SELECCIÓN DE EXPLOSIVOS

INTEGRANTES

CERNA NONTOL ALEXIS

CERNA REYES RAUL

GOMEZ BARRIOS ISMAEL

JULCA RONCAL ROBERTHO

CRITERIOS DE SELECCIÓN DE EXPLOSIVOS

INDICE

INTRODUCCION 4

OBJETIVOS 5

DEFINICIONES PRELIMINARES 6

EXPLOSIVOS 6

DINAMITAS 6

EXPLOSIVOS HIDROGEL (SENSIBLES AL FULMINANTE) 7

EMULSIONES 7

EMULSIONES EXPLOSIVAS (SENSIBLES AL FULMINANTE) 8

HIDROGELES O SLURRIES 8

ANFO 8

AGENTES MIXTOS (EMULSIÓN/ANFO O ANFOS PESADOS) 9

FUNDAMENTO TEORICO 9

DENSIDAD DEL EXPLOSIVO 9

DENSIDAD DE CARGA 10

RESISITENCIA AL AGUA 10

VELOCIDAD DE DETONACION 10

DIAMTERO CRITICO 11

GEOMETRIA DE LA CARGA 12

VOLUMEN DE ROCA A VOLAR 13

PRESION DE DETONACION 13

TRANSMISION O SIMPATIA 14

VIBRACIONES 14

CONDICIONES ATMOSFERICAS 15

ATMOSFERAS EXPLOSIVAS 15

GASES NOCIVOS 16

CONDICIONES DE SEGURIDAD 16

PROBLEMAS DE SUMINISTRO 16

PARAMETROS DE LA ROCA 16

PROPIEDADES FÍSICAS 17


PROPIEDADES ELÁSTICAS O DE RESISTENCIA DINÁMICA DE LAS ROCAS 17

CONDICIONES GEOLOGICAS 17 PROPIEDADES GEOMECANICAS 18

BLASTING COSTS 18

CONCLUSIONES 20

SUGERENCIAS 21

BIBLIOGRAFIA 22


INTRODUCCION

Antes de realizar una voladura, primero debemos evaluar un elemento fundamental que interviene en esta, los explosivos son los que

determinan el grado de fragmentación y el desplazamiento, aparte de eso determinan también las vibraciones, en este capítulo trataremos

como seleccionar el explosivo adecuado para realizar una buena voladura.


OBJETIVOS

Conocer los explosivos y sus propiedades para la aplicación de métodos de voladura

Tener en cuenta las propiedades de los explosivos para la voladura de rocas

Tener en cuenta la influencia de las propiedades de la roca en el rendimiento de los explosivos

Aplicar un diseño eficiente de voladura para obtener mejor aprovechamiento del VOD y controlar las vibraciones


DEFINICIONES PRELIMINARES

Para seleccionar el explosivo adecuado debemos tener una noción de los principales productos que se utilizan en voladura para tenerlos en cuenta cuando hagamos una selección de estos.

EXPLOSIVOS

Son productos químicos que encierran un enorme potencial de energía. Reaccionan instantáneamente con gran violencia, bajo la acción de fulminante u otro estímulo externo. Generan un fuerte efecto de impacto que tritura la roca y un gran volumen de gases que se expanden con gran energía desplazando los fragmentos.

Se fabrican con diferentes características como potencia, resistencia al agua y simpatía; asimismo de diferentes dimensiones según requerimiento de la mina.

DINAMITAS

Altos explosivos mayormente compuestos por un elemento sensibilizador (nitroglicerina u otro éster estabilizado con nitrocelulosa), combinada con aditivos portadores de oxígeno (nitratos) y combustibles no explosivos (harina de madera) más algunos aditivos para corregir la higroscopicidad de los nitratos, todos en las proporciones adecuadas para mantener un correcto balance de oxígeno. En ellas todos sus componentes trabajan contribuyendo energéticamente en la reacción de detonación.


EXPLOSIVOS HIDROGEL (SENSIBLES AL FULMINANTE)

Los hidrogeles están constituidos por una fase continua, que es una solución acuosa de sales oxidantes saturada a temperatura ambiente y gelificada por gomas hidrosolubles; y por una fase dispersa de partículas sólidas, gotitas líquidas, o ambas. En el caso de un líquido disperso, la composición pertenece simultáneamente al grupo de las emulsiones de tipo “aceite en agua”.

