explosivos

2009-2010

José Manuel Durán Sánchez 70.581.444-X

UCLM - EUPA

EXPLOSIVOS

EXPLOSIVOS – ITM. Explotación de Minas

José Manuel Durán Sánchez

TEMA 1. INTRODUCCIÓN A LOS EXPLOSIVOS.

Los explosivos son mezclas de varios componentes cuya finalidad es la de

asegurar el uso de los mismos. La explosión es una reacción química muy rápida que va

a producir una gran cantidad de gases a una elevadísima presión y temperatura. Se ha

comprobado que el volumen de gas es 10.000 veces al del cartucho.

Son precisamente estos gases los que van a producir el trabajo de los explosivos

desprendiendo gran cantidad de roca, pero para que esto se produzca es necesario que el

explosivo este perfectamente encerrado en un recipiente que en nuestro caso es un

agujero que se realiza en la tierra o roca y denominamos barreno.

El barreno nunca hay que llenarlo entero hasta la boca, se llena hasta una altura

de ahí arriba se llena de tierra para que los gases se escapen. El tapón se denomina

retacado.

El retacado tiene como misión tapar lo mejor posible. El mejor sería el hormigón

pero es caro y un lio, por tanto se usa el detritus que se ha sacado del sondeo y se

prensa. Si los gases no estuvieron encerrados, es decir, explota el cartucho en el aire éste

no produce ningún trabajo productivo, pero al ser la reacción tan rápida se produce un

estruendo y la consiguiente onda expansiva, por tanto rompe los cristales, los tímpanos

a las personas.

La nitroglicerina pura es un explosivo de gran potencia y que es líquido, su

problema es que se congela a 8ºC, si esto sucede aparecen unos cristales sólidos

sumamente peligrosos, explotan con una gran facilidad, por ello la nitroglicerina pura

nunca se usa como explosivo por su peligrosidad, es necesario mezclarlo con otros

productos que hagan segura su utilización como explosivo industrial, de hecho es uno

de los principales componentes de los explosivos más usando como “las gomas”.



1.1. Características generales de los explosivos.

Un explosivo es una mezcla de productos, unos combustibles y otros oxidantes

que iniciados debidamente dan lugar a una reacción muy rápida y a una gran producción

de calor, en esta reacción se producen gran cantidad de gases a una alta presión y

temperatura.

Dependiendo del tipo de explosivo su composición será distinta y también será

distinta sus propiedades finales. Esto quiere decir que para cada tipo de aplicación se

debe seleccionar el explosivo más eficaz.

Las características esenciales que se debe conocer de cada explosivo para poder

elegir el que más convenga al tipo de aplicación son las siguientes:

Estabilidad química

Sensibilidad

Velocidad de detonación

Potencia explosiva

Densidad de encartuchado

Resistencia al agua

Humos

1.1.1 Estabilidad química:

La capacidad o aptitud de un explosivo de ser guardado y almacenado sin perder

ninguna de sus propiedades químicas durante un cierto tiempo. Es fundamental guardar

los explosivos como reserva para las voladuras por si en el transporte algo falla. Los

explosivos se guardan en un sitio llamado polvorín, hay polvorines que son portátiles y

que tienen una capacidad limitada, pero si las cantidades a guardar se pueden hacer en

cuevas que cumplan todo y estén autorizadas por industria para una determinada

capacidad. Si estos explosivos tuvieran humedades ciertos tipos de explosivos no se

pueden guardar en él como las nagolitas “NAFOS”. El problema que tienen estos es que

absorben el agua y si esto se produce se “jodió” el explosivo. Por tanto nunca guardarlo

en polvorines húmedos. Por otro lado están las gomas que se comportan perfectamente

ante la humedad. Por tanto hay productos que tienen una buena estabilidad (gomas) y

unos que mala (nagolitas).

*Está completamente prohibido guardar explosivos y detonadores juntos.

Antiguamente se transportaban en vehículos distintos, en la actualidad los explosivos

van en un camión y detrás un carro especial habilitado para los detonadores.



1.1.2 Sensibilidad

Capacidad o facilidad de detonar, es decir, mayor o menor grado de energía que

necesita que se la comunique para que se produzca su explosión. Los explosivos

sensibles son fáciles de hacerlos explotar pero también es más fácil que se produzca una

explosión fortuita, el tiempo de carga de la voladura es menor y teniendo en cuenta que

cuando los explosivos entran por la corta es necesario parar toda la instalación, la

rapidez en la voladura es fundamental.

Por el contrario si son explosivos poco sensibles, es decir, muy seguros

posiblemente no se pueden explotar con detonadores convencionales, y necesitan

detonadores de mayor potencia e incluso multiplicadores. La carga es más lenta y por

tanto el m3 podría salir más caro.

En cualquier caso la diferencia entre los explosivos industriales es poca, siendo

ambos lo suficientemente seguros para usarlos sin problema.

Sensibilidad a la onda explosiva.

Los laboratorios para comparar la onda explosiva. Se coloca un cebo. Se va

explotando cada vez más cerca (d, d‟, d‟‟, d‟‟‟ …) hasta que explotamos el otro. Hay

tenemos la sensibilidad de onda.



1.1.3 Velocidad de detonación.

Se expresa en m/s, suele estar entre los 2000 m/s (nagolita) y 7000 m/s (gomas).

Voladura de gran velocidad para el estéril y así volar media montaña, de poca velocidad

para roca ornamental.

Se le llama velocidad de detonación y se expresa en m/s a la velocidad de

propagación de la explosión en un determinado explosivo. Supongamos un cartucho de

7‟5km y lo iniciamos en uno de sus extremos, los 7‟5kms de cartucho tardan un

segundo en llegar al final.

Es una característica fundamental a la hora de seleccionar el explosivo idóneo,

para una aplicación se deberá elegir un explosivo con una elevada velocidad cuando

queramos producir mucho y tamaños pequeños, por el contrario elegir un explosivo de

poca velocidad si queremos obtener grandes bloques. La velocidad de detonación de los

explosivos industriales oscila entre los 2000 m/s (nagolitas) a los 7000-7500 m/s de las

gomas.

Las pólvoras negras tienen muy poca velocidad y permiten sacar grandes

bloques.

V = velocidad buscada.

v = Velocidad de mecha. (Conocida).

t = BC + CE = BE (1)

V v v

BC = BE – CE V = BC . v (2)

V v BC – CE



1.1.4 Potencia explosiva.

La potencia puede definirse como la capacidad de un explosivo para quebrantar

y proyectar la roca. Depende de la composición del explosivo, aunque puede mejorarse

con una adecuada técnica de la voladura.

La potencia se toma en base a un patrón asignado a la goma pura, que se le

asigna por convenio el 100%, de modo que un explosivo del 75% tiene una potencia

que es el 75% de la goma pura.

1.1.5 Densidad de encartuchado.

La densidad de encartuchado es también una característica muy importante de

los explosivos. Depende más de la fábrica que del usuario y sobre todo de las materias

primas empleadas en su fabricación. Si tenemos que cargar barrenos con agua física en

su interior, los explosivos empleados debían de tener una densidad superior a la unidad.

Porque teniendo en cuenta que la máxima responsabilidad de un explosivo está en el

fondo del barreno, tiene que estar completamente lleno de explosivos. Si el explosivo

tiene una densidad menor de 1, el explosivo flotaría en el agua y nunca se debería

emplear en estas condiciones.

Todos los explosivos gelatinosos (gomas, riogeles,…) se comportan

perfectamente en este sentido (densidad > 1). Por el contrario los explosivos

pulverulentos como las nagolitas jamás se deben poner en contacto con el agua por 2

motivos.

1º Su densidad es inferior a 1 y flotan

2º En contacto con el agua se descomponen



1.1.6 Resistencia al agua:

Cabe diferencias 3 conceptos:

1º Resistencia al contacto con el agua

2º Resistencia a la humedad

3º Resistencia al agua bajo presión de la misma (voladuras submarinas).

Se entiende por resistencia al agua a aquella característica por la cual un

explosivo sin necesidad de envoltura especial. Mantiene sus propiedades de uso

inalteradas en un tiempo mayor o menor lo cual permite que sea empleado en barreno

con agua. Un caso frecuente sería el de un barreno que se encuentran con la mitad de su

longitud lleno de agua, en este caso se usan gomas, riogeles o emulsiones. Todos estos

productos que poseen una buena o excelente resistencia al agua.

Los explosivos pulverulentos (nagolitas) están totalmente desaconsejados porque

sus componentes pueden disolverse en el agua inutilizando el producto. Por regla

general los explosivos gelatinosos (gomas) son explosivos de alta densidad, mientras

que los pulverulentos (nagolitas), tienen una densidad bastante menos.

Si de lo que hablamos son de paredes húmedas, pero no con agua también

podrían usarse explosivos pulverulentos para ello tenemos dos posibilidades.

1º Hacer el pedido de nagolita en vez de en saco, pedirlo como nagolita

encartuchada de plástico, problema es más cara que la de granel, pero se moja menos.

