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O E S Im C ONTROL DE LA GRANULOMETRíA Y DE LAS VIBRACIONES EN LAS VOLADURAS EN CANTERAS ALBERTO G~MEZ ING€NI€RO DE MINAS COORDINADOR DE GANT€RAS GRUPO CEMENTOS PORTLAND S.A RICARDO GARCíA Y ALFONSO HERNANDO lNGENIER0 DE MINAS E.1S.I. DE MlNAS Los finos en el sector de minerales industriales y áridos suponen un factor muy importante de pérdidas económicas y problemas medioambientales en Europa. La producción anual de minerales en Europa es de unos 3oM) Mtlaño de los que el 80% san producidas por el sector de minerales industriales y de áridos. En las canteras de áridas, los finos equivalen a un 1@15 % del total, pudiendo alcanzar valores aun mayores. Cementos Portland. S.A. participa en un proyectoeuropeo cuyos objetivos son reducir la cantidad de finos generados en el arranque por voladura mediante la adaptación de las propiedades de los explosivos y el diseño de la voladura a la característica natural y de roturo de la roca. y la realización de estudios tendentes a la reducción de vibraciones y al conocimiento de estas. Cementos Portland S.A. en la fábrica de -El Alto" ha estudiado las variables que afectan a la producción de finos y a las características de las vibraciones. instalan- do un sistema de medición continua de la fragmentación, un sistema de segui - miento de camiones y una base de datos así como los equipos necesarios paro la medición de vibraciones. Con todo esto se ha podido determinar lo energía desti - nada a desplazar 10 roca y a fragmentarla , y la invertida en producir vibraciones. Gracias a este seguimiento exhaustivo de las voladuras y a su posterior análisis. se han podido establecer una serie de criterios de actuación encaminados a obtener la geometría Óptima de lb voladura y a reducir el efecto de las vibraciones. R Noviembre 2003 I N" 855

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E S Im

CONTROL DE LA GRANULOMETRíA Y D E LAS

VIBRACIONES E N LAS VOLADURAS E N CANTERAS

ALBERTO G ~ M E Z ING€NI€RO DE MINAS

COORDINADOR DE GANT€RAS

GRUPO CEMENTOS PORTLAND S.A

RICARDO GARCíA Y ALFONSO HERNANDO lNGENIER0 DE MINAS

E.1S.I. DE MlNAS

Los finos en el sector de minerales industriales y áridos suponen un factor muy importante de pérdidas económicas y problemas medioambientales en Europa. La producción anual de minerales en Europa es de unos 3oM) Mtlaño de los que el 80% san producidas por el sector de minerales industriales y de áridos. En las canteras de áridas, los finos equivalen a un 1@15 % del total, pudiendo alcanzar valores aun mayores. Cementos Portland. S.A. participa en un proyecto europeo cuyos objetivos son reducir la cantidad de finos generados en el arranque por voladura mediante la adaptación de las propiedades de los explosivos y el diseño de la voladura a la característica natural y de roturo de la roca. y la realización de estudios tendentes a la reducción de vibraciones y al conocimiento de estas.

Cementos Portland S.A. en la fábrica de -El Alto" ha estudiado las variables que afectan a la producción de finos y a las características de las vibraciones. instalan- do un sistema de medición continua de la fragmentación, un sistema de segui- miento de camiones y una base de datos así como los equipos necesarios paro la medición de vibraciones. Con todo esto se ha podido determinar lo energía desti- nada a desplazar 10 roca y a fragmentarla , y la invertida en producir vibraciones. Gracias a este seguimiento exhaustivo de las voladuras y a su posterior análisis. se han podido establecer una serie de criterios de actuación encaminados a obtener la geometría Óptima de lb voladura y a reducir el efecto de las vibraciones.

R Noviembre 2003 I N" 855

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mquinaria y equipos

1 . Reducción de tinos en canteras de rocas industriales y áridos

Los finos en el sector de minerales industriales y áridos suponen un factor de perdidas económicas y problemas medioambientales en Europa. Cementos Portland, S.A. partici- pa en un proyecto europeo cuyo objetivo es reducir la cantidad de finos generados en el arranque por voladura mediante la adaptación de las propiedades de los explosivos y el diseño de la voladura a la característica natural y de rotura de la roca.

