1
11. CONTROL DE VIBRACIONES Y DAO
ESTRUCTURAL
Ing. Roberto Roque Pulcha
DAO ESTRUCTURAL
2
La fragmentacin de la roca debido a la detonacin de una carga de explosivo depende de los
efectos de la deformacin inducida en la roca y de la presin del gas generado por la detonacin
del explosivo. El dao estructural resultante de la vibracin depender de las deformaciones
inducidas en la roca.
Relacin emprica: Las distancias escaladas se definen por la funcin R/W (donde R es la
distancia radial desde el punto de la detonacin y W es el peso de explosivo detonado por
retardo). La Oficina de Minas de los Estados Unidos ha establecido que la velocidad mxima de
partcula (PPV) se relaciona con la distancia escalada de la siguiente forma.
Donde: PPV = Velocidad mxima de partcula.
R = Distancia que hay desde la voladura al punto en
cuestin.
W = Peso de la carga por retardo.
k = Factor del sitio.
b = Factor del sitio.
k y b son constantes que deben determinarse mediante
mediciones en cada sitio de voladura particular.
PPV = (
0.5)
PREVENCIN DE DAOS POR VOLADURAS Y CONTROL DE
RUIDO
3
Este grfico es una representacin de los
valores aproximados. Los niveles de
vibracin real varan de un sitio a otro. No
obstante, aqu se muestra la magnitud
relativa de las vibraciones producidas por
diversas fuentes.
Figura 1. Velocidades mximas de
partcula producidas por maquinaria
de construccin comparadas con la
carga de un explosivo.
DAO ESTRUCTURAL
4
La ecuacin anterior se grfica en el papel
logartmico como una lnea recta. El valor de k
est dado por la PPV interceptada a una
distancia de unidad escalada, mientras que la
constante b est dada por la inclinacin de la
lnea. En la figura se muestra un ejemplo
hipottico de un grfico de ese tipo.
DAO ESTRUCTURAL
5
VELOCIDAD (MM/S) DAO
3 - 5 Vibraciones perceptibles
10 Lmite aproximado para las edificaciones mal construidas y los edificios histricos
13 Los interruptores de mercurio montados rgidamente se detienen
33 - 50 Vibraciones desagradables
50 Lmite bajo el cual hay un riesgo muy bajo de dao a las estructuras (menos de 5%)
125 Daos menores, grietas en el yeso, quejas severas
230 Grietas en bloques de concreto
300 Cada de rocas en tneles sin revestimiento
380 Desplazamiento horizontal en perforaciones entubadas
635 Aparicin de grietas en la roca
1000 Desalineacin de ejes en bombas y compresores
1500 Retorcimiento de metales y agrietamiento del concreto en construcciones de metal
prefabricado.
2500 Rotura de roca.
Tabla 1 - Niveles de umbral de dao segn la velocidad mxima de partcula
DAOS Y CONTROL DE LA VIBRACIN
6
UMBRAL DE DAO POR VIBRACIN
Para determinar los niveles del umbral de vibracin daino en muchos tipos diferentes de
estructuras se ha llevado a cabo una gran cantidad de trabajos. Los niveles de velocidad mxima
de partcula que estn en la lista de la tabla 1 han sido establecidos sobre la base de muchas
observaciones de campo y ahora se utilizan con confianza en el diseo de voladuras.
Sin embargo, la variabilidad de las condiciones del sitio implica que habra que actuar siempre
con cautela si los niveles de vibracin se acercan a los valores de umbral.
UMBRAL DE DAO POR VIBRACIN
7
El criterio de daos utilizado con ms
frecuencia en reas urbanas corresponde a
una velocidad mxima de partcula de 50
mm/s (2 in/s), que es el nivel bajo el cual se
produce un dao muy ligero en la mayora
de las estructuras residenciales.
UMBRAL DE DAO POR VIBRACIN
8
Figura 1. Diagrama tpico de control de la vibracin de una voladura.
UMBRAL DE DAO POR VIBRACIN
9
Figura 2. Grfico hipottico de la velocidad de partcula medida v/s la distancia escalada de la
voladura.
