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8/17/2019 Semana 6, Perforación y Voladura
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VOLADURA
Carrera: Ingeniería de Ejecución en Minas
Docente: Jorge Antonio Villarroel Villalobos
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CRITERIOS DE SELECCION DE
EXPLOSIVOS
APRENDIZAJES ESPERADOS
Seleccionar explosivos a usar de acuerdo a sus características, propiedades,
constitución y presentación
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CRITERIOS DE SELECCION DE
EXPLOSIVOSINTRODUCCION
el constituido por los explosivos. La elección del tipo de explosivo forma parteimportante del diseño de una voladura y, por consiguiente, de los resultados a
obtener.
Los usuarios de explosivos a menudo caen en la rutina y en el espejismo de
unos costes mínimos de arranque sin tener en cuenta toda una serie de factores,
diámetro de carga, características de la roca, volumen de roca a volar, presencia
de agua, condiciones de seguridad, atmósferas explosivas y problemas de
suministro.
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CRITERIOS DE SELECCION DE
EXPLOSIVOSPRECIO DEL EXPLOSIVO
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En principio, hay que elegir el explosivo más barato con el que se es capaz derealizar un trabajo determinado.
Se observa que el explosivo más barato es el ANFO, que llega a suponer un
consumo total entre el 50 y el 80%, según los países. Otros atractivos de este
agente explosivo son la seguridad, la facilidad de almacenamiento, transporte y, .
Pero, a pesar del bajo precio, el ANFO presenta algunos inconvenientes como
son su mala resistencia al agua y su baja densidad. Al hablar del precio de los
exp os vos ser a m s correc o acer a expresan o s e por un a e energ adisponible (PTA/kcal) que por unidad de peso (PTA/kg), pues en definitiva los
resultados de las voladuras dependen de la energía destinada a la
fra mentación es on amiento de la roca.
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CRITERIOS DE SELECCION DE
EXPLOSIVOSPRECIO DEL EXPLOSIVO
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objetivo de las voladuras es realizar elarranque con un coste mínimo, y que
en rocas duras la perforación es una
operación muy onerosa que puede
llegar a compensar ampliamente la
utilización de explosivos caros, pero,
formadas por un explosivo denso y de
alta energía en el fondo y otro menos
denso y de energía media en la
co umna.
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CRITERIOS DE SELECCION DE
EXPLOSIVOSPRECIO DEL EXPLOSIVO
,
dado, el menor coste se obtendrá empleando un explosivo que proporcione lapotencia requerida al menor coste por unidad de longitud de barreno cargada.
Así pues, desde un punto de vista económico, el mejor explosivo no es el más
barato sino aquel con el que se consigue el menor coste de voladura
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CRITERIOS DE SELECCION DE
EXPLOSIVOSDIAMETRO DE CARGA
con el diámetro, como es el caso del ANFO, hay que tomar las siguientesprecauciones:
Con barrenos de diámetro inferior a 50 mm es preferible, a pesar del mayor
precio, emplear hidrogeles o dinamitas encartuchadas.
Entre 50 y 100 mm el ANFO es adecuado en las voladuras en banco como
un 20% con cargadoras neumáticas y cebándolo de forma efectiva. Cuando se
usan hidrogeles, tanto a cielo abierto como en interior, éstos son generalmente
encartuchados y sensibles al detonador.
or enc ma e os mm, no ex s en pro emas con e , aunque enrocas duras es preferible diseñar las columnas de forma selectiva y con un buen
sistema de iniciación. En los calibres grandes con las diferentes mezclas
ex losivas a ranel ANFO, hidro eles, emulsiones ANFO esado es mu
económico realizar la carga con medios mecánicos.
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CRITERIOS DE SELECCION DE
EXPLOSIVOSDIAMETRO DE CARGA
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usando en diámetros pequeños, pero en calibres de tipo medio están siendosustituidos por los hidrogeles y emulsiones encartuchadas.