El proyecto conlleva una tecnificación de las canteras parti- cipantes, con la instalación en todas ellas de un sistema de medición continua de la fragmentación, un sistema de segui- miento de camiones desde el tajo a la trituradora y una base con los datos relevantes de cada voladura, para facilitar el pos- tenor análisis de los mismos. Esto permite conocer, para cada voladura, las características geológicas más importantes del banco volado, los esquemas de carga y pedoración utilizados y la curva granulométrica correspondiente a la pila de escombros, con lo que se podr6 conocer la influencia de 105 mismos en la produccidn de finos. A lo largo del proyecto se utilizarán diver- sos explosivos asi como detonadores electrónicos. con lo que se analizara la influencia del explosivo y de la secuenciación en la produccidn de finos en la mladura y en las vibraciones.

En las canteras de dridos, los finos equivalen a un por- centaje variable entre el 10% y el 15% del total pudiendo alcanzar valores aun mayores.

La acumulación de finos en escombreras, lleva aparejada la ocupaubn de espacios libres, con los consiguientes problemas medioambientales y de seguridad. Además, la generación de finos conlleva el desaprovechamiento de r ecum minerales. de por si limitados, mayores costes de carga y transporte, mas perforación y por consiguiente mds cantidad de explosivo (más consumo especifico) para alcanzar la producción final. y un mayor nesga de promcar molestias a terceros por onda aérea o vibraciones.

1 , l . Objetivos del proyecto

El obietivo básico del proyecto es reducir en lo posible la cantidad de finos generados en las voladuras, Se pretende establecer. en concreto

* Una metodología para determinar la nidxirna dimibucibn uniforme de roca fragmentada alcanzable en una vola- dura. Estrategias encaminadas a la reducción de finos rdaae nadas con la perforación. los explosivos y la secuencia- ción (un exceso de finos es perjudicial para los molinos de crudo verticales). - Estudios tendentes a la reducción de vibraciones o en todo caso al conocimiento de estas.

1.2. Cantera de 'El Alto" de Cementos Portland S.A.

En la cantera se ha instalado un sistema de medición con- tinua de la fragmentación, un sistema de seguimiento de camiones y una base de datos.

El sistema de medición continua de la fragmentación consta de una cámara de video, un PC y un Software. Loas fotograHas tomadas se almacenan en el PC que realua el tra- tamiento digital de las mismas con el objeto de determinar la distribución granulom&rica correspondiente.

A'partir de la curva granulométnca correspondiente a cada camión se obtendrá la granulometria correspondiente a la voladura completa.

El sistema se completa con una base de datos en la que se almacenan datos de fragmentación. de producción y los parámetros de la voladura (caracteristicas geológicas, paráme- tros de perforación y carga) as1 como consumo de energia en la trituración.

El sistema de monitorización continua permite conocer para coda voladura las caractedsiicas de la misma, la curva granulom6tnca correspondiente y las vibraciones producidas

Todo esto permitirá controlar la calidad de los datos del parte de voladura y determinar el balance de la energia de b voladura, es decir, la energia destinada a desplazar la roca y a fragmentarla, y la invertida en producir vibraciones. Las vda- duras completamente monitorizadas permitir6n analizar la influencia que tienen 105 parámetros de perforación, carga y secuenciación en las vibraciones generadas y en el mMn-

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miento de la roca. Además, al tiempo que se melora la f r a g ~ mentación y se minimizan las vibraciones. se adapta en la medida de los posible la forma de la pila de escombros a los equipos de carga.

Más adelante, y teniendo en cuenta la filosofia innovado- ra del proyecto, se van a utilizar detonadores electrónicos, cuyas ventajas relativas al control de vibraciones ha sido ya analizada, mientras que su influencia en la fragmentación es en cierta medida desconocida.