2º Utilizar la nagolita a granel en sacos de 50kgs pero de manera que el contacto

con las paredes sea el más corto posible, es decir, reducir al máximo el tiempo de carga

de los barrenos. Poner el mayor número de artilleros posibles y gente a ayudar, o bien

hacerlo en 2 partes, se carga una se vuela, y luego se carga la otra y se vuela.



1.1.7 Humos

Se designa con esta palabra al conjunto de los productos resultantes de la

explosión. Estos humos contienen gases nocivos como CO y vapores nitrosos, y su

presencia a los trabajos subterráneos puede ocasionar intoxicaciones graves a las

personas.

En los trabajos subterráneos el explosivo tiene que tener una combustión

completa que proporciona suficiente cantidad de oxígeno para que todo el CO pasa a ser

CO2, por el contrario en la minería a cielo abierta está permitido el empleo de todo

explosivo industrial.



TEMA2. BALANCE DE OXÍGENO EN LAS REACCIONES

EXPLOSIVAS: COMBUSTIÓN COMPLETA E

INCOMPLETA.

Independientemente de la influencia que tiene el oxígeno las características de

los explosivos hay un hecho fundamental sobre el que el oxígeno es el eje principal. En

la minería subterránea no deben de utilizarse explosivos que den lugar al peligroso CO

que es un gas que se fija en la sangre paralizando las funciones vitales sin que la agonía

se advierta, y sin que se pueda prever porque este peligroso gas es incoloro, inoloro e

insípido.

Para lograr estos objetivos el oxígeno tiene que están en la proporción necesaria

para que la combustión sea completa, dando así lugar a que todos los átomos de carbono

se oxiden completamente y pasen a anhídrido carbónico (CO + O = CO2), que las de

hidrógeno den lugar a agua pudiendo estar presentes también las moléculas del inerte

nitrógeno y también las de exceso de oxígeno si las hubiese.

Ejercicio.1. Calcular el coeficiente “m” de la nitroglicerina en un explosivo preparado

con nitrocelulosa así como la composición centesimal de esta mezcla explosiva para

que se verifique una combustión perfecta.

Pm: 227.

Pm: 1008

C → 24 + 3m = P

H → 32 + 5m= 2q

O → 36 + 9m= 2p + q

N → 8 + 3m= 2n

m= 56 → 1008 + 56·227= 13720

x= 7’34%

y= 92’66%



Ejercicio.2. Calcular la composición centesimal de la mezcla de 5 moles de

trinitrofenol y nitrato amónico para tener una combustión completa.

Pm: 229.

Pm: 80.

C → 6 = P

H → 3 + 4m= 2q

O → 7 + 3m= 2p + q

N → 3 + 2m= 2r

m= 6‟5 → 229 + 6‟5·80= 749

x= 229/749= 0‟305 → 30‟5%

y= 100- 30‟5= 69‟5%

Ejercicio.3. Calcular la composición centesimal de una mezcla de 7 moles de

trinitrofenol y chelita para que se dé una combustión completa.

Pm: 229.

Pm: 117’5.

C → 6 = P

H → 3 + 4m= 2q

O → 7 + 4m= 2p + q

N → 3 + m= 2s

Cl → m= 2r

m= 13/4= 3‟25

229 + 117‟5 · 3‟25= 610‟875

X= 229/ 610‟875= 0‟3748 → 37‟48%

y= 100-37‟48% = 62‟52%



Ejercicio.4. Calcular la composición centesimal de un explosivo preparado con

tetralita y clorato potásico.

Pm: 287.

Pm: 123’5.

C → 7 = P

H → 5= 2q

O → 8 + 3m= 2p + q

N → 5 = 2s

Cl → m= 2r

m= 8‟5/3 = 2‟833

287 + 123‟5 · 2‟833= 637

X= 287/ 637= 0‟45 → 45%

y= 100-45% = 55%



Balance de oxígeno.

Es normal expresar el exceso o defecto de oxígeno de un explosivo en % en relación al

peso molecular del mismo. Considerando los principales ingredientes de las mezclas

explosivas, puede decirse que todos los nitratos, cloratos y percloratos tienen exceso de

oxígeno, es decir, un balance de oxígeno positivo, también tiene balance de oxígeno positivo la

nitroglicerina.

El resto de los explosivos tiene balance de oxígeno negativo.

Ejercicio. 5. Determinar el balance de oxígeno de la tetranita, cuya relación explosiva

es:

2·287= 584

Para obtener una combustión completa nos sobra el CO y el H2.

17·32/2 = 272

272/584= 0’478 → - 47’38%

Ejercicio. 6. Determinar el balance de oxígeno de la nitroglicerina (PM= 227) cuya

reacción es:

16·2 / 4= 8 (oxígeno)

8/227= 0’0352 → 3’52%



Ejercicio. 7. Calcular el coeficiente m de la sidrita en una mezcla con trinitrofenol,

sabiendo que la mezcla para que se verifique es de 37’5% de trinitrofenol y 62’5 de

sidrita.

117’5m= 143’125 + 73’4375m

m= 143’125/ 44’0625= 3’25

Ejercicio. 8. Calcular m del trinitrofenol preparado con nitrato amónico sabiendo que

en la mezcla hay un 30’57% de trinitrofenol y 69’43% de nitrato amónico

80m= 158’99 + 55’594m

m= 158’99/ 24’456= 6’5

Ejercicio. 9. Calcular el balance de oxígeno de los siguientes cuerpos.

Por tanto faltaría una molécula de O2 (PM=32).

PM= 316

32/316= 0’1012 → - 10’12%

5·32/ 2= 80

80/ 235= 0’3404 → 34’04%

27·32/2 = 432

432/482= 0’8962 → - 89’62%



**Explosivos comerciales

Una vez conocidas las principales características de los explosivos, así como su

balance de oxígeno, ha llegado el momento de conocer los industriales. Los vamos a

dividir en 2 grupos los que llevan nitroglicerina (A) y los que no llevan esta (B).

TEMA 3: EXPLOSIVOS CON NITROGLICERINA

(Dinamitas).

Se entiende como dinamitas a unas mezclas todas sensibles al detonador y cuyo

principal ingrediente es la nitroglicerina. Su número es tremendamente variado según

los países y marcas comerciales. En función de los componentes adicionales que

mejoran la utilización de las dinamitas.

3.1. Principales aditivos de las dinamitas.

Explosivos bases: Nitroglicerina y nitrocelulosa

Explosivos complementarios: Trinita, trinitrobenceno, etc…

Aditivos generadores de oxígeno: Nitratos (amónico, sódico, potásico), cloratos,

percloratos, etc…

Sustancias que aumentan la potencia: Polvos de aluminio, silicio y magnesio.

Sustancias modificadoras de la temperatura: Cloruro sódico y bicarbonato de

sosa.

3.2. Clases de dinamitas.

Gomas iniciales: están constituidas principalmente por nitroglicerina y

nitrocelulosa, también pueden llevar en su composición otros componentes de los ya

mencionados que les dan características especiales.

Las ventajas más importantes son:

1º su consistencia plásticas.

2º su gran densidad.

3º su elevada resistencia al agua.



Tienen una gran potencia siendo la goma pura el más potente de todos los

explosivos industriales. Poseen además una elevada sensibilidad y gran velocidad de

detonación. Y ha sido precisamente su gran sensibilidad, unido a su alto precio lo que

ha provocado que estos explosivos estén hoy en desuso siendo sustituidos por las

“gomas especiales”. Incorporan como agente oxidante el nitrato amónico que además

actúa como oxidante para lograr que la combustión sea completa, tiene una potencia

análoga a la de las gomas anteriores pero con menores proporciones de nitroglicerina y

por tanto menor coste por m3 volado. Por tener nitrato amónico la resistencia al agua es

algo menor que las gomas normales, sin embargo se pueden usar sin ningún problema

en barrenos llenos de agua.

Su mayor aplicación es como carga de fondo de barrenos de mediano y gran

diámetro, para voladuras en rocas de dureza dura y muy dura.

Para diámetro por debajo de 2‟‟ suele ser el explosivo base. Dado que para el

NAFO (nagolitas) este diámetro está próximo al crítico. “Se define diámetro crítico a

aquel cuyo diámetro inferior, el explosivo no explota”.



TEMA 4. EXPLOSIVO DE BAJA DENSIDAD: ANFO-

NAFO-NAGOLITA.

Son unos explosivos llamados pulverulentos (un grano es parecido a un grano de

arroz) y desde 1975 año en que se empezaron a usar, más de la mitad de los explosivos

usando en el mundo son ANFOS. Su importancia en el conjunto de las voladuras y las

características de sus componentes han permitido investigaciones para el mejor

conocimiento y aprovechamiento de sus características detonantes.