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CRITERIOS DE SELECCION DE
EXPLOSIVOSCARACTERISTICAS DE LA ROCA
variables más importante, no sólo por su influencia directa en los resultados delas voladuras sino además por su interrelación con otras variables de diseño.
Si se clasifican las rocas en cuatro tipos, los criterios de selección
recomendados son:
debilidad existentes son muy escasos, por lo que es necesario que el
explosivo cree un mayor número de superficies nuevas basándose en su
Energía de Tensión “ET”. Los explosivos idóneos son pues aquellos con una
e eva a ens a y ve oc a e e onac n: roge es, emu s ones yexplosivos gelatinosos.
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CRITERIOS DE SELECCION DE
EXPLOSIVOSCARACTERISTICAS DE LA ROCA
.
grande entre discontinuidades que conforman bloques voluminosos in-situ yen los terrenos donde existen grandes bolos dentro de matrices plásticas, la
fragmentación está gobernada fundamentalmente por la geometría de la
voladura y en menor grado por las propiedades del explosivo. En estos casos
se aconsejan explosivos con una relación “ET/EB” equilibrada, como pueden
ser el ALANFOy el ANFO Pesado.
c. Rocas porosas: En este tipo de rocas se produce una gran amortiguación yabsorción de la "ET", realizándose prácticamente todo el trabajo de rotura por
la "ES". Además de seleccionar los explosivos idóneos, que serán aquellos
e a a ens a y ve oc a e e onac n como e , se recom en anlas siguientes medidas para retener los gases dentro de los barrenos el
mayor tiempo posible: Controlar la longitud y material de retacado,
Dimensionar la iedra correctamente, Cebar en fondo Reducir la Presión de
Barreno, mediante el desacoplamiento de las cargas o adición de materiales
inertes. (ANFOPS).10
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CRITERIOS DE SELECCION DE
EXPLOSIVOSVOLUMEN DE ROCA A VOLAR
consumos de explosivo a efectuar dentro de las operaciones de arranque. En lasobras de mayor envergadura las cantidades de explosivo pueden llegar a
aconsejar su utilización a granel, ya que posibilitan la carga mecanizada desde
las propias unidades de transporte, se reducen los costes de mano de obra
dedicada a dicha operación y se aprovecha mejor el volumen de roca perforado.
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CRITERIOS DE SELECCION DE
EXPLOSIVOSCONDICIONES ATMOSFERICAS
contienen NG, ya que tienden a congelarse a temperaturas inferiores a BOC.Para solventar este problema se utilizan sustancias como el Nitroglicol que
hacen que el punto de congelación pase a -20°C.
Las altas temperaturas también dan lugar a inconvenientes que hacen el manejo
del explosivo peligroso como es el caso de la denominada exudación. Con el, ,
aunque con el frío los encartuchados se hacen más insensibles y se precisa una
mayor energía de iniciación. El ANFO tampoco se ve afectado por las bajas
temperaturas si el cebado es eficiente, pero en ambientes calurosos es preciso
con ro ar a evaporac n e com us e qu o.
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CRITERIOS DE SELECCION DE
EXPLOSIVOSPRESENCIA DE AGUA
superior al 10% se produce su alteración que impide la detonación de la mezclaexplosiva. Así, cuando los barrenos contengan agua Se procederá de las
siguientes formas:
Si la presencia de agua es pequeña, el ANFO triturado se encartuchará dentro
de fundas de plástico, alcanzándose densidades próximas a 1,1 g/cm². El,
dañado y su carga alterada se interrumpirá la detonación dentro de la columna.
Si la cantidad de agua alojada es mayor y no es practicable el procedimiento
anterior se puede efectuar el desagüe de los barrenos con una bomba e
n ro uc r a con nuac n una va na e p s co e res s enc a a ecua a yproceder a la carga del ANFO a granel.
Si la afluencia de agua a los barrenos impide el desagüe, se pueden utilizar
ex losivos como los hidro eles emulsiones a ranel, bombeándolos o
vertiéndolos, o explosivos gelatinosos e hidrogeles encartuchados.
