DISEO Y EVALUACIN DE VOLADURAS PARA MINAS A TAJO ABIERTO Y CANTERASVersin: 23 Marzo de 2011Dr. Alan CameronBill Forsyth P.EngDr. Tom Kleine

ContenidoDISEO Y EVALUACIN DE VOLADURAS PARA MINAS A TAJO ABIERTO Y CANTERAS9Introduccin9General9Aplicaciones de voladuras en la minera a tajo abierto y la explotacin de canteras9Voladuras de bancos de produccin10Voladuras de control de paredes10Voladuras de gran proyeccin11Voladuras de hundimiento11Mtodos de fragmentacin de rocas sin uso de explosivos12Arranque12Corte hidrulico12Martillos hidrulicos12Qumicos13Contexto13Teoras de la fragmentacin de rocas13Mecanismos de fragmentacin por energa de choque14Mecanismos de fragmentacin producto del gas o la energa de dislocacin15Influencia del diseo de la voladura en la interaccin roca/explosivo18Propiedades de las rocas18Introduccin18Propiedades de la roca intacta18Definiciones18Propiedades de la masa de roca19Aplicacin de las propiedades de la roca19ndices de volabilidad19Prediccin de la fragmentacin19Dao producido por la voladura19Resumen20Glosario de trminos relacionados con voladuras y excavaciones24Revisin 130Parte 2: Sistemas de carga y explosivos32Introduccin32Trminos relacionados con explosivos32Materiales utilizados en los explosivos33Categoras de explosivos33Principios de los aos 50: ANFO = NA + combustible orgnico34Mediados de los aos 50: hidrogeles (water gels)34Finales de los aos 70: emulsiones34Dcada de los 80: mezclas de emulsiones34Dcada de los 80: ANFOs de baja densidad34Dcada de los 90: ANFO resistente al agua34Dcada de los 90: ANFOs de alta densidad34Propiedades de los explosivos34Densidad34Sensibilidad34Resistencia al agua35Estabilidad qumica35Rendimiento35Propiedades de la detonacin de explosivos36Propiedades de la detonacin36La energa disponible36Potencia relativa por peso y potencia relativa por volumen37La energa efectiva relativa38El rendimiento del gas39Velocidad de detonacin39Presin de detonacin (energa de choque)40Presin de la perforacin (energa de dislocacin)42La divisin de la energa en choque y dislocacin44Explosivos encartuchados sensibles al detonador46Tipos de explosivos sensibles al detonador46Explosivos en emulsin47Agentes de voladura acuosos (hidrogeles o slurries)50Dinamitas51Detonadores auxiliares tipo pentolita fundida51Agentes explosivos52Introduccin52Nitrato de amonio (NA)52ANFO53ANFO aluminizado (AlANFO)54Mezclas ANFO/emulsin (ANFO "pesado")56ANFO de baja densidad57ANFO de alta densidad58Agentes explosivos a base de emulsin58Agentes explosivos encartuchados a base de emulsin58Agentes explosivos a base de emulsin a granel58Emulsiones dopadas58Agentes explosivos en hidrogel (slurries)60Agentes explosivos en hidrogel encartuchados60Agentes explosivos en hidrogel bombeados60ANFO resistente al agua60Desensibilizacin de la presin61Causas de la desensibilizacin61Desensibilizacin por presiones hidrostticas61Desensibilizacin por presiones dinmicas62El efecto de canal62Presin ejercida por cargas disparadas con anterioridad63Desensibilizacin por medio de presiones hidrostticas y dinmicas64Seleccin del sistema de explosivo64Comparacin del rendimiento del explosivo64Hidrogeles (water gels)64Emulsiones64Criterios de seleccin del explosivo65Propiedades de las rocas65Requerimientos de la voladura65Guidelines65Sistemas de descarga para explosivos a granel65Consideraciones para la seleccin del sistema de explosivo70Revisin 271Parte 3: Sistemas y equipos de iniciacin72Introduccin72Detonadores73General73Detonadores de tubo de choque73Detonadores elctricos78Detonadores elctricos80Conectores no elctricos de retardo82Cordones detonantes85General85Cordones detonantes troncales86Conexiones de bajada de los cordones detonantes89Dispersin del retardo90Dispersin del retardo y diseo de la voladura93Sistema de cebado95Efectividad del cebo97Ubicacin del cebo98Sistemas de iniciacin99General99Sistemas de iniciacin para voladuras de bancos100Revisin 3102Voladura de bancos de produccin104Introduccin104Parmetros del banco108Altura del banco108Naturaleza del frente donde se disparar la voladura110Naturaleza de la roca a volar111Seleccin del sistema de cebado y explosivos112Explosivos112Sistema de cebado113Parmetros del barreno117Dimetro del barreno117Inclinacin del barreno119Direccin de la inclinacin del barreno123Subtaladrado efectivo123Diseo de barrenos125Tipos de diseo de barrenos125Distancia del volumen de roca y espaciamiento entre barrenos126Volumen de roca y espaciamiento efectivos128Taco129Tipos de taco130Longitud del taco130Revisin 4133Factor de carga, tamao e iniciacin135Factor de carga135Tamao y forma de la voladura135Secuencia de iniciacin y distribucin de los retardos 1138General138Retardo entre barrenos139Retardo entre filas140Secuencia de iniciacin y distribucin de los retardos 2144Retardos en el barreno144La relacin 4:1145Iniciacin barreno por barreno146Interaccin del tiempo de retardo147Evaluacin de una voladura150Modificacin de los mtodos de voladura152Revisin 5153Parte 6: Control de sobrequiebre y voladura secundaria154Sobrequiebre154Introduccin154Mecanismos de sobrequiebre156Mecanismos de sobrequiebre157Fragmentacin radial157Desprendimiento interno158Abertura y extensin de fracturas/fisuras por medio de la penetracin de los gases de la explosin158Fragmentacin por liberacin de carga160Voladuras de produccin rediseadas161Voladuras de produccin rediseadas frente a tcnicas de voladura controlada161Reduccin del sobrequiebre en las voladuras de produccin162Voladura controlada168Tcnicas de voladura controlada168Precorte (cizallamiento previo)168Voladura controlada176Voladura secundaria177Introduccin177Taconeo177Disparo de plastas178Revisin 6180Part 7: Control de daos, seguridad y prevencin de accidentes182Introduccin182Prevencin de daos por voladuras y control de ruido182Dao estructural183Daos y control de la vibracin186Umbral de dao por vibracin186Efecto de la frecuencia de la vibracin189Efecto de la geologa190Dispositivos electrnicos y maquinaria190Respuesta humana a las vibraciones de una voladura191Control de vibraciones192Inspeccin previa a la voladura192Control de proyeccin de material al aire, voladura area y ruido194Control de proyeccin de material al aire194Control de la voladura area y el ruido196Seguridad y prevencin de accidentes199General199Personal200Preparativos en el rea de la voladura200Perforacin de explosivos201Prcticas de carga inseguras202Seguridad y prevencin de accidentes202Disparo prematuro de voladuras elctricas202Electricidad esttica203Corrientes de fuga203Lneas de transmisin elctrica204Los rayos204Iniciacin accidental por llamas, chispas, etc.205Incendios de explosivos205Demora excesiva en el rea de la voladura205Control inadecuado206Resguardo insuficiente206Ventilacin insuficiente despus de la voladura206Regreso prematuro despus de la voladura207Manejo de mechazos o fallas de voladura207Revisin 7210