EFECTO DE LA FRECUENCIA DE LA VIBRACIN
10
La frecuencia de la vibracin tambin es importante para evaluar el potencial de dao. Si la
frecuencia principal, que es la frecuencia de mayor amplitud de pulso, es aproximadamente
igual a la frecuencia natural de la estructura, entonces hay un riesgo de dao mayor al que
existe cuando las frecuencias principal y natural son significativamente diferentes.
Las voladuras de construccin tpicas producen vibraciones con frecuencias principales en un
rango que oscila entre 50 y 200 Hz.
La muestra la relacin entre la velocidad mxima de partcula, la frecuencia de la vibracin y
el umbral de dao aproximado para las estructuras residenciales. Este diagrama demuestra
que con un aumento de la frecuencia tambin aumenta la PPV permitida.
11
EFECTO DE LA FRECUENCIA DE LA VIBRACIN
EFECTO DE LA GEOLOGA
12
Se ha descubierto que las vibraciones de la voladura cambian ante la presencia de un estrato de
sobrecarga en el lugar de la medicin. En general, las vibraciones medidas en el estrato de
sobrecarga tienen una frecuencia menor y una amplitud mayor que las medidas en la roca a la
misma distancia de la voladura. Una consecuencia de esto es que si la velocidad de partcula es
aproximadamente la misma en dos puntos, la menor frecuencia de las vibraciones en el estrato
de sobrecarga har que las vibraciones de la voladura sean percibidas ms fcilmente por las
personas.
DISPOSITIVOS ELECTRNICOS Y MAQUINARIA
13
ARTCULO TIPO DE VIBRACIN CRITERIOS DE VIBRACIN
DISPOSITIVOS DE DISCO DE
COMPUTADORA
(EN FUNCIONAMIENTO)
CONTINUA
102 mm de 5 a 10 hz
0.0381 mm de 15 a 50 hz
0.20 m/s2 de 10 a 15 hz
PASAJERA* 19.62 m/s2 9 a 12 mm
DISPOSITIVOS DE DISCO DE
COMPUTADORA
(DETENIDOS)
CONTINUA 1.270 mm de 5 a 10 hz
0.20 m/s2 de 10 a 300 hz
PASAJERA* 29.43 m/s2 5 a 10 mm
ESTACIONES DE REL
(EN FUNCIONAMIENTO)
CONTINUA 0.98 m/s2 para todas las frecuencias
PASAJERA* 20 mm/s recomendada
CABLE DE FIBRA PTICA CONTINUA
2.5 MM DE 1 A 3 HZ
20 MM/S2 DE 3 A 65 HZ
9.81 M/S2 DE 65 A 10.000 HZ
PASAJERA* 5 mm de 30
Algunos tipos de dispositivos electrnicos/elctricos son sensibles a las
vibraciones. Hay estudios realizados al respecto en estudios sobre dispositivos de
disco de computadoras, en equipos de telecomunicaciones, tales como estaciones
de rel y cables de fibra ptica, as como en equipos elctricos
RESPUESTA HUMANA A LAS VIBRACIONES DE UNA
VOLADURA
14
Las personas son muy sensibles a las
vibraciones y pueden sentir los efectos de
una voladura mucho ms all de la zona de
dao potencial.
La figura muestra la relacin entre la
velocidad mxima de partcula, la frecuencia
y la posible respuesta humana a las
vibraciones. Esta indica que las vibraciones
de baja frecuencia son percibidas ms
fcilmente que las vibraciones de alta
frecuencia. La frecuencia de las vibraciones
de una voladura oscila, por lo general, entre
10 y 50 Hz.
CONTROL DE VIBRACIONES
15
La magnitud de las vibraciones de una voladura en un punto particular depende de la distancia de la
voladura y del peso de carga por retardo (Carga Operante). Tambin estn los factores de diseo de
voladura comentados a principios del curso, siendo el ms importante de ellos el uso de retardos y la
secuencia de detonacin correcta para asegurar que cada barreno o fila de barrenos fragmenta hacia al
menos un frente libre.