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CRITERIOS DE SELECCION DE
EXPLOSIVOSPROBLEMAS DE ENTORNO
son las vibraciones y onda aérea.
Desde el punto de vista del explosivo, aquellos que presentan una elevada “ET”
son los que dan lugar a un mayor nivel de vibraciones. Así, si es factible, será
mejor utilizar ANFO que hidrogeles. El seccionado y secuenciado de cargas se
puede realizar también con explosivos a granel y encartuchados aplicando.
En cuanto a la onda aérea, se recomienda que el explosivo tenga una relación
“ET/EB” equilibrada y sobre todo que se controle el diseño geométrico de la
vo a ura.
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CRITERIOS DE SELECCION DE
EXPLOSIVOSHUMOS
oxígeno que maximice la energía desarrollada y minimice los gases tóxicos de
detonación, es inevitable la formación de humos nocivos con un cierto contenido en
gases nitrosos y CO. Los humos intervienen como criterio de elección sólo en los
explosivo suele ser un problema de insuficiencia de ventilación de las labores.
La presencia de fundas de plástico, diámetros de carga inadecuados o iniciacionesne c entes pue en ar ugar a un e eva o vo umen e umos.
Los hidrogeles sensibles al detonador dan generalmente gases con buenas
características, mientras que con los hidrogeles a granel hay que tomar ciertas
precauciones, lo mismo que con el ANFO que produce una elevada concentración degases nitrosos.
Los ex losivos elatinosos son eneralmente buenos ero no así las dinamitas con
alto contenido en NA
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CRITERIOS DE SELECCION DE
EXPLOSIVOSCONDICIONES DE SEGURIDAD
, ,
sensibilidad-seguridad. Los explosivos gelatinosos tienen una alta sensibilidad,pero si en la pila de escombro queda por algún motivo (descabezamiento de
barrenos, rotura de cordón detonante, etc., restos de explosivo y es necesario el
empleo de maquinaria pesada: tractores de orugas o excavadoras, puede
producirse la detonación con riesgo para el personal de operación. Este
problema se ha resuelto con el empleo de los hidrogeles y emulsiones que son, ,
grado de sensibilidad adecuada para la iniciación.
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CRITERIOS DE SELECCION DE
EXPLOSIVOSATMOSFERAS EXPLOSIVAS
con grisú o polvo, tanto en minas de carbón como en otras explotacionesmetálicas e incluso de obra pública, pueden dar lugar a grandes catástrofes si se
producen explosiones secundarias.
Por ello, en esos proyectos es preciso efectuar un estudio de la atmósfera y
entorno próximo a la voladura para tomar la decisión de utilizar explosivos de.
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CRITERIOS DE SELECCION DE
EXPLOSIVOSPROBLEMAS DE SUMINISTRO
,
función de la localización de los trabajos y puntos de abastecimiento de losexplosivos y accesorios.
Asimismo, si se dispone de polvorines propios será necesario considerar los
tiempos de almacenamiento y las variaciones de las características explosivas
de algunos de los productos.
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ACCESORIOS DE VOLADURA
APRENDIZAJES ESPERADOS
Seleccionar explosivos a usar de acuerdo a sus características, propiedades,
constitución y presentación
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ACCESORIOS DE VOLADURA
INTRODUCCION
sufrido desde los años cuarenta un fuerte desarrollo tecnológico con el que se haintentado alcanzar los siguientes objetivos:
La iniciación enérgica de los explosivos de las últimas generaciones, mucho
más insensibles que las dinamitas clásicas pero también más seguros.
El control de los tiempos de iniciación para mejorar la fragmentación.,
en las voladuras.
El cebado puntual, en fondo o en cabeza del barreno, o el cebado lineal de
toda la columna de explosivo.
a mayor rap ez y ex a e as operac ones e arranque man en en oun elevado grado de seguridad para el personal e instalaciones.