2. Alteraciones que producen las vibraciones y tipos de onda

El fenómeno de las voladuras genera diferentes tipos de alteraciones:

Vibraciones Onda abrea - Proyecciones(polvo, rocas)

De estas posibles alteraciones nos centraremos en le estu dio de las vibraciones como causa más frecuente de daños en estructuras próximas. molestias en nucleos de población cer canos y en consecuencia de conflictos con particulares y orga- nismos que tienen fuertes implicaciones medioambientales y sociale

Antes de explicar las variables que afectan a las vibracio- nes vamos a definir los diferentes tipos de ondas que gene- ran las vibraciones y los efectos que estas ondas pueden producir en las estructuras o edificaciones próximas a la voladura

La detonación de una masa de explosivo confinada en el interior de un barreno localizado en un macizo rocoso, gene- ra de una forma casi instantánea un volumen de gases a una presión y una temperatura enorme Esta aparición brusca de una presión elevada sobre las paredes del barreno actua como un choque o impacto brusco que se manifiesta en la deformación consiguiente del material y que se transmite en forma de onda de deformación a travbs de la masa entorno al barreno

Figura 1 .- Tipos de onda.

Onda P

Onda S A

Onda RAYLEICH

Onda LOVE

< -

A

Esta onda de choque genera sobre la rucd ddydccnte urld mezcla de esfuerzos d r cornprew5ri y riialladura t stos esfuerzos generados en el t.iitorno del barreno a i i corno algunas variantes de estos esl~ierzos SP tranwiifen por t a l

terreno con distinta velocidad dando lugar distintos tipos dc ondas

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2.1, Tipos de onda

Podemos agrupar los tipos de ondas elásticas en dos grupos:

- Ondas internas, que se propagan por el interior del sóli- do roc050 dentro de las cuales encontramos las ondas longitudinales de compresi6n o principales P y las ondas transversales, de cizalladura o secundarias S. Cuando estas ondas alcanzan interfases entre medios de carac- terísticas eldsticas diferentes se generan otro tipo de ondas denominadas superficiales que viajan por la inter- fase de los dos medios.

- Ondas superficiales. Fundamentalmente existen dos tipos de ondas superficiales: las ondas Rayleigh y las ondas Love. Hay otros tipos de ondas superficiales que carecen de importancia por la poca información que suministran como las Canal y las Stonelly.

Las ondas Rayleigh imprimen a las particulas un movi-

miento segun una trayectoria ellptica, cuyo eje mayor es per- pendicular a la superficie y un sentido contrario al de las agujas del reloj en la superficie. Sin embargo, las particulas situadas a una profundidad de mds de 1/5 de la longitud de onda describen elipses en sentido horario. Hay que tener también en cuenta que el eje menor de estas elipses des- critas por las particulas se va reduciendo progresivamente a medida que aumenta la profundidad de la partlcula. Estas ondas provocan un esfuerzo combinado de dilataci6n:com- presión y cizalla.

m3quinaria

Las ondas Love presenta un tipo de oscilación seme- jante al de las Rayleigh, elíptica, pero en un plano horizon- tal y con una velocidad de propagación algo mayor que las Rayleigh

3. Variables que afectan a las caracteiirtlcas de las vibraciones

Las variables que afectan a las vibraciones son de muy diverso tipo, abarcando desde la geologia local hasta las varia- blps geomktricas de una voladura.

y equipos

3.1. Geología local y características de las rocas

En los macizos rocoso homogéneos las vibraciones se propagarian con igual intensidad en todas las direcciones. Las variables geológicas que pueden producir una diferente inten- sidad en la propagación de las ondas serian: existencia en la zona a volar de materiales de distinta competencia. presencia de fracturas en los materiales a volar, buzamiento de las capas a volar, existencia de cobertera vegetal etc..

Es en este tipo de macizos donde las voladuras presentan problemas adicionales ya que las características de las ondas y por consiguiente sus efectos variaran segiin la direcci6n.

Un factor muy importante es la presencia de margas arci- llosas tanto a techo como a muro del material a exploiar. Las margas tienen un módulo de elasticidad inferior al de la ( 0 ~ 0 .

Por lo que la velocidad de propagación de las ondas disminu- ye en estos materiales. Tambien disminuye la frecuencia de vibración aumentando significativamente el desplazamiento. En definitiva las margas modifican los trenes de ondas hacien- do que estos tengan mayor duración y menor frecuencia aumentando asi el riesgo de dalio a estructuras próximas.

