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• Marco Nina Mendoza

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ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS

“INICIADORES Y DISPOSITIVOS DE RETARDO COMERCIALES” CURSO: EXPLOSIVOS DOCENTE: ROBERTO ROQUE INTEGRANTES: 

HURTADO RAMOS MIGUEL ALBERTO  MORALES PINTO JOSHIMAR  NINA MENDOZA MARCO ANDRÉ  VÉLEZ ROJAS GERARDO JESÚS  AMADO DAVILA DIEGO SALOMON CICLO: VI TRURNO: MAÑANA

AREQUIPA - 2014

ÍNDICE

1. Introducción 2. Métodos de iniciación 2.1 Sistema elemental o convencional de mecha lenta- fulminante 2.2 Sistema eléctrico convencional 2.3 Sistemas no eléctricos 2.4 Sistemas especiales para aplicaciones definidas 3. Aplicación de métodos de iniciación 3.1 Para voladura subterránea 3.2 Para voladura superficial 3.2.1 En canteras y obras de ingeniería 3.2.2 En tajos abiertos y voladuras de producción 3.3 Para voladura bajo agua 4. Maquina explosora 5. Sistemas de iniciación 5.1 Sistemas de iniciacion no eléctricos

1 2 2 2 2 2 5 5 5 6 6 7 10 11

11 5.1.1 Nitronel LP 5.1.1.1 Ventajas 5.1.2 Nitronel LP 0-70 5.1.2.1 Ventajas

11 11 12 12

5.1.3 Nitronel MS

13

5.1.3.1

Ventajas

5.1.4 Nitronel Q 5.1.5 Tubo de choque nitrotube 5.1.6 Iniciadores de tubo de choque LP 6. Cordon detonante y sistemas de retárdo compatibles 6.1 Cebos de retardo 6.1.1 El cordón detonante

13 14 15 15 16 16 16

1. INTRODUCCIÓN El sistema de iniciación transfiere la señal de detonación de barreno a barreno en un tiempo preciso. La selección del sistema de iniciación resulta crítica para el éxito de una voladura. El sistema de iniciación no sólo controla la secuencio de disparo de los barrenos, sino que también afecta la cantidad de vibración por una voladura, el tamaño de la fragmentación producida, el rompimiento trasero y la violencia que puede ocurrir. Aunque el costo de los sistemas de iniciación es una consideración importante dentro del proceso de selección, debe ser una consideración secundaria, especialmente si el sistema de iniciación más económico causa problemas como: vibración, rompimiento trasero o poca fragmentación. Sería una tontería el seleccionar un sistema de iniciación basándose estrictamente en el costo. La selección del sistema de iniciación es uno de las consideraciones más importantes dentro del diseño de una voladura. La intención de esta sección es la de revisar los dispositivos disponibles actualmente y que se utilizan y brindan por la empresa Exsa. Para que un explosivo pueda detonar es necesario iniciarlo, lo que se efectúa normalmente mediante los denominados “accesorios de voladura”, que comprenden a los fulminantes o detonadores, seguridad detonantes,

y

mecha

rápida, conectadores,

cables, explosores

e

mecha

retardadores,

instrumentos

de

de

cordones

control

como

ohmímetros y otros. La utilización de estos accesorios debidamente seleccionados y combinados para cada caso, da lugar a los procedimientos empleados para iniciar la detonación de una voladura, métodos de iniciación o de encendido de explosivos.

2. MÉTODOS DE INICIACIÓN 1

conocidos

como

2.1 SISTEMA ELEMENTAL O CONVENCIONAL DE MECHA LENTAFULMINANTE Mejorado recientemente hasta cierto punto con el encendido previo de las mechas de seguridad de cada taladro mediante la mecha rápida (igniter cord) y cápsulas conectadoras. 2.2 SISTEMA ELÉCTRICO CONVENCIONAL Con detonadores instantáneos y de retardo estándares complementado con el sistema de alta resistencia a corrientes estáticas o extrañas y con los sistemas eléctricos especiales, como los estopines, que son fulminantes elaborados de tal manera que pueden hacerse detonar con corriente eléctrica. Con ello se puede controlar con precisión el momento de la explosión, lo que no sucede con fulminantes por la variación de la velocidad de combustión de la mecha. 2.3 SISTEMAS NO ELÉCTRICOS Tenemos detonadores como los fulminantes o capsulas detonadoras, son casquillos metálicos cerrados en un extremo en el cual contienen una carga explosiva de gran sensibilidad.

