Monografía Voladura de rocas

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    26-Jul-2015

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MONOGRAFIAVOLADURA DE ROCASFACULTAD ESCUELA CTEDRA CATEDRTICO ALUMNO: INGENIERA Y ARQUITECTURA. : INGENIERA CIVIL. : CAMINOS II. : ING. ENRIQUE CAMAC OJEDA. : QUISPE SOSA, JORGE ANBAL.HUANCAVELICA, NOVIEMBRE 2010V S T SC CINTINa perforacin de las rocas dentro del campo de las voladuras es la primera operacin que se realiza y tiene como finalidad abrir unos huecos, con la distribucin y geometra adecuada dentro de los macizos, donde alojar a las cargas de explosivo y sus accesorios iniciadores.pesar de la enorme variedad de sistemas posibles de penetracin de la roca, en minera y obra pblica la perforacin se realiza actualmente, de una forma casi general, utilizando la energa mecnica. Por este motivo, se tratarn exclusivamente los mtodos mecnicos, pasando revista a los fundamentos, tiles y equipos de perforacin de cada uno de ellos.os componentes principales de un sistema de perforacin de este tipo son: la perforadora que es la fuente de energa mecnica, el varillaje que es el medio de transmisin de esa energa, la boca que es el til que ejerce sobre la roca dicha energa y el fluido de barrido que efecta la limpieza y evacuacin del detrito producido. 1 MTODOS DE PERFORACI N DE ROCASLa perforacin de las rocas dentro del campo de las voladuras es la primera operacin que se realiza y tiene como finalidad abrir unos huecos, con la distribucin y geometra adecuada dentro de los macizos, donde alojar a las cargas de explosivo y sus accesorios iniciadores. A pesar de la enorme variedad de sistemas posibles de penetracin de la roca, en minera y obra pblica la perforacin se realiza actualmente, de una forma casi general, utilizando la energa mecnica. Por este motivo, se tratarn exclusivamente los mtodos mecnicos, pasando revista a los fundamentos, tiles y equipos de perforacin de cada uno de ellos. Los componentes principales de un sistema de perforacin de este tipo son: la perforadora que es la fuente de energa mecnica, el varillaje que es el medio de transmisin de esa energa, la boca que es el til que ejerce sobre la roca dicha energa y el fluido de barrido que efecta la limpieza y evacuacin del detrito producido.1.1. T P L OGA DE LOS T A BAJOS DE PERFORACIN EN EL ARRANQUE CON EXPLOSIVOS Dentro de la amplia variedad de los trabajos de excavacin con explosivos, se han desarrollado un gran nmero de mquinas que dan lugar a dos procedimientos de perforacin: A. Pertoracin manual. Se lleva a cabo con equipos ligeros manejados a mano por los perforistas. Se utiliza en trabajos de pequea envergadura donde por las dimensiones no es posible utilizar otras mquinas o no est justificado econmicamente su empleo. B. Perforacin mecanizada. Los equipos de perforacin van montados sobre unas estructuras, de tipo mecano, con las que el operador consigue controlar todos los parmetros de la perforacin desde unas posiciones cmodas. Estas estructuras o chasis pueden ir montadas sobre neumticos u orugas y ser automotrices o remolcables. 1.2. CAMPOS DE APLICACIN DE LOS DIFERENTES TI POS DE PERFORACINLos dos grandes mtodos mecnicos de perforacin de rocas son los rotopercutivos y los rotativos. - Mtodos rotopercutivos. Son los ms utilizados en casi todos los tipos de roca, tanto si el martillose sita en cabeza como en el fondo del barreno. - Mtodos rotativos. Se subdividen a su vez en dos grupos, segn que la penetracin se realice por trituracin, empleando triconos, o por corte utilizando bocas especiales. El primer sistema se aplica en rocas de dureza media a alta y el segundo en rocas blandas. Atendiendo a la Resistencia a Compresin de las rocas y al dimetro de perforacin, se pueden delimitar los campos de aplicacin de los diferentes mtodos tal como se refleja en la Fig1.1. Por otro lado, segn el tipo de trabajo que se realice en minera u obra pblica de superficie los equipos que ms se utilizan y dimetros ms comunes para las voladuras en banco se recogen en la Fig. 1.2.1.3. CLASIFICACIN DE LAS ROCAS Y PROPIEDADES FSICAS PRINCIPALESLa perforacin de barrenos se realiza, casi en la totalidad de los casos, en masas rocosas, por lo que es interesante antes de iniciar una obra conocer los diferentes tipos de materiales que se presentan y sus propiedades bsicas. Estas caractersticas de las rocas dependen en gran medida de su origen, por lo que a continuacin se describen los tres grandes grupos que existen. 