4.1 ANFOS. Características más importantes.

Desde que en 1947 tuvo lugar la desastrosa explosión en una fábrica de nitrato

amónico en Texas “USA”. A parte de otras consecuencias este fenómeno hizo centrar a

los fabricantes de explosivos para estudiar sus posibilidades como explosivo nato. En la

década de los 60‟s se empezó a emplear con cierto éxito en Canadá. Un explosivo a

base de nitrato amónico sensibilizado con un combustible barato como el fuel-oil. Así

surgió el ANFO (amonic nitrate fuel oil) que por su potencia relativamente elevada, su

facilidad de manipulación y su bajo precio, ganó con rapidez la supremacía en la mayor

parte de canteras y minas a cielo abierto.

El ANFO es una mezcla simple de nitrato amónico en forma de granos “pills” y

de fuel-oil, en una proporción de 94‟5% de nitrato amónico y 5‟5% de fuel-oil. En el

buen rendimiento que podemos sacar de las nagolitas va a depender de 2 factores.

A) El que depende del fabricante (características intrínsecas).

B) Factores que dependen del usuario (factores externos).

Las características intrínsecas son:

A) Tamaño y tipo de grano.

B) Contenido de fuel-oil.

C) Contenido en agua.

D) Sensibilidad

Factores externos

A) Densidad de carga

B) Diámetro de la carga

C) Iniciadores



4.1.1. Características intrínsecas:

Tamaño y tipo de grano. Los granos tienen un tamaño similar al de un grano de

arroz, son porosos y tienen un tono amarillento debido a un colorante que se le añade y

cuya misión es conseguir que la mezcla de nitrato y fuel-oil sea lo más homogénea

posible.

Contenido en fuel-oil. La figura representa la velocidad en la detonación en

función del % de fuel-oil. La máxima velocidad de detonación se consiguen con el

94‟5%, mezcla que también está equilibrada en oxígeno, ni le falta ni le sobra.

Si nos movemos en la zona A, tendremos más cantidad de nitrato amónico y

como este cede oxígeno, habrá exceso de oxígeno. Por el contrario se aumentamos el %

de fuel-oil el nitrato amónico baja y por ende hay un defecto de oxígeno. Debido a esto

deficiente combustión se va a producir CO cosa totalmente prohibida en la minería

subterránea. Por tanto nagolitas nunca en subterránea.

Contenido en agua. Teniendo en cuenta la figura, la máxima velocidad es con

0% de agua, a partir de ahí a medida que aumentamos el contenido de agua la velocidad

disminuye, a partir del 9% de agua es un desastre.



Sensibilidad. La sensibilidad de la nagolita es mala pero puede aumentarse,

aumentando su densidad, si volcamos el saco es de unos 0‟6gr/cm3, pero si apisonamos

aumento la densidad, pero ojo! Lo ideal es 0‟8-0‟85gr/cm3 pero como seamos muy

animales y nos pasemos de 0‟95gr/cm3 hacemos insensible la nagolita.

4.1.2. Factores externos.

La figura muestra la influencia de la densidad de carga sobre la velocidad de

detonación.

Se observa que el aumento de la velocidad de detonación es casi lineal con el

aumento de la densidad. En la figura se muestran tres diámetros de sondeo siendo casi

paralelas las tres curvas.

La densidad de carga debe conseguirse en el proceso mismo de su colocación en

el barreno mediante técnicas que van desde el compactado hasta el llenado por

cargadores especiales. De esta forma podríamos conseguir densidades incluso

superiores a la unidad, pero en general la sensibilidad disminuye notablemente con

densidades superiores a 0´95.



El efecto del diámetro de la carga sobre la velocidad de detonación en los anfos

se aprecia en la figura; en ella se puede observar cómo crece la velocidad de detonación

a medida que el diámetro de barreno aumenta hasta cierto límite, (9 – 8 pulgadas), a

partir del cual la velocidad de detonación permanece constante.

Este hecho ha llevado a la tendencia de utilizar calibres de perforación cada vez

mayores, porque de esta manera aprovechamos mejor las características de la nagolita, a

la vez que se reducen los costos totales por metro cúbico de roca arrancada.

Las nagolitas se pueden usar de carga única de barreno para diámetros de entre

10 a 12 pulgadas y en terrenos semiduros como máximo.

Se sabe que un diámetro próximo a las dos pulgadas es el diámetro crítico más

bajo para lograr una autopropagación satisfactoria de los anfos, por lo tanto nunca se

debe usar este explosivo con diámetros inferiores a las dos pulgadas. Lo más normal es

utilizarla como carga de columna utilizando como carga de fondo explosivos muy

potentes: gomas y riogeles. En este caso con diámetros de 3 pulgadas a mayores se

pueden utilizar para rocas de semiduras a duras.



4.2. Iniciación de las nagolitas.

Al estudiar la iniciación de un explosivo hay que tratar de conseguir de él una

velocidad de detonación lo más barata posible para conseguir un mayor

aprovechamiento de su potencia.

El iniciador de un barreno cargado de anfo debe proporcionar una energía

suficiente para provocar la detonación de todas sus partículas, porque de no ser así

puede provocar defragación o detonación parcial (la voladura falla). Este fenómeno se

puede observar por la emisión de humo naranja que es desprendido después de la

explosión. Estos gases son óxidos nitrosos provocados por:

1. Insuficiencia de cebado.

2. Presencia de agua en el barreno.

3. Mala mezcla de N.A. y F.O.

Diversos estudios han demostrado que independientemente de que se consiga la

potencia mínima necesaria para iniciar el anfo, es imprescindible también utilizar una

cantidad mínima de un explosivo muy potente.

Todos los parámetros vistos (diámetro de barreno, dimensión de los granos,

homogeneidad de la mezcla, etc.) influyen en el valor de la velocidad de detonación

alcanzada.

Para diámetros de barreno inferiores a 6 pulgadas estas consideraciones tienen

muy poco valor, puesto que será prácticamente imposible alcanzar velocidades de

detonación superiores a los 3000 metros, por muy bien que las iniciemos.



Actualmente se siguen investigando diversas sustancias metalizadas a base de

aluminio, manganeso, etc., para aumentar sus características energéticas. De momento

no se han obtenido resultados concluyentes.

Las nagolitas tienen que tener unas características de voladura muy especiales,

para obtener un óptimo rendimiento de los mismos, los barrenos deben de estar secos

sobretodo deben de tener un diámetro grande de perforación, una nagolita que no reúne

estos requisitos ideales difícilmente pasará de los 2000m/s de detonación, pero si el

diámetro sobrepasa las 6‟‟ y con una buena iniciación se pueden alcanzar los 3000-

3500m/s.

Experimentalmente y con diámetros de 12‟‟ se ha podido conseguir velocidades

de 4500m/s.

Los mejores resultados se han conseguido con la llamada iniciación axial, que

consiste en poner sobre un cordón detonante, por ejemplo del 12, cartuchos de G2

pegados con cinta aislante teniendo en cuenta no pasar los 370gr/ml de cordón

detonante. La longitud del cordón debe ser de la del barreno +2m que sobresale por

arriba.

Así la iniciación sería: se coloca arriba disparamos y se va a iniciar en multitud

de puntos, tantos como cartuchos tengamos dentro del barreno.

Esta es la mejor iniciación que podemos tener pero es la más cara, no por el

precio del explosivo sino por el tiempo que tenemos que estar parados.



4.3. ¿Por qué es necesario acelerar las nagolitas a tanta velocidad?

La teoría de mecánica de rocas indica que el explosivo más adecuado para

fracturar un determinado tipo de roca es el que tiene una velocidad de detonación igual

o superior a la velocidad de transmisión de esa roca. Para fracturar rocas muy duras, es

necesario emplear explosivos rápidos y potentes.

La mayoría de estas rocas entre las que pueden encontrarse los granitos, dioritas,

basaltos, cuarcitas, etc… tienen una velocidad propia de transición superior a los

4000m/s, si empleamos nagolita para su arranque con una velocidad de detonación de

3000m/s aparte de tener una mala fragmentación tendremos un frente de cantera

totalmente irregular, porque la nagolita no tiene ni la densidad, ni la velocidad suficiente

que garantice una potencia desarrollada capaz de producir unos buenos efectos de

fragmentación en rocas tan duras y compactas.

Podemos concluir diciendo que el ANFO puede ser un explosivo que con una

iniciación eficaz puede proporcionar una serie de ventajas que de otra forma le harían

muy poco útil en todas aquellas rocas que por sus características necesitan mayor

potencia.

En España se fabrican los ANFOS como nagolitas (nombre comercial) se

suministra en sacos de 50kgs o en cartuchos siempre de calibres superiores a 45mm

empaquetados en cajas de 25kgs. La aplicación más corriente es como carga total en

rocas blandas y con diámetros siempre superiores a 7‟‟ y como carga de columna en

rocas de dureza dura o semidura utilizando en este caso un explosivo potente como la

G2 o los riogeles como carga de fondo.



4.5. Como actuar frente al problema del agua en los barrenos.

1º Desaguar previamente el barreno bien por soplado con aire comprimido o

bien mediante el uso de bombas especiales con la limitación que supone la altura de

aspiración.