2.4 SISTEMAS ESPECIALES PARA APLICACIONES DEFINIDAS Como los detonadores de concusión Dominó para voladura subacuática y 

otros. Los elementos básicos de estos sistemas iniciadores comprenden: 2

a) La pega, se considera como elemento básico al medio originador del impulso iniciador, que según el método será la chispa o llama abierta de un fósforo o chispeador de fricción; la descarga eléctrica producida por un explosor, sea de tipo dínamo eléctrico o de condensador; al efecto de impacto de una pistola de arranque para detonadores Nonel y similares, o el de un fulminante convencional para esos mismos detonadores y para los cordones detonantes,

que

en

la

práctica

se

denomina

pega,

chispeo, encendido, etc. b) Origen hasta el núcleo sensible del detonador y que según el tipo de sistema se efectúa:  

Mediante alambres conductores (eléctrico). Mediante mangueras plásticas muy delgadas y flexibles, cubiertas interiormente con un compuesto pirotécnico sensible (no eléctrico

 

Nonel). Mediante cordones detonantes de muy bajo gramaje (Anoline, Detaline). Mediante mangueras muy delgadas llenadas con un gas inflamable y selladas poco antes del disparo que se realiza con una bombitaexplosor especial (Hercudet). En el sistema elemental el tren viene a ser la misma mecha de seguridad.

c) Al detonador, que comprende:  Al elemento de retardo, que al recibir el impulso iniciador a través del tren de transmisión, lo retiene un tiempo determinado antes de transferirlo

a

la carga sensible para producir su inflamación. (este

elemento no existe en el sistema elemental, en el que los retardos de tiempo se dan solamente con diferentes longitudes de mecha y orden de encendido). 

A su carga iniciadora que comprende a su vez a una carga primaria sensible y a una carga base (secundaria o detonante), distribución que es común a casi todos los detonadores comerciales. La carga primaria (azida de plomo, fulminato de mercurio o similares) al recibir la llama o la onda de impulso iniciador se inflama y hace detonar a la carga base, 3

que es generalmente de pentrita, la que a su vez hace detonar a la carga explosiva que le rodea (cebo o prima). 

Al cebo, cartucho de dinamita, hidrogel, TNT u otro explosivo sensible que finalmente hace detonar a la carga principal (carga del taladro). Esta serie de pasos se repite en cada taladro de una voladura múltiple; de ahí la importancia de las demoras minúsculas de tiempo de encendido entre cada taladro para lograr salidas secuenciales.

El cebo o prima, que debe proporcionar una energía iniciadora suficiente para que

la

columna explosiva principal pueda detonar a su régimen, y así

entregar su máximo potencial para que la voladura de todo el frontón sea completa y eficiente. La iniciación de cargas explosivas se efectúa en dos formas: 

Encendido de cargas individuales aisladas, que pueden ser disparadas una a una en diferentes momentos o todas a un tiempo.



Encendido de cargas múltiples que no se disparan simultáneamente sino siguiendo cierta secuencia, en lo posible con períodos precisos de demora entre cada tiro, en forma “rotacional”, lo que como veremos más adelante proporciona muchas ventajas en cuanto a fragmentación, reducción de vibraciones y menor consumo específico de explosivo, y que puede hasta cierto punto “sincronizarse” mediante el

empleo de

detonadores de retardo, eléctricos y otros medios. Los medios originados del impulso iniciador (llama y electricidad) y los elementos de los accesorios de los sistemas de iniciación, se pueden combinar en ciertas formas, formando cadenas de iniciación, adaptables a cada condición o tipo de voladura, como se muestra en el siguiente diagrama.

