voladura de rocas exsa

36
1 Capítulo-2 Instrumentación, Monitoreo e Interpretación de Vibraciones INGENIERÍA E INSTRUMENTACIÓN EN TRONADURA por Ing. Carlos R. Scherpenisse Octubre - 2006 ASP Blastronics 2 Conceptos Generales de Monitoreo e Interpretación de Vibraciones ! Características de las Vibraciones (Ondas) ! Tipos de Sensores (Transductores) ! Instalación y Acoplamiento de los Sensores ! Dirección y Orientación de los Sensores ! Equipos de Adquisición y Análisis ! Análisis e Interpretación de las Vibraciones 1 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006 ASP Blastronics (Chile) / GAI-Tronics (Perú)

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Voladura de Rocas EXSA

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Page 1: Voladura de Rocas EXSA

1

Capítulo-2Instrumentación, Monitoreo

e Interpretación deVibraciones

INGENIERÍA E INSTRUMENTACIÓN EN TRONADURA

por

Ing. Carlos R. Scherpenisse

Octubre - 2006 ASP Blastronics

2

Conceptos Generales deMonitoreo e Interpretación

de Vibraciones

! Características de las Vibraciones (Ondas)

! Tipos de Sensores (Transductores)! Instalación y Acoplamiento de los Sensores

! Dirección y Orientación de los Sensores

! Equipos de Adquisición y Análisis

! Análisis e Interpretación de las Vibraciones

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ASP Blastronics (Chile) / GAI-Tronics (Perú)

Page 2: Voladura de Rocas EXSA

3

La onda de choque generada por la detonación decargas explosivas, se propaga en forma esférica, ytransfiere una energía vibracional al macizo rocoso.

Estas ondas sísmicas transmiten a la rocamovimientos de partículas en distintas direcciones,con intensidades que dependerán del poderenergético del explosivo y la geometría involucrada.

Característica de las Vibraciones

4

Cuando se desea medir eventos de característicastransientes, se deben considerar tres aspectos:

! La respuesta en frecuencia del detector ! La repuesta en frecuencia del instrumento que

almacena la información! La localización y método de acoplamiento del

detector

Característica de las Vibraciones

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Page 3: Voladura de Rocas EXSA

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Tipos de Ondas

ONDA DE COMPRESIÓN (P)Consiste en una serie de movimientos de compresión ytensión, con oscilaciones de las partículas en la mismadirección de propagación.

ONDA TRANSVERSAL (S)Consiste en oscilaciones de la partícula en formatransversal a la dirección de propagación de la onda.

ONDA RAYLEIGH (R o SUPERFICIAL)Son generadas en la superficie en respuesta a lainteracción de las ondas p y s con la superficie.

Característica de las Vibraciones

6

Tipos de OndasCaracterística de las Vibraciones

Dilatación Partícula en movimientoCompresión

ONDAS COMPRESIONALES P

ONDAS INTERNAS

ONDAS TRANSVERSALES

Partícula en movimiento

SDIRECCIÓN DE PROPAGACIÓN

Dirección de propagaciónde la onda

Trayectoriade las partículas

ONDAS SUPERFICIALES

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Page 4: Voladura de Rocas EXSA

7

Instrumentación para Monitoreode Vibraciones

! Transductores (geófonos o acelerómetros) que seinstalan en forma solidaria a la roca

! Un sistema de cables que llevan la señal captada porlos transductores al equipo de monitoreo

! Un equipo de adquisición, el cual recibe la señal y laguarda en memoria

! Un computador, el cual tiene incorporado el softwarerequerido para el traspaso de la información desde elequipo monitor, y su posterior análisis.

La instrumentación que se utiliza para medir lasvibraciones de la roca inducidas por voladura,consta de los siguientes componentes:

8

Instrumentación para Monitoreode Vibraciones

Tipo de Sensores (Transductores)

Gran parte de las capacidades y ventajas de la técnica demonitoreo de vibraciones descansa en la habilidad pararecolectar datos de vibración de buena calidad. Lacaracterística de estos datos tiene directa relación con eltipo de transductor utilizado, la técnica empleada para suinstalación y orientación.

Los dos tipos básicos de transductores usados para medirlas vibraciones del terreno son el acelerómetro y elgeófono. En la práctica, la selección de los transductoreses un compromiso entre la precisión, el costo y la relaciónseñal ruido.