Para controlar los niveles de vibracin a una distancia particular de la voladura es necesario limitar la
carga de explosivo detonada por retardo segn la relacin PPV entregada en la sesin previa. El
clculo del peso de carga permitido por retardo, obtenido ya sea por voladuras de prueba o tablas de
diseo, determinar cuntos barrenos pueden detonarse con un retardo nico.
Si el peso de la carga en un barreno nico supera lo permitido, entonces habr que perforar barrenos
ms cortos o se podra utilizar una carga intermedia.
INSPECCIN PREVIA A LA VOLADURA
16
En cualquier lugar donde existe un potencial de dao a las estructuras debido a las vibraciones
de voladura, por lo general, resulta prudente realizar una inspeccin previa a la voladura en
todas las estructuras ubicadas dentro de la zona de dao potencial, (fotografas y/o grabaciones
de video, donde sea apropiado, todas las grietas preexistentes, otros daos estructurales y
problemas de drenaje).
DATO: La Oficina de Minas a Cielo Abierto de los Estados Unidos ha preparado un mtodo
estandarizado de registro de daos estructurales que asegura la sistematicidad y rigurosidad de
la inspeccin. Adems de la inspeccin de construcciones, un programa de relaciones pblicas
que informe a las personas del programa de voladura y las mediciones de vibraciones reales
minimizar, por lo general, las quejas y eliminar las demandas por daos falsas.
CONTROL DE PROYECCIN DE MATERIAL AL AIRE, VOLADURA
AREA Y RUIDO
17
CONTROL DE PROYECCIN DE MATERIAL AL AIRE
Figura 1a. Causas comunes de
la proyeccin de material al aire.
Figura 1b. Causas comunes de
la proyeccin de material al aire.
18
Cuando el volumen de roca que hay por cada tiro en la fila del frente es inadecuado o cuando
la columna del taco es demasiado corta, se forma un crter desde el que se proyectan rocas
que pueden alcanzar distancias considerables (figura 1a, b, c). La ilustracin tambin
demuestra que la proyeccin de material al aire puede ser provocada por un mal alineamiento
de la perforadora y condiciones geolgicas que permiten el escape de los gases de la
explosin a la atmsfera a lo largo de las discontinuidades de la masa de roca.
Figura 1c. Causas comunes
de la proyeccin de material al
aire.
CAUSAS COMUNES DE PROYECCIN DE MATERIAL AL AIRE
19
Proyeccin mxima de material al aire en
funcin del factor de carga en las pruebas
realizadas por la Swedish Detonic
Research Foundation.
La Swedish Detonic Research Foundation
recomienda utilizar una longitud de la
columna del taco correspondiente a 40
veces el dimetro del barreno, la que est
en lnea con la longitud de columna ptima
generalmente recomendada de 0.7 a 2
veces el volumen de roca por taco.
CAUSAS COMUNES DE PROYECCIN DE MATERIAL AL AIRE
VIBRACIONES CAUSADAS POR VOLADURAS
20
VIBRACIONES DE SUELOS, (TIERRA)
Cuando se detona una carga explosiva, se genera una cantidad grande de energa.
a) Voladuras bien diseadas usan la mayora de esta energa para
fragmentar y desplazar la masa de roca.
b) Voladuras mal diseadas desperdician la energa del explosivo
convirtindola en vibracin de tierra.
Vibracin terrestre es un movimiento de onda extendindose desde el sitio de
voladura.
a) A medida que la onda se propaga alejndose del taladro, su energa se
reduce.
b) Las partculas de tierra oscilan como respuesta a la llegada de la onda,
esta oscilacin se conoce como movimiento de partcula.
VIBRACIONES CAUSADAS POR VOLADURAS
21
MOVIMIENTO DE PARTCULA ES GENERALMENTE CLASIFICADO EN DOS
CATEGORAS
a) Ondas de cuerpo que viajan dentro de la masa rocosa.
b) Ondas superficiales que viajan sobre la superficie.