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ACCESORIOS DE VOLADURA
INTRODUCCION
,
ordinarios por medio de mecha lenta, que implica un alto riesgo de accidentes
para los artilleros y una falta de control de los tiempos de salida con unas
repercusiones negativas en el rendimiento de las voladuras y en las alteraciones
a que pudieran dar lugar éstas, ha sido casi totalmente sustituido por sistemas
más seguros y fiables que pueden clasificarse en dos grupos:
Sistemas no eléctricos
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ACCESORIOS DE VOLADURA
SISTEMAS NO ELECTRICOS DE INICIACION
cordones de muy baja energía están constituidos por un alma de pentrita con un
gramaje variable entre 0,8 y 1,5 glm rodeada de hilados y de una cubierta de
plástico flexible con un diámetro aproximado de unos 3 mm. El detonador
situado en uno de los extremos del cordón es similar al eléctrico, con la única
diferencia de que el inflamador es el propio cordón, y suele estar rematado por
un conectador de plástico, con el que se enlaza al cordón maestro de disparo de.
Estos detonadores se comercializan en el extranjero con diferentes nombres
Anodet, Detaline, Primadet, etc. Presentan una gran ventaja que es la no
n c ac n e os agen es exp os vos, como son os r ge es y e ,pudiendo así conseguirse el cebado en el fondo.
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ACCESORIOS DE VOLADURA
SISTEMAS NO ELECTRICOS DE INICIACION
Detonadores iniciados or cordones detonantes demuy bajo gramaje: Los cordones de muy baja energía
están constituidos por un alma de pentrita con ungramaje variable entre 0,8 y 1,5 g/m rodeada de
hilados de una cubierta de lástico flexible con un
diámetro aproximado de unos 3 mm. El detonador
situado en uno de los extremos del cordón es similar al
eléctrico, con la única diferencia de que el inflamador
es el ro io cordón suele estar rematado or un
conectador de plástico, con el que se enlaza al cordón
maestro de disparo de mayor gramaje. Estos
detonadores se comercializan en el extranjero con
diferentes nombres Anodet, Detaline, Primadet, etc.
Presentan una gran ventaja que es la no iniciación delos agentes explosivos, como son los hidrógeles y el
ANFO, pudiendo así conseguirse el cebado en el
fondo.
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ACCESORIOS DE VOLADURA
SISTEMAS NO ELECTRICOS DE INICIACION
Detonadores Nonel o sistemas de tubo de Choque: Constan de un tubo delgado deplástico transparente de 3 mm de diámetro recubierto en su interior por una fina película de
explosivo de 20 mg/m y una cápsula detonadora semejante a la de los detonadoreseléctricos. La velocidad de la onda de choque dentro del tubo es de unos 2.000 mis y no es
lo suficientemente potente para iniciar a los explosivos en contacto con dicho tubo, por
muy sensibles que éstos sean, por lo que también puede efectuarse de forma efectiva el
cebado en fondo.
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ACCESORIOS DE VOLADURA
SISTEMAS NO ELECTRICOS DE INICIACION
La iniciación uede realizarse mediante un detonador un cordón detonante o una istola
especial cargada con cartuchos de fogueo.
Los intervalos de retardo con los que se comercializan estos detonadores de fabricación
sueca son de 25 ms 100 ms 200 ms 500 ms abarcando desde un tiem o mínimo de 75
ms hasta un máximo de 2.000 ms, dependiendo de los números de la serie.
Para el cálculo de las voladuras hay que tener en cuenta el retardo debido a la transmisión
de la onda de cho ue a través del tubo ue es de unos 0 5 ms or cada metro de lon itud.
Con el fin de dotar a este sistema de mayor flexibilidad y reducir el coste, actualmente el
detonador Nonel se utiliza con una longitud de tubo reducida en combinación con un
cordón detonante de mu ba o rama e 1 /m uniéndolos mediante conectadores de
plástico.
Un inconveniente práctico que plantea este tipo de detonador es la imposibilidad de
com robar los circuitos de dis aro teniendo ue basarse ésta en la sim le ins ección
visual.