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Page 5: Voladura de Rocas EXSA

9

Instrumentación para Monitoreode Vibraciones

! Propiedades y cantidad de explosivo! Configuración geométrica de la fuente y detector! Orientación del detector! Propiedades del transductor! Propiedades de la roca (ej. Velocidad de Onda-P)

La cantidad de información utilizable de cada registro devibraciones depende de la ubicación y orientación de lostransductores. La forma de la onda recibida es función delo siguiente:

Instalación de Sensores (Transductores)

10

Instrumentación para Monitoreode Vibraciones

El número de transductores usados depende de la cantidad deinformación requerida.

Si el interés principal es confirmar la detonación de cada carga(o grupo de cargas en cada retardo), o la medición de ladispersión de los retardos, entonces se requerirá solo untransductor y su localización no será muy crítica.

Si se desea examinar la contribución de cada carga de lavoladura, o si el interés es conocer la forma de la onda porcada componente, la fuente generadora de cada vibración debeser conocida. Se requiere para esto una cuidadosa ubicación yselección del número de transductores a utilizar.

Número de Sensores (Transductores)

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Page 6: Voladura de Rocas EXSA

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Tipo de Sensores (Transductores)

Elemento deCristalPiezo EléctricoUnidad Central

Fija

Masa Móvil

Base del Acelerómetro

M3

Mb

X3

Xb

LF

Fk

O

X

Fθ=Fo sin ωt

Unidad CentralMóvil

Características Generales- Mejor respuesta en un amplio rango de frecuencias (1Hz a 20.000Hz)- Su unidad de medida es el g (1g=9.8 m/s2), con rangos de 0-250g.- No poseen partes móviles, lo que resulta en una mayor fiabilidad- La deformación del cristal piezoeléctrico genera voltajes muy pequeños que deben amplificarse con elementos externos- Son de pequeño tamaño- Alto costo (aprox. US$ 1.000)

Acelerómetro

12

Tipo de Sensores (Transductores)

Geófono

Características Generales

- Su unidad de medida es el Volt/mm/s- Entregan una medición directa de la velocidad- Miden bien en el rango de 1mm/s hasta 1200mm/s- Su respuesta a la frecuencia varía entre 4.5 a 1000 Hz- La sensibilidad varía entre 0.003Volts/[mm/s] a 0.041Volts/[mm/s]- Bajo costo (aprox. US$ 100).

S

N

Resortes fijando bobinas

Rígido Polos

Bobinas

Estructura

Rd

F

Xr(t)X(t) k D

m

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Page 7: Voladura de Rocas EXSA

13

Sensib. = 0.029 Volts / [mm/s]Resist. = 375 Ohm

Aspecto Real

N

S

Terminales de Salida

Por cada 1 mm/s

29 mVolts

Representaciónesquemática

Sensibilidad de un Geófono

14

Respuesta en Frecuenciade un Geófono

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Page 8: Voladura de Rocas EXSA

15

N

S

Sensibilidad de un Geófono

Sensib. = 0.029 Volts / [mm/s]Resist. = 375 Ohm

Resistencia ShuntRs = 1500 Ohm

Resistencia TotalRt = (Rs x Rg)/(Rs + Rg)

Nueva SensibilidadS* = Sg x (Rt/Rg)

Rt* = 300 OhmS* = 0.023 Volts /[mm/s]

16

N

S

+-

Interpretación de los Signos

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Page 9: Voladura de Rocas EXSA

17

N

S

-+

Interpretación de los Signos

18

Interpretación de los Signos

HORIZONTAL 1+ + - -

HORIZONTAL 2- +- +

VERTICAL-- + +

VISTA EN PLANTA

Arreglo Triaxial

TIRO A TIRO B

Retardo 4

Retardo 3Retardo 1

Taco

Retardo 2

Geófonos

A BH1 H2

HORIZONTAL 1 HORIZONTAL 2

VERTICAL

Dirección de las flechas indican una respuestapositiva del transductor

1 2 3 4

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Page 10: Voladura de Rocas EXSA

19

Interpretación de los SignosCara Libre

[

[

(b)

Geófono

(a)

Señal Tiro (b)

[mm/s]

0

+500

±500

Señal Tiro (a)

( + )

( - )

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2TIEMPO [ms]

20

50

100

0

-50

-100 2300 2400 2500 2600 2700 2800

TIEMPO [ms]