4

3. APLICACIÓN DE METODOS DE INICIACION 3.1 PARA VOLADURA SUBTERRÁNEA 

Frontones de túneles, tajeos, piques, etc. que se resumen a la preparación de cebos de dinamita, de explosivo hidrogel o emulsión de pequeño



diámetro (22 hasta 75 mm) con: Fulminante simple y mecha de seguridad; o fulminante simple y mecha, más mecha rápida y conectadores (en ambos casos se enciende con



llama). Detonador eléctrico instantáneo o de retardo, cable de empalme y



explosor. Encendido por descarga eléctrica. Detonadores no eléctricos tipo Nonel o similares, con empalmes de mangueras transmisoras

o de cordón detonante de bajo gramaje.

Encendido con un fulminante simple, detonador eléctrico o una pistola de 

fogueo especial. Cordón detonante simple, que actúa directamente como detonador, con retardos exteriores de microsegundo para dar

secuencias

de

salida.

Encendido con fulminante simple o detonador eléctrico (piques, voladura de cráter invertido VCR, banqueo, etc.).

3.2 PARA VOLADURA SUPERFICIAL Que corresponden a la preparación de cebos de pequeños diámetros para taladros de cantera de 75 hasta 150 mm, y de primers o cargas multiplicadoras potentes para taladros de gran diámetro, de 150 a 381 mm, en tajos abiertos. 5

3.2.1 EN CANTERAS Y OBRAS DE INGENIERÍA a) Cebos de dinamita con fulminante simple y mecha de seguridad para

taladros

eventualmente

individuales con

mecha

y

plastas, complementada

rápida para mayor número de

taladros. b) Cebos con detonadores eléctricos y no eléctricos, también cordón detonante con retardadores Inter.- calados, para voladura de varios taladros simultáneamente, sea que estén cargados con agentes de voladura granulares o con dinamita a columna completa. 3.2.2 EN TAJOS ABIERTOS Y VOLADURAS DE PRODUCCIÓN Booster o cargas multiplicadoras de alta presión de detonación para iniciar agentes de voladura NCN granulares, slurries y emulsiones en taladros de 100 a 381 mm (4” a 15”) en bancos y rampas. Con arranque mediante detonadores eléctricos y no eléctricos de retardo y más frecuentemente por cordón detonante con retardos exteriores en línea. Las cargas iniciadoras pueden ser de tres tipos: 

Cast

primer;

moldes

de

TNT,

pentolita

colados

o

prensados en diferentes dimensiones y pesos, usualmente 

denominados HDP (high detonation primer) o cast booster. Slurry primer; hidrogeles generalmente aluminizados y emulsiones explosivas sensibles al detonador simple, en bolsas



de polietileno selladas o moldes plásticos de diferentes pesos. Primer o booster con retardo incorporado; que se emplean principalmente en los taladros con cargas espaciadas (decks) los que permiten secuenciarlas a diferentes cotas (retardos en profundidad).

En voladuras de rocas muy difíciles, estos primers con diferentes retardos en profundidad pueden combinarse con retardos en superficie, lo que permite conjugar caras libres horizontales con caras libres 6

verticales (retardos por filas, por taladros y en profundidad actuando al mismo tiempo). Normalmente las conexiones de bajada dentro de los taladros son con cordones de baja potencia, de 3 a 5 g como máximo, o con mangueras tipo Nonel, y en menor escala detonadores eléctricos, de manera que la carga de columna no pueda ser iniciada prematuramente lo que anularía el efecto de los “retardos operadores

en

el

hueco”.

Pero

algunos

usan cordones de 8 y 10 reforzados para resistir maltrato

en taladros profundos de gran diámetro.

3.3 PARA VOLADURA BAJO AGUA Para iniciar plastas y taladros bajo agua mediante cebos de gelignita o de gelatinas especiales. 