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ACCESORIOS DE VOLADURA
SISTEMAS NO ELECTRICOS DE INICIACION
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ACCESORIOS DE VOLADURA
Relés de micro retardo en superficie y enbarreno
El relé de micro retardo en superficie es un
accesorio que intercalado en una línea de cordón
detonante introduce un desfase de tiempo en la
transmisión de la onda de detonación.
Están constituidos por un elemento de micro retardo
sus lados y alojadas en una vaina metálica.
En los de diseño antiguo, el cordón se engarza al
casqu o me co me an e e emp eo e unas
tenacillas y en los más modernos, que son de
plástico, se dispone en los extremos de unos huecos
es eciales ue ermiten con un asador en forma
de cuña fijar correctamente el cordón detonante
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ACCESORIOS DE VOLADURA
Relés de micro retardo en superficie y en barreno
100 ms, dependiendo de la casa fabricante.
La utilización de estos elementos permite conseguir secuencias con un número
ilimitado de intervalos de tiempo, pues incluso pueden colocarse más de uno en
serie dentro del mismo ramal de cordón entre cada dos barrenos.
, ,
semejantes a los anteriores, pues están formados por un pequeño cilindro de
aluminio con un extremo abierto donde se inserta el cordón detonante que inicia
la carga del barreno y en el otro extremo una pequeña anilla por donde se
en e ra e cor n e menor grama e que cons uye a nea maes ra.
Los tiempos de micro retardo varían desde los 25 ms hasta los 1.000 ms y se
necesita uno or cada barreno. Con el fin de eliminar el ries o de fallos es
aconsejable disponer en las voladuras de un circuito doble de iniciación.
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ACCESORIOS DE VOLADURA
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ACCESORIOS DE VOLADURA
Detonadores ordinarios y mecha lenta
contiene dos cargas: una carga base de un explosivo de alta velocidad de
detonación en el fondo del tubo y una carga primaria de un explosivo más
sensible.
Se inician por medio de un ramal de mecha lenta que se engarza al detonador
con una tenacillas o mordaza especial. Esa mecha lenta está fabricada por un
impermeabilizantes, resistentes a la abrasión, a la humedad y a los esfuerzos
mecánicos.
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ACCESORIOS DE VOLADURA
Detonadores ordinarios y mecha lenta
de ignición del detonador debe ser normal al eje del núcleo de la misma.
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ACCESORIOS DE VOLADURA
Detonadores ordinarios y mecha lenta
,
tolerancia del ± 10%. Las aplicaciones de estos accesorios se han ido
reduciendo a lo largo del tiempo, siendo en estos momentos muy esporádica su
utilización.
Un sistema muy útil para encender simultáneamente un gran número de
mechas, en condiciones de seguridad y rapidez, lo constituye el formado por los
,
hasta 3 m/s, y los conectadores de mecha.
El encendido del cordón de ignición puede llevarse a cabo por tres métodos:
ama e un mec ero, res s enc a e c r ca o con una mec a en a.
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ACCESORIOS DE VOLADURA
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ACCESORIOS DE VOLADURA
Cordones detonantes
pentrita en cantidad variable (3, 6,12, 40 y
100 g/m) rodeado por varias capas de
hilados y fibras textiles, con un recubrimiento
exterior de cloruro de polivinilo que permite
que tengan unas características adecuadas
de flexibilidad, impermeabilidad, resistencia
.
La velocidad de detonación es de unos
7.000 m/s. En el cordón de 3 g/m deben
e m narse a es un ones, a no ser que se
efectúen con cordones de gramaje superior.
Si bien la aplicación básica de estos
accesorios es la de transmitir la detonación
iniciada por un detonador a una carga de
explosivo
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ACCESORIOS DE VOLADURA
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ACCESORIOS DE VOLADURA
SISTEMAS ELECTRICOS DE INICIACION
Estos accesorios están constituidos por una
cápsula de aluminio o cobre en la que se aloja un
inflamador, un explosivo iniciador y un explosivo
base.
cantidad de fulminato de mercurio de que
disponen, normalmente de 1 ó 2 gramos que
corresponden a los números de potencia 6 y 8
respec vamen e, o cua qu er o ro exp os vo
equivalente, por ejemplo pentrita prensada, etc.