Vibraciones por VoladurasCada Carga Explosiva genera una Onda de Vibración

Tiempos de Detonación

Velocidad de Partículas

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Page 11: Voladura de Rocas EXSA

21

Vertical

Línea de PropagaciónPunto de Monitoreo

La Tronadura actúa como una Fuente Sísmica

Instalación y Orientación de los Geófonos

Transversal

Longitudinal (Radial)

Directa de la Ondulación

22

PERFIL DE ALUMINIO

GEÓFONO VERTICAL

GEÓFONO RADIAL

GEÓFONO TRANSVERSAL

Arreglo Triaxial

Instalación y Orientación de los Geófonos

11 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006

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Page 12: Voladura de Rocas EXSA

23

Orientación

Para realizar una adecuada interpretación de los datos devibración, que permitan analizar la secuencia real deiniciación de un determinado número de cargas, enasociación con la posición relativa entre ésta y eltransductor, es necesario tener absoluta certeza de laorientación real del transductor. Acoplamiento

Una vez que el transductor está ubicado en la perforación demonitoreo y correctamente orientado, su posición debe serasegurada por medio de cemento con características dehormigón, el cual proporciona mejor acoplamiento.

Instalación y Orientación de los Geófonos

24

En Superficie

Útil para medición relativa en el Campo Cercano(tiempos y secuencia de detonación), yde uso frecuente para medición en el Campo Lejano.

Dentro del Macizo Rocoso

Útil para medición de valores absolutos en el CampoCercano.

Instalación y Orientación de los Geófonos

12 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006

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Page 13: Voladura de Rocas EXSA

25

Geófono Radial

Geófono Radial

Instalación y Orientación de los Geófonos

En Canteras o Cielo Abierto En Minas Subterráneas

Monitoreo en Superficie para medición deSecuencia y Magnitudes relativas.

26

Geófono Radial

Geófono Triaxial

Instalación y Orientación de los Geófonos

13 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006

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Page 14: Voladura de Rocas EXSA

27

Acoplamiento

G

Hormigón

Tubo PVC (50mm ó 75mm)

Lo ideal es un diámetro muy parecido al del geófono

Instalación y Orientación de los Geófonos

28

Acoplamiento

G

Hormigón (con grava)

Zh = Zr

Zh = dh x VphZr = dr x Vpr

Tubo PVC (50mm ó 75mm)

Impedancia Acústica

Donde :

d= Densidad del materialVp=Velocidad Sísmica del medio

Cuando ambos materiales tienensimilares impedancias, la energíavibracional perdida es mínima

Instalación y Orientación de los Geófonos

14 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006

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Page 15: Voladura de Rocas EXSA

29

Geófonos

Instalación y Orientación de los Geófonos

Zona del Taco

Cargas Explosivas

dentro del macizo

GeófonosEn superficie

Roca alterada cercade la superficie

30

Posibles errores en la señal resultante por mal acople del Geófono

Método conperno o fierro

Señal distorsionada poroscilación del geófono

Señal más clara obtenidade la tronadura

Método conpegamento

d

Instalación y Orientación de los Geófonos

15 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006

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Page 16: Voladura de Rocas EXSA

31

Acoplamiento en una labor (túnel o galería)

Hormigón (grava)

Instalación y Orientación de los Geófonos

32

Instalación y Orientación de los Geófonos

16 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006

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Page 17: Voladura de Rocas EXSA

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Parámetros de una Onda

VoT=1/f

Con:ω = 2 x π x f f = 1/T

A = Vo x 2π f x Cos(ωt)

D = x Cos(ωt)Vo2π f

V = Vo x Sen(ωt)

Vo = Amplitud de la vibración (mm/s)T = Período de la onda (ms)f = Frecuencia de la onda (f=1/T) (Hz)D = Desplazamiento (mm)A = Aceleración (m/s2)

Donde:

34

Monitor BMX (hasta 16 canales). Accesorios estándar para medición de vibraciones

Equipo de AdquisiciónComponentes y Accesorios del BMX

17 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006

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Page 18: Voladura de Rocas EXSA

35

Equipo de AdquisiciónComponentes y Accesorios del UMX

Monitor uMX (4 canales). Accesorios estándar para medición de vibraciones

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Equipo de AdquisiciónModo de Activación

Este se refiere a la manera en que el equipo se activa paracomenzar a registrar las vibración producida por una tronadura

L Por Umbral (Threshold): el equipo se activa una vez quese supera un determinado nivel de perturbación ajustadopreviamente por el usuario. Se tiene la ventaja de poderposicionarse a gran distancia de la tronadura.