1.3.1. CLASIFICACIN DE LA S ROCAS POR SU ORI GENA.Rocas gneas Las rocas gneas son las formadas por solidificacin de una masa fundida, mezcla de materiales ptreos y de gases disueltos, denominada magma. Si la roca se ha enfriado en contacto con el aire o el agua de la superficie terrestre, se la clasifica como roca gnea "extrusiva" o volcnica. Cuando el magma se enfra por debajo de la superficie terrestre se forma una roca gnea "intrusiva" o plutnica. La velocidad de enfriamiento del magma da lugar a que los minerales cristalizados tengan tamaos de grano grandes si es lenta y pequeos si es rpida. En el primer caso se forma una roca denominada pegmatita y en el segundo una aplita. Un caso intermedio lo constituye el prfido, en el que se observan grandes cristales dentro de una masa o matriz de grano fino. Los tres tipos se encuentran generalmente en forma de diques con potencias de uno a decenas de metros. El caso ms normal es el de una velocidad de enfriamiento moderada, que da lugar a una roca masiva con un tamao de grano medio, de 1 a 5 mm.B.Rocas metamrficas Las rocas metamrficas son las originadas por importantes transformaciones de los componentes mineralgicos de otras rocas preexistentes, endgenas o exgenas. Estos grandes cambios se producen por la necesidad de es tablizarse sus minerales en unas nuevas condiciones de temperatura, presin y quimismo. Estas rocas son intermedias en sus caractersticas fsicas y qumicas, entre las gneas y las sedimentarias, pues presentan asociaciones de minerales que pertenecen a los dos tipos. As se encuentran en ellas minerales, como el cuarzo, los feldespatos, las micas, los anfboles, los piroxenos y los olivinos, esenciales en las rocas gneas, pero no tienen feldespatoides. Como en las rocassedimentarias, pueden tener calcita, dolomita, slice y hematites; pero no tienen minerales evaporticos. Tambin, aparecen en ellas minerales comunes a los dos tipos, como son: la turmalina, el zircn, la magnetita, el topacio y el corindn; todos ellos son minerales muy estables en cualquier medio exgeno o endgeno. Existe una serie de minerales, que son muy especficos de las rocas metamrficas, pudiendo formar parte de los granos de las rocas detrticas, debido a su estabilidad en los ambientes exgenos y otros son a la vez productos de alteracin meterica de minerales de rocas endgenas. Realmente la meteorizacin es un proceso de transformacin mineralgica con carcter fsico y qumico, pero a temperatura y presin bajas. C. Rocas sedimentarias Las rocas sedimentarias se forman por la acumulacin de restos o detritus de otras rocas preexistentes, por la precipitacin qumica de minerales solubilizados o por la acumulacin de restos de animales o vegetales. En el primer caso se producen los sedimentos detrticos como son las gravas, conglomerados y arenas en cuya precipitacin interviene la gravedad. En el segundo se encuentran, por ejemplo, las evaporitas o rocas salinas precipitadas por la sobresaturacin de una salmuera sometida a una intensa evaporacin. Las terceras son las acumulaiones de conchas, esqueleto; de animales o restos de plantas, como son las calizas conchferas, los corales y el carbn. Este ltimo grupo se subdivide en bioqumicas organgenas y bioqumicas minerales, segn que sus componentes sean de la qumica orgnica o de la inorgnica. En el primer caso estn los carbones y el petrleo, y en el segundo las calizas, dolomas y rocas fosfticas. 1.3.2. PROPIEDADES DE LAS ROCAS QUE AFECTAN A LA PERFORACINLas principales propiedades fsicas de las rocas que influyen en los mecanismos de penetracin y consecuentemente en la eleccin del mtodo de perforacin son: Dureza. Resistencia. Elasticidad. Plasticidad. Abrasividad.- Textura. - Estructura. - Caractersticas de rotura. A. Dureza Se entiende por dureza la resistencia de una capa superficial a la penetracin en ella de otro cuerpo ms duro. En una roca es funcin de la dureza y composicin de los granos minerales constituyentes, de la porosidad de la roca, del grado de humedad, etc. La dureza de las rocas es el principal tipo de resistencia a superar durante la perforacin, pues cuando se logra la penetracin del til el resto de las acciones se desarrollan ms fcilmente. B. Resistencia Se llama resistencia mecnica de una roca a la propiedad de oponerse a su destruccin bajo una carga exterior, esttica o dinmica. Las rocas oponen una resistencia mxima a la compresin; comnmente, la resistencia a la traccin no pasa de un 10 a un 15% de la resistencia a la compresin. Eso se debe a la fragilidad de las rocas, a la gran cantidad de defectos locales e irregularidades que presentan y a la pequea cohesin entre las partculas constituyentes. La resistencia de las rocas depende fundamentalmente de su composicin mineralgica. Entre los minerales integrantes de las rocas el cuarzo es el ms slido, su resistencia supera los 500 MPa, mientras que la de silicatos ferromagnsicos y los aluminosilicatos varan de 200 a 500 MPa, y la de la calcita de 10 a 20 MPa. Por eso, conforme es mayor el contenido de cuarzo, por lo general, la resistencia aumenta.C.Elasticidad La mayora de los minerales constituyentes de las rocas tienen un comportamiento elstico-frgil, que obedece a la Ley de Hooke, y se destruyen cuando las tensiones superan el lmite de elasticidad. Segn el carcter de deformacin, en funcin de las tensiones provocadas para cargas estticas, se consideran tres grupos de rocas 1) Las elastofrgiles o que obedecen a la Ley de Hooke, 2) Las plsticofrgiles, a cuya destruccin precede la deformacin plstica; 3) Las altamente plsticas o muy porosas, cuya deformacin elstica es insignificante.D.Plasticidad Como se ha indicado anteriormente, en algunas destruccin le precede la deformacin plstica. rocas, a laEsta comienza en cuanto las tensiones en la roca superan el lmite de elasticidad. En el caso