DISEO Y EVALUACIN DE VOLADURAS PARA MINAS A TAJO ABIERTO Y CANTERAS

IntroduccinEduMine y los autores de este curso no aceptarn ninguna responsabilidad por los resultados derivados de la aplicacin o el uso de la teora, prctica, tcnica o del material de referencia presentado en este curso. Asimismo, tampoco se hace entrega de ninguna garanta por la exactitud de la informacin presentada.GeneralLas explotaciones mineras a tajo abierto y las operaciones realizadas en canteras normalmente requieren del uso de voladuras para preparar la roca para la excavacin. Sin embargo, a medida que las reas urbanas se expanden y las explotaciones mineras se hacen ms profundas, aumentan las limitaciones para realizar voladuras, lo que ha provocado un aumento en la demanda de personal con buena formacin y experiencia en el diseo y la ejecucin de voladuras.Una voladura puede ser segura si se adoptan las medidas de precaucin y seguridad adecuadas. Adems, la eficiencia de costos de una voladura es a menudo mayor que la de los mtodos mecnicos, tales como el arranque realizado por un buldcer o la remocin de rocas con martillos hidrulicos. No obstante, las voladuras tienen que disearse e implementarse de una forma tal que permitan minimizar: los riesgos de daos en las estructuras adyacentes y las molestias a las personas que viven y/o trabajan cerca del rea afectada por la detonacinEste curso describe los mtodos de voladura de roca y la forma cmo se los puede utilizar de una manera segura y rentable. El curso aborda los siguientes temas: Tipos de explosivos Iniciadores y sistemas de inicio Mecanismos de fragmentacin de rocas mediante explosivos Fundamentos de la voladura de bancos de produccin Tcnicas de voladura para crear taludes de roca estables Prevencin de daos derivados de la vibracin del suelo, la explosin acstica y el material proyectado al aire Procedimientos de seguridadTambin se ha incluido una lista de referencias (a partir de la cual se pueden obtener ms detalles sobre los productos y las tcnicas descritas en este manual) y un glosario de trminos relacionados con voladuras y excavaciones.

