Voladura de Rocas EXSA

  • Published on
    04-Dec-2015

  • View
    35

  • Download
    16

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Voladura de Rocas EXSA

Transcript

<ul><li><p>1Captulo-2Instrumentacin, Monitoreo</p><p>e Interpretacin deVibraciones</p><p>INGENIERA E INSTRUMENTACIN EN TRONADURA</p><p> por</p><p>Ing. Carlos R. Scherpenisse</p><p>Octubre - 2006 ASP Blastronics</p><p>2</p><p>Conceptos Generales deMonitoreo e Interpretacin</p><p>de Vibraciones</p><p>! Caractersticas de las Vibraciones (Ondas)</p><p>! Tipos de Sensores (Transductores)! Instalacin y Acoplamiento de los Sensores! Direccin y Orientacin de los Sensores</p><p>! Equipos de Adquisicin y Anlisis! Anlisis e Interpretacin de las Vibraciones</p><p>1 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006</p><p>ASP Blastronics (Chile) / GAI-Tronics (Per)</p></li><li><p>3La onda de choque generada por la detonacin decargas explosivas, se propaga en forma esfrica, ytransfiere una energa vibracional al macizo rocoso.</p><p>Estas ondas ssmicas transmiten a la rocamovimientos de partculas en distintas direcciones,con intensidades que dependern del poderenergtico del explosivo y la geometra involucrada.</p><p>Caracterstica de las Vibraciones</p><p>4</p><p>Cuando se desea medir eventos de caractersticastransientes, se deben considerar tres aspectos:</p><p>! La respuesta en frecuencia del detector ! La repuesta en frecuencia del instrumento que</p><p>almacena la informacin! La localizacin y mtodo de acoplamiento del</p><p>detector</p><p>Caracterstica de las Vibraciones</p><p>2 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006</p><p>ASP Blastronics (Chile) / GAI-Tronics (Per)</p></li><li><p>5Tipos de Ondas</p><p>ONDA DE COMPRESIN (P)Consiste en una serie de movimientos de compresin ytensin, con oscilaciones de las partculas en la mismadireccin de propagacin.</p><p>ONDA TRANSVERSAL (S)Consiste en oscilaciones de la partcula en formatransversal a la direccin de propagacin de la onda.</p><p>ONDA RAYLEIGH (R o SUPERFICIAL)Son generadas en la superficie en respuesta a lainteraccin de las ondas p y s con la superficie.</p><p>Caracterstica de las Vibraciones</p><p>6</p><p>Tipos de OndasCaracterstica de las Vibraciones</p><p>Dilatacin Partcula en movimientoCompresin</p><p>ONDAS COMPRESIONALES P</p><p>ONDAS INTERNAS</p><p>ONDAS TRANSVERSALES</p><p>Partcula en movimiento</p><p>SDIRECCIN DE PROPAGACIN</p><p>Direccin de propagacinde la onda</p><p>Trayectoriade las partculas</p><p>ONDAS SUPERFICIALES</p><p>3 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006</p><p>ASP Blastronics (Chile) / GAI-Tronics (Per)</p></li><li><p>7Instrumentacin para Monitoreode Vibraciones</p><p>! Transductores (gefonos o acelermetros) que seinstalan en forma solidaria a la roca</p><p>! Un sistema de cables que llevan la seal captada porlos transductores al equipo de monitoreo</p><p>! Un equipo de adquisicin, el cual recibe la seal y laguarda en memoria</p><p>! Un computador, el cual tiene incorporado el softwarerequerido para el traspaso de la informacin desde elequipo monitor, y su posterior anlisis.</p><p>La instrumentacin que se utiliza para medir lasvibraciones de la roca inducidas por voladura,consta de los siguientes componentes:</p><p>8</p><p>Instrumentacin para Monitoreode Vibraciones</p><p>Tipo de Sensores (Transductores)</p><p>Gran parte de las capacidades y ventajas de la tcnica demonitoreo de vibraciones descansa en la habilidad pararecolectar datos de vibracin de buena calidad. Lacaracterstica de estos datos tiene directa relacin con eltipo de transductor utilizado, la tcnica empleada para suinstalacin y orientacin.