EMULSIONES

Son fabricados con oxidantes líquidosy combustibles líquidos. Analogos a una mezcla de agua y aceite, en la que la fese interna esta compuesta de una solución de sales oxidantes que se dispersan como gotas microscopicas en la fase externa del liquido combustible mediante un aagitador, o blender de lata velocidad de agitación y de corte. La emulsion asi formada se estabiliza contra una separación de los liquidos mediante un emulsificante.


EMULSIONES EXPLOSIVAS (SENSIBLES AL FULMINANTE)

Las emulsiones explosivas son de tipo inversado “agua enaceite”, componiéndose de dos fases líquidas, una continua, básicamente constituida por una mezcla de hidrocarburos y otra dispersa, que son microgotas de una solución acuosa de sales oxidantes, con el nitrato de amonio como principal componente.

HIDROGELES O SLURRIES

Los hidrogeles exentos de materia explosiva propia en su composición no reaccionan con el fulminante y se califican como “agentes de voladura hidrogel, slurries o papillas explosivas”, requiriendo de un cebo reforzado o primer-booster para arrancar a su régimen de detonación de velocidad estable; de lo contrario, no arrancan o lo hacen a bajo régimen con velocidades transientes dando bajo rendimiento energético, razón por la que en un principio también se les denominaba explosivos de seguridad. También son conocidos como wáter gels.

ANFO

El ANFO es un agente de voladura granular, seco, compuesto por una mezcla de Nitrato de Amonio poroso y aceite combustible, diesel N° 2.La mezcla estequiométrica corresponde al 94,4 % de Nitrato de Amonio (oxidante) y 5,6 % de petróleo (combustible), en pesos, para el mejor balance de oxígeno en la detonación. Cualquier variación resulta una pérdida de eficiencia y exceso de gases.Esta mezcla proporciona el 100 % de energía útil y la menor generación de gases nocivos.

NITRATO DE AMONIO

El N.A. es un ingrediente esencial en casi todos los explosivos comerciales, es una sal inorgánica de color blanco cuya composición es:

NH4NO3


AGENTES MIXTOS (EMULSIÓN/ANFO O ANFOS PESADOS)

Son mezclas de emulsión y ANFO en diferentes proporciones, que permiten:

1. Bajar el costo y potencia de una emulsión pura, para voladura en rocas difíciles, secas o húmedas.

2. Darle resistencia al agua al ANFO, al saturar con emulsión los espacios libres entre los prills o perlas del nitrato.

FUNDAMENTO TEORICO

Para seleccionar adecuadamente los explosivos a utilizar en una voladura, se debe tener en cuenta los siguientes criterios:

DENSIDAD DEL EXPLOSIVO

La densidad de un explosivo se define como el peso por unidad de volumen o peso especifico, expresada en g/cm3

La densidad propia o “de masa” de los explosivos varía entre 0,5 a 1,7 g/cm3 en relación con la unidad (agua a 4 °C y 1 atm).

Los explosivos con una densidad menor que 1.00 tienden a flotar en el agua, por lo tanto en taladros que contengan agua se requiere explosivos con densidades mayores que 1.00.


DENSIDAD DE CARGA

La densidad se utiliza mas en el cálculo de la densidad de carguío o peso de explosivo que se puede cargar por unidad de longitud de taladro perforado (en libras por pie o kilogramos por metro) y es calculado en unidades inglesas, por la siguiente expresión:

D=0.3405 ρD2

RESISTENCIA AL AGUA

La capacidad de un explosivo para resistir la exposicion al agua por largos periodos de tiempo, sin perder su capacidad explosiva se denomina resistencia al agua.

VELOCIDAD DE DETONACION

La velocidad de detonación es la rapidez en la cual el frente de detonación es movida por una columna de explosivos. Para altos explosivos como la dinamita, la capacidad de un explosivo aumenta con el tipo de retardo. Para agentes de voladura secos o basados en agua, la zona de carguío se ve muy afectada por el


VOD. Tales condiciones incluyen el diámetro de taladro, densidad, confinamiento dentro del taladro, la presencia de agua y otros factores.

