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INGIENERIA EN MINAS MINERÍA Y METALURGÍA SANTIAGO DE CHILE

VIBRACIONES EN TRONADURA

INTEGRANTES: MARCO ALARCÓN DANIELA ALTAMIRANO JOSÉ LUCERO DANIEL VERA ASIGNATURA: EXTRACCIÓN MINA II PROFESOR: JUAN CARLOS LOPEZ

INGIENERIA EN MINAS MINERÍA Y METALURGÍA SANTIAGO DE CHILE

FECHA: 21 DE SEPTIEMBRE 2016

Resumen

En los procesos productivos de la minería, la fragmentación del mineral es parte fundamental al momento de realizar alguna labor, para ello, es necesaria la utilización de agentes explosivos, iniciadores, accesorios , entre otros,

los cuales

producen alteraciones en el terreno como vibraciones, ondas aéreas y flyrock, las cuales pueden provocar daños a las estructuras y maquinarias en los sitios de explotación cercanos. El objetivo principal de estos estudios es decretar si estas vibraciones provocadas por las voladuras superan o no el umbral de daño estipulado por las normas vigentes. Si el nivel de vibración no supera el registrado por las normas estos pueden seguir con el carguío normal de los explosivos y las detonaciones normales de la mina, solo hasta que estas no sobrepasen los niveles decretados. Estas vibraciones superficiales causadas por el paso de las ondas de Rayleigh pueden ser registradas en dos componentes horizontales y una vertical en forma de registro contra el tiempo de aceleración, velocidad o desplazamiento. Se presenta una revisión de los límites de vibración aceptados internacionalmente para evitar daños en la tronadura.

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Tabla de contenido VIBRACIONES EN TRONADURA.................................................................................................1 1

Introducción.................................................................................................................................4

2

Importancia de las vibraciones inducidas por la tronadura.............................5

3

Generación y propagación de las vibraciones...........................................................6

4

Análisis de onda de vibración.............................................................................................7

5

Medición de ondas vibracionales......................................................................................8 5.1

Sitios de medición.............................................................................................................8

5.2

Sismógrafo.............................................................................................................................9

5.3

Transductores de vibraciones.....................................................................................9

5.4

Acelerómetros...................................................................................................................10

5.5

Geófonos...............................................................................................................................11

5.5.1

Instalación y orientación de los geófonos.................................................12

5.5.2

Frecuencia de registro..........................................................................................13

6

Conclusión...................................................................................................................................14

7

Bibliografía..................................................................................................................................15

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Introducción

La minería en chile ha sido uno de los principales fomentos en la economía chilena y ha sido un gran sustentabilidad para el crecimiento de exportaciones en las materias primas. El objetivo principal de este informe es dar a conocer la tronadura, que representa a una de las más importantes operaciones unitaria dentro de la extracción de minerales en la minería. También otro objetivo es lograr un adecuado grado de conocimiento de tal manera que las operaciones de perforación y tronadura se hagan más fáciles y con menos daño en el entorno. Según la minería cada técnico e ingeniero tiene que estar capacitado para desempeñarse en todo tipo de faena extractivas de minerales y en específico tiene que estar preparado para controlar operaciones, procedimientos, labores de topografía, geología y tronadura, administrar los recursos técnicos y los equipos de trabajo en operaciones mineras. Cabe mencionar que este informe tiene como logro que el lector conozca más a cerca del mundo laboral de la minería y que sepa reconocer uno de los trabajos principales de la producción minera que es la tronadura, ya sea tanto como para trabajar en la minería o como para conocer de qué se trata está. El presente informe se trata principalmente de la tronadura y sus vibraciones ya que con esto se pueden obtener diversos datos para poder realizar una buena base de datos y así

poder modelar, analizar y evaluar el daño que una tronadura puede

provocar. Se espera dominar y tener los conocimientos necesarios para trabajar en una faena minera.

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Importancia de las vibraciones inducidas por la tronadura

La importancia que tiene las vibraciones respecto a la tronadura es alta, ya que por ello debemos determinar la onda de choque generada por la detonación de los explosivos de la tronadura y uno de los principales factores es estudiar y evaluar el impacto de las vibraciones en el entorno, para así determinar y conocer los diferentes tipos de ondas de acuerdo al macizo rocoso con los diferentes tipos de medición de ondas vibraciones ya que en la minería es una necesidad contar con la experiencia y la tecnología necesaria para poder evaluar y optimizar esta operación en la minería En la tronadura la mayoría de la energía liberada se produce al fragmentar la roca y solo un porcentaje de esta se convierte en vibraciones y esto produce un movimiento en el terreno Las ondas sísmicas que se producen debido a la tronadura afectan al macizo rocoso, ya que provocan un movimiento oscilatorio de las partículas, sacándolas de su estado de reposo y haciendo que estas traspasen la energía de la próxima en forma sucesiva, y que la onda de choque que se forma se propaga en forma esférica al comienzo y cónica después, de tal manera que se transfiere una completa energía vibracional a la roca. Las vibraciones producidas por la tronadura nos permiten estimar la probabilidad de ocasionar daño en las rocas. Los altos niveles de vibración pueden dañar el macizo rocoso, produciendo fracturas nuevas o extendiendo y dilatando las fracturas que ya existen.