Con detonadores eléctricos acuáticos, instantáneos o de retardo, especialmente construidos para resistir altas presiones bajo agua, con



líneas de conducción aisladas y selladas. Con cordón detonante para agua y



colocados fuera del agua (sobre balsas o en la orilla). Con detonadores de presión o concusión tipo dominó para el simultáneo

de

varios

taladros

o

retardos

de milisegundo disparo

plastas mediante la detonación

de una carga explosiva suspendida en el agua; o también con un sistema de inducción electromagnética que utiliza explosores especiales conectados a un detonador eléctrico en cada taladro, los mismos que se activan simultáneamente mediante una corriente de excitación producida por un oscilador de alta frecuencia y transmitida mediante una antena de lazo dispuesta en la superficie del agua sobre los taladros. Métodos aún experimentales y poco aplicados.

7

RETARDOS PARA CORDON DETONANTE

8

4. MAQUINA EXPLOSORA

9

Las máquinas explosoras suministran la corriente necesaria para disparar los estopines eléctricos. Estas son de dos tipos básicos: de "generador" y de "descarga de condensador". Ambos tipos son de una construcción robusta y soportan servicio duro por períodos prolongados. Estas explosoras se consideran como las máquinas más eficientes y confiables para el encendido en voladuras. Sus principales características son:  Poseen una capacidad de detonación de estopines extremadamente alta.  Proporcionan gran seguridad ya que no disparan hasta alcanzar su voltaje de diseño, el cual es señalado por la luz del foco piloto.  Los botones de carga y disparo así como los condensadores quedan en "corto circuito" hasta que se necesiten.  La ausencia de partes dotadas de movimiento y la eliminación del factor humano que interviene en las explosoras mecánicas.

5. SISTEMAS DE INICIACION 5.1 SISTEMAS DE INICIACION NO ELECTRICOS 5.1.1 NITRONEL LP

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Los detonadores no eléctricos de medio segundo Nitronel LP están destinados a la iniciación del material explosivo desde el fondo o la salida del agujero de voladura, incluyendo también el material explosivo cargado neumáticamente en el agujero de voladura, en la construcción de túneles y para la trituración de rocas en plantas mineras subterráneas sin polvo de carbón. Además, los detonadores no eléctricos de medio segundo están destinados a la iniciación de los materiales explosivos de difícil estimulación. 5.1.1.1

VENTAJAS El sistema de los detonadores no eléctricos de medio segundo permite realizar voladuras debajo de la tierra en una cantidad grande de tajos largos con el uso de solo 1 detonador, sin que sea necesario conducir una línea eléctrica de una capacidad de corriente lo suficientemente alta.

5.1.2 NITRONEL LP 0-70 NITRONEL LP 0-70 es un sistema de detonadores no eléctricos de un retardo progresivo de 100 ms, 200 ms y 500 ms, así como de 26

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escalones de retardo, marcados consecutivamente con números de 0 a 70. Los detonadores no eléctricos de decisegundo para rocas están destinados a la iniciación del material explosivo desde el fondo o la salida del agujero de voladura, incluyendo también el material explosivo cargado neumáticamente en el agujero de voladura, en la construcción de túneles y para la trituración de rocas en plantas mineras subterráneas sin polvo de carbón. 5.1.2.1

VENTAJAS El sistema de los detonadores no eléctricos de decisegundo permite realizar voladuras debajo de la tierra en una cantidad grande de tajos largos con el uso de solo 1 detonador, sin que sea necesario conducir una línea eléctrica a todos los detonadores ni usar un encendedor de una capacidad de corriente lo suficientemente alta.