de un cuerpo idealmente plstico tal deformacin se desarrolla con una tensin invariable. Las rocas reales se deforman consolidndose al mismo tiempo: para el aumento de la deformacin plstica es necesario incrementar el esfuerzo. La plasticidad depende de la composicin mineral de las rocas y disminuye con el aumento del contenido de cuarzo, feldespato y otros minerales duros. Las arcillas hmedas y algunas rocas homogneas poseen altaspropiedades plsticas. La plasticidad de las rocas ptreas (granitos, esquistos cristalinos y areniscas) se manifiesta sobre todo a altas temperaturas.E.Abrasividad La abrasividad es la capacidad de las rocas para desgastar la superficie de contacto de otro cuerpo ms duro, en el proceso de rozamiento durante el movimiento. Los factores que elevan la capacidad abrasiva de las rocas son las siguientes:- La dureza de los granos constituyentes de la roca. Las rocas que contienen granos de cuarzo son sumamente abrasivas. - La forma de los granos. Los ms angulosos son ms abrasivos que los redondeados. - El tamao de los granos. - La porosidad de la roca. Da lugar a superficies de contacto rugosas con concentraciones de tensiones locales. - La heterogeneidad. Las rocas poliminerales, aunque stos tengan igual dureza, son ms abrasivas, pues van dejando superficies speras con presencia de granos duros, por ejemplo, los granos de cuarzo en un granito.2. SISTEMA DE MONTAJES ESPECIALESAdems de los equipos estndar de perforacin, existen en el mercado unidades y sistemas de montaje destinados a aplicaciones especiales o muy concretas. Entre esos trabajos cabe citar: la perforacin de macizos rocosos con recubrimiento de materiales no consolidados y/o lmina de agua, los equipos de perforacin de pozos y chimeneas, la perforacin trmica, la perforacin con chorro de agua, etc. 2.1. PERFORACIN A TRAVS DE RECUBRIMIENTOEstos mtodos de perforacin fueron desarrollados para resolver los problemas que se presentaban al atravesar terrenos pedregosos, macizos poco consolidados o alterados, recubrimientos, etc., que exigan la entubacin continua de los barrenos para conseguir su estabilidad. Algunas de las aplicaciones que actualmente tienen estos sistemas son: - Perforacin para voladuras submarinas. - Perforacin para voladuras de macizos con recubrimiento sin retirada previa de ste. - Anclajes. - Cimentaciones. - Pozos de agua. - Sondeos de investigacin, etc.Los recubrimientos pueden estar formados por lechos naturales de arcillas, arenas, gravas, etc., as como por rellenos de materiales compactados o no, escolleras, pedraplenes, etc. La perforacin puede realizarse, como se ver a continuacin, con martillo en cabeza o martillo en fondo y consiste en atravesar el recubrimiento al mismo tiempo que se lleva a cabo la entubacin, para proseguir despus el barrenado en la roca compacta. Una caracterstica importante de estas tcnicas es que el barrido debe ser muy eficaz, pudiendo realizarse a travs de un adaptador o espiga con circulacin central de fluido, o por medio de una cabeza de barrido independiente o lateral, en cuyo caso la presin del fluido debe ser mayor. Los dos mtodos desarrollados 2.1.1. MTODO OD se conocen por OD y ODEX.En este caso la entubacin se realiza por percusin y rotacin utilizando para ello un tubo exterior de revestimiento cuyo extremo inferior monta una corona de carburo de tungsteno. Interiormente, se dispone de un varillaje convencional cuya prolongacin se lleva a cabo con manguitos independientes de los de los tubos. Tanto los tubos como el varilIaje se conectan almartillo mediante un adaptador de culata especial quetransfiere la rotacin y la percusin a ambos.Las operacionesbsicas de aplicacin del sistema son:- La tubera de revestimiento con o sin el varillajeinterior atraviesansimultneamente el recubrimiento. - La corona externa avanza unos centmetroscuando se alcanza el substrato rocoso. - Se perfora con el varillaje interior, siempre que enel transcurso de dicha operacin no se atraviesenniveles descompuestos o arenosos, en cuyo casose descendera al mismo tiempo la tubera exterior. - Se extrae el varillaje extensible. - Se introduce la tubera de plstico para la carga delexplosivo. - Se extrae la tubera de revestimiento.2.1.1. MTODO ODEX (OVERBUR DEN DRILLINGWITH THE ECCENTRIC)En este mtodo la entubacin se efecta gracias alas vibraciones de la perforadora y al propio peso de latubera. El equipo consisteen una boca escariadora excntrica que ejecuta un taladro de un calibre mayor que eldel tubo exterior que desciende a medida que avanza laperforacin. Una vez alcanzada la profundidad prevista, la sarta gira en sentido contrario, de modo que laboca escariadora se vuelve concntrica perdiendodimetro, pudiendo as extraerse por el interior de latubera derevestimiento. A continuacin, se introduceel varillaje convencional y se contina la perforacin.3. COMPRESORESEl aire comprimido es el fluido que se ha venido utilizando como fuente de energa en la perforacin de rocas, tanto en el accionamiento de los equipos neumticos con martillo en cabeza y martillo en fondo, como para el barrido de los detritus cuando se perfora con martillos hidrulicos o a rotacin. En