Aplicaciones de voladuras en la minera a tajo abierto y la explotacin de canterasA continuacin presentamos una descripcin breve de algunos tipos de voladura comnmente usados en las minas a tajo abierto y en las canteras:Voladuras de bancos de produccinEste es el tipo de voladura ms comn. Su objetivo es fragmentar y aflojar la roca que se est preparando para su excavacin por medio de cargadores frontales, palas mecnicas, dragalinas o buldceres. El grado de preparacin o acondicionamiento de la roca que se realizar mediante la voladura depender de las caractersticas de la masa de roca y, adems, del tipo, el tamao y el modo de operacin de los equipos excavadores.Figura 1. Fotografa de la voladura de un banco de produccin.

Voladuras de control de paredesEstas voladuras se disean con el objeto de fragmentar la roca cerca o hasta el ltimo tajo o cantera, provocando el menor dao a la roca que se encuentra ms all de este lmite. Para lograr esto se utiliza una serie de tcnicas que incluyen: la perforacin en lnea, el precorte, la voladura controlada, la voladura suave y la voladura amortiguada.

Figura 2. Fotografa de un muro de precorte.Voladuras de gran proyeccinEn muchas minas de carbn de superficie hay un incentivo econmico para mover parte importante del material que est sobre el yacimiento a su posicin final mediante una voladura. Las voladuras de gran proyeccin se disean de una manera tal que permitan maximizar el movimiento horizontal de la roca en la direccin deseada.Voladuras de hundimientoEstas voladuras representan, por lo general, la primera voladura que se realiza en un banco nuevo, en el cual no existe un frente vertical libre. Estn diseadas para romper y aflojar el volumen de roca usando la superficie como nico frente libre. Aqu se excava una rampa a travs de la pila de roca volada hasta el piso del nuevo banco y se establece un frente libre.

Figura 3. Fotografa de una voladura de gran proyeccinMtodos de fragmentacin de rocas sin uso de explosivosExisten algunas circunstancias en las cuales habra que utilizar mtodos de fragmentacin de rocas sin uso de explosivos. Este es el caso de emplazamientos en los cuales hay equipos o estructuras ubicadas a corta distancia que son extremadamente sensibles a las vibraciones o tambin el caso de reas con rocas blandas en las cuales el mtodo de arranque resulta ms econmico que una voladura. A continuacin se describirn brevemente algunos mtodos de fragmentacin de roca sin uso de explosivos.ArranqueLas rocas blandas a menudo pueden fragmentarse por arranque por medio de una excavadora o mediante un buldcer, en el caso de las rocas duras. El criterio ms utilizado para determinar si se puede realizar un arranque y seleccionar los equipos adecuados es la velocidad ssmica de la roca. El Caterpillar Equipment Handbook entrega informacin sobre velocidades ssmicas y los equipos de arranque requeridos.En la roca blanda, la ventaja del arranque en comparacin con la voladura radica en que puede efectuarse con una tolerancia mnima y, prcticamente, no se ocasiona daos a la roca que est en los bordes de la excavacin. Adems, el arranque tambin puede efectuarse despus de que ha anochecido.Corte hidrulicoEn excavaciones pequeas realizadas en rocas frgiles puede utilizarse un partidor hidrulico o una cua hidrulica para crear una fractura por tensin entre perforaciones ubicadas muy cerca entre s. Este es un mtodo lento, pero con un elevado nivel de control de la fragmentacin de la roca. Se utiliza principalmente para fragmentaciones concretas, en las canteras de piedra dimensionada o en reas con cimientos que soportan una gran carga, en los cuales un sobrequiebre generado por la voladura reducira la resistencia de la roca.Martillos hidrulicosLos martillos hidrulicos, frecuentemente montados sobre la pluma retroexcavadora, se pueden usar para fracturar tanto rocas blandas como duras. Este mtodo de fragmentacin de rocas puede controlarse detenidamente y es utilizado, algunas veces, en conjunto con el arranque en aquellos lugares donde hay lentes de roca dura. La desventaja de este equipo es que resulta ruidoso y no es efectivo en capas de roca muy duras, con pocas grietas o discontinuidades.QumicosOtro producto disponible en el mercado es un compuesto similar al cemento que se expande cuando se lo mezcla con agua. Cuando se coloca este material en una serie de perforaciones ubicadas muy cerca entre s, la presin generada por la expansin resulta suficiente para fragmentar la roca. Si bien ste es un mtodo de fragmentacin de roca con un elevado nivel de control, tiene la desventaja de que el material es costoso y el proceso de expansin demora entre 10 a 20 horas.Interaccin roca/explosivoEncabezados de las sesiones: ContextoTeoras de la fragmentacin de rocasMecanismos de fragmentacin por energa de choqueMecanismos de fragmentacin producto del gas o la energa de dislocacinMecnica del desplazamiento de la pila de roca voladaInfluencia del diseo de la voladura en la interaccin roca/explosivoContextoLa interaccin entre el explosivo y la masa de roca contigua durante e inmediatamente despus de la detonacin es una funcin de las propiedades de la detonacin del explosivo y las propiedades fsico dinmicas de la masa de roca adyacente. Las teoras de fragmentacin de roca y los mecanismos de formacin de la pila de roca volada tienen su fundamento en la interaccin del explosivo detonante y la roca contigua. Una comprensin del mecanismo de fragmentacin de roca por medio de explosivos permite al diseador de voladuras fragmentar la masa de roca de una forma ms econmica y minimizar el dao causado por la misma ms all del permetro de excavacin.

