacionada con su habilidad para inducir nuevo fracturamiento, a travs de la relacin entre velocidad de partcula y deformacin de partcula, vlido esto para una condicin de roca confinada en la vecindad inmediata a las cargas explosivas, en donde el impacto de la voladura es ms intenso y los niveles de esfuerzos inducidos son similares a los esfuerzos necesarios para la fragmentacin de la roca. Dada sta relacin con la deformacin, es que el anlisis de velocidad de partcula tiene la cualidad de ser un buen mtodo para estimar el grado de fracturamiento inducido por la voladura. De acuerdo a lo indicado: = PPV / VpEsta ecuacin presenta la relacin entre la Velocidad de Partcula; PPV, la deformacin inducida , para una roca con Velocidad de la Onda de Compresin; Vp. Esta ecuacin supone una elasticidad lineal de la roca a travs de la cual la vibracin est propagndose y hace una estimacin razonable para la relacin entre la roca fracturada y la vibracin inducida.De la ley de Hooke y asumiendo un comportamiento elstico de la roca, la Velocidad de Partcula Mxima (Crtica), PPVc, que puede ser soportada por la roca antes de que ocurra el fallamiento por tensin, es estimada conociendo la Resistencia a la Traccin t, el Mdulo de Young, E, y la Velocidad de propagacin de la Onda P, Vp, usando la ecuacin:PPVc = (t * Vp) / E 1.3.7.5 Clculo de la Carga Mxima por Retardo

Los intentos de modelar el comportamiento de las estructuras, debido a las vibraciones originadas por voladuras han demostrado su ineficacia, debido a la enorme variabilidad y complejidad de los parmetros que intervienen en la propagacin de las ondas. Por esa razn, generalmente se busca cuantificar los criterios de dao estructural, a partir de datos experimentales.Las ecuaciones empricas usan metodologas basadas en criterios de retroanlisis, para determinar los valores de las constantes empricas en funcin de la mejor correlacin estadstica posible.Para el clculo de la Carga Mxima por Retardo partamos de la ecuacin bsica:

La creacin de nuevas fracturas se originar cuando se sobrepase la Vppc en los alrededores del lugar donde se realice la voladura. Como K y son constantes, tenemos:

De sta forma, se genera una herramienta til de trabajo, ya que es posible establecer con rigor curvas de isovalores de velocidades de vibracin previsibles en las inmediaciones de los disparos, definiendo reas que, en cualquier instante, pueden ser comparadas con las estructuras que ocupan la superficie, acorde al avance de los trabajos de voladura, sea alejndose o aproximndose a las estructuras.

1.3.8.- Normativa de Control de Vibraciones En todos los pases del entorno Europeo y en la mayora de los pases desarrollados existen normativas especficas que tienen como finalidad regular las vibraciones generadas por la prctica de diferentes actividades, proponiendo criterios de limitacin de las mimas, e incluso, en ciertos casos, brindando pautas sobre el mejor procedimiento a seguir si se va a realizar un proyecto que lleve implcito el uso de explosivos.Los lmites admisibles establecidos por estar organizaciones equivalen a patrones ambientales, los cuales deben ser respetados por toda empresa minera. Estos lmites son similares a los patrones de calidad de aire y del agua, todos equivalen al concepto de capacidad de asimilacin del medio.1.3.8.1.- Normativas InternacionalesTrabajos realizados en diversos pases Europeos, en Canad, USA y en Australia propusieron diferentes valores de velocidad mxima de partcula, tratando de esta manera evitar daos a construcciones. Los valores propuestos se sitan usualmente entre el rango de 10 50 mm/s.Las normas internacionales de los pases del entorno Europeo ms destacadas son las siguientes: Alemania: DIN 4150 Francia: GFEE Gran Bretaa: BS 7385 Suecia: SS460 48 66 Portugal NP-2074 Internacional: ISO 2631 Estados Unidos: USBM RI 8507 Norma Unin Europea OtrosEn la mayora de estas normas, los criterios generales de limitacin de vibraciones son bastante parecidos. Entre dichos criterios podemos resaltar los siguientes:Variacin de la velocidad de vibracin lmite (VPP) con la frecuencia, de forma directamente proporcional a la misma.El criterio de la prevencin ms exigente en lo que respecta a normativas internacionales para el control de vibraciones, considera varios tipos de estructuras generalmente distintas (segn el nivel de resistencia adherido en el momento de su construccin) y exclusin de ciertas estructuras especiales como lo son tneles, puentes, represas, entre otros. Es la norma Alemana DIN 4150, la ms empleada para el control de vibraciones.

