Escuela de Ingenieros MilitaresEscuela de Ingenieros Militares

Educación Superior

ESPECIALIZACIÓN EN DISEÑO Y

CONSTRUCCIÓN DE VÍAS Y AEROPISTAS

Diseño de voladuras y empleo de explosivos en construcción de vías

CONSTRUCCIÓN DE VÍAS Y AEROPISTAS

ESCUELA DE INGENIEROS MILITARES

PONENTE: Teniente Coronel Ing. JAVIER CASTAÑEDA TORRESEspecialista en Técnicas de VoladurasEspecialista en Gerencia de ObrasDirector Departamento de Vías y Aeropistas

11 Empleo de los explosivos en obras viales 11 obras viales

AGENDA

1 Introducción

2 Tipos de explosivos empleados

3 Excavación de carreteras y autopistas

4 Diámetros de perforación

5 Excavaciones de taludes (o media ladera)

6 Excavación en trazado de vías6 Excavación en trazado de vías

7 Excavación de zanjas

8 Excavación de túneles viales

9 Voladura de estructuras

10 Voladuras de sobretamaños

�1927 -1941 Gutzon Borglum –400 trabajadores�1 bustos de 18 metros de alto�Washington, Jefferson, Roosevelt y Lincoln�Tallada en granito �450.000 toneladas de roca�Empleo de explosivos con precisión matemática para esculpir las caras

Minería

•A cielo abierto•Subterránea

DRUMMOND

CERREJON

ACERIAS PAZ DEL RIO

MILPA S.A.

Hidrocarburos

•Petróleos

SÍSMICA

APAGADO DE POZOS

CAÑONEO

APERTURA DE BRECHAS

RECUPERACION

DE TUBERIA

HIDROSOGAMOSO

LA LÍNEA

Obras civiles

•Túneles viales –hidroeléctricas•Vías•Canales •Muelles•Demoliciones•Derrumbes

DEMOLICIONES

CANAL DE PANAMA

APERTURA DE BRECHAS ROCASROCASROCASROCAS

ZANJASZANJASZANJASZANJASVÍASVÍASVÍASVÍAS

INTRODUCCIÓN

Obras de gran longitud y condiciones cambiantes

Geometría y propiedades de los materiales a remover

Que imponen el trazado y el perfil del terreno

22 Explosivos empleados en voladuras en vía 22 voladuras en vía

POLVORA NEGRA : chinos, hindúes y árabes – 1242 Fraile inglés ROGER BACON fórmula pólvora

NITROGLICERINA : 1846 Italiano ASCANIO SOBRERO, derivado de la glicerina mediante el empleo de ácido sulfúrico y nítrico

DINAMITA : 1875 Sueco ALFRED NOBEL , mezcla de nitroglicerina con material estabilizante (diatomita -tierra de diatomeas)

TRINITOTOLUENO (TNT): 1900 Alemán JOSEPH WILBRAND, tolueno nitrado con ácido sulfúrico y nítrico

NITRAMON : 1935 Empresa Du Pont (francés Eleuthére IrenéeDu Pont, agente de voladura, nitrato de amonio mezclado con DNT como sensibilizador

ANFO: 1953 (Ammonium Nitrate – Fuel Oil), 90-97% NA – 3-10% combustible

SLURRY (Hidrogel): 1957 Norteamericano MELVIN A. COOK, NA, agua, goma (gelificante) y aluminio

EMULSION: 1960 -90, fase continua 6% (aceitosa) y una fase discontinua 94% (oxidante), sensibilizada física o químicamente

DETONADOR INELECTRICO: Casquillo metálico con unacarga explosiva en el extremo cerrado y en el otro elacceso a la mecha de seguridad

DETONADOR ELECTRICO: Capsula metálica de cobre oaluminio cerrada en un extremo con un explosivoiniciador, un inflamador y un explosivo primario

DETONADOR NO ELECTRICO O TUBO DE IMPACTO: Tubohueco de plástico forrado con un capa delgada de HMX enlas paredes interiores del tubo aun detonador no eléctrico

DETONADOR ELECTRONICO: Similar a capsula del sistemaeléctrico posee un condensador y un chip mediante elcual se programa