Si el detonador es de retardo o micro retardo entre
el inflamador y el explosivo primario existe un
elemento pirotécnico retardador.
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ACCESORIOS DE VOLADURA
SISTEMAS ELECTRICOS DE INICIACION
Los detonadores eléctricos se clasifican en función de las siguientes
características:
1. Tiempos de detonación.
2. Características eléctricas, y
. .
De acuerdo con el lapso de tiempo transcurrido entre
el momento en que se energetiza el detonador y el instante en que se produce la
e onac n e as c psu as se agrupan en:
Detonadores instantáneos Detonadores tem orizados. De retardo de microrretardo.
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ACCESORIOS DE VOLADURA
FUENTES DE ENERGIA
Explosores, Baterías y Red de Energía Eléctrica.
Tanto las baterías como las líneas eléctricas son fuentes de energía poco
adecuadas para el disparo de voladuras y sólo en casos especiales y con una
autorización expresa podrán emplearse.
Dentro del grupo de explosores los más utilizados son los de condensador.
Mediante una magneto de manivela o una pila se carga progresivamente el
con ensa or, cerr n ose e c rcu o e orma au om ca o con ro a a cuan o a
tensión alcanzada en el mismo es la adecuada y se produce la descarga de
corriente en un tiempo muy breve.
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ACCESORIOS DE VOLADURA
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ACCESORIOS DE VOLADURA
FUENTES DE ENERGIA
La energetización de las voladuras utilizando corriente alterna de una líneaindustrial o procedente de un grupo generador no es aconsejable, pues como los
valores de la tensión varían con el tiempo con un duración del ciclo de 20 ms,
nunca se sabe con qué intensidad se energetiza la voladura, pudiendo en
consecuencia dar lugar a fallos.
Este método sólo suele emplearse en trabajos subterráneos.
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ACCESORIOS DE VOLADURA
FUENTES DE ENERGIA
En operaciones donde el diámetro de perforación obliga a subdividir la columna deexplosivo para reducir las cargas operantes, se utilizan detonadores eléctricos de
.
con un conjunto grande de barrenos la serie normal de detonadores eléctricos puede
llegar a suponer una limitación técnica. Para obviar este problema se han
desarrollado, desde hace relativamente poco tiempo, los explosores secuenciales.s camente, est n const tu os por un s stema e escarga por con ensa ores y un
equipo electrónico con temporizador para energetizar varios circuitos en intervalos de
tiempo distintos. El número de circuitos más común es de 10 y cada uno de ellos
puede programarse en los modelos más completos con incrementos de 1 ms entre 5
y 999 ms.
El equipo está constituido por los siguientes elementos: unidad explosora, cable
maestro con diez circuitos inde endientes com robador de ex losor com robador
de circuitos.
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ACCESORIOS DE VOLADURA
OTROS ACCESORIOS
Los conectadores pueden ser de dos tipos, según se utilicen para conexiones dedetonadores eléctricos o de cordón detonante. Los primeros están formados por
un pequeño tubito cerrado por un lado en el que se introducen los extremos
unidos de los hilos. Una vez hecho esto, se dobla para garantizar su retención
constituyendo así un elemento eficaz de aislamiento.
Los conectadores para el cordón detonante son pequeños tubos de plástico que
disponen de una hendidura en Ven uno de los extremos que termina en un
taladro dispuesto diametralmente. Permiten la conexión rápida y segura de las
neas e cor n e onan e e gua o eren e grama e
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ACCESORIOS DE VOLADURA
OTROS ACCESORIOS
Otro tipo de conectador es el quesirve para poner en contacto los
detonadores eléctricos con el
cordón detonante, consisten en
pequeños tubos de plástico con
,cordón detonante en la parte más
estrecha y, posteriormente, la
cápsula del detonador en la más
anc a e erc en o una gera pres n.
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