La velocidad de la detonación es importante cuando la voladura es difícil, roca competente donde de requiere una buena fragmentación.

DIAMETRO CRITICO

Las cargas explosivas cilíndricas tienen un diámetro particular por debajo del cual la onda de detonación no se propaga, o solo lo hace son una velocidad muy por debajo a la del régimen. A dicha dimensión se le denomina diámetro crítico. (Por ejemplo en algunos hidrogeles sensibles es del orden de una pulgada y en slurries es de 3 pulgadas), lo que es necesario conocer previamente.

Por debajo del diámetro critico, en la mayoría de los explosivos, la velocidad de detonación incrementa de forma no lineal a medida que el diámetro incrementa, pero cuando el diámetro esta por encima de este el VOD se vuelve constante.

Entre 50 y 100 mm el ANFO es adecuado en las voladuras en banco como carga de columna y en las voladuras de interior aumentando la densidad hasta un 20% con cargadoras neumáticas y cebándolo de forma efectiva.


GEOMETRÍA DE LA CARGA

Relación entre el largo de la carga con su diámetro y el punto donde es iniciada. Se refleja en el proceso de rompimiento y en la formación de “zonas de fracturación” en las cargas cilíndricas de los taladros de voladura.


VOLUMEN DE ROCA A VOLAR

Los volúmenes de excavación a realizar y ritmos de trabajo marcan los consumos de explosivo a efectuar dentro de las operaciones de arranque.

En las obras de mayor envergadura las cantidades de explosivo pueden llegar a aconsejar su utilización a granel, ya que posibilitan la carga mecanizada desde las propias unidades de transporte, se reducen los costes de mano de obra dedicada a dicha operación y se aprovecha mejor el volumen de roca perforado.

PRESION DE DETONACION

La presión de detonación es la máxima presión teórica conseguida dentro de la zona de reacción medida en el plano C–J en una columna de explosivos. Esta presión siempre es menor, dado que en la práctica depende mucho de la composición química de los explosivos.

Los explosivos más comerciales tienen presiones en el rango de 0.29 a 3.48x106 PSI (2 a 24 GPa)


TRANSMISIÓN O SIMPATÍA

Transmisión de la onda de detonación en la columna de carga. Una buena simpatía asegura la explosión total de la columna de carga.

VIBRACIONES

En la voladura de rocas uno de los factores que están siempre presentes es la vibración, dependiendo de las condiciones en las que se encuentre el macizo rocoso, esta afectara al entorno de la voladura, esta se maneja haciendo voladura controlada en casos donde se requiera (por ejemplo cuando existen construcciones cercanas).


CONDICIONES ATMOSFERICAS

Las bajas temperaturas ambientales influyen fuertemente en los explosivos que contienen NG, ya que tienden a congelarse a temperaturas inferiores a 8°C.

Para solventar este problema se utilizan sustancias como el Nitroglicol que hacen que el punto de congelación pase a -20°C.

Las altas temperaturas también dan lugar a inconvenientes que hacen el manejo del explosivo peligroso como es el caso de la denominada exudación.

Con el desarrollo de los hidrogeles, esos riesgos han desaparecido prácticamente, aunque con el frío los encartuchados se hacen más insensibles y se precisa una mayor energía de iniciación. El ANFO tampoco se ve afectado por las bajas temperaturas si el cebado es eficiente, pero en ambientes calurosos es preciso controlar la evaporación del combustible líquido.

ATMOSFERAS EXPLOSIVAS

Las excavaciones que se realizan con atmósferas potencialmente inflamables con grisú o polvo, tanto en minas de carbón como en otras explotaciones metálicas e incluso de obra pública, pueden dar lugar a grandes catástrofes si se producen explosiones secundarias.

Por ello, en esos proyectos es preciso efectuar un estudio de la atmósfera y entorno próximo a la voladura para tomar la decisión de utilizar explosivos de seguridad y/o inhibidores en el material de retacado.


GASES NOCIVOS

Aunque muchos explosivos están preparados para que tengan un equilibrio de oxígeno que maximice la energía desarrollada y minimice los gases tóxicos de detonación, es inevitable la formación de humos nocivos con un cierto contenido en gases nitrosos y CO.