�Detonador Electrónico�Equipo programador (LOGGER)�Equipo detonador (BLASTER)

1. Se comunica bidireccionalmente2. Cada detonador tiene un ID3. Programable de 0 a 15000 milisegundos

con incrementos de 1 milisegundo4. No permite el ingreso de corrientes

vagabundas5. No responde a corrientes

electromagnéticas

33 Perforación en trabajos conExplosivos en vía 33 Explosivos en vía

PERFORACIÓN

Rotopercutiva con martillo en cabeza o en fondo

Pequeños diámetros:1. Mejor adaptación de los esquemas a los perfiles irregulares

del terreno2. Buena fragmentación – mejor distribuido el explosivo3. Menor nivel de vibraciones y onda aérea4. Menores daños en el macizo rocoso - menos costos de

saneo y sostenimiento

Diámetros entre 60 y 125 mm1. Destroza 89 y 125 mm2. Contorno 65 y 75 mm

44 Excavación en carreteras y autopistas44 autopistas

VOLADURAS EN VÍA

Excavaciones y taludes

Roca en taludes finales –voladuras de contorno

VOLADURAS EN VÍA

Seguridad en la voladura

Limitaciones de perturbaciones, onda aérea y vibraciones

Velocidad de avance

Dimensiones de los equipos de carga

55 Excavación en vía con explosivos Trinchera 55 Trinchera

66 Excavación en vía con explosivosTaludes66 Taludes

77 Excavación en vía con explosivosZanja77 Zanja

88 Excavación de túneles víales88 Excavación de túneles víales

COMPARACIONES TÉCNICAS TÚNELES VIALES

TUNELADORAS PERFORACIÓN Y VOLADURA

Sección transversal circular Amplio rango de secciones

COMPARACIONES TÉCNICAS TÚNELES VIALES

TUNELADORAS PERFORACIÓN Y VOLADURA

Pendiente del túnel – back up y sistema de transporte

Galerías de retorno

No de pueden adelantar infraestructura de seguridad

Nichos de seguridad , de contraincendios, abrigos, apartaderos, galerías de retorno y de evacuación

COMPARACIONES TÉCNICAS TÚNELES VIALES

TUNELADORAS PERFORACIÓN Y VOLADURA

Avance depende mas del macizo rocoso

1. Fracturación macizo rocoso2. Tipo, orientación y espaciamiento

discontinuidades3. Abrasividad y porosidad4. Perforabilidad de la roca sana

No depende tanto de la configuración rocosa1. Perforación jumbos

4. Perforabilidad de la roca sana

Fabricación a la medida, se demora entre seis meses y un año, además del montaje del back – up,

Tiempos de montaje muy reducidos, jumbos con alta disponibilidad y fácil reparación

Sostenimiento de rocas, están equipadas con bulonadoras y concreto lanzado, lo hacen durante la excavación

No es posible hacerlo durante la excavación, se emplea mismo jumbo

Costos de mano de obra bajos Costos de mano de obra altos

Costos de inversión altos Costos de inversión bajos

COMPARACIONES TÉCNICAS TÚNELES VIALES

TUNELADORAS PERFORACIÓN Y VOLADURA

Zona de roca triturada por las zapatas de los codales

Alteración mucho menos del contorno por explosivos

Enmascarar diaclasas o discontinuidades que conforman bloques

Con explosivos estos se desprenden en mejor forma

Ambiente de trabajo bueno Ambiente de trabajo malo

Área de trabajo segura Área de trabajo peligrosaÁrea de trabajo segura Área de trabajo peligrosa

Flexibilidad limitada en trabajo y forma Alta adaptabilidad a la forma del túnel

Periodo de tiempo largo para adaptación

Periodo de tiempo corto para adaptación

Altamente mecanizado Intenso trabajo de mano de obra

99 Voladura de estructuras 99 Voladura de estructuras

CAIDA HACIA UN COSTADO CAIDA HACIA DENTRO

1010 Voladura de sobretamaños1010 Voladura de sobretamaños

Perforación y voladura a distancia de la roca circundante Creating the Crazy Horse Memorial en BLACK HILLS, SOUTH DAKOTA