cualquier proyecto, tanto si es a cielo abierto como subterrneo, disponer de compresores. es pre cisoEn el momento de decidir la compra de un equipo de perforacin, uno de los puntos ms importantes es la seleccin del compresor, debido fundamentalmente a que:-El peso especfico en el precio del conjunto oscila,segn el tipo de perforadora, entre el15 y el 55%. - La repercusin en el coste del metro lineal perforado es considerable, pues si el caudal de aire esinsuficiente los problemas que pueden surgir son: Disminucin de la velocidad de penetracin. . Aumento de los costes desgaste: bocas, varillas, etc. Incremento del consumo de combustible. Necesidad de mayor labor de mantenimientodel equipo motocompresor.de- Si se elige en las grandes unidades de perforacin una unidad compresora de alta presin, ser posible perforar con martillo en fondo o con tricono.Las dos caractersticas son:bsicasde un compresor,ademsdel tipo o modelo,- El caudal de aire suministrado. - La presin de salida del aire. En la siguiente Tabla, se indican, para los diferentes equipos de perforacin, los valores ms frecuentes de las citadas caractersticas, el tipo de compresor y el porcentaje de precio aproximado con relacin a la mquina completa.3.1. TIPOS DE COMPRESORESExisten dos grupos de compresores: dinmicos y de desplazamiento. En los primeros, el aumento de presin se consigue mediante la aceleracin del aire con un elemento de rotacin y la accin posterior de un difusor. A este grupo pertenecen los compresores centrfugos y los axiales, que son los ms adecuados para caudales grandes y bajas presiones. En los compresores de desplazamiento, que son los que se utilizan en los equipos de perfaracin, la elevacin de la presin se consigue confinando el gas en un espacio cerrado cuyo volumen se reduce con el movimiento, de uno o varios elementos. Segn el diseo, se subdividen en rotativos y alternativos. Los ms utilizados en perforacin son: los compresores de pistn, cuando stos tienen un carcter estacionario, y los de tornillo y paletas para los porttiles, tanto si estn montados sobre la unidad de perforacin o remolcados por sta. 3.1.1. COMPRESORES D E PISTONEstos equipos son los ms antiguos y conocidos, ya que han sido empleados en las minas de interior para el suministro de aire comprimido a travs de las redes de distribucin instaladas dentro de las mismas. Su aplicacin ha descendido notablemente como consecuencia del uso masivo de otras fuentes de energa ms eficientes, como son la electricidad y la hidrulica.3.1.2. COMPRESORES DE TORNILLOEn estas unidades la presin del aire se consigue por la interaccin de dos rotares helicoidales que engranan entre s, uno macho de cuatro lbulos y otro hembra de seis canales. En compresores de tornillo de alta presin el nmero de etapas suele ser de dos.-Enfriar el aire durante la compresin, y - Lubricar los rotores. que conlleva la utilizacin de compresores de tornilloLas ventajas son:--Ocupan un volumen reducido, por lo que son ideales para instalar a bordo de las perforadoras. El montaje es econmico. Ausencia de choques y vibraciones importantes. Reducido mantenimiento. Baja temperatura de funcionamiento, y Alta eficiencia.3.1.3. COMPRESOR DE PALETASEstos compresores tienen un solo rotor que monta paletas radiales flotantes y cuyo eje es excntrico con el de la carcasa cilndrica. Al girar las paletas se desplazan contra el estator por efecto de la fuerza centrfuga. La aspiracin del aire se realiza por un orificio de la carcasa, quedando retenido en el espacio entre cada dos paletas. Al girar el rotor el volumen va disminuyendo, aumentando la presin del aire, hasta llegar a la lumbrera de descarga.4. EXPLOSIVOS 4.1. GENERALIDADES Los explosivos comerciales usados en los trabajos de carreteras, son substancias slidas que pueden transformarse instantneamente en grandes volmenes de gases, ya sea por choque, por chispa u otras formas. Si bien, la transformacin del explosivo es mucho ms rpida que la del agua en vapor, el fen+omeno es, esencialmente el mismo. La industria produce explosivos de los tipos ms variados y para los fines ms diversos, aqu solo trataremos de los utilizados en trabajos de carreteras. Estos explosivos deben de cumplir cinco condiciones bsicas:a) b) c) Deben poder manipularse con seguridad. Deben ser inalterables qumica y fsicamente por largo tiempo. Deben ser inalterables por las variaciones de temperatura y por la accin del agua.d) e)Deben poder soportar los golpes y sacudidas a que, inevitablemente, han de estar sometidos en su manipuleo y transporte, y Su explosin no debe de producir gases txicos, especialmente cuando se los emplea en lugares relativamente cerrados, como tneles, etc.Los explosivos comerciales que se usan hoy da renen todas estas condiciones y son, en esencia de dos clases: Los explosivos deflagrantes cuyo tipo es la plvora negra y los explosivos detonantes tales como la dinamita. 