2º Introducir en ANFO en bolsas de plásticos para que no hay contacto con las

paredes húmedas del barreno, con el problema de lograr que los cartuchos desciendan

hasta el fondo del barreno porque la nagolita tiene una densidad inferior a la mitad y

flota. Asique difícilmente la podemos hacer llegar hasta el fondo del barreno, requisito

este fundamental para que la voladura salga bien.

3º Introducir en el fondo un explosivo que tenga buen comportamiento en el

agua y luego emplear la nagolita en las partes altas del barreno donde ya no existe agua

física.

¿Qué es el diámetro crítico?

Todo aquel diámetro por debajo del cual no es capaz de explotar un

barreno o cartucho.



TEMA 5. HIDROGELES (riogeles).

Podemos definir los hidrogeles como: composiciones explosivas formuladas en

términos de un sistema de oxidación–reducción, constituidos por una parte oxidante

generalmente nitratos y otra reductora con suficiente defecto de oxígeno como para

reaccionar violentamente con el exceso de este mismo elemento del agente oxidante.

Como sensibilizador el más usado es el TNT porque el diámetro crítico de los

hidrogeles varían en función del % de TNT que lleva como indica la figura y aunque

pasando del 30% aún se rebaja en algo el diámetro crítico por motivos económicos no

se suele pasar de este porcentaje.

Comportamiento ante la detonación según el explosivo usado.

H (Riogel) y N (nagolita).

5.1. Comparación entre riogel y nagolitas.

Los hidrogeles nacieron para paliar los defectos de las nagolitas por lo tanto,

vamos a analizar las ventajas de los hidrogeles respecto a los ANFOS, en los barrenos

con agua al no poderse emplear las nagolitas por su nula resistencia al agua, es obligado

en empleo de los riogeles.

En los barrenos secos es donde es preciso analizar todos los factores que

influyen en el costo de la explotación, antes de dar una respuesta adecuada. En general

se puede decir que cuanto más seco y menos dura es una formación menores son las

ventajas que presentan los hidrogeles respecto a los ANFOS.



El factor más importante que hace los hidrogeles mejor que el ANFO es

económico, ya que conllevan una reducción de perforación, es decir, para volar lo

mismo necesitamos 50 barrenos de nagolitas y 25 barrenos de riogel, y como los

barrenos valen dinero, sale caro.

Otros factores que influyen son la velocidad y presión de detonación; mientras

que los ANFOS tienen una velocidad real de detonación de 2000-2500m/s, la de los

hidrogeles alcanza sin problemas los 4000-4500m/s. La figura muestra la variación de la

presión de detonación de los hidrogeles y de los ANFOS.

El pico inicial de alta presión desarrollado por los hidrogeles produce una

composición en la roca que rodea al barreno lo suficientemente fuerte como para

debilitarla incluso de fracturarla por exceder el límite de resistencia a la compresión de

la roca. Este fenómeno se extiende una distancia muy corta aproximada 2 veces el

diámetro del barreno, a continuación esta compresión desciende bruscamente de tal

forma que permite a la roca expandirse, hecho este que provoca superar el límite de

resistencia a tracción de la roca originando roturas en la roca por tracción. Como la

resistencia a la tracción de una roca es aproximadamente una centésima parte de su

resistencia a la compresión, este hecho provoca que se pueda extender a distancias

mayores del barreno produciendo agrietamiento en la roca.

Todos estos acontecimientos tienen lugar antes de que se produzca ningún

movimiento en la masa de la roca, posteriormente debido a la presión se produce el

desprendimiento de la masa rocosa, dando lugar a una mayor reducción del tamaño de

los fragmentos por efecto de colisión y caída de los mismos.

Debido a la escasa presión desarrollada por el ANFO, las distancias a las caras

libres, a las que puede romper formaciones duras son muy pequeñas y este hecho es

aún más pronunciado cuando las partes a volar están encerradas, es decir, sin superficie

libre que permitan su desplazamiento como sucede en las partes bajas de los barrenos.

Esta es la razón por que cual los hidrogeles se usan preferentemente como carga de

fondo en las formaciones en las que el ANFO sólo puede arrancar la parte más alta de la

voladura (banco).



En las voladuras hay que evitar a toda costa la formación de los repies

(formaciones que no han sido voladas adecuadamente, están a ras del suelo), Los repiés

fastidian el funcionamiento de la actividad, ya que la pala choca contra ello y no puede

seguir, por tanto hay que dejarlos al descubierto como se pueda, con sus

correspondientes dificultad en la carga y retraso en esta, por tanto los repies hay que

eliminarlos.

Tenemos dos opciones: Si está más o menos fracturados le metemos 2 o 3

cartuchos (taqueo) y lo volamos, sino está muy fracturado hacemos pequeños barrenos

de 28mm de G2 y volamos.

*Por tanto la mejor voladura posible es aquella que nos de los mayores fragmentos que

se puedan cargar, salvo que llevemos los camiones con dos piedras obviamente.

De todo lo expuesto deducimos que en raras ocasiones se utilizan para cargar los

barrenos o sólo nagolitas o sólo hidrogeles, la mejor solución es una mezcla de ambos

utilizando como carga de fondo siempre, el explosivo más potente, bien G2 o bien

hidrogeles y como carga de columna nagolita. En los últimos años la carga de los

hidrogeles se ha mecanizado, es decir, se pueden cargar con camiones especiales con

una manguera cuyo diámetro debe ser inferior al ratio crítico del explosivo. Este método

tiene la ventaja de que como los hidrogeles son fluidos permiten llegar al fondo del

barreno aunque las paredes sean irregulares.

Este método se usa más cuando el buzamiento es horizontal que cuando es

vertical, simplemente porque el acceso es mucho más difícil en horizontal.



A parte de lo expuesto para poder realizar una comparación objetiva entre

hidrogeles y los ANFOS es necesario considerar todos los factores que influyen en el

costo de una explotación (C.Perforación, c.voladura, c.carga, c.transporte,…) así como

los costes de mantenimiento de las instalaciones. Está claro que la razón más importante

del uso de las nagolitas es la de ser la fuente de energía explosiva más barata. Sin

embargo conviene tener en cuenta que el empleo del ANFO puede llevar asociada gran

cantidad de costes ocultos como un exceso de perforación, problemas de repies que se

traducen en un menor rendimiento de las cargadores, mayores gastos de mantenimiento,

etc… Estos costes muchas veces pasan desapercibidos en el conjunto de los gastos

operativos.

Sobre este particular sería muy útil tener en cuenta que en muchas ocasiones un

pequeño incremento en el coste del explosivo queda ampliamente compensado en virtud

de los considerables ahorros que esto produce en toras partidas del coste total de la

explotación.

Por todo lo dicho podemos afirmar que en la mayor parte de las voladuras, los

hidrogeles compiten ventajosamente con el ANFO, siendo tanto mayor esta ventaja

cuanto más dura sea la roca, pero aún en los casos en los que las diferencias no sean

apreciables la solución más favorable, resulta de la combinación de ambas, usando los

hidrogeles como carga de fondo y los ANFOS de columna.

5.2. Puede resumirse como ventajas de los hidrogeles las siguientes:

1º Debido a su gran insensibilidad son muy seguros, tanto en la voladura en si,

como en la manipulación de los mismo en el desescombro.

2º Permiten carga a granel, con un grado de llenado prácticamente del 100%,

este representa no sólo el máximo aprovechamiento del explosivo sino también de la

perforación.

3º Su resistencia al agua es excelente

4º Tienen elevada velocidad de detonación, elevada densidad y elevada potencia.

5º Permiten la mecanización del procedimiento de carga.

5.3. Inconvenientes del hidrogel frente a los ANFOS:

1º Un precio más elevado que los NAFOS

2º Operación de carga más engorrosa y menos simple que los NAFOS

3º Posibles pérdidas en zonas agrietadas.



TEMA 6. ACCESORIOS DE LAS VOLADURAS

Generalidades: A parte de escoger el explosivo adecuado para la voladura,

tenemos toda una gama de accesorios para que la voladura sea exitosa, por ello debemos

hacen un bien uso de estos ya que van a participar en la detonación.

Dentro de estos accesorios y en la técnica de la voladura eléctrica, es sin duda el

detonador, el elemento más importante tanto por los riesgos que entraña su

manipulación, pero sobre todo por la influencia que ejerce sobre los resultados de la

voladura, su fragmentación específica y su distribución que va a marcar la secuencia de

encendido.

6.1. Detonadores eléctricos, descripción.

El detonador eléctrico está constituido por una cápsula metálica que puede ser de

cobre o de aluminio. El de aluminio es el empleado habitualmente pero si vamos a tener

problemas con el grisú o similares se usa el de cobre, ya que permanece menos de 10seg

incandescente, mientras que con el aluminio duran más tiempo los trocitos

incandescentes y da tiempo a que el grisú explote. Por tanto a cielo abierto

generalmente aluminio y subterránea dependerá.



La cápsula está cerrada por el extremo de abajo y abierta por el otro en cuyo

interior lleva un explosivo base o secundario, otro iniciador o primario y un inflamador.