Los humos intervienen como criterio de elección sólo en los trabajos subterráneos y es preciso señalar que más que un problema propio del explosivo suele ser un problema de insuficiencia de ventilación de las labores.

CONDICIONES DE SEGURIDAD

Un punto de equilibrio, a veces no fácil de lograr en un explosivo, es el binomio sensibilidad-seguridad. Los explosivos gelatinosos tienen una alta sensibilidad,

pero si en la pila de escombro queda por algún motivo (descabezamiento de barrenos, rotura de cordón detonante, etc.), restos de explosivo y es necesario el empleo de maquinaria pesada: tractores de orugas o excavadoras, puede producirse la detonación con riesgo para el personal de operación. Este problema se ha resuelto con el empleo de los hidrogeles y emulsiones que son insensibles a los golpes, fricciones y estímulos subsónicos, pero poseen un grado de sensibilidad adecuada para la iniciación.

PROBLEMAS DE SUMINISTRO

Por último, hay que tener en cuenta las posibilidades reales de suministro en función de la localización de los trabajos y puntos de abastecimiento de los explosivos y accesorios.

Asimismo, si se dispone de polvorines propios será necesario considerar los tiempos de almacenamiento y las variaciones de las características explosivas de algunos de los productos.

PARAMETROS DE LA ROCA

Son determinantes, debiendo los explosivos y sus métodos de aplicación adecuarse a las condiciones de la roca. Entre ellos tenemos:


o PROPIEDADES FÍSICAS

Dureza Tenacidad Densidad Textura Porosidad Variabilidad Grado de alteración

o PROPIEDADES ELÁSTICAS O DE RESISTENCIA DINÁMICA DE

LAS ROCAS

Frecuencia sísmica o velocidad de propagación de las ondas sísmicas y de sonido

Resistencia mecánica Fricción interna Módulo de Young Radio de Poisson Impedancia

o CONDICIONES GEOLOGICAS

Estructura Grado de fisuramiento Presencia de agua


o PROPIEDADES GEOMECANICAS

Las propiedades geomecánicas del macizo rocoso a volar conforman el grupo de variables más importante, no sólo por su influencia directa en los resultados de las voladuras sino además por su interrelación con otras variables de diseño.

Rocas masivas resistentes Rocas muy fisuradas Rocas conformadas ben bloques Rocas porosas

BLASTING COSTS

Los costos de voladura comprenden a explosivos, boosters y primers (cebos), sistemas de iniciación y otros accesorios, los costos de voladura están directamente relacionados con el powder factor y el costo por pulgada de explosivo cargado.

El coste del explosivo es evidentemente un criterio de selección muy importante. En principio, hay que elegir el explosivo más barato con el que se es capaz de realizar un trabajo determinado.


CONCLUSIONES

Después de haber estudiado los explosivos, podemos decir que nuestra noción de diseño de voladura será mas optima

Podemos decir que la voladura de rocas es muy practica gracias a la variada gama de explosivos que encontramos

Uno de los factores que influye cuantitativamente es el tipo de macizo rocoso en el que se realizara la voladura

Un diseño eficiente, aplicando una geometría correcta, nos conduce a un mejor aprovechamiento del VOD y a un mejor control de las vibraciones


SUGERENCIAS

Sebe conocer muy bien el tipo de roca en el que se realizara la voladura

Los explosivos tienen características que varían con la temperatura, y esta se debe tener en cuenta para la elección de los explosivos

La voladura de rocas es también controlada, se debe tener en cuenta para situaciones donde existan construcciones cercanas

Tener mucho en cuenta la sensibilidad de los explosivos


BIBLIOGRAFÍA

Manual Lopez Jimeno capítulo 11

Manual de voladura EXSA capitulo 9

Diseño para tajo abierto (ppt Ing. Paul Urruchi Huaman)

FRAGMENTATION PREDICTION (pdf Ing. Oliver Gago)

SURFACE BLAST DESIGN net cost (pdf Ing. Oliver Gago)

TERMOQUIMICA DE EXPLOSIVOS (pdf Ing. Oliver Gago)

Explosivos y voladura (ppt Oliver Gago)

voladura controlada parámetros (ppt Ing. Oliver Gago)

Manual tipos de explosivos EXSA

Voladura de rocas (ppt Ing. Ronal Alva Nuñez)

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