</p><p>Los dos tipos bsicos de transductores usados para medirlas vibraciones del terreno son el acelermetro y elgefono. En la prctica, la seleccin de los transductoreses un compromiso entre la precisin, el costo y la relacinseal ruido.</p><p>4 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006</p><p>ASP Blastronics (Chile) / GAI-Tronics (Per)</p></li><li><p>9Instrumentacin para Monitoreode Vibraciones</p><p>! Propiedades y cantidad de explosivo! Configuracin geomtrica de la fuente y detector! Orientacin del detector! Propiedades del transductor! Propiedades de la roca (ej. Velocidad de Onda-P)</p><p>La cantidad de informacin utilizable de cada registro devibraciones depende de la ubicacin y orientacin de lostransductores. La forma de la onda recibida es funcin delo siguiente:</p><p>Instalacin de Sensores (Transductores)</p><p>10</p><p>Instrumentacin para Monitoreode Vibraciones</p><p>El nmero de transductores usados depende de la cantidad deinformacin requerida.</p><p>Si el inters principal es confirmar la detonacin de cada carga(o grupo de cargas en cada retardo), o la medicin de ladispersin de los retardos, entonces se requerir solo untransductor y su localizacin no ser muy crtica.</p><p>Si se desea examinar la contribucin de cada carga de lavoladura, o si el inters es conocer la forma de la onda porcada componente, la fuente generadora de cada vibracin debeser conocida. Se requiere para esto una cuidadosa ubicacin yseleccin del nmero de transductores a utilizar.</p><p>Nmero de Sensores (Transductores)</p><p>5 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006</p><p>ASP Blastronics (Chile) / GAI-Tronics (Per)</p></li><li><p>11</p><p>Tipo de Sensores (Transductores)</p><p>Elemento deCristalPiezo ElctricoUnidad Central</p><p>Fija</p><p>Masa Mvil</p><p>Base del Acelermetro</p><p>M3</p><p>Mb</p><p>X3</p><p>Xb</p><p>LF</p><p>Fk</p><p>O</p><p>X</p><p>F=Fo sin t</p><p>Unidad CentralMvil</p><p>Caractersticas Generales- Mejor respuesta en un amplio rango de frecuencias (1Hz a 20.000Hz)- Su unidad de medida es el g (1g=9.8 m/s2), con rangos de 0-250g.- No poseen partes mviles, lo que resulta en una mayor fiabilidad- La deformacin del cristal piezoelctrico genera voltajes muy pequeos que deben amplificarse con elementos externos- Son de pequeo tamao- Alto costo (aprox. US$ 1.000)</p><p>Acelermetro</p><p>12</p><p>Tipo de Sensores (Transductores)Gefono</p><p>Caractersticas Generales</p><p>- Su unidad de medida es el Volt/mm/s- Entregan una medicin directa de la velocidad- Miden bien en el rango de 1mm/s hasta 1200mm/s- Su respuesta a la frecuencia vara entre 4.5 a 1000 Hz- La sensibilidad vara entre 0.003Volts/[mm/s] a 0.041Volts/[mm/s]- Bajo costo (aprox. US$ 100).</p><p>S</p><p>N</p><p>Resortes fijando bobinas</p><p>Rgido Polos</p><p>Bobinas</p><p>Estructura</p><p>Rd</p><p>F</p><p>Xr(t)X(t) k D</p><p>m</p><p>6 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006</p><p>ASP Blastronics (Chile) / GAI-Tronics (Per)</p></li><li><p>13</p><p>Sensib. = 0.029 Volts / [mm/s]Resist. = 375 Ohm</p><p>Aspecto Real</p><p>N</p><p>S</p><p>Terminales de Salida</p><p>Por cada 1 mm/s</p><p>29 mVolts</p><p>Representacinesquemtica</p><p>Sensibilidad de un Gefono</p><p>14</p><p>Respuesta en Frecuenciade un Gefono</p><p>7 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006</p><p>ASP Blastronics (Chile) / GAI-Tronics (Per)</p></li><li><p>15</p><p>N</p><p>S</p><p>Sensibilidad de un Gefono</p><p>Sensib. = 0.029 Volts / [mm/s]Resist. = 375 Ohm</p><p>Resistencia ShuntRs = 1500 Ohm</p><p>Resistencia TotalRt = (Rs x Rg)/(Rs + Rg)</p><p>Nueva SensibilidadS* = Sg x (Rt/Rg)</p><p>Rt* = 300 