3.2. Carga operante

El peso de la carga operante es el factor individual más importante que afecta a la generación de vibraciones. La reia- ción que existe entre la intensidad de las vibraciones y la carga es de tipo potencial. Para la velocidad de partícula se cumple

V = @

3.3. Distancia del punto de voladura

Conforme la distancia aumenta la intensidad de las vibra- ciones disminuye de acuerdo con una ley de tipo exponencial decreciente

v = l/D"

Otro efecto de la distancia es el debido a la atenuaa6n de las componentes de alta frecuencia. A mayores distancias las

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vibraciones del terreno tendrbn más energía en el rango de las bajas frecuencias.

3.4. Consumo especifico de explosivo

Parece lógico pensar que reduciendo el consumo especi- fico disminuirían las vibraciones. Si suponemos que nuestro consumo especifico es óptimo. el bajar este no sólo no redu- ciría los niveles de vibraciones sino que podría aumentarlos considerablemente como consecuencia del gran confina- miento y mala distribución espacial del explosivo.

3.5. Tipos de explosivos

Existe una correspondencia entre velocidad de partícula y la tensión inducida en la roca por el explosivo. La constante que liga estas dos variables es la impedancia de la roca. Tensiones mds bajas provocarán niveles de vibración inferiores.

3.6. Tlernpos de retardo

Hay que tener claro para decidir cual debe ser el micm rretardo a utilizar que es lo que estamos intentado proteger. Si no tenemos acelerórnetros instalados en los edificios a prote- ger que nos digan cual es la frecuencia propia de estos, debe- mos por lo menos, tener un índice de magnitud de cual seria la frecuencia propia de este.

A4 para edificios de hormigón armado podemos aplicar que

T,= 0.09 HJL

Siendo T, el periodo en segundos H, la altura del edificio en metros L, la longitud de la dimensión en planta en

la dirección de vibración que se quiere medir en metros

Para edificios de estructura metálica

T, = O. 10 HJL,

Como vemos para edificios tipo silos los valores de fre-

cuencias se moverían entre 3 y 15 Hz

Visto esto hay que ver que es más interesante: si dis- minuir la frecuencia -mayor riesgo para edificaciones~ aun- que disminuya la intensidad de vibracidn -velocidad de par- ticula- (menor cooperación entre cargas de distinto micro- rretardo) o aumentar la frecuencia aunque aumente la intensidad de vibración. En definitiva, con los tiempos de microrretardo lo que queremos evitar es que la frecuencia de la vibracidn sea igual o mUltiplo de la frecuencia propia del edificio.

También hay que tener en cuenta las dimensiones en planta del edificio para así hacer que la longitud de onda I sea mucho mayor que la dimensidn máxima del edificio en la dirección de la vibracidn

h = v l f

siendo v la velocidad sismica, f la frecuencia dominante (frecuencia de Fourier) y h la longitud de onda.

3.7. Variables geométricas de las voladuras

Todas las variables geométricas de diseno de las voladu- ras tienen una considerable influencia sobre las vibraciones generadas.

-: La influencia que el aumento del diámetro de perforación es negativo pues aunque se man- tenga d consumo especifico la distribucibn espacial de la carga es peor.

-: La relación entre la altura de banco y pie- dra debe ser superior a 2 para evitar confinamientos de las cargas.

e: Si la piedra es excesiva los gases de la explo- sión encuentran resistencia para fragmentar y desplazar la roca y parte de la energía del explosivo se convierte en energía sismica aumentando la intensidad de las vibracio- nes.

SobreDerforaci6n: Cuando se utilizan longitudes mayores a las necesarias, cada sección adicional colabora con una can-

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tidad de energla cada vez menor en el cuallamiento del pie del banco. Esta energla no aprovechada al estar confinada se convierte en vibraciones adema5 de generar un gasto super- fluo en perforación. explosivos y dejando luego un piso dfkil- mente recuperable.

. . Inclinación de los ba r r w : Hay un aprovechamiento

mejor de la energla a nivel de piso con lo que si desminuyen un poco las vibraciones.

de la voladu: Aunque hoy en día tenemos la capacidad de tener un numero infinito de microrretardos, el tiempo que actiia la vibraci6n scbre el d i o a proteger es un faaor a tener en cuenta. Aunque las intensidades devibra- ción estén en zona te6ricamente no peligrosa la duma611 de los efectos de las vibraciones producidos por las voladuras no deberlan pasar de 2 segundos, ya que pueden provocar sew saciones de peligro a las pemnas.