INTER-REACCIN DE ONDA CON LA MASA ROCOSA
a) Despus de la detonacin, la roca es comprimida con la llegada de la onda de
compresin, llamada onda P.
b) Muy prximo, la onda de deslizamiento (shear), llamada onda S llega y trata de jalar o separar la roca.
c) A medida que las ondas de vibracin llegan a las juntas de rocas, planos de
estratificacin, cara libre, y la superficie, ellas son reflejadas.
d) Cuando las ondas llegan a la superficie, crean ondas superficiales, similares a
las olas sobre el agua, con las partculas oscilando ida y vuelta.
22
EFECTO DE LAS ONDAS P Y S SOBRE LAS ESTRUCTURAS
EFECTO DE LA PROPAGACIN DE LA ONDA S
EFECTO DE LA PROPAGACIN DE LA ONDA P
COMPONENTES DE VIBRACIN DE SUELOS
23
1. DESPLAZAMIENTO (D)
a) La distancia que las partculas oscilan ida y vuelta medido en fracciones
de milmetro.
2. VELOCIDAD (V)
a) La velocidad a la cual las partculas oscilan.
b) La velocidad mxima a la que las partculas se mueven se llama
velocidad pico de partcula, (PPV) y se usa en la determinacin de
daos.
c) Velocidad mxima de partcula se mide en milmetros por segundo,
(mm/s), o pulgadas por seg. (pulg/seg).
d) Cargas sobre confinadas pueden incrementar velocidad de partcula .
VIBRACIONES CAUSADAS POR VOLADURAS
24
a) El nmero de veces que una partcula se mueve ida y vuelta (oscila)
en un segundo.
b) Un movimiento ida y vuelta se llama una oscilacin o un ciclo.
c) El nmero de oscilaciones que una partcula hace cuando es
expuesta a una onda de vibracin, medida en ciclo por segundo, o
Hertz (Hz).
a) D = V / (2 * * F)
b) V = 2 * * F * D
c) F = V / (2 * * D)
3. FRECUENCIA, (F)
4. RELACIONAMIENTOS, EQUIVALENCIAS
VIBRACIONES CAUSADAS POR VOLADURAS
DIRECCIONES RELATIVAS DE VIBRACIN DE SUELOS
25
1. TRANSVERSAL
Movimiento horizontal en ngulo recto a la voladura.
2. VERTICAL
Movimiento hacia arriba y abajo.
3. LONGITUDINAL
Movimiento horizontal a lo largo de la lnea entre el sismgrafo y la voladura.
VIBRACIONES CAUSADAS POR VOLADURAS
CONSIDERACIONES DE FRECUENCIA DE VIBRACIN DE SUELOS
26
1. FRECUENCIA NATURAL O DE RESONANCIA
a) Cualquier estructura, residencial o industrial oscila naturalmente.
b) Estas oscilaciones son extremadamente pequeas en desplazamiento
y usualmente en el rango de 3 15 ciclos por segundo (3-15 Hz),
este movimiento se llama frecuencia resonante de la estructura.
c) Si una estructura es influenciada por una onda de vibracin con la
misma frecuencia de la frecuencia resonante de esa estructura son
amplificados, similar al vaso de cristal rompindose cuando la voz
del cantante llega a la frecuencia natural del vaso.
VIBRACIONES CAUSADAS POR VOLADURAS
27
La composicin de los suelos entre el rea de voladura y estructuras cercanas tiene una gran influencia en la frecuencia y tamao de la onda de vibracin.
Un factor grande controlando la frecuencia y desplazamiento de la onda de vibracin es la profundidad de la capa vegetal, o encape (overburden) entre el rea de voladura y las estructuras.
Se sabe de sitios con una capa grande de tierra vegetal (top soil) que han producido vibraciones de suelos 10 veces ms fuertes que sitios con una pequea capa de tierra sobre el manto rocoso.
Si la capa de encape (overburden) y las ondas de estrs producidas por una voladura son correctas, la onda de estrs reflejada hacia la superficie alcanza la onda de superficie en el momento exacto, y se crea una onda de superficie con una magnitud ms alta.