L Por Cable Cortado (Wire Break): el equipo se activa con elinicio de la voladura debido a que el equipo se encuentraconectado a la misma por un cable que le da inicio. Laventaja de este método es poder verificar los tiempos desalida de cada barreno y hacer un diagnóstico general dela tronadura.

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Page 19: Voladura de Rocas EXSA

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Equipo de AdquisiciónAlta velocidad de conversión (análoga-digital)

o frecuencia de muestreo(sample rate)

SeñalReal

SeñalDigitalizadacon 1 Dt/Pto.

SeñalDigitalizadacon 2 Dt/Pto.

38

Análisis del efecto del tiempo de muestreo sobre la Onda

0

200

400

600

800

0

-200

-400

-600

-800

800 900 1000Tiempo [ms]

312.6 [mm/s]

-237.2 [mm/s]

862.5 [mm/s]

-517.5 [mm/s]

Frecuencia de Muestreo : 200us/Pto

89 Hz

250 Hz

29 Hz32 Hz

19 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006

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Page 20: Voladura de Rocas EXSA

39

312.6 [mm/s]

-237.2 [mm/s]

722.2 [mm/s]

-517.5 [mm/s]

0

200

400

600

800

0

-200

-400

-600

-800

800 900 1000Tiempo [ms]

Frecuencia de Muestreo : 1000us/Pto

Análisis del efecto del tiempo de muestreo sobre la Onda

40

312.6 [mm/s]

-237.2 [mm/s]

377.2 [mm/s]

-517.5 [mm/s]

0

200

400

600

800

0

-200

-400

-600

-800

800 900 1000Tiempo [ms]

Frecuencia de Muestreo : 2000us/Pto

Análisis del efecto del tiempo de muestreo sobre la Onda

20 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006

ASP Blastronics (Chile) / GAI-Tronics (Perú)

Page 21: Voladura de Rocas EXSA

41

226.3 [mm/s]

-237.2 [mm/s]

862.5 [mm/s]

-517.5 [mm/s]

0

200

400

600

800

0

-200

-400

-600

-800

800 900 1000Tiempo [ms]

Frecuencia de Muestreo : 4000us/Pto

Análisis del efecto del tiempo de muestreo sobre la Onda

42

226.3 [mm/s]

312.6 [mm/s]

4000us/Pto2000us/Pto1000us/Pto200us/Pto

312.6 [mm/s]

312.6 [mm/s]

89 Hz

29 Hz

Efecto sobre la Onda, según la resolución en tiempo de muestreo

21 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006

ASP Blastronics (Chile) / GAI-Tronics (Perú)

Page 22: Voladura de Rocas EXSA

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0 [mm/s]

377.2 [mm/s]

722.2 [mm/s]

862.5 [mm/s]

4000us/Pto2000us/Pto1000us/Pto200us/Pto

250 Hz

32 Hz

Efecto sobre la Onda, según la resolución en tiempo de muestreo

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Equipo de Análisis

UDesplegar múltiples señalesUAmplificación de partes de la señal total (efecto zoom)UCursor móvil sobre la señal para una análisis acucioso de

los tiempos y amplitudesUDerivación e integración de las ondasUGenerar el vector suma de tres componentes ortogonalesUDespliegue de las señales en el dominio de la frecuenciaUFiltro de frecuencia

El análisis de los datos requiere de un conjuntocomputador y software con capacidades para un manejointegral de la forma de onda, y donde las principalestareas que deben realizar, son las siguientes:

22 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006

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Page 23: Voladura de Rocas EXSA

45

Análisis de la Onda de Vibración

La señal de vibraciones producida por una tronadura, consisteen un número discreto de paquetes de ondas, cada uno deestos corresponde a cargas o grupos de cargas detonando enun determinado tiempo.

El primer paso en el análisis de la señal, es determinar quecarga representa cada paquete de vibración. De la capacidadpara realizar esto depende determinar la diferencia entre ladetonación real y la secuencia diseñada.

La forma y amplitud de un paquete de vibración, da laefectividad relativa de la detonación de las cargas en unatronadura. La amplitud de vibración es una medición de laenergía transferida por el explosivo al macizo rocoso.