5.1.3 NITRONEL MS

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Los detonadores no eléctricos de milisegundo Nitronel MS sustituyen a voladuras

tradicionales

realizadas

con

detonadores

eléctricos

de

milisegundo. Los detonadores no eléctricos de milisegundo están destinados sobre todo al uso en plantas mineras a cielo abierto. Los detonadores pueden emplearse también para voladuras subterráneas (p.e. voladuras en derrumbe). Además, los detonadores no eléctricos de milisegundo están destinados a la iniciación de materiales de difícil estimulación. 5.1.3.1

VENTAJAS El uso de los detonadores no eléctricos de milisegundo permite conectar todos los detonadores al punto de iniciación de forma mucho más rápida y fácil en comparación con el proceso de conexión, complejo y de larga duración, de los detonadores eléctricos.

5.1.4 NITRONEL Q NITRONEL Q es un sistema de detonadores con retardos de milisegundos destinado particularmente al uso en canteras y minas a cielo abierto.

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El sistema NITRONEL Q está formado por detonadores de perforación NITRONEL QH junto con detonadores superficiales NITRONEL QS. Los detonadores NITRONEL QS sirven para obtener un retardo de voladura entre los detonadores de perforación NITRONEL QH o MS iniciados, así como para extender y derivar la línea de voladura a través de la unión con otros detonadores superficiales NITRONEL QS. Los detonadores NITRONEL QS se encuentran en los conectores hechos de plástico que permiten conectar los detonadores con, como máximo, 6 tubos de choque de los detonadores iniciados y que protegen los tubos contra fragmentos del detonador. Los colores de los conectores dependen de la modalidad del detonador. Los detonadores NITRONEL QH están destinados a la iniciación del material explosivo en el interior de un agujero. Los detonadores NITRONEL QH colocados en los agujeros tienen retardos largos para que la red de voladura hecha de NITRONEL QS no esté dañada durante la detonación de los agujeros.

5.1.5 TUBO DE CHOQUE NITROTUBE El tubo de choque NITROTUBE está destinado a la fabricación de detonadores no eléctricos, así como al uso en la técnica de voladura para extender la línea de voladura empleando detonadores no eléctricos. 14

La estructura del tubo de tres capas permite sostener la detonación dentro del tubo sin afectarlo o iniciar los materiales explosivos u otros tubos de choque en su proximidad. Cordones detonantes de pent, para rocas.

5.1.6 INICIADORES DE TUBO DE CHOOUE LP Corresponde a una serie de detonadores no eléctricos de alta potencia con intervalos de retardo de largo período entre tiempos de disparos sucesivos. Los detonadores no eléctricos Exel™ LP están compuestos principalmente por 4 elementos: Cápsula de aluminio, compuesta por una carga primaria de explosivos, una carga secundaria y un tren de retardo. Tubo de señal de color amarillo, componente que transmite la señal a la cápsula de retardo. En el momento que el tubo es iniciado, transmite interiormente una onda de choque de baja energía la cual inicia los mixtos de retardo. Esta señal es capaz de desplazarse a través del interior del tubo, sin afectar a ningún agente explosivo u otro accesorio con el cual esté en contacto directo. Etiqueta de retardo, elemento que indica el número de serie LP y el rango de tiempo nominal correspondiente a cada detonador. Conector J, dispositivo que une el tubo de señal a la línea troncal de cordón detonante.

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6. CORDON DETONANTE Y SISTEMAS DE RETÁRDO COMPATIBLES 6.1CEBOS DE RETARDO 6.1.1 EL CORDÓN DETONANTE El Cordón Detonante es un accesorio para voladura constituido por un núcleo granulado fino y compacto de pentrita PETN (penta-erythritol tetranitrate) que está recubierto con papel de características especiales, fibras sintéticas e hilos de algodón. Su cobertura exterior varía según el cordón sea simple o reforzado. Se activa generalmente por medio de un fulminante común, eléctrico o noeléctrico. El núcleo de explosivo detonará a una velocidad de 7 000 m/s aproximadamente, creando una onda de choque que permitirá activar explosivos sensibles a detonador. Este accesorio para voladura tiene múltiples aplicaciones en minería, canteras, movimientos de tierra y diferentes trabajos de ingeniería civil. Funciona adecuadamente en todo tipo de voladuras, independiente del diámetro y longitud del taladro.

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