A medida la distancia del sitio de voladura se incrementa, altas frecuencias disminuyen, y predominan las frecuencias bajas.
MODIFICACIN GEOLGICA DE FRECUENCIA DE VIBRACIN
VIBRACIONES CAUSADAS POR VOLADURAS
28
Igual que el encape (overburden) puede causar la amplificacin de vibraciones de suelos por medio de sumar las ondas de estrs reflejadas, el tiempo entre taladros en
una voladura pueden causar la amplificacin de ciertas frecuencias.
La onda de estrs de la detonacin de cada taladro puede llegar a la superficie en el momento adecuado para amplificar la onda de superficie, (esto se llama interferencia
constructiva)
La secuencia de detonacin de una voladura puede causar tambin que ciertas frecuencias sean eliminadas a travs de la interferencia destructiva.
Por medio del diseo de voladuras que causen interferencia destructiva de frecuencias bajas, vibracin de suelos puede ser controlado.
MODIFICACIN DE FRECUENCIA DE VIBRACIN INDUCIDA POR VOLADURA.
VIBRACIONES CAUSADAS POR VOLADURAS
29
Puede resultar en vibraciones que contengan cantidades significativas de energa de baja
frecuencia (3- 15 Hz).
Frecuencia de vibracin en este rango (3 15 Hz) pueden causar daos en niveles de VPP
relativamente bajos.
A medida se incrementan la frecuencia, los efectos de vibracin en estructuras residenciales
no son tan significativos porque la frecuencia de la onda de vibracin se acercara menos a la
frecuencia de resonancia de la estructura.
VIBRACIONES CAUSADAS POR VOLADURAS
MODIFICACIN DE FRECUENCIA POR GEOLOGA ADVERSA O POR DISEO DE
SOLADURA.
DAOS CAUSADOS POR VIBRACIN DE VOLADURAS
30
Dao inicial, rajaduras cosmticas menores, alargando algunas rajaduras
viejas 13 70 mm/s (0.5-2.75 pies/s).
Daos menores, rajaduras de repello, rajaduras finas en el cemento
alrededor de ladrillos o bloques, rajaduras hasta de 3 mm, 70 140 mm/s,
(2.75 5.5 pies/s).
Daos mayores, desprendimiento de encementados, rajaduras pequeas
abrindose, dao estructural y debilitamiento > 140 mm/s, (5.5 pies/s).
VIBRACIONES CAUSADAS POR VOLADURAS
CLASIFICACIN DE DAOS
31
Vel. Pico de Partcula Potencial de Daos
mm/s Pulg/s
13 0.51 Limite bajo para potencial de daos superficiales a recubrimiento
final de paredes (3 - 15 hz)
19 0.75 Limite de daos a estructuras compuestas de roca (3 - 15 hz)
70 2.75 Limite de daos menores estructurales
140 5.50 Mas de 50% de chance de daos estructurales menores
190 7.50 50% de chance de dao mayor
ESTIMACIN DE DAOS POR VIBRACIN
VIBRACIONES CAUSADAS POR VOLADURAS
ESTIMACIN DE DAOS POR VIBRACIN
RECLAMOS POR VOLADURAS
Velocidad Pico de Partcula Porcentaje de Reclamos
mm/s Pulg/s
< 2 0.1 1%
5 0.2 5%
10 0.4 10%
15 0.6 15%
25 1.0 20%
40 1.6 40%
50 2.0 50%
100 4.0 70%
32
VIBRACIONES CAUSADAS POR VOLADURAS
RECLAMOS OCASIONADOS POR VOLADURAS
33
Estos reclamos siempre deben ser tomados en serio.
Pueden resultar no solo, en litigacin en la cortes, sino tambin en nuevas zonificaciones y
el cierre de su operacin.
Para determinar si los reclamos son validos, un anlisis de espectro de respuestas es
necesario.
Un anlisis de espectro de respuestas determina la frecuencia dominante del evento y
analiza frecuencias en trminos de probabilidades de daos estructurales.