4.1.1. EXPLOSIVOS DEFLAGRAN TES Los explosivos deflagrantes son de combustin lenta, los gases se generan progresivamente a medida que se efecta la combustin de la carga, explotan por ignicin. Su accin es de impulsin ms bien que de quebrantamiento y suelen dividir las rocas en trozos de gran dimensin sin rajarlos ni desagregarlos. El tipo de ellos es la plvora negra que se usa bastante en los trabajos de carreteras, especialmente cuando se trata de aflojar terrenos de aluvin, conglomerados, arcillas, etc., dejndolos preparados para ser movidos por las mquinas. La plvora negra est compuesta de un promedio de 70% de salitre (nitrato de potasio), 15% de azufre y 15% de carbn, el salitre es el elemento activo. Tiene un peso especfico de 1.4 a 1.5 y su aspecto es el de pequeos granitos de carbn. Se le fabrica en granos de distintos tamaos, siendo las de granos ms finos ms rpidos que los granos gruesos. Como la plvora no es hidrfuga, no debe de ser empleada en lugares hmedos ni mojados, ya que es muy sensible a la humedad. Esta condicin es importante tenerla siempre en cuenta, la humedad le resta considerablemente su poder. Esto hace que para conservarlos en buen estado debe de tenrsele en sitios secos y bien ventilados, es, en cambio, insensible a las variaciones normales de temperatura. La fuerza explosiva de la plvora es de 400 a 500 atmsferas y la temperatura de los gases de 2,700 grados centgrados aproximadamente. Produce mucho humo al explosionar y, por lo tanto, cuando se trata de trabajos en lugares ms o menos cerrados, requiere una ventilacin enrgica. Los gases que genera que son anhdrido carbnico y azoe, se vuelven txicos cuando estn en proporcin importante. Los tiros o disparos se cargan echando la plvora al granel dentro del taladro y atacndola, como veremos ms adelante para la dinamita. Se le inserta la mecha de seguridad que debe de llegar bien a su masa y la plvora explosiona slo por la accin de las chispas que produce la mecha al quemarse, tambin pueden usarse fulminantes para provocar la explosin.4.1.2. EXPLOSIVOS DETONANTE S En los explosivos detonantes la conversin de slido a gas es muy rpida, prcticamente instantnea, siendo el volumen de gas generado mucho mayor que en los explosivos deflagrantes, el tipo de stos explosivos lo forman las dinamitas, que tienen como base la nitroglicerina. La nitroglicerina es un compuesto de glicerina, cido ntrico y cido sulfrico, su fuerza explosiva puede alcanzar a 26,000 atmsferas. Es un lquido amarillento, venenoso, no es soluble en el agua, pero si en el alcohol y en el ter. Calentada a 152 o sometida a un choque violento explosiona. A la temperatura ordinaria arde sin explosionar produciendo gases que son venenosos, pero los gases de la explosin no lo son. Siendo la nitroglicerina muy inestable y difcil de manejar, se le mezcla con otras sustancias que le dan estabilidad, obtenindose as las dinamitas que fueron descubiertas por el ingeniero Nobel. La mezcla debe de ser tan ntima que, bajo las condiciones ordinarias, no debe de producirse la separacin de la nitroglicerina del absorbente que el nombre que se le da a las sustancias con las cuales va mezclada. El absorbente puede ser qumicamente inerte o activo, es decir que intervenga o no en la explosin. En los primeros, el absorbente no ejerce ninguna accin qumica y se encuentra despus de la explosin como residuo inalterado, sirviendo solo para darle al explosivo forma cmoda y permitiendo usar la nitroglicerina sin los peligros que ofrece su empleo en estado lquido. Los absorbentes activos, adems de llenar las condiciones de los inertes toman parte activa en la explosin, contribuyendo a hacerla ms intensa. Cuando las dinamitas se conservan durante un tiempo a temperatura de 35 a 40, se produce el fenmeno de la exudacin, o sea que la nitroglicerina se libera del absorbente y vuelve a su estado lquido, tornndose inestable nuevamente y por lo tanto muy peligrosa. Otra propiedad de la dinamita es que debajo de los 8 C se congelan y su manejo adquiere cierta peligrosidad, aunque en mucha menor proporcin que cuando se trata de dinamitas exudadas, debe procederse entonces a descongelarlas. Esta es una operacin muy delicada y lo mejor es colocarla en cajas bien cerradas sumergidas en agua tibia; se construyen aparatos especiales para esto.4.2. CLASIFICACIN Y DESCRIPCIN DE LAS D INAMITAS Las dinamitas estn establecidas en dos grandes grupos: 1. Las dinamitas con absorbente inerte, y 2. Las dinamitas con absorbente activo.4.2.1. DINAMITAS CON ABSORBENTE INERTE En este grupo slo se encuentra la dinamita ordinaria, el abso rbente ms generalmente usado en ella es la tierra de infusorios o kieselgur, para utilizarla en la mezcla se le calienta al rojo, se le muele y se cierne, en esa forma puede retener hasta cuatro veces su peso de nitroglicerina sin peligro de exudacin pero nunca se llega a ese lmite, dando como composicin mxima a la dinamita el 75% de nitroglicerina pues, con mayor proporcin se vuelve peligrosa en su manejo. La dinamita ordinaria es una sustancia blanda de color amarillo oscuro, sin olor y untuosa al tacto, al contacto con una llama arde sin explosionar, tiene la propiedad de absorber humedad lo que provoca la exudacin de la nitroglicerina, con los peligros consiguientes. Resiste bien a los pequeos choques pero explota si se le somete a choques violentos o si le cae una bala de fusil. La dinamita ordinaria se encuentra en el comercio con porcentajes variables de nitroglicerina, generalmente entre 15% y 60%, se le usa cada vez menos, siendo sustituida por los otros explosivos anlogos de absorbente activo. 