En la parte abierta que es por donde salen los hilos está tapado por un tapón de

polivinilo apretado mediante unas magulladuras de tal manera que lo hacen totalmente

impermeable, para poder ser utilizado en agua.

Cuando el detonador es de tiempo (retardo o microrretardo) lleva incorporado

entre el inflamador y el explosivo primario un dispositivo llamado parta retardadora.

El inflamador es una resistencia perfectamente calibrada y de la que parten unos

hilos eléctricos que salen al exterior. Los hilos se enrollan en madejas según su longitud

que puede ser variable a petición del usuario y estas madejas se desenrollan para

extenderlas fácilmente sin que se formen nudos. Si el detonador es instantáneo (nº 0), el

inflamador se pone incandescente en el momento en que se da la orden desde el

explosor, esto sucede porque es el único detonador que no lleva pasta retardadora.

Todos los demás, es decir, del (nº 1) en adelante en el caso de detonadores de recarga,

entre un nº y su consecutivo hay medio segundo, este tiempo diferencial se consigue

con una mayor o menos longitud de la pasta retardadora, por lo tanto a medida que

aumentamos de nº aumenta la longitud del detonador. Los números están en el fondo

del mismo.

6.1.1. Clasificación de los detonadores eléctricos: Se clasifican en función de los

siguientes criterios:

A) Por su retardo en la detonación

A.1) Detonadores de retardo de 0‟5seg.

A.2) Detonadores de microrretardo pueden ser de 20 o 30mseg.

A.3) Detonadores instantáneos el nº 0.

B) Por su sensibilidad eléctrica.

B.1) Detonadores sensibles (S)

B.2) Detonadores insensibles (I)

B.3) Detonadores altamente insensibles (AI)

B.4) Detonadores sísmicos

C) Por su tipo de aplicación

C.1) Detonadores sísmicos

C.2) detonadores antigrisú

C.3) Detonadores bajo presión de agua.



A) Según retardo:

A.1. Detonadores instantáneos

Estos detonadores como incide directamente la pastilla (inflamador) con la carga

detonadora, su explosión coincide prácticamente con el instante de iniciación del

inflamador.

Su utilización en las voladuras de arranque queda reducida a la primera filla de

barrenos o bien para utilizarlas en el taqueo. Se llama taqueo a aquellas voladuras para

quitar los pies o romper rocas grandes de la voladura que ha fallado.

A.2. Detonadores de retardo

Estos detonadores hacen explosión a intervalos regulares de tiempo. Se

diferencian de los instantáneos en que estos si tienen pasta retardadora que es la que va

a provocar que el tiempo de explosión de un número a su consecutivo sea de 500mseg.

La roca empieza a agrietarse en las proximidades de un barreno tan pronto se produce la

explosión, completándose este agrietamiento en algunos milisegundos pero siendo

proyectada fuera de su lugar unos 90-120mseg después del disparo. Este dato depende

de la naturaleza de la roca, del tipo de explosivo, y del sistema de carga, aunque

podemos afirmar que en pizarras y caliza su valor oscila entre 110-120 mseg. Estos

detonadores con una secuencia de encendido de 0‟5 seg, es un intervalo excesivamente

grande para las voladuras a cielo abierto, porque la segunda fila de barrenos salen

cuando ya se ha desprendido la roca de los barrenos de la segunda fila, esto provocaría

lo que se llama robos de carga, es decir, que la explosión de la primera fila de barrenos

puede dañas los barrenos situados en las segunda fila, dejando al descubierto todos lo

cartuchos de esta fila. Este hecho ocasionaría auténticos desastres en la voladura.

También existe el peligro de grandes proyecciones de piedra incontroladas.

Su utilización queda reducida a voladuras secundarias de taqueos y para

voladuras de galerías y túneles, pueden permitir el empleo de este tipo de detonadores.



A.3. Detonadores de microrretardo:

Son de constitución análoga a los de retardo con la diferencia de que la pasta

retardadora tiene una velocidad mucho mayor. Estos detonadores deberían llamarse de

milirretardo teniendo en cuenta el intervalo entre números consecutivos que es entre 20

y 30 mseg, estos han supuesto un gran avance en la técnica de arranque con explosivos

y hasta la fecha han sido los más empleados tanto en minería a cielo abierto como en

obras públicas.

Las principales ventajas de estos detonadores son:

1º Mejor fragmentación de la roca para la misma carga explosiva, con la

consiguiente reducción del consumo de explosivos en el taqueo.

2º Menor riesgo de proyecciones al disminuir el peligro de que unos barrenos

son descabezados por los anteriores.

3º Como el intervalo entre 2 explosiones consecutivas es muy corto se reduce

considerablemente el riesgo de robos de carga entre barrenos consecutivos.

El mejor grado de fragmentación obtenido con estos detonadores en

comparación con los de medio segundo, puede explicarse de la siguiente forma:

Si en el momento en el que hace explosión un barreno la roca que va a ser

abatida por él se halla en tensión como consecuencia de la explosión de un barreno

producirá el máximo efecto de rotura, porque la roca está sometida al influjo de

tensiones que inicia su agrietamiento disminuyendo así su resistencia.

Para aprovechar al máximo este efecto es necesario que el transcurso de tiempo

entre ambos disparos esté comprendido entre ciertos límites que dependen del tipo de

roca, su estratificación, separación entre barrenos, esquema de encendido, etc…

Por una parte este tiempo no debe ser tan pequeño como para que resulten los

disparos instantáneos sobre todo cuando pertenecen a dos filas diferentes y por otro lado

no a de ser tan grande como para que hayan desaparecido los efectos de las tensiones

internas.



Si nos equivocamos, en este el 0 no puede romper, hará un socavón como

mucho, luego saltará el 1 con cara libre, y el 2 tampoco tiene salida, asique un desastre.

Con respecto al tiempo mínimo entre 2 disparos consecutivos parece lógico que

el 2º haga explosión después de que en el primero se haya ultimado el agrietamiento

pero todavía no se haya desprendido la roca.

Aunque existen discrepancias a la hora de definir, el tiempo de retardo más

conveniente entre 2 números consecutivos, podemos afirmar que puede oscilar entre 15

y 40mseg, correspondiendo que la mejor fragmentación a los valores más pequeños

“15”.

Para separaciones de barrenos pequeños y cercanos a los 40mseg para esquemas

de perforación más amplios.

De la práctica “Langefors” propone para la determinación del tiempo de retardo

óptimo entre barrenos.

T= V x K

Siendo:

T el tiempo de retardo en milisegundos

V la piedra a línea de menor resistencia

K es un parámetro característico y diferente para cada tipo de roca y que oscila entre 2 y

5 mseg.



B) Sensibilidad eléctrica.

Si alguno explota un poquito antes que los otros me jode el cable y no explotan.

Respecto a la sensibilidad eléctrica de los detonadores se observa una clara tendencia a

usar los I-AI (insensibles o altamente insensibles) por la creciente demanda de

seguridad que hay hoy en día. Los parámetros eléctricos que definen a un detonador

son:

1º Impulso de encendido: es la energía por unidad de resistencia eléctrica,

necesaria para provocar la explosión de un detonador.

2º Intensidad de corriente mínima: es la necesaria para asegurar la detonación de

5 detonadores conectados en serie.

3º Intensidad máxima: es la corriente que circulando por un detonador durante 5

minutos no provoca su explosión.

Detonador Impulso de encendido Intensidad de

corriente mínima

Intensidad de

corriente máxima

S 0´8 – 1 0´8 0´18

I 8 – 16 1´5 0´45

A.I. 1100 – 2500 25 4

Para significar la importancia de la sensibilidad eléctrica de cada tipo de

detonador vamos a determinar la posibilidad de una detonación fortuita de cda uno de

los detonadores por el que circulase una intensidad de 1Amperio.

S= I2 x t t= S / I2

Detonador S (t= 3/1 = 3 mseg)

Detonador I (t= 16/1= 16 mseg)

Detonador AI (t= 2500/1= 2500mseg)



6.2. Riesgos de iniciación de detonadores eléctricos por electricidad

estática.

Los fenómenos electrostáticos son fenómenos de contacto y dependen de las

superficies que toquemos y si se cumplen ciertas condiciones esta electricidad puede

provocar la detonación fortuita del detonador. Vamos a ver los casos donde se puede

producir una detonación no deseada.

1º El operario coge el cable y por su indumentaria tiene carga estática, el otro

cable toca suelo haciendo masa y por diferencia de potencial se enciende la cerilla y

explota. Por eso los artilleros se les viste adecuadamente para la carga.

2º Otra posibilidad es que sea el casquillo el que cae al suelo haciendo masa con

este y si el espacio está cargado puede existir una diferencia de potencial, pongo

incandescente la resistencia y provocando la explosión.

En ambos casos es recomendable que los artilleros tengan el mayor tiempo

posible sin desenrollar los detonadores (cortocircuitados), pero al final hay que

conectarlos.



3º Las líneas eléctricas pueden inducir en los detonadores capaces de provocar

su explosión. Las distancias a las que se pueden emplear, depende del voltaje de la línea

y de la sensibilidad del detonador.