VIBRACIONES CAUSADAS POR VOLADURAS
MONITOREO Y CONTROL DE VIBRACIONES
34
V = vibracin de suelos- Velocidad Pico de Partcula, (mm/s)
K = constante relacionada a propiedades del sitio y de la roca.
R = Distancia entre la carga y punto de inters, (m)
Q = Carga mxima instantnea, (Kg)
B = constante relacionada a las propiedades del sitio y las rocas (usualmente es 1.6)
El factor K variara con el confinamiento como sigue:
Confinamiento bajo, K = 500
Confinamiento normal, K = 1140
Confinamiento alto, K = 5000
B
Q
RkV
5.0
VIBRACIONES CAUSADAS POR VOLADURAS
1. FORMULA DE PREDICCIN DE VELOCIDAD PICO DE PARTCULA:
MONITOREO Y CONTROL DE VIBRACIONES
35
Es la mejor forma para determinar el peso de carga adecuado y protegerse contra
reclamos de daos.
Diseos de voladura pueden ser ajustados para lograr la mxima produccin,
manteniendo niveles de vibracin que minimicen reclamos.
Datos del sismgrafo pueden dar informacin relacionada a la eficiencia de la voladura.
El uso de sismgrafos son la mejor defensa contra reclamos de daos.
2. CONTROL DE VIBRACIONES CON EL USO DEL SISMGRAFO
VIBRACIONES CAUSADAS POR VOLADURAS
36
Reduciendo el peso de carga puede causar sobre confinamiento y producir vibracin excesiva.
Precisin de los detonadores juegan un papel importante en controlar y modificar vibraciones.
Control de vibracin es efectivo con detonadores que tienen variaciones estndar menores de 5 ms.
Variaciones estndar mayores a 10 ms hacen mtodos de prediccin y control casi nulos.
Detonadores precisos deben ser usados en combinacin con conocimiento de la geologa local para controlar efectivamente vibraciones producidas por
una voladura.
Estos conocimientos de geologa pueden ser provistos por prueba de la detonacin de una carga nica y anlisis detallado de las ondas de
vibracin.
VIBRACIONES CAUSADAS POR VOLADURAS
USANDO DISEOS DE VOLADURAS PARA CONTROLAR VIBRACIONES
TIPOS DE SISMGRAFOS, (MONITORES SSMICOS)
37
1. UNIDADES QUE IMPRIMEN RESULTADOS EN PAPEL
Analizan los datos del evento de vibracin y generan una impresin de la onda de vibracin, velocidad pico de partcula, y golpe de aire inmediatamente despus de la voladura.
Proveen nicamente informacin de regulaciones bsica.
2. UNIDADES DE GRABACIN DE DATOS
Generan grabacin completa de eventos a varias velocidades de muestreo
Almacenan datos de vibracin en varios medios.
Anlisis de forma de onda completa permite la identificacin de reas de problemas potenciales.
Datos pueden ser muy tiles en casos legales.
VIBRACIONES CAUSADAS POR VOLADURAS
I. DESARROLLANDO UN PROGRAMA DE CONTROL Y MONITOREO DE
VIBRACIN
38
Inspeccin hecha para establecer las condiciones de una casa o
estructura antes de la voladura.
Una inspeccin pre-voladura debe ser hecha de cualquier estructura
dentro de un radio de 800 m del sitio de voladura.
Conflicto de intereses pueden ser evitados si la inspeccin es hecha
por un tercero independiente.
Un reporte escrito de la inspeccin debe ser retenido para futuro uso,
y entregado al dueo de la estructura si es necesario.
1. INSPECCIONES, (AUDITORIAS) DE PRE - VOLADURAS
VIBRACIONES CAUSADAS POR VOLADURAS
39
La mejor proteccin es iniciar monitoreo antes de que los reclamos
comiencen.
Todas las voladuras deben ser monitoreadas para proteccin legal.
Monitores pueden ser colocados en distintos lugares para generar
informacin de vibracin del rea completa.