4.2.2. DINAMITAS CON ABSORBENTE ACTIVO La necesidad de obtener explosivos ms potentes llev a sustituir el absorbente inerte por un absorbente activo, la nitrocelulosa octontrica o colodin, producindose as dos tipos principales de dinamita: a) la gelatina explosiva y b) la dinamita gelatina.A. GELATINA EXPLOSIVA Este es el ms enrgico de los explosivos industriales, est compuesto de un 90% a 93% de nitroglicerina y 7% a 10% de algodn colodin. Es traslcida, bruna, plstica y elstica. Resiste perfectamente a la humedad y por eso se recomienda para trabajos bajo agua, es relativamente poco sensible a los choques y al frotamiento, como su velocidad de explosin es tan grande, se recomienda para trabajos en rocas de gran dureza. Como su punto de congelacin es alto es susceptible de congelarse siendo entonces necesario descongelarla antes de usarla. B. DINAMITA GELATINA La dinamita gelatina est constituida por una mezcla llamada go ma formada por 96.4% de nitroglicerina y 3.6% de colodin a la que se agregan otras sustancias como salitre, harina de madera y carbonato de sodio. La composicin total ordinaria es:Nitroglicerina Nitrato de sodio Carbonato de sodio Colodin Harina de madera 62.5% 25.5% 0.75% 2.50% 8.75%La goma se fabrica primero y se mezcla despus con las otras sustancias, ya sea a mano o utilizando mezcladoras mecnicas. La dinamita gelatina es menos consistente y menos elstica que la gelatina explosiva. Pierde cuando est sometida a la accin prolongada del agua, parte de su potencia ya que el agua disuelve el nitrato de sodio, aunque este efecto es tan lento que permite usarla en minas hmedas.4.3. PROPIEDADES Y RENDIMIENTOS DE LOS EXPLOSIVOS.Cada explosivo tiene caractersticas especficasdefinidas por sus propiedades, el conocimiento de estas propiedades esun factor importante para el buen diseo de voladuras, ademspermiten elegir el ms adecuado de ellos para algn casoespecfico. A continuacin mencionaremos las ms importantespropiedades de los explosivos.4.3.1. FUERZA La fuerza suele considerarse como la capacidad de trabajotil de un explosivo. Tambin suele llamarse potencia y seorigin de los primeros mtodos para clasificar los gradosde las dinamitas. Las dinamitas puras o nitroglicerinas, fueron medidaspor el porcentaje de nitroglicerina en peso que contena cada cartucho,por ejemplo, la dinamita nitroglicerina de 40% de fuerza, contiene un 40%de nitroglicerina; una de 60% contiene 60% de nitroglicerina, etc. La fuerzade accin de este tipo de explosivo se toma como base para la comparacinde todas las dems dinamitas. As pues la fuerza de cualquierotra dinamita, expresada en tanto por ciento, indica que estalla con tantapotencia como otra equivalente de dinamita nitroglicerina en igualdad depeso. Pocas son las personas entre las que usan dinamitas queentienden bien la energa relativa de las dinamitas de diferentesporcentajes de fuerza. Suele creerse que la energa verdadera desarrolladapor estas distinta fuerzas s guarda proporcin directa con los porcentajesmarcados. Se cree por ejemplo, que la dinamita de 40% es dos veces msfuerte que la de 20% y que la de 60% es tres veces ms fuerte quela de 20%. Estas relaciones simples son incorrectas debido principalmentea que una nitroglicerina de mayor fuerza ocupa casi el mismo espacio enel barreno pero produce ms gases, por lo tanto las presiones sonmayores y el explosivo resulta ms eficiente. Esto ha sido mostrado por cuidadosas pruebas de laboratorioscuyos resultados se indican en la siguiente Tabla.UN CARTUC O 60% 50% 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15%60 % 50 % 45 % 40 % 35 % 30 % 25 % 20 % 15 % 1.00 0.89 0.83 0.78 0.72 0.67 0.61 0.55 0.48 1.12 1.20 1.28 1.38 1.50 1.63 1.80 1.00 1.07 1.14 1.23 1.34 1.45 1.60 0.93 1.00 1.07 1.15 1.25 1.36 1.50 0.87 0.94 1.00 1.08 1.17 1.27 1.40 0.81 0.87 0.93 1.00 1.09 1.18 1.30 0.75 0.80 0.85 0.92 1.00 1.09 1.20 0.69 0.74 0.78 0.85 0.92 1.00 1.10 0.62 0.67 0.71 0.77 0.83 0.90 1.00 0.54 0.58 0.61 0.76 0.72 0.78 0.86 2.08 1.85 1.73 1.53 1.50 1.38 1.27 1.15 1.00Tabla. Indica el nmero de cartuchosde determinada fuerza necesarios para igualar un cartucho de diferentefuerza.Hay que recordar que dos explosivos no pueden tener exactamenteel mismo desempeo aunque sean del mismo tipo debido a que tambinintervienen las caractersticas del material que es volado y elgrado de compactacin que se d al explosivo.4.3.2. DENSIDAD DE EMPAQUE. La densidad de empaque de los explosivos se expresa comoel nmero de cartuchos por caja de 25 kilogramos (Tablassiguientes). Para ambos casos hay que tener en cuenta que el nmerode cartuchos es aproximado y puede haber una variacin del 3%. Este dato es valioso pues permite dosificar los explosivossimplemente contando los cartuchos.2.857x 3.175x 2.22 x 2.54 x CLASES DE 20.32cms 20.32cms 20.32cms 20.32cms DINAMITA: (1 (1 (7/8x8") (1x8") 1/8x8") 1/4x8") Dinamita Extra 40% Dinamita Extra 60% Gelatina Extra 30% Gelatina Extra 40% Gelatina Extra 60% Gelamex # 1 Gelamex # 2 Mexobel 2 Duramex G5.71x 6.35x 40.64 40.64 7.62 x cms cms 40.64cms (2 (2 (3 x 16") 1/4x16") 1/2x16") 20 14 102421841511212421841511212014101931511239815128196153126991612820716413510816129236180150121211611261 --309198 248 248165 201 204134 165 ---20 25 2516 20 2011 14 14Tabla. Nmero de cartuchos por cajade 25 Kgs. Para las dinamitas comerciales en sus diferentes medidas.CLASE DE HIDROGELDIMETROcms 2.5 2.9 3.2 4.4 5.0 6.4 10.2 12.7 15.2 20.3 12.7 15.2 20.3 2.2 2.5 3.2 3.7 5.0 6.4 7.6 12.7 15.2 20.3 Plgs 1 1 1/8 1 1/4 1 3/4 2 2 1/2 4 5 6 8 5 6 8 7/8 1 1 1/4 1 1/2 2 2 1/2 3 5 6 8LONGITUDDEL CARTUCHO20.3 cms 8 30.5 cms 12 40.6 cms Plgs Plgs 16 Plgs 209 165 137 290 210 136 45 139 110 90 105 83 68 32 24 17 4 3 2 1 3 2 1 25 19 14 3 2 1Tovex 100 Tovex 100 Tovex 100 Tovex 700 Tovex 700 Tovex 700 Tovex Extra Tovex Extra Tovex Extra Tovex Extra Tovex P Tovex P Tovex P Godyne Godyne Godyne Godyne Godyne Godyne Godyne Godyne Godyne GodyneTabla. Nmero de cartuchos por cajade 25 Kgs para los principales hidrgeles comerciales en sus diferentesmedidas.4.3.3. DENSIDAD (PESO VOLUMTRICO) Este dato nos sirve, al disear un barreno, para estarseguro que el espacio destinado a los explosivos es suficiente para alojarlos kilogramos calculados. Se mide en gr/cm3, Kg/ltKg/m3. La tabla siguiente nos proporcionalas densidades de las dinamitas, los agentes explosivos y los hidrogeles ms usuales. Una gua til para proyectar voladuras esel saber aproximadamente cuanto s kilogramos de explosivos se cargarnpor metro lineal de agujero perforado (barreno). La tabla siguiente relaciona la densidad del explosivo en g/cm3 yeldimetro del barreno en cms, o en pulgadas, con los kilogramos deexplosivo por metro cargado de barreno. Por ejemplo, si se tuviera un explosivocon una densidad de 1.29 g/cm y un dimetro del barren de4 o pulgadas (10.16 cms.) al consultar estos valores en la tabla siguiente, suinterseccin, nos indica que necesitaremos 10.458 gr/cm deexplosivos por cada metro lineal de barreno. DINAMITAS Gelatina Extra 40% 1.57 AGENTES EXPLOSIVOS HIDRGELES60% 75%Dinamita Extra 40%1.44 1.39"Mexamon" SP SP-LD0.81 0.70Tovex 1001.1060% Dinamita Esp. 45%Gelamex No. 11.231.28"Mexamon" C C-LD0.85 0.64Tovex 7001.18No. 2Gelatina Alta Velocidad1.161.47 1.00 1.23 1.60Super "Mexamon" D 0.65 NA - AC Anfomex "X" Anfomex "BD" 0.80 0.80 0.65Tovex P Tovex Extra Godyne1.201.35 1.20Geomex 60%Duramex G Dinamex A TovalTabla .- Densidad de explosivos en g/cm3DIMETROKILOGRAMOS DE EXPLOSIVO POR METRO VOLUMEN LINEAL DE BARRENOPARA UNA DENSIDAD DADA. 60 grs cm 0.232 0.304 0.477 0.684 0.933 1.216 1.900 2.736 3.724 65 grs cm3 0.252 0.329 0.516 0.741 1.011 1.317 2.059 2.964 4.035 5.207 6.670 75 grs cm3 0.290 0.380 0.596 0.855 1.166 1.520 2.375 3.420 4.655 6.081 7.696 80 grs cm3 0.310 0.405 0.635 0.912 1.244 1.621 2.534 3.648 4.966 1.10 grs cm3 0.426 0.557 0.874 1.254 1.711 2.230 3.484 5.016 6.828PULGADAS cmscm/ml7/8 1 1 1/4 1 1 2 2 3 3 4 42.22 2.54 3.18 3.81 4.45 5.08 6.35 7.62 8.89387.08 506.71 794.23 1140.09 1555.29 2026.83 3166.93 4560.38 6207.1810.16 8107.34 4.864 11.43 10260.85 6.1576.486 8.918 8.209 11.2875 5 6 6 7 7 8 8 9 10 11 1212.70 13.97 15.24 16.5112667.72 7.601 15327.94 9.197 18241.51 10.945 21408.44 12.4858.234 9.501 10.134 13.935 9.963 11.496 12.262 16.861 11.857 13.681 14.593 20.066 13.915 16.056 17.127 23.54917.78 24828.72 14.897 16.139 18.622 19.863 27.312 19.05 28502.36 17.101 18.527 21.377 22.802 31.352 20.32 32429.35 19.458 21.079 24.322 25.943 35.672 21.59 36609.70 21.966 23.796 27.457 29.288 40.271 22.86 41043.40 24.626 26.678 30.783 32.835 45.148 25.40 50670.87 30.403 32.936 38.003 40.537 55.739 27.94 61311.75 36.787 39.853 45.984 49.049 67.443 30.48 72966.05 43.780 47.428 54.725 58.373 80.263Tabla.- Carga de Barrenos.DIMETROKILOGRAMOS DE EXPLOSIVO POR VOLUMEN METRO LINEAL DE BARRENOPARA UNA DENSIDAD DADA. cms 2.22 2.54 3.18 3.81 4.45 5.08 6.35 7.62 8.89 10.16 11.43 12.70 13.97 15.24 16.51 17.78 19.05 20.32 21.59 22.86 25.40 27.94 30.48 cm/ml 387.08 506.71 794.23 1140.09 1555.29 2026.83 3166.93 4560.38 6207.18 8107.34 10260.85 12667.72 15327.94 18241.51 21408.44 24828.72 28502.36 32429.35 36609.70 41043.40 50670.87 61311.75 72966.05 1.20 grs 1.29 grs 1.35 grs por cm por cm por cm 0.465 0.608 0.953 1.368 1.866 2.432 3.800 5.472 7.449 9.729 12.313 15.201 18.394 21.890 25.690 29.794 34.203 38.915 43.932 49.252 60.805 72.574 87.559 0.499 0.654 1.025 1.471 2.006 2.615 4.085 5.883 8.007 10.458 13.236 16.341 19.773 23.532 27.617 32.029 36.768 41.834 47.227 52.946 65.363 79.092 94.126 0.523 0.684 1.072 1.539 2.100 2.736 4.275 6.157 8.380 10.945 13.852 17.101 20.693 24.626 28.901 33.519 38.478 43.771 49.423 55.409 68.406 82.771 98.504 1.60 grs por cm 0.619 0.811 1.271 1.824 2.488 3.243 5.067 7.297 9.931 12.972 16.417 20.268 24.525 29.186 34.254 39.726 45.604 51.887 58.576 65.669 81.073 98.099 116.746PULGADAS 7/8 1 1 1/4 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 10 11 12Tabla. Carga de Barrenos (Continuacin).4.3.4. VELOCIDAD DE DETONAC IN. Es la velocidad expresada en metros por segundo, con la cualla onda de detonacin recorre una columna de explosivo. La velocidadpuede ser afectada por el tipo de