OhmS* = 0.023 Volts /[mm/s]</p><p>16</p><p>N</p><p>S</p><p>+-</p><p>Interpretacin de los Signos</p><p>8 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006</p><p>ASP Blastronics (Chile) / GAI-Tronics (Per)</p></li><li><p>17</p><p>N</p><p>S</p><p>-+</p><p>Interpretacin de los Signos</p><p>18</p><p>Interpretacin de los Signos</p><p>HORIZONTAL 1+ + - -</p><p>HORIZONTAL 2- +- +</p><p>VERTICAL-- + +</p><p>VISTA EN PLANTA</p><p>Arreglo Triaxial</p><p>TIRO A TIRO B</p><p>Retardo 4</p><p>Retardo 3Retardo 1</p><p>Taco</p><p>Retardo 2</p><p>Gefonos</p><p>A BH1 H2</p><p>HORIZONTAL 1 HORIZONTAL 2</p><p>VERTICAL</p><p>Direccin de las flechas indican una respuestapositiva del transductor</p><p>1 2 3 4</p><p>9 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006</p><p>ASP Blastronics (Chile) / GAI-Tronics (Per)</p></li><li><p>19</p><p>Interpretacin de los SignosCara Libre</p><p>[[</p><p>(b)</p><p>Gefono</p><p>(a)</p><p>Seal Tiro (b)</p><p>[mm/s]</p><p>0</p><p>+500</p><p>500</p><p>Seal Tiro (a)</p><p>( + )</p><p>( - )</p><p>0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2TIEMPO [ms]</p><p>20</p><p> 50 </p><p> 100 </p><p> 0 </p><p>-50 </p><p>-100 2300 2400 2500 2600 2700 2800 </p><p>TIEMPO [ms]</p><p>Vibraciones por VoladurasCada Carga Explosiva genera una Onda de Vibracin</p><p>Tiempos de Detonacin</p><p>Velocidad de Partculas</p><p>10 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006</p><p>ASP Blastronics (Chile) / GAI-Tronics (Per)</p></li><li><p>21</p><p>Vertical</p><p>Lnea de PropagacinPunto de Monitoreo</p><p>La Tronadura acta como una Fuente Ssmica</p><p>Instalacin y Orientacin de los Gefonos</p><p>Transversal</p><p>Longitudinal (Radial)</p><p>Directa de la Ondulacin</p><p>22</p><p>PERFIL DE ALUMINIO</p><p>GEFONO VERTICAL</p><p>GEFONO RADIAL</p><p>GEFONO TRANSVERSAL</p><p>Arreglo Triaxial</p><p>Instalacin y Orientacin de los Gefonos</p><p>11 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006</p><p>ASP Blastronics (Chile) / GAI-Tronics (Per)</p></li><li><p>23</p><p>OrientacinPara realizar una adecuada interpretacin de los datos devibracin, que permitan analizar la secuencia real deiniciacin de un determinado nmero de cargas, enasociacin con la posicin relativa entre sta y eltransductor, es necesario tener absoluta certeza de laorientacin real del transductor. AcoplamientoUna vez que el transductor est ubicado en la perforacin demonitoreo y correctamente orientado, su posicin debe serasegurada por medio de cemento con caractersticas dehormign, el cual proporciona mejor acoplamiento.</p><p>Instalacin y Orientacin de los Gefonos</p><p>24</p><p>En Superficie</p><p>til para medicin relativa en el Campo Cercano(tiempos y secuencia de detonacin), yde uso frecuente para medicin en el Campo Lejano.</p><p>Dentro del Macizo Rocoso</p><p>til para medicin de valores absolutos en el CampoCercano.</p><p>Instalacin y Orientacin de los Gefonos</p><p>12 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006</p><p>ASP Blastronics (Chile) / GAI-Tronics (Per)</p></li><li><p>25</p><p>Gefono Radial</p><p>Gefono Radial</p><p>Instalacin y Orientacin de los Gefonos</p><p>En Canteras o Cielo Abierto En Minas Subterrneas</p><p>Monitoreo en Superficie para medicin deSecuencia y Magnitudes relativas.