Para el caso de detonadores “s” las distancias están dadas por el cuadro

siguiente:

Tensión kw Distancia mínima

70 20 m

130 30 m

220 40 m

400 60 m

También es necesario tener en cuenta las tormentas eléctricas. En dicho caso

existen 2 posibilidades: que los detonadores no estén puestos todavía en cuyo caso no

existe problema de explosión, o bien si los tenemos a medio enganchar, en este caso lo

mejor es parar de conectar y volar los que tenemos enganchados, también tendríamos la

opción de ponerlos en cortocircuito los ya enganchados pero esta es más peligrosa.

4º Iniciación por acción galvánica. Cuidado en las zonas de contacto, si tenemos

varias capas de minerales distintos Zn-Pb-Cu… o con el mismo estéril se pueden

producir efectos galvánicos que al contacto con un detonador hagan que este explote.

5º Emisiones de radio. Es obligatorio que todas la emisoras de radio estén

apagadas cuando enganchamos los detonadores ya que se puede acoplar las ondas y

producir la explosión.



6.3. Aparatos de iniciación de los detonadores eléctricos.

Tres son los sistemas posibles para el encendido de los sistemas eléctricos.

1º Por conexión a una red de energía eléctrica, este método no es aconsejable para el

disparo de pegas eléctricas debido al carácter sinusoidal de la corriente, deja abierta la

posibilidad de que la conexión se produzca en el momento en que la onda de intensidad

pase por un 0, dando lugar a fallos en la voladura.

Este sistema sólo es aconsejable con tan elevado número de detonadores que la

capacidad de los explosores convencionales resulte insuficiente.

2º Corriente continua, también es posible iniciar usando baterías, no obstante es un

método incómodo y lento por el elevado peso de las baterías, que hay que transportar

hasta el lugar de la conexión desde A-A‟ por caminos que pueden estar en muy mal

estado.

En definitiva es posible volar con corriente continua pero no aconsejable por

todo lo expuesto, además las baterías han de estar en un continuo mantenimiento para

asegurar su disponibilidad en el momento de la pega.

3º Empleo de explosores, tiene dos variables:

3º.A Explosores de dinamo, están constituidos por una dinamo básicamente, hay

que darle a una manivela hasta cargar la dinamo, cuando se carga la dinamo la pega

sale, por tanto, cuanto más rápido le demos más rápido sale, la rapidez de salida lo

vamos observando en una aguja sobre la pantalla, por lo que nunca sabemos con toda la

seguridad cuando va a salir la pega. En la actualidad estos explosores han sido

sustituidos por los explosores de condensador.

3ºB. Explosores de condensador, su carga es distinta, en condiciones normales

aunque le demos a la manivela no sube la aguja, por ello hay que apretar el botón verde

para cerrar el circuito, entonces comenzar a dar a la manivela y así ir cargándolo, con la

precaución de no soltar el botón verde ya que se descargaría. Esto último es lo que hace

mucho más seguro este método, una vez cargado y sin dejar de presionar el verde se



presiona el rojo para que salga la pega, esto nos da un control total sobre la salida de

esta.

Explosor eléctrico de condensadores

6.4. Comprobación del circuito eléctrico.

Si vamos a comprobar con el ohmímetro en A-B y vemos que da 0, pues todo

correcto y nos vamos a A‟-B‟, pero si no da 0 nos toca revisar toda la instalación de los

cables. Lo normal es comprobar por partes para así ir descartando las zonas que están

bien.

6.5. Conexión de los detonadores eléctricos.

Conexión en serie. Siempre que se pueda se emplea la conexión en serie, por

ser la más simple de ejecutar y comprobar posibles fallos. En ella cada detonador se

conecta al anterior y el siguiente mediante los 2 terminales. Los diferentes colores del

aislamiento de los 2 hilos del detonador reducen la posibilidad de errores en las

conexiones.

En los dos hilos que quedan libres en la voladura AB se toma la primera medida

de resistencia, si el circuito está cerrado se tira el hilo de la línea hasta A‟ y B‟ en un

lugar seguro volviendo a comprobar que sigue cerrado, es decir, que está todo bien, si

todo es correcto A‟-B‟ se conecta el explosor y se da la pega.

Si algo en AB da mal hay que patearse la voladura comprobando visualmente

que todas las conexiones están bien hechas, sino se descubre nada de esta forma, no hay

más remedio que ir desconectando los detonadores por tramos e ir midiendo hasta

determinar el error.



Conexión serie-paralelo. Se usa en ocasiones especiales, en las cuales mi

explosor no sea capaz de darme la energía suficiente para la correcta explosión de todos

los detonadores.

La filosofía a seguir es la siguiente: Mi detonador vale para 10 detonadores en

serie, pues hago series de 10 detonadores. Ejemplo tengo 30 detonadores de 3 cada uno,

30x3= 90, no podría con ello, por ello hago tres series de 10 detonadores entonces tengo

10x3= 30. Importantísimo que cada serie tenga el mismo número de detonadores, sino

sale mal la pega.

1/ Rt = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3 + ...... + 1 / Rn

Ejercicio.1. Queremos una voladura de 200 detonadores. La resistencia de cada uno es

de 3´ 5 ohmios, y disponemos de un explosor capaz para 50 detonadores.

RT= 175/4= 43‟75 Ω

RTA‟B‟= 43‟75 Ω + 5 Ω = 48‟75 Ω



Ejercicio.2. Se tiene que realizar una voladura de 400 barrenos, la resistencia de cada

detonador son 2’5Ω, la resistencia del hilo es 15 Ω y disponemos de un explosor que

aguanta una resistencia máxima de 90 Ω, que tipo de conexión hay que realizar para

que salga bien.

En serie: 400x2‟5= 1000 Ω no vale!

En serie-paralelo

no vale

no vale

RT= 250/4 + 15= 77‟5 Ω

Ejercicio.3. Averiguar el tipo de conexión que hay que realizar para una voladura de

350 barrenos. Dispongo de un explosor de 48 Ω. Resistencia de cada detonador 3’5 Ω.

Resistencia del hilo 10 Ω.

2 series de 175

306‟25 Ω +10 Ω = 316‟25 Ω No vale!

5 series de 70

49 Ω +10 Ω = 59 Ω No vale!

7 series de 50

25 Ω +10 Ω = 35 Ω Vale!



Conexión en paralelo. Así como la conexión en serie se caracteriza por una

elevada resistencia eléctrica, en la conexión en paralelo la resistencia del circuito es

muy pequeña y la intensidad de corriente necesariamente muy alta. La fuente de energía

a utilizar debe de ser capaz de suministrar esa elevada intensidad.

La conexión ene paralelo apenas se usa salvo en caso con muy pocos

detonadores y en lugares donde por sus características especiales es previsible que

pueden darse derivaciones y sea difícil garantizar un perfecto aislamiento de las

conexiones. La conexión se realiza empalmando directamente cada detonador a la línea

de tiro, y la resistencia total del circuito viene dada por:

En donde RT es la resistencia total de la conexión, RL la resistencia de la línea

de tiro, RD la resistencia de cada detonador y N el número de detonadores.

En estas conexiones hay que procurar que todos los detonadores tengan la misma

resistencia porque la distribución de la intensidad es proporcional a las resistencias

individuales.



Las comprobaciones cuando estamos en paralelo hay que comprobar detonador a

detonador antes de conectarlos.

Hay que tener una especial precaución ya que estamos generalmente en pozos,

por tanto habrá humedad… por lo que mucho cuidado con los cables por si estos tocan

la tierra y hay agua.

Para hacer una comprobación del circuito, en este caso en paralelo se ejecuta un

control de continuidad pero no tenemos la seguridad de que todos los detonadores están

conectados.

Es conveniente comprobar individualmente todos los detonadores, antes de

efectuar la carga porque si algún detonador está estropeado una vez todo montado el

circuito en paralelo va ser difícil detectar el error, ya que la medición apenas variará

pero los efectos en la voladura si serán importantes.

Ejercicio.4. Calcular el número de barrenos en una voladura de las siguientes

características. Resistencia medida en A’B’= 15 Ω, resistencia del hilo de línea 2’5 Ω,

resistencia de un detonador 2Ω, número de series de la voladura 4.

15 – 2‟5 = 12‟5 Ω

Barrenos serie= 25



Ejercicio.5. Calcular el número de series de una voladura de 320 barrenos para que la

resistencia en AB sean 10 , sabiendo que la resistencia de cada detonador son 2 Ω.

15 – 2‟5 = 12‟5 Ω

Serie= 8



6.6. Cordón detonante.

A partir de 4‟„ se puede pensar en camiones cisternas para los explosivos. Si el

humo sale naranja, la hemos liado, estos vapores se producen por vapores nitrosos de la

nagolita que ha salido mal, por ello es fundamental el correcto uso del cordón detonante.

El cordón detonante está constituido por un núcleo central a base de un explosivo de

alta velocidad, rodeado de varias envueltas de papel y de plásticos, generalmente tratado

con un recubrimiento exterior de cloruro de polivinilo.