Recibiendo permiso de los vecinos para monitorear en su propiedad puede
ayudar establecer buenas relaciones pblicas.
Mantenga registros de voladuras y vibraciones cuidadosamente.
Registros ssmicos deben ser almacenados en forma organizada y en lugar
seguro, durante una litigacin no es fuera de lo usual que le pidan al usuario
de explosivos que saque registros de 5-7 aos atrs.
VIBRACIONES CAUSADAS POR VOLADURAS
2. MONITOREO SSMICO
40
El gefono debe estar enterrado y nivelado en el suelo para lograr acople
completo y total, con la flecha apuntando hacia la voladura.
Si enterrarlo no es posible, entonces el gefono debe estar firmemente
plantado al suelo con una bolsa de arena sobre el geofono.
Si el geofono no puede ser plantado firmemente, debe usar bolsa de arena
para asegurarse un buen acoplamiento geofono suelo, as evitar lecturas
falsas.
El micrfono debe ser colocado al montaje adecuado del instrumento.
El micrfono debe estar 1 metro sobre el suelo, y posicionado por lo menso 2
metros de paredes reflectoras.
Coloque el gefono en el suelo en la esquina de la estructura ms cercana a
la voladura.
3. COLOCACIN DE SISMGRAFOS
VIBRACIONES CAUSADAS POR VOLADURAS
41
3. COLOCACIN DE SISMGRAFOS
Evite monitoreos dentro de estructuras, en veredas de piso y accesos
vehiculares porque estos lugares pueden afectar las vibraciones de
suelos reales.
Para distinguir problemas entre vibraciones de suelo y aire, se pueden
conectar dos sensores interconectados, uno dentro y otro fuera de la
estructura.
4. ANLISIS DE DATOS
Anlisis de datos puede ser hecho en el campo o por un tercero
independiente.
Anlisis por un tercero, puede beneficiar al usuario para darle mayor
credibilidad al registro identificando problemas de instrumentacin,
calibraron o procedimientos antes que estos se conviertan en problemas
serios, tambin es posible identificar posibles problemas de diseos y
medida correctivas pueden ser sugeridas.
VIBRACIONES CAUSADAS POR VOLADURAS
CONTROL DE FRECUENCIAS Y AMPLITUDES DE VIBRACIN DE
VOLADURAS
42
1. ES POSIBLE PREDECIR Y AJUSTAR LAS FRECUENCIAS BAJAS DE
VIBRACIN EN VOLADURAS
Si la onda de estrs de la detonacin de la carga interfiere con onda de
superficie la onda de vibracin puede ser reducida en algunas frecuencias.
anlisis por computadora puede determinar el retardo ptimo para minimizar
la produccin de vibracin baja frecuencia producida por una voladura.
Este anlisis requiere que una carga nica sea detonada en el rea de
voladura y la resultante forma de onda sea registrado en lo puntos de inters
estos datos son usados para determinar el retardo optimo para maximizar
interferencia destructiva de la energa de baja frecuencia.
VIBRACIONES CAUSADAS POR VOLADURAS
EJEMPLO DE REGISTRO DE ONDAS DE DISPARO
43
VELOCIDAD PICO DE PARTICULA
VS. LA DISTANCIA ESCALAR
TOLERANCIA HUMANA A
VIBRACIONES A DIFERENTES
DISTANCIAS ESCALARES DE LA
VOLADURA
44
VIBRACIN DE GOLPE DE AIRE (ONDA AREA)
45
Golpe de aire es una onda de compresin similar a la onda P observada
en ondas de estrs terrestres.
Golpe de aire puede ser el resultado de la detonacin de explosivo sin
confinar.
Movimiento violento de la cara libre durante una voladura puede tambin
resultar en golpe de aire.
Vetas de lodo, de arcilla, retacado insuficiente, burden inadecuado
(usualmente asociadas con prcticas malas de perforacin) pueden
resultar en problemas de golpe de aire.
Golpe de aire es medido en decibeles (dB).