</p><p>26</p><p>Gefono Radial</p><p>Gefono Triaxial</p><p>Instalacin y Orientacin de los Gefonos</p><p>13 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006</p><p>ASP Blastronics (Chile) / GAI-Tronics (Per)</p></li><li><p>27</p><p>Acoplamiento</p><p>G</p><p>Hormign </p><p>Tubo PVC (50mm 75mm)</p><p>Lo ideal es un dimetro muy parecido al del gefono</p><p>Instalacin y Orientacin de los Gefonos</p><p>28</p><p>Acoplamiento</p><p>G</p><p>Hormign (con grava)</p><p>Zh = Zr</p><p>Zh = dh x VphZr = dr x Vpr</p><p>Tubo PVC (50mm 75mm)</p><p>Impedancia Acstica</p><p>Donde :</p><p>d= Densidad del materialVp=Velocidad Ssmica del medio</p><p>Cuando ambos materiales tienensimilares impedancias, la energavibracional perdida es mnima</p><p>Instalacin y Orientacin de los Gefonos</p><p>14 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006</p><p>ASP Blastronics (Chile) / GAI-Tronics (Per)</p></li><li><p>29</p><p>Gefonos</p><p>Instalacin y Orientacin de los Gefonos</p><p>Zona del Taco</p><p>Cargas Explosivas</p><p>dentro del macizo</p><p>GefonosEn superficie</p><p>Roca alterada cercade la superficie</p><p>30</p><p>Posibles errores en la seal resultante por mal acople del Gefono</p><p>Mtodo conperno o fierro</p><p>Seal distorsionada poroscilacin del gefono</p><p>Seal ms clara obtenidade la tronadura</p><p>Mtodo conpegamento</p><p>d</p><p>Instalacin y Orientacin de los Gefonos</p><p>15 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006</p><p>ASP Blastronics (Chile) / GAI-Tronics (Per)</p></li><li><p>31</p><p>Acoplamiento en una labor (tnel o galera)</p><p>Hormign (grava)</p><p>Instalacin y Orientacin de los Gefonos</p><p>32</p><p>Instalacin y Orientacin de los Gefonos</p><p>16 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006</p><p>ASP Blastronics (Chile) / GAI-Tronics (Per)</p></li><li><p>33</p><p>Parmetros de una Onda</p><p>VoT=1/f</p><p>Con: = 2 x x f f = 1/T</p><p>A = Vo x 2 f x Cos(t)</p><p>D = x Cos(t)Vo2 f</p><p>V = Vo x Sen(t)</p><p>Vo = Amplitud de la vibracin (mm/s)T = Perodo de la onda (ms)f = Frecuencia de la onda (f=1/T) (Hz)D = Desplazamiento (mm)A = Aceleracin (m/s2)</p><p>Donde:</p><p>34</p><p>Monitor BMX (hasta 16 canales). Accesorios estndar para medicin de vibraciones</p><p>Equipo de AdquisicinComponentes y Accesorios del BMX</p><p>17 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006</p><p>ASP Blastronics (Chile) / GAI-Tronics (Per)</p></li><li><p>35</p><p>Equipo de AdquisicinComponentes y Accesorios del UMX</p><p>Monitor uMX (4 canales). Accesorios estndar para medicin de vibraciones</p><p>36</p><p>Equipo de AdquisicinModo de Activacin</p><p>Este se refiere a la manera en que el equipo se activa paracomenzar a registrar las vibracin producida por una tronadura</p><p>L Por Umbral (Threshold): el equipo se activa una vez quese supera un determinado nivel de perturbacin ajustadopreviamente por el usuario. Se tiene la ventaja de poderposicionarse a gran distancia de la tronadura.</p><p>L Por Cable Cortado (Wire Break): el equipo se activa con elinicio de la voladura debido a que el equipo se encuentraconectado a la misma por un cable que le da inicio. Laventaja de este mtodo es poder verificar los tiempos desalida de cada barreno y hacer un diagnstico general dela tronadura.</p><p>18 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006</p><p>ASP Blastronics (Chile) / GAI-Tronics (Per)</p></li><li><p>37</p><p>Equipo de AdquisicinAlta velocidad de conversin (anloga-digital)</p><p>o frecuencia de muestreo(sample rate)</p><p>SealReal</p><p>SealDigitalizadacon 1 Dt/Pto.</p><p>SealDigitalizadacon 2 Dt/Pto.