FIGURA N 07. Valores admitidos por la norma Alemana DIN 4150Fuente:

1.4. Planteamiento del Problema

Qu cantidad de carga operante de explosivo SAN-G, es necesaria para disminuir el nivel de vibraciones de 29 a 20 mm/s, con a una distancia de 212 m en el proceso de voladura, en roca estructural tipo II, Cantera Tembladera, Cementos Pacasmayo? 5.- HiptesisLa carga operante de explosivo SAN-G, requerida para disminuir el nivel de vibraciones en voladura de rocas de 29.1 a 20 mm/s con en roca estructural tipo II, es 506.42 Kg/ retardo. 6.- ObjetivosObjetivo general Determinar la carga operante a travs de pruebas de campo y el modelo de Devine para disminuir el nivel de vibraciones y evitar el dao a la planta de chancado.Objetivo especfico Medir las velocidades pico partculas, carga operante y distancias entre 212 y 1000 m de las diferentes voladuras hechas. Determinar las constantes de las propiedades de la roca K y . mediante simulacin por regresin exponencial. Determinar la carga operante requerida mediante la ecuacin general de DEVINE, para una distancia mnima de 212m con una Velocidad pico partcula de 20 mm/s.

CAPTULO IIMATERIALES Y PROCEDIMIENTOS2.1. Material La carga operante necesaria para el control de vibraciones en la cantera Tembladera Cementos Pacasmayo La roca estructural tipo II. Explosivo SAN-G y accesorios de voladura.2.1.1 Universo o PoblacinCantera Tembladera, Cementos Pacasmayo2.1.1.1. Caractersticas Geolgicas La zona de extraccin de la empresa Cementos Pacasmayo (Ubicada a 96 Km. al norte de la Ciudad de Trujillo) se localiza en un pueblo llamado Tembladera, ubicado a 65 Km. de la fbrica, en la jurisdiccin del distrito de Yonn-Tembladera, provincia de Contumaz, departamento de Cajamarca, regin Nor-Oriental del Maran, a una altitud variable entre 500 a 800 m.s.n.m. Estas Canteras cuentan con potentes estratos de roca caliza que garantizan para el futuro la suficiente cantidad de materia prima que se requiera, el equipo de ingenieros gelogos se atreve a pronosticar 100 aos efectivos de reservas de caliza. La explotacin se realiza con control permanente de la calidad en los laboratorios de cantera y fbrica para todos los componentes de la roca caliza. Todos los cerros que se puede observar son calizas, estas calizas pertenecen a dos formaciones geolgicas, la inferior corresponde a la FORMACIN CAJAMARCA y la que est por encima pertenece a la FORMACIN CELENDN (en concordancia, es decir inmediatamente despus se ha depositado la otra formacin que es la formacin Celendn y esa parte contina). La formacin Cajamarca cuenta con potentes estratos de calizas de hasta algunos cientos de metros debajo de la superficie, es esta formacin la que fundamentalmente ha dado origen a la caliza explotada por Cementos Pacasmayo. La formacin Celendn est caracterizada por presentar estratos de calizas y lutitas de baja potencia pero muy continas.Tembladera, que tiene aproximadamente 54 aos de actividad de explotacin de dicho recurso. La pureza de la caliza esta aproximadamente, entre 85 y 90 % de carbonato de calcio, es decir se tiene caliza con una muy buena calidad. Esta cantera pertenece a la fbrica de Cementos Pacasmayo S.A.A.En la Cantera existen Formaciones Sedimentarias correspondientes a la formacin Cajamarca y la formacin Celendn del Cretceo Superior.2.1.1.2. Caractersticas Geomecnica del Macizo Rocoso segn el RMR y Q de Barton.Tabla N 1. ndice y clase de macizo rocosoDominio estructuralndice del macizo rocosoClase de macizo rocoso

RQDRMR89RMR 89`QRMRQ

zona SE75%71716.25II (buena)Regular

zona SW75%73739.38II (buena)Regular

zona C75%71716.25II (buena)Regular

zona NW75%72729.38II (buena)Regular

zona NE75%71715II (buena)Regular

Fuente: Departamento de Geomecnica.

Tabla N 2. Resultado de los ensayos de laboratorio roca caliza.Tipo de rocaMuestraEnsayo sobre roca intactaEnsayo sobre discontinuidades

c (MPa)C (MPa) ()