1. CAUSAS DE GOLPE DE AIRE
VIBRACIONES CAUSADAS POR VOLADURAS
46
2. CONCENTRACIN (ENFOQUE) DE GOLPE DE AIRE
Bajo ciertas condiciones, golpe de aire puede ser concentrado (enfocado) en algunas direcciones.
Inversiones de temperatura, si la temperatura del aire se incrementa, al igual que la distancia a la superficie del suelo, el golpe de aire puede rebotar de
regreso a tierra.
Efecto del viento, efectos de golpe de aire son mayores viento abajo.
3. MONITOREO DE GOLPE DE AIRE
Registradores de pico mximo llenan requisitos para monitoreo de golpe de aire para estar dentro de las leyes, pero no ayudan a determinar la causa de
la sobrepresin.
Instrumentos que registran forma de onda completa pueden ayudar a determinar la fuente de la sobrepresin en relacin a la detonaron de la
primera carga explosiva.
Picos no relacionados a la voladura pueden ser identificados con instrumentos que registran forma de onda completa.
VIBRACIONES CAUSADAS POR VOLADURAS
VIBRACIN DE GOLPE DE AIRE
47
SOBREPRESIN MXIMA PERMISIBLE CON MONITORES CON CAPACIDAD MXIMOS DE SOBREPRESION DE AIRE
0.1 Hz o Respuesta baja plana 134 dB pico
2 hz o respuesta baja plana 133 dB pico
6 hz o respuesta baja plana 129 dB pico
C respuesta lenta adicionada 105 dB pico
MONITOREO DE GOLPE DE AIRE
NIVELES MXIMOS DE SOBREPRESION DE AIRE.
VIBRACIONES CAUSADAS POR VOLADURAS
VIBRACIN DE GOLPE DE AIRE
4. NIVELES DE ROMPIMIENTO DE VIDRIO
NIVELES DE SONIDO ( ESCALA LINEAL)
dB Pa
Seguro < 120 < 48
Precaucin 120 -133 48 - 124
Limite 133 > 124
48
VIBRACIONES CAUSADAS POR VOLADURAS
VIBRACIN DE GOLPE DE AIRE
49
REDUCCIN DE GOLPE DE AIRE
Confinar explosivos adecuadamente; burden y espaciamientos suficientes, perforacin precisa, material y atura de atacado adecuado.
Evite el uso de cordn detonante en la superficie para iniciacin.
Cargue taladros de acuerdo a la geologa presente, (evite la sobrecarga de espacios vacos, o vetas suaves)
Oriente la cara libre alejndola del punto de inters.
Evite cebado de collar, (parte superior de columna de explosivo)
Usar periodos de retardo adecuados entre lneas y entre barrenos de una lnea.
Evitar hacer voladuras cuando lo vientos predominantes estn dirigidos hacia el punto de inters.
VIBRACIONES CAUSADAS POR VOLADURAS
50
EFECTO DE LAS CONDICIONES ATMOSFRICAS EN LA VOLADURA AREA
CONTROL DE ONDA AREA Y EL RUIDO
51
Estos dos problemas se consideran de forma conjunta, pues ambos surgen debido a la
misma causa. La onda area, que se produce cerca de la voladura misma, puede causar
dao estructural, tal como la rotura de vidrios. El ruido en el que deriva la voladura area
puede provocar molestias y dar origen a quejas de las personas que viven cerca del sitio de
la explotacin/cantera.
Los factores que contribuyen al desarrollo de una onda rea y de ruido incluyen la
sobrecarga de los barrenos, un taco malo, un cordn detonante descubierto, el ingreso de
aire en las grietas desarrolladas en la roca y el uso de volmenes de roca por taco
inadecuados que originan crteres.
La propagacin de la onda de presin depende de las condiciones atmosfricas, que
incluyen la temperatura, el viento y la relacin presin baromtrica/altitud.
52
RESPUESTA HUMANA Y ESTRUCTURAL AL NIVEL DE PRESIN ACSTICA
53
SOBREPRESIN EN FUNCIN DE LA DISTANCIA ESCALADA PARA LA VOLADURA DE UN
BANCO
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