</p><p>38</p><p>Anlisis del efecto del tiempo de muestreo sobre la Onda</p><p> 0 </p><p> 200 </p><p> 400 </p><p> 600 </p><p> 800 </p><p> 0 </p><p>-200 </p><p>-400 </p><p>-600 </p><p>-800 </p><p>800 900 1000Tiempo [ms]</p><p>312.6 [mm/s]</p><p>-237.2 [mm/s]</p><p>862.5 [mm/s]</p><p>-517.5 [mm/s]</p><p>Frecuencia de Muestreo : 200us/Pto</p><p>89 Hz</p><p>250 Hz</p><p>29 Hz32 Hz</p><p>19 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006</p><p>ASP Blastronics (Chile) / GAI-Tronics (Per)</p></li><li><p>39</p><p>312.6 [mm/s]</p><p>-237.2 [mm/s]</p><p>722.2 [mm/s]</p><p>-517.5 [mm/s]</p><p> 0 </p><p> 200 </p><p> 400 </p><p> 600 </p><p> 800 </p><p> 0 </p><p>-200 </p><p>-400 </p><p>-600 </p><p>-800 </p><p>800 900 1000Tiempo [ms]</p><p>Frecuencia de Muestreo : 1000us/Pto</p><p>Anlisis del efecto del tiempo de muestreo sobre la Onda</p><p>40</p><p>312.6 [mm/s]</p><p>-237.2 [mm/s]</p><p>377.2 [mm/s]</p><p>-517.5 [mm/s]</p><p> 0 </p><p> 200 </p><p> 400 </p><p> 600 </p><p> 800 </p><p> 0 </p><p>-200 </p><p>-400 </p><p>-600 </p><p>-800 </p><p>800 900 1000Tiempo [ms]</p><p>Frecuencia de Muestreo : 2000us/Pto</p><p>Anlisis del efecto del tiempo de muestreo sobre la Onda</p><p>20 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006</p><p>ASP Blastronics (Chile) / GAI-Tronics (Per)</p></li><li><p>41</p><p>226.3 [mm/s]</p><p>-237.2 [mm/s]</p><p>862.5 [mm/s]</p><p>-517.5 [mm/s]</p><p> 0 </p><p> 200 </p><p> 400 </p><p> 600 </p><p> 800 </p><p> 0 </p><p>-200 </p><p>-400 </p><p>-600 </p><p>-800 </p><p>800 900 1000Tiempo [ms]</p><p>Frecuencia de Muestreo : 4000us/Pto</p><p>Anlisis del efecto del tiempo de muestreo sobre la Onda</p><p>42</p><p>226.3 [mm/s]</p><p>312.6 [mm/s]</p><p>4000us/Pto2000us/Pto1000us/Pto200us/Pto</p><p>312.6 [mm/s]</p><p>312.6 [mm/s]</p><p>89 Hz</p><p>29 Hz</p><p>Efecto sobre la Onda, segn la resolucin en tiempo de muestreo</p><p>21 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006</p><p>ASP Blastronics (Chile) / GAI-Tronics (Per)</p></li><li><p>43</p><p>0 [mm/s]</p><p>377.2 [mm/s]</p><p>722.2 [mm/s]</p><p>862.5 [mm/s]</p><p>4000us/Pto2000us/Pto1000us/Pto200us/Pto</p><p>250 Hz</p><p>32 Hz</p><p>Efecto sobre la Onda, segn la resolucin en tiempo de muestreo</p><p>44</p><p>Equipo de Anlisis</p><p>UDesplegar mltiples sealesUAmplificacin de partes de la seal total (efecto zoom)UCursor mvil sobre la seal para una anlisis acucioso de</p><p>los tiempos y amplitudesUDerivacin e integracin de las ondasUGenerar el vector suma de tres componentes ortogonalesUDespliegue de las seales en el dominio de la frecuenciaUFiltro de frecuencia</p><p>El anlisis de los datos requiere de un conjuntocomputador y software con capacidades para un manejointegral de la forma de onda, y donde las principalestareas que deben realizar, son las siguientes:</p><p>22 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006</p><p>ASP Blastronics (Chile) / GAI-Tronics (Per)</p></li><li><p>45</p><p>Anlisis de la Onda de Vibracin</p><p>La seal de vibraciones producida por una tronadura, consisteen un nmero discreto de paquetes de ondas, cada uno deestos corresponde a cargas o grupos de cargas detonando enun determinado tiempo.</p><p>El primer paso en el anlisis de la seal, es determinar quecarga representa cada paquete de vibracin. De la capacidadpara realizar esto depende determinar la diferencia entre ladetonacin real y la secuencia diseada.</p><p>La forma y amplitud de un paquete de vibracin, da laefectividad relativa de la detonacin de las cargas en unatronadura. La amplitud de vibracin es una medicin de laenerga transferida por el explosivo al macizo rocoso. </p><p>46</p><p>Es posible determinar y calcular lo siguiente: </p><p>! Tiempo real de detonacin de una carga o cargas! Velocidad de partculas de cada carga en la voladura! Detonacin de cargas con baja eficiencia o no detonadas! Detonacin instantnea de cargas; detonacin de cargas por</p><p>simpata, acoplamiento por insuficiente tiempo entre cargas.! Eficiencia relativa en la detonacin de cargas similares! Diferencia entre Cargas Explosiva de Produccin y Contorno!...</p></li></ul>