4. Criterios de prevención de dañar en ediiicios

El dano que las vibraciones en el terreno pueden provo- car en los edificios depende del tipo de construcción. tipo de cimentación, materiales y tamaño del mismo. Por su parte, el tipo, intensidad, frecuencia y longitud de onda y la dirección de incidencia de la onda influyen en el daño.

Para prevenir daños potenciales es importante determ- nar las frecuencias dominantes de las vibraciones producidas por las voiadurds Donde la frecuencia natural de los edificios está muy próxima o e5 igual a las frecuencias dominantes se produce un fenómeno de resonancia con efectos amplifica- dores

Las frecuencias naturales de las diferentes edificaciones se pueden calcular un orden de magnitud en espera de melores criterios, corno hemos visto anteriormente

- Edificios con muros de fábrica o de hormigón armado

T , = I l . l l h h U,, - L,> ZL,, . U,,

- Edificios con estructura entramada de hormig6n armado

U," T, = 0.09 ~ - LP H , r, = 0.10 . - LP

- Estructuras metdlicas

Siendo: T, el periodo en segundos H,. la altura del edificio en metros Le la dimensión en planta tomada en la direcci6n de la

y h,, la altura de cada planta en metros

Los valores tlpicos de frecuencias en edificaciones se encuentran entre 5 y 15 Hz. disminuyendo conforme aumen- ta el número de plantas de los edificios. Los techos y paredes vibran independientemente en frecuencias naturales entre los 5 Y los 20 Hz.

vibración en metros

Segun esto, si las vibraciones generadas en una voladura tienen frecuencias comprendidas entre los 5 y los 20 Hr esta- mos dentro de un rango de danos potenciales.

La normativa espanola distingue tres tipos de estructuras:

- Grupo I (naves industriales) - Grupo II (viviendas y oficinas) - Grupo 111 (estructuras de valor arqueol6gim)

El criterio de prevención de daao se d e j a en la figura. Por debajo de 15 Hz y por encima de 75 los limites se fijan mediante velocidades de partlcula, mientras que entre estos valores el limite se fija en el desplazamiento. Las velocidades de partlcuia se refieren a la mayor de las tres componentes de la velocidad.

5. Vibraciones en un terreno con marga8 arciikwr a techo y muro de k cdba

Nos centraremos ahora en un casa de especial importan- cia como es el emdio de las vibraciones producidas por una voladura en un terreno con presencia de interiases, conside-

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Figura 2.- Criterio de prevencidn de daños según la norma UNE.

VELOCIDAD DE VlBRAClON DE PICO (rnrn/s) lo00

1 0 0

10

1 ." 1 10 100

FRECUENCIA (HZ)

rando estas como el contacto entre estratos con una dderen cia significativa en el módulo de elasticidad.

El terreno es el correspondiente al de la cantera de la fábri- ca de El Alto perteneciente a Cementos Portland S.A. caracte- rizado por una disposici6n horizontal en sus estratos y de fracturaci6n media. De esta manera las interfases a considerar serán tanto las del techo como las de muro de la caliza.

Como se vio antenonente, la energia generada por una dadura. se transmite en el terreno en forma de diversas ondas, que viajan a velocidades diferentes y provocan distintas deformaciones. Los efectos producidos por estas ondas dependerán en gran medida de la distancia entre el foco emi- sor y la zona de estudio. Hay que tener en cuenta que las ondas P y las 5 se amortiguan mucho antes que las byleigh y las Low. Esto implica que a medida que nos alejamos del foco ernim el estudio de las ondas superficiales cobrará mayor importancia porque se amortiguan con muchlsima mayor len- íitud. De todas formas, si las ondas P y S llagaran con suficien- te intensidad a las edificacimes pr6ximas, los efectos causados sedan como los que se indican en la figura siguiente.