producto, su dimetro, el confinamiento,la temperatura y el cebado. Las velocidades de detonacin de los explosivoscomerciales fluctan desde cerca de 1,525 m/seg (5,000 pies/seg)hasta ms de 6,705 m/seg (22,000 pies/seg). Pero la mayor parte delos explosivos usados tienen velocidades que varan de 3,050 a 5,040m/seg (de 10,000 a 18,000 pies/seg). Mientras mayor sea la rapidez de laexplosin, mayor suele ser el efecto de fragmentacin.4.3.5. SENSIBILIDAD. Es la medida de la facilidad de iniciacin de losexplosivos, es decir, el mnimo de energa, presino potencia que es necesaria para que ocurra la iniciacin. Lo idealde un explosivo es que sea sensible a la iniciacin mediante cebospara asegurar la detonacin de toda la columna de explosivos, einsensible a la iniciacin accidental durante su transporte, manejoy uso. En la industria de los explosivos, la prueba msusada es la de la sensibilidad al fulminante, los cuales varandesde el nmero 4 hasta el 12. El uso del fulminante No. 6 es laprueba estndar, su contenido es de 2 gramos de una mezcla de 80%de fulminato de mercurio y 20% de clorato de potasio, o alguna substanciaequivalente. Con el uso de este fulminante se clasifican los productosexplosivos, si estallan se les denomina explosivos, si sucede lo contrariose les llama agentes explosivos. Para comparar las sensibilidades entre diferentes productosse utilizan fulminantes de diferentes potencias, cuanto ms altosea el nmero de la cpsula mayor ser la sensibilidaddel explosivo.4.3.6. RESISTENCIA AL AGUA. En forma general se define como la capacidad del explosivopara soportar la penetracin del agua. Ms precisamente,la resistencia al agua es el nmero de horas que el explosivo puedehallarse cargado en agua y an ser detonado. Obviamente, en trabajos en seco esta propiedad no tieneimportancia, pero si el explosivo va a estar expuesto al agua puede ser afectado en su eficiencia o desensibilizarse al grado de no detonar, provocandouna falla en la propagacin de la detonacin.La resistencia del producto no slo depende delempaque y de la capacidad inherente del explosivo para resistir el agua.La profundidad del agua (presin) y el estado de reposo o movimientode la misma afectan el tiempo de resistencia al agua del explosivo. Por consiguiente, deben de considerarse las caractersticasparticulares de cada accin de voladura y tener en cuenta la resistenciaal agua de los explosivos proporcionada por el fabricante, para las diferentescondiciones de humedad en que se encontrar el explosivo en el barreno. 4.3.7. EMANACIONES. En este medio se le denominan emanaciones a los gases txicos. Los gases que se originan de la detonacin de explosivos principalmentebixido de carbono, nitrgeno y vapor de agua, los cualesno son txicos en el sentido clsico de la palabra, perotambin se forman en cualquier detonacin gases venenososcomo el monxido de carbono y xidos de nitrgeno. En trabajos a cielo abierto las emanaciones se puedendispersar rpidamente por el aire, por lo que provocan poca preocupacin,pero en trabajos subterrneos deben considerarse detenidamente,ya que las emanaciones no se disipan fcilmente y en este caso laventilacin es de fundamental importancia. Tambin hay queconsiderar que las emanaciones provocan, mientras se disipan, tiempos deespera para poder reanudar los trabajos. Tanto la naturaleza como la cantidad de gases venenososvaran en los diferentes tipos y clases de explosivos. Algunos de los factores que pueden incrementar los gasestxicos son: frmula pobre del producto, cebado inadecuado,falta de resistencia al agua, falta de confinamiento, reactividad del productocon la roca y reaccin incompleta del producto.4.3.8. INFLAMABILIDAD Se define como la facilidad con la cual un explosivo o agentede voladura puede iniciarse por medio de llama o calor. En el caso de las dinamitas, la mayora se incendiancon facilidad y se consumen violentamente. Pero hay varios explosivos querequieren que se les aplique una flama exterior en forma directa y continuapara que logr n e incendiarse.4.3.9. SELECCIN DEL EXPLOS IVO. Para seleccionar el explosivo a usarse en una situacindeterminada, es indispensable tener en cuenta su costo y sus propiedades.Deber escogerse aquel que proporcione la mayor economay los resultados deseados. Como una orientacin se presenta a continuacin la tabla siguiente con las propiedades de los explosivos, y el uso sugerido.TIPOAGENTE EXPLOSIVOFUERZ VELOCIDA A DRESISTENCI EMANACIONE A S AL AGUA Exceso de gases Exceso de gases Exceso de gasesUSODinamitaNitroglicerin aExtraNitroglicerina Nitroglicerina y----20 a 60% 25 a 65%AltaBuenaTrabajos a cielo abierto. Trabajos a cielo abierto. Trabajos a cielo abierto (canteras)AltaRegularamoniacoGranulada AmoniacoBajaMuy malaGelatinaAmoniaco30 a 75%Muy altaSismologa. Trabajos De buena a De muy pocos submarinos y excelente gases a nulos subterrneos . Muy pocos gases Trabajos a cielo abierto y subterrneos . Trabajos a cielo abierto y subterrneo.ANPOAmoniaco----AltaNingunaHidrgelesAmoniaco40 a 75%Muy altaExcelenteMuy pocos gasesTabla. Seleccin y propiedadesde los explosivos ms comunes en construccin.

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