El explosivo que constituye el núcleo es la pentrita que es sensible a la acción de

un detonador y a su vez es capaz de iniciar cualquier explosivo en contacto con él. La

envuelta del cordón debe tener la consistencia necesaria para resistir los esfuerzos de

tracción, abrasión, humedad,… etc. Su empleo requiere en definitiva un cordón muy

resistente a la tracción y humedad por lo que se puede meter en agua.

Se fabrican con distintas cantidades de explosivo, eso significa que un cordón de

12gr, lleva 12gr por metro lineal de pentrita perfectamente repartida.

Los cordones se sirven por colores según su espesor (peso).

La forma más corriente de empleo es como elemento de iniciación de la carga de

fondo y de la carga de columna de los barrenos, para ello se ata a uno de los cartuchos

de la carga de fondo de tal manera que tengo el máximo contacto con él quedando el

cordón distribuido a lo lardo de la longitud del barreno, asomando fuera del barreno

aproximadamente un metro, ese metro se emplea para colocar el detonador, es de vital

importancia la colocación del detonador, si se pone en la dirección contraria a la

explosión el cordón detonante se interrumpe.



6.7. Cebos y/o iniciadores (multiplicadores).

Utilizando únicamente el cordón detonante como iniciador de un barreno, en los

de gran diámetro nunca obtendríamos una gran iniciación, para conseguir una iniciación

lo más uniforme posible y obtener la mejor velocidad posible de la nagolita (3000m/s)

hay que usar los llamados cebos o multiplicadores, que son unos dispositivos en forma

de plato y con un agujero central por donde se introduce el cordón detonante y ayudar a

que el cordón detonante quede fijo.

Estos multiplicadores llevan en su interior explosivo de gran potencia de nombre

pentonita, la carga depende del tamaño del multiplicador, pero la más normal es de

450gr.

Multiplicadores por barreno. El número de multiplicadores dependerá de la

longitud del barreno, se suele poner uno en el fondo y luego cada 2 o 3 metros, también

cada cierta distancia se distribuyen, lo normal para un barreno de 10-12 metros es

colocar 3 o 4 multiplicadores. Estos son fundamentales en los barrenos de más de 5‟‟,

consiguiendo con ello que la iniciación de todos los granos de la nagolita sea la misma.

La alta velocidad inicial de detonación energetiza íntegramente a la nagolita que

le rodea logrando una velocidad de respuesta próxima a la del multiplicador, es decir,

alrededor del iniciador la velocidad es la de estos. Esta se mantiene hasta una cierta

distancia a partir de la cual adquiere los valores característicos de explosión de las

nagolitas.

Es precisamente a partir de estas distancias donde se precisa colocar el siguiente

multiplicador para elevar de nuevo la velocidad de respuesta de la nagolita, logrando de

este modo una mayor potencia y un mayor rendimiento de la voladura.



6.8. Sistema de carga del barreno.

Se puede distinguir entre menores y superiores de 4‟‟.

Los menores de 4‟‟ los cartuchos obviamente han de ser menores. Se pueden

cargar bien cargando al fondo y el detonador arriba (carga en cabeza) o bien carga en

fondo en este caso el detonador está abajo y se introducen con el cordón, este es más

inseguro ya que si se rompe un cable lo hemos liado. En estos espesores se llenan a

mano. No es legal pero se hace lo siguiente se rajan los barrenos de goma para que se

ajusten al fondo, importante al rajarlas hacerlo con madera por si hay chispas.

Para diámetros menores de 4‟‟ los cartuchos empleados han de tener al menos

una pulgada menos que el diámetro del barreno, para así no tener atascos y dejar un

espacio lateral para el cordón detonante y/o el hilo del detonador. El detonador podrá

colocarse como ya anteriormente comentamos en el fondo del barreno introducido en un

cartucho (carga en fondo). Aunque por razones de seguridad lo más normal es que el

detonador se coloque unido al cordón detonante en el exterior del barreno. El retacado

de los cartuchos debe realizarse con atacador de madera.

Los superiores de 4‟‟ y para voladuras superiores a 4.000.000Tn o 5000kg/día.

El sistema de carga va a depender fundamentalmente de: el diámetro del barreno,

explosivo empleado y cantidad o consumo por voladura.

En cuanto al diámetro la división está en los 4‟‟ que marca el límite del diámetro

crítico para la utilización de explosivos granulares.

Si nuestro diámetro es mayor de 4‟‟ y un consumo de 5000kg/voladura se puede

cargar la nagolita desde el saco siempre que el barreno no tenga agua física, pero si el

consumo es mayor de 5000kg/voladura y grandes barrenos 6‟‟, 7‟‟,…. Lo normal es el

empleo de un (camión nagolitera) camión tolva con carga neumática de baja presión a

través de una manguera (con un diámetro inferior al crítico) con la que podemos

alcanzar una velocidad de carga de unos 3000kg/hora. Este método permite llenar sin

problema todos los huecos del barreno y para diámetros de unos 7‟‟, 8‟‟ con una

adecuada iniciación se pueden alcanzar hasta los 3500m/s de velocidad de detonación

de los NAFOS.



6.9. Voladuras.

Tenemos las voladuras convencionales y las de recorte y/o precorte

Voladuras de recorte y precorte se hacen con muchos barrenos pequeños y muy

juntos, más o menos cada 20 o 30 cm de unos 2‟‟-5‟‟.

El principal problema están en el barrenado que si es un poco largo se puede

desviar, si esto sucede podemos conectar dos barrenos con los consiguientes problemas

que esto acarrearía.

Se le suelen introducir una carga de unos 60-70kg/m, para ello metemos

pequeños cartuchos unidos al cordón mediante cinta aislante, posteriormente se rellena

todo de arena y se vuela.

Diámetro Piedra Espaciado Carga (gr/m)

50-65 1'2 _ 120-300

75-90 1'5 _ 200-600



Voladuras convencionales en banco.

Piedra máxima en metros Vmáx

Piedra práctica en metros V1

Error de perforación F

Espaciamento práctico en metros E1

Sobreperforación en metros U

Longitud del barreno en metros H

Altura de banco en metros (vertical) K

Carga de fondo en kilogramos Qb

Carga de columna en kilogramos Qp

Carga total en kilogramos / barreno Qtot

Carga específica en kg / m³ q

Concentración de la carga de fondo en kg / m Qbk

Altura de la carga de fondo en metros hb

Altura de la carga de columna en metros hp

Retacado en metros ho

Perforación específica m / m³. Metros perforados b

Anchura de la pega en metros B



Ejercicio.1. Calcular la siguiente voladura:

Anchura de banco: K = 12m

Anchura de la pega: B = 20m

Diámetro perforadora: d = 64 mm

Calcular la carga específica q y la perforación específica b.

20/3‟02=6‟66 → 6barrenos → 5espacios

20- 5·3‟02= 2x → x= 2‟5m



Ejercicio.2. Calcular la carga específica de una voladura de la siguientes

características: K= 9m, anchura de pega= 75m, fondo de la pega 15m, diámetro 75mm.

75/3‟75=20 → 19barrenos → 18espacios

75- 18·3‟75= 2x → x= 3‟75m

15 / 3= 5barrenos



Ejercicio.3. Calcular el costo de una voladura de las siguientes características:

Anchura de la pega 79m, fondo de la pega 14’5m, altura del banco 11m, diámetro del

barreno 75mm. Sabiendo que la velocidad de perforación 10m/h, gasto de gasoil

10litros/h, costo de gasoil 0’9€/litro, una boca de perforación se cambia cada 16m

perforados, costo de una boca 150€, costo de NAFO 1’7€/kg, costo de goma2 5€/kg.


75- 20·3‟6= 2x → x= 3‟5m

14‟5 / 2‟9= 5barrenos



1333‟5/ 16= 83‟34 → 84bocas → Coste de bocas= 84· 150= 12600€

1333‟5/ 10= 133‟35 → 134horas trabajando el carro → Coste gasoil del carro=134·0‟9=

120‟06€

Coste G2= 24‟67·105·5= 12720€

Coste ANFO= 14‟96·105·1‟7= 2670‟36€

Coste total= 12600 + 120’06 + 12720 + 2670’36= 28110’4€



Ejercicio.4. Calcular el coste total de una voladura de las siguientes características: m3

volados 28.800m3, anchura de la pega 120m, altura de banco 10m. Sabiendo que el

costo de una boca de perforación son 300€, duración de la boca 30minutos, velocidad

de perforación 11m/h, gasto de gasoil 45litros/h, tiempo de desplazamiento del carro

entre barreno y barreno 10min, precio del gasoil 1’2€/litro, costo del carro de

perforación 350€/h, costo de NAFO 1’5€/kg, costo de G2 3’5€/kg y diámetro del

barreno 100mm.