El gráfico siguiente corresponde a las vibraciones detem- das por un sism6grafo en las tres direcciones principales y el registro de la onda aerea. Podemos observar cómo las ondas

internas P y 5 llegan antes y con menor intensidad que las ondas superficiales. Estas ondas transportan una pequeñlsima fracción de la energla total disponible, correspondiendo la mayor parte de la energla transportada a las ondas superficia- les. A esto se une que éstas tienen una frecuencia menor y una mayor probabilidad de causar daños en las edificaciones. Por esto a la hora de abordar el estudio de las vibraciones en las condiciones apuntadas, nos centraremos en las ondas superficiales.

Figura 3.- Efectos de las ondas 5 y P sobre las estruciuras.

EFEClO DE LA PROPAGACI6N DE LA ONDA "P"

ClZAl i AMltNTD ClMLNlAClONfi

ClZI\LLI\MIENTO EN DlRECClON HORIZONT

La figura que se muestra corresponde a una voladura rea- lizada el 16 de abril de 2002. La voladura constó de 18 barre- nos en una fila disparados en dos fases, para reducir la carga operante al ser la llnea de barrenos perpendicular a la direc- cibn principal (ver figura 5). El diámetro de perforación fue de 140 mm, inclinación de 64 espaciado medio de 5'96 m, pie- dra en el pie de 5 m y en cabeza de 4 m. La longitud media de los barrenos fue de 22'2 m con una sobreperforación de 3'2 m.

,. Según un estudio realizado en noviembre de 2001, la ley

de propagación del terreno entre la fábrica y la cantera corres- ponde a:

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Siendo vla velocidad de desplazamiento. Q la máxima carga ope-

rante y D la distancia a de la fdbrica a la voladura.

Figura 4.- Conbol de vibraciones de una voladura en 21 Alto-.

En esta voladura p corresponde a la segunda fase de los barrenos 1 y 2 con 172 Kg de explosivo y la distancia a la fabrica fue de 510 m. Con estos datos tenemos que la velo- cidad de desplazamiento rndxima es de 1.73 mrnlsec. El aná- lisis de los datos captados por el sismógrafo dio como valores máximos en las direcciones principales: 1.65 mmlsec en la transversal, I .27 mmlsec en la vertical y 1.71 rnm/sec en la longtudinal. ki vemos que los parámetros obtenidos son muy parecidos a los esperados.

El parte de voladura se muestra en la Tabla 1

Un factor a tener en cuenta es la disposición de la lhea de barrenos respecto al edificio En el siguiente grdfico se rnues- tran distintas disposiciones de voladuras que se presentan en la fabrica "El Alto"

Para disminuir el fenómeno de la superposidn de ondas en las voladuras cuya linea de barrenos sea paralda a la diremón a

Tabla 1 .- Parte de la voladura.

mrreno Profundidad Retacido Carga A1ii.h 15 k# KG Girn. RUWdO l . kX 1. G r m N' Metros Metros Mdmr S.COI Tot.lsS OmKhos bIlW GOWU MNAFONI GOMI AL"¡

l 24,6 6,O 18,6 10 241.8 10 84 8 75 2 167 2 24.6 6.0 18,6 10 , 241.8 10 84 8 75 2 167 3 24.5 6.0 18,5 9 240.5 10 84 8 75 2 165 4 24.5 6.0 18.5 10 240.5 10 84 8 75 2 165 5 24.2 6.0 18.2 9 2366 10 84 8 75 2 162 c 77 7 c n 1 K 7 o Y 1 7 1 in Rd u 75 > 1 AY

~

7 22,3 6,O 16.3 8 211,9 10 84 8 75 2 137 8 22,4 6.0 16.4 9 2 13.2 10 84 8 75 2 158 9 22 5 60 165 8 2145 10 84 8 75 2 140 10 22 2 6.0 16.2 8 210.6 10 84 8 75 2 135 1 1 21 7 6.0 15.7 a 204.1 10 84 8 7 5 2 129 12 21 3 6.0 15.3 8 198,9 10 84 8 75 2 1 24 13 21 2 6.0 l5,2 8 197,6 10 84 a 75 2 1 U 14 20 5 6,O 14,5 a 188.5 10 84 8 75 2 113 15 20 7 60 14.7 8 191.1 10 84 0 75 2 116 16 20 3 60 143 7 l 85,9 10 84 8 75 2 111 17 20 2 6.0 142 8 184.6 10 84 8 75 2 110 8 20 6.0 i4.0 7 182 10 84 8 75 2 ltn TOTALES 152 3801.2 180 144 1350 36 a451

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b fábrica basta con iniciar &a desde d barreno más próximo. Si la lima de barrenos fuera perpendicular, realizaremos la vol+ dura en dos fmes, iniciando primero la supenw y con números de detonador aleatorios.