46

Es posible determinar y calcular lo siguiente:

! Tiempo real de detonación de una carga o cargas! Velocidad de partículas de cada carga en la voladura! Detonación de cargas con baja eficiencia o no detonadas! Detonación instantánea de cargas; detonación de cargas por

simpatía, acoplamiento por insuficiente tiempo entre cargas.! Eficiencia relativa en la detonación de cargas similares! Diferencia entre Cargas Explosiva de Producción y Contorno! Diferencia entre cargas detonadas con distinto confinamiento! Análisis de Frecuencia, etc.

Con el Monitoreo y Análisisde la Onda de Vibración

23 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006

ASP Blastronics (Chile) / GAI-Tronics (Perú)

Page 24: Voladura de Rocas EXSA

47

Monitoreo y Análisis de Vibraciones

1

23

4

5

6

7

8

10

912

11

3 5 8 1010 6

10 9 9 10 1111

49 4

3

7 9

11 10 9 9 10 11

510 6 8 10

3

48

1

23

4

5

6

7

8

10

912

11

3 5 8 1010 6

10 9 9 10 1111

49 4

3

7 9

11 10 9 9 10 11

510 6 8 10

3

#2 #3 #4#1 #12#11#5 #9#7 #10#6 #8

Monitoreo y Análisis de Vibraciones

24 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006

ASP Blastronics (Chile) / GAI-Tronics (Perú)

Page 25: Voladura de Rocas EXSA

49

#2 #3 #4#1 #12#11#5 #9#7 #10#6 #8

1

23

4

5

6

7

8

10

912

11

3 5 8 1010 6

10 9 9 10 1111

49 4

3

7 9

11 10 9 9 10 11

510 6 8 10

3

Monitoreo y Análisis de Vibraciones

50

1

2 3

4

5

6

7

8

9

4

11 12

10

35

10

6

10 10 10 10 10

5

5

5

6

6

7

7

7

8

85 3

4

9 9 9 9 1111

Monitoreo y Análisis de Vibraciones

25 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006

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Page 26: Voladura de Rocas EXSA

51

#2 #3 #4#1 #12#11#5 #9#7 #10#6 #8

1

2 3

4

5

6

7

8

9

4

11 12

10

35

10

6

10 10 10 10 10

5

5

5

6

6

7

7

7

8

85 3

4

9 9 9 9 1111

Monitoreo y Análisis de Vibraciones

52

#2 #3 #4#1 #12#11#5 #9#7 #10#6 #8

1

2 3

4

5

6

7

8

9

4

11 12

10

35

10

6

10 10 10 10 10

5

5

5

6

6

7

7

7

8

85 3

4

9 9 9 9 1111

Monitoreo y Análisis de Vibraciones

26 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006

ASP Blastronics (Chile) / GAI-Tronics (Perú)

Page 27: Voladura de Rocas EXSA

53

Monitoreo y Análisis de Vibraciones

0m

2m

4m

1m

3m

1

2 3

4

5

6

7

8

9

4

11 12

10

35

10

6

10 10 10 10 10

5

5

5

6

6

7

7

7

8

85 3

4

9 9 9 9 1111

Diagrama Original de Perforación

54

Monitoreo y Análisis de Vibraciones

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000-100

-50

0

50

100

Tiempo (ms)

Cargas deContorno

Desacopladas

ZapaterasCargas Normales

con ANFO en Auxiliares

Cargasde

Rainura

Onda Completa, Geófono 1, Sector 11-13.5, Zona 1, Norte 5Monitoreo Vibraciones Prueba Diseño Original

Medición de Tiempos deDetonación

27 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006

ASP Blastronics (Chile) / GAI-Tronics (Perú)

Page 28: Voladura de Rocas EXSA

55

0 100 200 300 400 500-60

-40

-20

0

20

40

60

53.5 mm/s

37.0 mm/s

31.9 mm/s

34.7 mm/s

55.8 mm/s

36.5 mm/s

41.6 mm/s

50.7 mm/s

54.7 mm/s

#7 #8

28.8 ms

49.2 ms

75.9 ms105.6 ms

123.4 ms

136.8 ms 250.3 ms 281.2 ms 353.5 ms

381.5 ms

Cargas noDetectadas

Tiempo (ms)

Sector Rainura, Geófono 1, Sector 11-13.5, Zona 1, Norte 5Monitoreo Vibraciones Prueba Diseño Original