SkarnCA-1331

CalizaCA-191635031

CalizaCA-20575

CalizaPromedio >1635031

Fuente: Departamento de Geomecnica

2.1.2. Descripcin del Explosivo SAN-GLa SAN-G es una emulsin gasificada formada por una solucin microscpica oxidable dispersa en una fase combustible continua y estabilizada por un emulsificante.La SAN-G es sensibilizada en las operaciones mineras antes de su carguo en los taladros, mediante la dosificacin de una solucin gasificante produciendo una mezcla explosiva de menor densidad, resistente al agua, muy viscosa y de mayor velocidad de detonacin que el ANFO pesado. Una vez ves cargado los taladros se deja transcurrir unos 20 minutos para la colocacin del taco en el taladro.Se ha diseado especialmente para minera superficial en macizo rocoso cuya temperatura este comprendida entre 0 y 40 0C La SAN G debe de ser cargada por camiones fbrica de Famesa Explosivos que a diferencia de unidades convencionales que cargan ANFO pesado, estn provistos de un sistema de gasificacin de la emulsin matriz, constituido por una unidad de programacin lgica (PLC) que permite programar la cantidad de emulsin matriz, solucin gasificante y agua a dosificar; as como controlar en tiempo real la temperatura del agente y la presin de bombeo. Posee un sistema de seguridad que detiene automticamente el proceso de bombeo y gasificacin cuando la presin de la bomba de trabajo alcanza 160 psi.Ventajas Puede usarse en terrenos secos , hmedos o inundados y con rocas de diferente dureza Al cargar los taladros, las columnas explosivas se acoplan por completo, desarrollando con dicha condicin toda la energa que se deposita en ellas. Su uso representa un trabajo seguro, toda vez que la matriz oxidante se sensibiliza al final de la unidad mecanizada; vale decir que se trata de un producto no explosivo antes de ingresar a los taladros. Puede ser cargada a diferentes densidades y energas, para cumplir siempre con el objetivo de producir una buena fragmentacin y mejorara la produccin desde la mina hasta su molienda en planta. Por su alto poder rompedor es posible ampliar la plantilla de perforacin y de reducir los costos. Permite reducir el tiempo de carguo por su proactividad.Caractersticas tcnicas Densidad relativa de la matriz (g/cm3) 1.35 Densidad relativa de la matriz sensibilizada (g/cm3) 0.9 a 1.2 Viscosidad de la matriz en condiciones normales 130000 Velocidad de detonacin de la matriz sensibilizada (m/s) 4600 a 5500 Presin de detonacin (kbar) 48 a 91 Energa (kcal/kg) 610 Volumen normal de gases (l/kg) 1020 Potencia relativa en peso (%) 70 Potencia relativa en volumen (%) 102 Resistencia al agua excelente Categora de humos primera Dimetro crtico del taladro (mm) 76 Tiempo de espera en el taladro (das) 72.1.3. Descripcin del instrumento para el monitoreo de medicionesDescripcin del instrumento para el monitoreo de mediciones:Descripcin: Equipo para el monitoreo de vibraciones de voladura.Contenido del equipo: 01 Gefono (714A9701). 01 Micrfono (BH10536).Marca: INSTANTELModelo: MINIMATE PLUSSerie: 716A0406Lote de fabricacin: BE14224Propietario: FAMESA EXPLOSIVOS SAC. El equipo usado se muestra a continuacin en la figura N 08.

FIGURA N 08.Equipo usado para el monitoreo de las voladuras.Fuente: Area de Voladura

2.1.4. Parmetros de Voladura.La voladura en la cantera de Tembladera tenemos: Explosivo a usar emulsin SAN- G Secuencia de salida tipo V Burden4.5 Espaciamiento5.2 Factor de potencia 0.30 Kg / TM Factor de carga 0.8 Kg/ m3 Dimetro de Perforacin 220 mm Longitud de perforacin 15 m Densidad inicial del explosivo 1.3 gr/cm3 Densidad final del explosivo 0.95 gr/cm3 Taco inicial medido 7 m Longitud de carga inicial 8 m Longitud de carga final 10 m Taco final 4 mLas modificaciones en cuanto a la los parmetros de voladura se realizar en base a la carga operante, mientras tanto los dems parmetros no sufrirn cambio alguno.

2.2 MtodosLa metodologa para el proceso de desarrollo del proyecto es descrita mediante el Flujograma de procesos que se representa a continuacin:FLUJOGRAMA DE LA METODOLOGAEtapa 1: Inicio

Etapa 2: Recopilacin de Datos e Informacin

Etapa 3: seleccin y preparacin del equipo, para el monitoreo y medicin del nivel de vibraciones

Obtencin del nivel de vibraciones de las diferentes, voladuras y distancias

24 PruebasEtapa 4: Realizacin de pruebas

Etapa 5: procesamiento de las velocidades pico partculas, distancias y carga operante, para la simulacin de la onda

Regresin Exponencial Etapa 6: obtencin de las constantes de las propiedades de la roca K y

Etapa 7: determinacin de la carga operante a cierta distancia que se establece, mediante el uso de la Ecuacin de Devine

Etapa 8: Resultados, Carga Operante

FIGURA N 09. Flujograma del proyecto

2.2.1. Tamao de muestraPara el clculo del tamao de muestra representativa se emplearon las tablas de distribucin de STUDENT:(t 2, N a) (2*ME / n) 0.5Donde: / 2 = 0.025MSE = 1N= nmero total de pruebasn= nmero de replicas= 1.5 a= nmero de niveles

Se asumi el nmero de niveles en a=5 para un numero de rplicas de n=4. Tenemos: N= 24N a = 18Entonces:t (0.025,18)= 2.101 * (0.5) ^0.5 = 1.48