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Generación y propagación de las vibraciones

La liberación de cualquier onda de energía desencadena la propagación de ondas volumétricas y superficiales, las cuales actúan sobre personas y estructuras con amplitudes de vibraciones, los cuales dependen de:    

Cantidad de energía liberada por el fenómeno que ocasiona. Distancia entre el origen y el punto donde se registran los eventos. Resistencia dinámica de las estructuras y sus componentes más frágiles. Propiedades trasmisoras o disipadoras de los terrenos involucrados.

La complejidad que existe en estos fenómenos es elevada, en comparación a las ondas que se generan al clavar una estaca en el suelo. Es importante conocer que la propagación de las vibraciones, varían con el equipo utilizado, normalmente más con las características del martillo o vibrador, la deformación de la encabeza de la estaca, o distorsión elástica de la estaca y de la velocidad de penetración en el terreno. También la detonación del explosivo en el interior del macizo, genera ondas de tensión y compresión como resultado de la refracción de ondas de choques sobre las paredes de la cavidad donde fue instalado el explosivo. Si la forma de carga es cilíndrica, el sistema geométrico está constituido por ondas cónicas, la cual se propaga

por

el

terreno

circundante,

reflectándose

en

una

superficie

libre

ocasionando rupturas sobre la roca más próxima. Los efectos de la detonación generan una forma de vibraciones asociada a una propagación ondulatoria, la cual se atenúa con la distancia según los distintos regímenes cuando se trata de cargas explosivas esféricas o cilíndricas.

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Análisis de onda de vibración

Son movimientos de propagación ondulatoria estos se dan a través de terreno con una velocidad de propagación y dependen de cada tipo de macizo, el cual se verá afectado por las tenciones dinámicas que la onda transporta, las principales características de las vibraciones son el desplazamiento, velocidades o aceleraciones y la frecuencia de duración, existen distintos tipos de ondas las principales son de tipo volumétrico y de tipo superficial, algunas otras son: 

Ondas P: Son las longitudinales o de compresión, están provocan las vibraciones de las partículas en la misma dirección del radio de la onda,



siendo análogas a las ondas sonoras. Ondas S: Son las transversales o de corte, la vibración de la partícula es perpendicular al radio de la onda, teniendo una velocidad inferior a las



ondas P y no se propaga en medio fluidos. Ondas R: Estas son ondas de Rayleigh, estas se propagan a lo largo de la superficie de la tierra con amplitudes que disminuyen exponencialmente con la profundidad, transportando la mayor parte de la energía sísmica



(semejantes a las que se crean cuando una roca cae en un lago). Ondas L: Son ondas de love, estas son resultados del movimiento en un plano horizontal de las partículas pero sin presentar un componente vertical.

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Medición de ondas vibracionales

El monitorio de las vibraciones tiene por objetivo obtener los niveles de “vibración”/”velocidad de partícula” absolutos para cada una de las cargas explosivas, con el fin de estudiar la eficiencia de un conjunto de cargar y proveer la información necesaria para evaluar el los tipos de daños que podrían causar aquellas vibraciones.

5.1 Sitios de medición Los sitios de medición recomendados por las normas internacionales de manejo de vibraciones pueden resumir en: 

Representativos: Lugar en donde las condiciones geológicas (como



eventuales modificadores de la vibración) son las más comunes. Ubicación: El sitio más cercano a la fuente de vibración donde esté ubicada una edificación.



Importancia: Lugar donde se encuentre un edificación de interés, por ejemplo una edificación histórica.