Monitoreo y Análisis de Vibraciones

56

Monitoreo y Análisis de Vibraciones

4.6 4.8 5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0

-100

-50

0

50

100

4.64 ms

5.58 ms11.4 mm/s

97 mm/s

Sector Coronas y Zapateras, Geófono 1, Sector 11-13.5, Zona 1, Norte 5Monitoreo Vibraciones Prueba Diseño Original

28 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006

ASP Blastronics (Chile) / GAI-Tronics (Perú)

Page 29: Voladura de Rocas EXSA

57

0 1 2 3

-10

-5

0

5

10

Tiempo (segundos)

Secuencia 1 Secuencia 2 Secuencia 4Retardos Nº 4 al 16 Retardos Nº 1 al 15 Retardos Nº 1 al 15

46

8

12

10

16

144 6

8

21012

1416

1

3

5

79 11

1315

1

5

7

911

1315

Monitoreo y Análisis de Vibraciones

58

1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9

-10

-5

0

5

10

1,22 1,28 1,33 1,38 1,45 1,58 1,67 1,87

Tiempo (segundos)

Análisis de secuencia Nº3 Retardos Nº 2-16

Monitoreo y Análisis de Vibraciones

29 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006

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Page 30: Voladura de Rocas EXSA

59

1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9

-10

-5

0

5

10

2.64 mm/s

4.98 mm/s4.37 mm/s

4.37 mm/s

3.76 mm/s

8.43 mm/s

4.27 mm/s4.88 mm/s

-3.76 mm/s-4.77 mm/s

-5.48 mm/s-6.30 mm/s

-3.35 mm/s

-6.30 mm/s-5.79 mm/s

-9.95 mm/s

4.98 mm/s

Vibración presente en cada cargaSecuencia Nº3

Tiempo (segundos)

Monitoreo y Análisis de Vibraciones

60

0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1

-10

-5

0

5

10

408 ms 504 ms554 ms

634 ms 723 ms 852 ms 987 ms

50 ms 50 ms50 ms 80 ms 89 ms 129 ms 135 ms

Retardo faltante Nº3 (75 ms)

Tiempo (segundos)

Tiempos de Detonación y Dispersión de RetardosSecuencia Nº2

Monitoreo y Análisis de Vibraciones

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Page 31: Voladura de Rocas EXSA

61

50

0

-50 50

0

-50 0 100 200 300 400 500

TIEMPO [ms]

Cargas NO Detonadas

Mal funcionamiento de cargas

Diferencia de amplitud en cargas idénticas

Monitoreo y Análisis de Vibraciones

62

1.2 1.4 1.6 1.8 2.0

-1000

-500

0

500

1000

Time (seconds)

Señal Tiro más Cercano al GeófonoComponente Radial

1.2 1.4 1.6 1.8 2.0

-1000

-500

0

500

1000

Time (seconds)

Señal Tiro más Cercano al GeófonoComponente Transversal

2.01 2.02 2.03 2.04 2.05 2.06 2.07

-1000

-500

0

500

1000

Time (seconds)

Detalle Señal Tiro más CercanoComponente Radial

Monitoreo y Análisis de Vibraciones

31 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006

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Page 32: Voladura de Rocas EXSA

63

0 1 2 3 4 5 6 7

-10-505

10

Time (seconds)

0 1 2 3 4 5 6 7

-10-505

10TRANSVERSAL

Time (seconds)

0 1 2 3 4 5 6 7

-10-505

10

DETALLE ONDA ELEMENTAL COMPONENTE RADIALTime (seconds)

7.2 7.3 7.4 7.5-6-4-20246

Time (seconds)

RADIAL ONDA ELEMENTALVOLADURA

VERTICAL

VOLADURA ONDA ELEMENTAL

ONDA ELEMENTALVOLADURA

Monitoreo y Análisis de Vibraciones

64

Waveform File : recorded , .