120/5=24 → 23barrenos → 22espacios

120- 22·5= 2x → x= 5m

28.800/(120·10)= 24m de profundidad de banco

24 / 4= 6barrenos



1642‟2m/ 11m/h= 149‟29h perforando → 2bocas cada hora → 298‟6bocas≈ 299bocas

Coste de bocas= 299· 300= 89700€

Horas del carro 149‟29horas trabajando + 10minutos·137barreno/60min/h= 172‟13horas

Coste gasoil del carro=172‟13h·45litros/h·1‟2€/h= 9295‟02€

Coste del carro= 172‟13·350= 60305€

Coste G2= 58‟5 · 138 · 3‟5= 28255‟5€

Coste ANFO= 10‟25 · 138 · 1‟5= 2121‟75€

Coste total= 89700 + 9295’02 + 60305 + 28255’5 + 2121’75 = 189677’27€

189677‟27/ 28800= 6‟586€/m3

11‟9·138 / 28800= 0‟057m/m3



Ejercicio.6. Calcular el coste total de una voladura de las siguientes características:

diámetro de perforación 51mm, anchura e la pega 44’5m, fondo de la pega 9m, altura

de banco 14m. Sabiendo que: cada 15’5m de perforación se gasta una boca, precio de

la boca 80€, velocidad de perforación del carro 5m/min, el carro gasta 12litros/h,

precio gasoil 0’75€/litro, tiempo del carro entre barreno y barreno 10min, tiempo para

cambiar una boca 0’7h, costo del carro de perforación 125€/hora, retacado es arena

especial de densidad 1’2 cuyo precio es 1’5€/kg, kg de G2 8€, kg de NAFO 4€.

44‟5/2‟25=19‟77 → 19barrenos → 18espacios

44‟5- 18·2‟25= 2x → x= 2m

44‟5·9·14= 5607m3 banco

9 / 1‟8= 5barrenos



Cada boca perfora 15‟5m por tanto necesito 1463/15‟5= 94‟38 bocas → 95bocas

Coste de las bocas 95·80= 7600€

Tiempo en perforar= 15‟4 · 95 / 5mmin=292‟6 min → 4‟87666h

Desplazamientos del carro: 94·10= 940min → 15‟6666h

Tiempo de cambio de bocas= 0‟7·94= 65‟8 horas

Costo de gasoil del carro= (4‟8766+15‟66)·12·0‟75= 184‟89€ en gasoil

Costo del carro= (4‟8766+15‟66+65‟8)·125= 10792‟91€

Costo G2= 7‟76·8·95= 5897‟6€

Costo NAFO= 13‟8067·95·4= 5286‟54€

Volumen de arcillas= 1800·∏·25‟52·95= 349322326‟5mm

3

Peso arcillas especiales= 349‟32dm3·1‟2kg/dm

3= 419‟18kgs

Coste arcillas= 419‟18· 1‟5= 628‟78€

Coste total= 7600+184’89+10792’91+5897’8+5286’54+628’78= 30351’68€



**Las varillas son de 3metros, por tanto se mete una se perforan 3 metros se levanta el

martillo se acopla otra varillas y se mete de manera que la primera después estará a 6metros

y la segunda a 3m.

Ejercicio.7. Calcular el número de barras necesarias en una voladura de 203 barrenos, para

una profundidad de 9’5m/barreno y la varillas se cambiar cada 33’25metros.

9‟5m → 6‟5m → 3‟5m → 0‟5m

33’25/0’5= 66’5 33’25/3’5= 9’5 33’25/6’5= 5’11 33’25/9’5= 3’5

203/66’5=3’029 → 4 203/9’5=21’36→22 203/5’11= 39’68→40 203/3’5= 58

Número de barras= 4 + 22 + 40 + 58= 124barras



Ejercicio.8. Calcular el costo de un m3 en una voladura de las siguientes características

d=75mm, H=9m, anchura 110m, para obtener 20790m3, sabiendo que la velocidad de

perforación del carro 20m/min, gasto de gasoil 0’5litro/m, una boca se gasta cada

30m/perforado, costo de cada boca 200€, varilla de perforación se gasta cada 22m,

costo de varilla 300€. Se tarda en cambiar una barra 16min, costo del carro 150€/h,

riogel 25€/kg, NAFO 5€/kg.


110- 28·3‟75= 2x → x= 2‟5m

20790/(110·9)= 21m de profundidad de banco

21 / 3= 7barrenos



Cálculo de las varillas (barras).

22/10’6= 2’075 22/7’6= 2’8947 22/4’6= 4’7826 22/1’6= 13’75

203/2’075= 97’8 203/2’8947= 70’128 203/4’7826= 42’44 203/13’75= 14’76

98 71 43 15

Total de varillas= 98 + 71 + 43 + 15= 227varillas

Tiempo de perforación= 10‟6·203 / 20= 107‟59min → 1‟7931h

Tiempo en cambiar una barra= 226·16= 3616min → 60‟26h

Número de bocas 10‟6·203 / 30= 71‟72 → 72bocas

Costo de bocas= 72· 200= 14400€

Costo varillas= 227·300= 68100€

Costo del carro= (60‟26+1‟7931) · 150= 9308‟975€

Costo Riogel= 24‟6796·203·25= 125248‟97€

Costo NAFO= 9‟035·203·5= 9170‟52€

Coste total= 14440+68100+9308’975+125248’97+9170’52= 226228’47€

Coste total del m3 volado= 226228’47/20790= 10’88€/m

3.



Ejercicio.9. Calcular el costo del m3 puesto en escombrera en la siguiente voladura.

Diámetro 75mm, altura 14m, anchura 143m, para extraer 22422’4m3. Sabiendo que:

Se gasta una boca cada 40 minutos

Precio de una boca 150€

Una barra se gasta cada 105 minutos.

Precio de cada barra 175€.

Velocidad de perforación 55m/h.

Gasto de gasoil del carro 50litros/h

Precio del gasoil 0’6€/litro

Precio del carro 200€/h.

Goma2 12€/kg.

NAFO 5€/kg.

La escombrera está a 10km, velocidad del dumper 20km/h, capacidad 50m3, nº de

dumper disponibles 4, precio del dumper 100€/h.




143- 39·3‟5= 2x → x= 3‟25m

22422‟4/(143·14)= 11‟2m de profundidad de banco

11‟2 / 2‟8= 4barrenos

Una boca puede perforar: 55·40/60= 36‟666m.

Número de bocas= 15‟7 · 160/ 36‟66= 68‟5 bocas → 69bocas.

Costo de bocas= 69·150= 10350€.

Número de varillas (barras). Haciendo los dos pasos en uno solo:

160 · 15’7 / 96’25= 26’09 160 · 12’7 / 96’25= 21’11 160 · 9’7 / 96’25= 16’12

27 22 17

160 · 6’7 / 96’25= 11’137 160 · 3’7 / 96’25= 6’15 160 · 0’7 / 96’25= 1’16

12 7 2

27 + 22 + 17 + 12 + 7 + 2= 87.

Costo de las barras= 87· 175= 15225€.

Horas funcionando el carro: 15’7 · 160 / 55= 45’67h.

Costo del gasoil= 45’67 · 0’6 · 50= 1370€.

Costo alquiler del carro= 45’67·200= 9134€.

Costo Goma2= 24’68 · 160 · 12= 47385’6€.

Costo NAFO= 23’94 · 160 · 5= 19152€.

Coste de la voladura= 10350 + 15225 + 1370 + 9134 + 47385’6 + 19152= 102616’6€.

Cálculo de viajes= 22422’4 / 50 448’44 viajes de camión → 449viajes.

Cada viaje son 10km ida + 10km vuelta= 20km → velocidad del dumper 20km/h por tanto

tarda una hora en dar un viaje completo.

449 viajes · 1h/viaje= 449 horas.

Costo de los camiones= 449 · 100= 44900€.

Coste total del m3 puesto en escombrera= (102.616’6+ 44.900)/ 22422’4= 6’57€/m3.



Ejercicio.10. Hay que transportar 18.000m3

s a 20km, cuantos dumpers hacen falta para

transportar en 24h, sabiendo que un dumper carga 18m3

s y su velocidad es 50km/h.

Cuantas palas hacen falta si tenemos en cuenta que con 4 camiones está saturada.

Precio del camión 125€/h, precio de la pala 115€/h.

Número de viajes 18000/18= 1000 viajes

La escombrera se sitúa a 20km por tanto, 20km de ida y 20km de vuelta, es decir, cada

viaje completo son 40km.

Tiempo necesario para un viaje= 40km / 50km/h= 0‟8h, como consecuencia de esto un

camión puede dar en un día entero 24/0‟8h= 30 viajes.

Como tengo que dar 1000 viajes y cada camión puede dar 30 pues: 1000/30= 33‟33 →

34 camiones

Cada 4 camiones necesito una pala por tanto 34/4= 8‟5 → 9 palas.

Precio de los camiones= 34 · 24 · 125= 102000€

Precio de las palas= 9 · 24 · 115= 24840€

Coste total= 102000 + 24840= 126840€

Coste del m3

s transportado= 126840/ 18000= 7’0466€/m3.

explosivos

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