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5.2 Sismógrafo Los sismógrafos se usan para monitorear, grabar, analizar e imprimir vibraciones provenientes del suelo (movimiento) y del aire como resultado de un evento sísmico o tronadura. Se usan para medir la onda sísmica de la energía transferida desde un punto a otro. Un sismógrafo estándar utiliza cuatro canales para señales llegadas desde cuatro sensores, tres para el movimiento del suelo y uno para el sonido (presión en el aire). La información obtenida de estos sensores representan los movimientos máximos de las vibraciones en el suelo y en el aire. Esta información muestra típicamente el PPV, desplazamiento máxima (distancia en que las partículas son movidas por el paso de las ondas sísmicas), aceleración máxima para el caso de los acelerógrafos y la frecuencia de las vibraciones. Los componentes de los sismógrafos son:

5.3 Transductores de vibraciones Tienen la gran capacidad y ventaja de que los datos resultantes del monitoreo son de buena calidad. La característica de estos datos tiene directa relación con el tipo de transductor utilizado, la técnica empleada para su instalación y orientación. En muchos casos es necesario instalar transductores permanentes en el macizo rocoso, lo que evita efectos superficiales y permite el análisis completo de una tronadura. Bajo esta circunstancia los equipos no pueden recuperarse y el costo de cada unidad debe ser minimizado.

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

Micrófono: sensor que mide las pulsaciones de presión mayores que la atmosférica.



Sistema de cables: son los cuales llevan la señal captada por los



transductores al equipo de monitoreo. Un sistema de adquisición, el cual recibe la señal y la guarda en una



memoria. Un computador, el cual tiene incorporado el software requerido para el traspaso de la información desde el equipo monitos, y su posterior análisis.

5.4 Acelerómetros Son del tipo piezoeléctrico tiene alta frecuencia natural y una respuesta lineal bajo su frecuencia resonante. La señal de salida es proporcional a la aceleración, la cual debe por lo general ser amplificada previamente a su grabación. Los acelerómetros reúnen los datos especificados, por lo general son livianos, robustos, pero su valor es alto. Son más complejos de usar, ya que requieren equipamiento auxiliar como fuentes de poder y pre amplificadores, los cuales pueden inducir problemas de ruidos eléctricos significativos. 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)

5.5 Geófonos Entregan de

la

velocidad

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una

medición

directa

y

consisten

por

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lo

general en un sistema de bobina móvil soportada por un resorte, y un imán fijo. Al contrario del acelerómetro, el geófono opera sobre su frecuencia natural. Cuando se miden frecuencias muy bajas, la salida se ve influenciada por sus características de respuesta. La señal resultante en términos del nivel de vibración debe ser corregida adecuadamente.

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 0La sensibilidad varía entre 0.003Volts/[mm/s] a 0.041Volts/[mm/s] Bajo costo (aprox. US$ 100).

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5.5.1 Instalación y orientación de los geófonos



Orientación Para realizar una adecuada interpretación de los datos, que permitan el análisis de la secuencia real de iniciación de un determinado número de cargas, es necesario tener absoluta certeza de la orientación real del transductor.



Acoplamiento Una vez que el transductor está ubicado en la perforación de monitoreo y correctamente orientado, la posición debe ser asegurada por medio de cemento

con

características

de

hormigón,

acoplamiento.

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el

cual

proporciona

mejor

5.5.2 Frecuencia de registro

Se distinguen dos tipos de geófonos, los de campo cercano y lejano, los cuales poseen un rango de aceptabilidad en la medición que depende de frecuencia que es capaz de registrar, diferenciando los geófonos de 14 Hz que son capaces de medir vibraciones a partir de esa frecuencia con perfecta precisión, mientras que los de 28 Hz son capaces de medir vibraciones a partir de frecuencias sobre los 28 Hz.

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Conclusión

Se concluye que es necesario un buen empleo del monitoreo de las vibraciones producidas por la tronadura, ya que nos da una ventaja al momento de determinar y observar los detalles que se producen en la tronadura, ya que si se diseña de manera adecuada el parámetro de ondas sísmicas que se mantengas a las velocidades adecuadas se podrá obtener una buena tronadura del macizo rocoso. Considerando también que la minería siempre está en busca de abaratar sus costos para sus operaciones, se requiere cada vez más la utilización de técnicas modernas para la tronadura de rocas, ya que si se hace un buen empleo de esta y se llega a

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una granulometría deseada se podrán mejorar los costos ya que se podrán reducir operaciones. La realización de un buen monitoreo nos da la facilidad de un buen frente de explotación durante la tronadura y nos ayuda a analizar la velocidad de las partículas para ver si están por encima o

por debajo de los límites de daños

estipulados en las normas.

7

Bibliografía   

López Jimeno, C., López Jimeno, E., García Bermúdez, P., (2003). Manual de perforación y voladura de rocas, E.T.S.I de minas, Madrid, España. Chávez, W. (1994) Explosivos y tronadura Instituto geológico y minero de España (IGME). Manual de de perforación y voladuras de rocas.

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