1 20 3

200

- 200

0

Tiempo (segundos)

Tronadura Masiva

Inadecuada resolución entre Cargas

Monitoreo y Análisis de Vibraciones

32 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006

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Page 33: Voladura de Rocas EXSA

65

[mm/s]

0

+500

±500

Radial

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2TIEMPO [ms]

0

0

0

-500

±500

±500

Transversal

Vertical

Vector Suma : Vs (t) = A (t) + A (t) + A (t) 2 2 2r t v

Señales de Vibración Típicas

Monitoreo y Análisis de Vibraciones

66

[mm/s]

0

+500

±500

Radial

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2TIEMPO [ms]

0

0

0

-500

±500

±500

Transversal

Vertical

Vector Suma

Señales de Vibración Típicas

Monitoreo y Análisis de Vibraciones

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Page 34: Voladura de Rocas EXSA

67

100

200

300

400

0

-100

-200

-300

-400 1000 1250 1500 1750 2000 2250

TIEMPO [ms]

Max: 392.7

Min:-206.7 [mm/s]

Señal típica de vibración en el campo cercano

Efecto del Decaimiento con la distancia

Monitoreo y Análisis de Vibraciones

68

El Monitoreo de Vibraciones producto deVoladuras, es una técnica que permite examinaren detalle el proceso y rendimiento general deldiseño de la Voladura, pudiéndose evaluar:

Conclusiones (I)

U Cargas detonando en una secuencia deencendido incorrecta

U Dispersión en los tiempos de los retardosU Detonación deficiente de cargasU Detonaciones instantáneasU Detonación de cargas adyacentes por simpatía

34 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006

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Page 35: Voladura de Rocas EXSA

69

U El desarrollo de la secuencia de iniciación deldisparo

U La velocidad de partículas que genera cada carga ogrupo de cargas en la tronadura

U El acoplamiento de las vibraciones comoconsecuencia de la separación insuficiente entiempo entre cargas con un mismo retardo

U La eficiencia relativa de detonación entre cargassimilares

U La diferencia entre cargas explosivas de produccióny contornos

Conclusiones (II)

70

U Para que la información registrada refleje en formafiel los eventos ocurridos durante la voladura, sedebe tener especial cuidado en la elección del tipode transductor a utilizar, su instalación y orientaciónen terreno.

U Además de esto, son importantes las cualidades quedebe poseer el equipo de análisis de la onda devibración, para permitir una grabación fidedigna yun adecuado análisis de los datos.

Conclusiones (III)

35 of 36 Curso Voladura EXSA - Octubre 2006

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Page 36: Voladura de Rocas EXSA

71

Referencias‚ Dawes J. J., ScherpenisseC. R.,Díaz M. E., Parada L."The evaluation of Tunnel

Blast Performance via the analysis of ground vibrations",Congreso de Minería delInstituto de Ingenieros de Minas de Chile, Los Andes 1987,

‚ JKMRC, University of Queensland, “Advanced Blasting Technology”, AMIRA P93D(1987-1990), Final Report..Scherpenisse C. R., Leal M., Arellano J., Orrego G.,"Avances Tecnológicos aplicados a la Optimización de Tronadura", VII Simposium deIngeniería de Minas, (Universidad de Santiago de Chile), 1991.

‚ Scherpenisse C. R., Trabajo de Titulación, "Avances Tecnológicos en el MonitoreoAnálisis y Simulación de Vibración Orientados al Control y Optimización deTronaduras", Universidad de Santiago de Chile, 1992.

‚ ScherpenisseE C., Arellano J., Orrego G., Areallano M., "Vibración producto deVoladura y su comportamiento en el Campo Cercano y Lejano", V Jornadas deEspecialistas en Voladura, EXPOMIN-92, Mayo 1992, Santiago, Chile.

‚ Andrieux P., Heilig J., “Near-Field Blast Vibration Monitoring - Practical Considerationsand issues”, Seventeenth Study Sessions on Blasting Techniques, November 3-4,1994. Quebec City. Canada.

‚ Adamson W. R., Scherpenisse C. R., "Asesoría para Medición de Vibraciones yEvaluación en Voladura de Desarrollo Horizontal", Minera Michilla S.A., Julio 1995.

‚ Scherpenisse C. R., Díaz J. C,, "Monitoreo y consideraciones generales delmodelamiento de vibraciones para la optimización de las voladuras en desarrollohorizontal", 2do Simposium Internacional de Informatica Aplicada a la Mineria,Infomina 98, del 26 al 29 de Mayo de 1998, Lima -Perú.

72

Carlos R. Scherpenisse

Email: [email protected], WebSite: www.aspblastronics.cl

Preparado para: EXSA, Lima-Perú

Octubre - 2006

INGENIERÍA E INSTRUMENTACIÓN EN TRONADURA

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