Para prever los posibles efectos que estas ondas pueden provocar, necesitamos conocer la frecuencia propia de las edi- ficaciones a proteger como vimos en el anterior apartado y las frecuencias dominantes de las vibraciones generadas. Modificando adecuadamente las variables descntas antenor- mente debemos conseguir que las longitudes de onda no sean del mismo orden de magnitud que la dimensión de la edificación en la dirección de propagación, tal y como se apre cia en la figura.

La longitud de onda la determinaremos con la siguiente expresión:

h = v!f

por lo que necesitamos conocer la velocidad de propaga- ción y la frecuencia dominante de la onda.

La velocidad de propaga06n de la onda tipo Rayleigh depende del medio y con la siguiente expresión obtendria- mos un orden de magnitud de esta velocidad:

0.86 + 1.14"

2P. ( 1 tu)

Siendo: c, la velocidad de la onda Rayleigh en metros poi

segundo 8 el mbdulo eldstico a la densidad y , u el coeficiente de Poisson.

La velocidad de la onda Love es similar a la de la onda Rayleigh.

La frecuencia dominante y la velocidad slsmica las pode- mos determinar mediante un ensayo que consiste en la deto- nación de un único barreno confinado, situando prwiamente

Figura 5.- Situación de cantera y disposición de las vola- duras.

Figura 6.- Interaccih entre las edificaciones y el terreno segun la longitud de onda caracterlstica.

CUAN LONGITUD DE ONDA

L.1 PEQUENA LONGITUD DE ONDA

un determinado número de sismógrafos a distancias conoci- das en la dirección de la zona a proteger. As1 tendremos un rango de frecuencias que serd el dominante en ese tipo de terreno y a las distancias estudiadas, ya que es el tipo de terre- no quien determina las frecuencias dominantes. De esta manera también podremos determinar la velocidad sismica conociendo la distancia entre los sismbgrafos colocados.

6. Recomendaciones

Para nuestra explotacibn. y en las condiciones estudiadas hemos llegado a las siguientes conclusiones

* Uso del perfil6metro para tener la geornetria de la vola- dura perfectamente definida segun el c6lculo.

- Uso de la estaci6n total para determinar perfectamen- te la posición de la voladura respecto a las edificacio-

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nes con al menos tres medidas: barreno inicial, medio y final.

- Sismógrafo para el control de las vibraciones producidas Dor las voladuras.

* Para disminuir el problema de la superposición de ondas en voladuras cuya llnea de barrenos es longitu- dinal al edificio a proteger, basta con iniciar desde el barreno más próximo. Cuando la linea de barrenos de la voladura sea perpendicular al edificio a proteger, lo más recomendable es disparar en dos fases, disparan- do primero la superior, tal y como se observa en la Figura 5.

- Es recomendable cebar en fondo con detonadores no electncos y tiempos de microrretardo aleatorios para dis- minuir tambien el efecto de la superposi0ón de ondas.

- Cebar en fondo con detonadores no eléchicos en vez de cordón detonante implica no tener explosivo en superfi- cie con lo que aguanta m6s el retacado, ya que el cor- dón detonante a lo largo del barreno expulsa &te. Esto conlleva ademis un mejor aprovechamiento del explosi- vo, reduciendose la intensidad de la onda aérea.

(1 ) López Jimeno. C. Manual de perfora- ción y voladura de rocas.’ Instituto Tecnológico Ceorninero de España. 1994

(2) Sanchidriin, J.A. Curso de Tecnologia de Explosivos. Servicio de Publicaciones de la Fundaci6n Gómez-Pardo. 2000

(3) Dr. Dan Russell. Longitudinal and Transverse waves motion. Kettering Universiiy Applied Physics. 2002

Noviembre 2005