Los mecanismos mediante los cuales los explosivos fragmentan la roca resultan fundamentales para el diseo de los patrones de voladura. Adems, estn relacionados con los daos que puede sufrir la roca y las estructuras contiguas y con las reacciones de las personas que viven en las inmediaciones de una voladura.Teoras de la fragmentacin de rocasExisten varias teoras y modelos que intentan describir el proceso que ocurre durante y despus de la detonacin de una carga explosiva en una masa de roca. En trminos generales, este proceso involucra la liberacin rpida de energa mediante el explosivo, la aplicacin de la energa a la roca y la consecuente respuesta de la roca a la aplicacin de la energa. No obstante, el proceso se complica por factores tales como la velocidad, el tipo y la cantidad de energa liberada por el explosivo, el diseo de la voladura y las propiedades de la masa de roca.

Los mecanismos de fragmentacin de rocas que han identificado (Hagan (1967), Hagan (1973) y Mercer (1980)) son:

La trituracinEl movimiento radial relativoLa liberacin de cargaEl desprendimientoLa extensin de las grietas generadas por la onda de compresin y/o las grietas naturales provocada por el gasLa ruptura por flexinLa fractura de corte a lo largo de las grietas naturales y las grietas generadas por la onda de compresinEl choque en vueloEstos mecanismos provocan un grado de fragmentacin variable que depender de las caractersticas del explosivo, las propiedades de la roca, la geometra de la masa de roca y la carga explosiva. Los mecanismos pueden dividirse en dos categoras: aquellos causados por el componente de choque de la energa producida por el explosivo y los que derivan de la energa del gas (Brown (1956)).Mecanismos de fragmentacin por energa de choque

Cuando se detona un explosivo, este se convierte dentro de unas pocas milsimas de segundo en gases con una temperatura muy elevada. Si esto ocurre dentro de un barreno, esta reaccin instantnea provoca presiones contra el muro del barreno que normalmente superan los 1800 GPa (aproximadamente 260 kips/in2). Dicha energa se transmite a la masa de roca contigua en forma de una onda de deformacin compresiva u onda de choque, la que se propaga a travs de la roca a una velocidad de entre 2000 - 6000 metros por segundo (6500 - 20000 pies/s).Los mecanismos de fragmentacin de roca que pueden atribuirse al componente de choque de la energa liberada por un explosivo son la trituracin, el movimiento radial relativo, la liberacin de carga y el desprendimiento. La trituracin se produce alrededor del muro del barreno cuando la presin en el frente de detonacin supera la resistencia a la compresin dinmica de la roca (Hagan (1973) y Bauer (1978)). El impulso de presin de salida generado por el frente de detonacin a alta presin se encarga de dispersar y eliminar rpidamente la energa. La trituracin cesa cuando el nivel de compresin del impulso desciende bajo el lmite de elasticidad de la roca. Esto ocurre generalmente muy cerca de la pared del barreno.La roca que forma la pared del barreno, fuera de la zona triturada, est sujeta a una compresin muy repentina producto del impulso de compresin dispersor, tal como se muestra en la figura 1. Esta compresin (es decir, el movimiento radial relativo) resulta en tensiones tangenciales que pueden provocar la generacin de grietas a partir del barreno (ver figura 1). La fisura radial se genera a partir del barreno, inicialmente en todas las direcciones, y no se ve influida por un frente local libre.

Figura 1. Las primeras fases de la interaccin roca/explosivo muestran la propagacin de la onda de deformacin (segn Mercer (1980)).

El mecanismo de fragmentacin provocado por la liberacin de carga tiene efecto inmediatamente despus que ha pasado el impulso de deformacin o compresin, derivando en una disminucin local de la densidad con las consiguientes tensiones. Estas tensiones producen fracturas alineadas perpendicularmente con la direccin de propagacin del impulso de deformacin (Clay et al. (1965)).

El desprendimiento se produce cuando el impulso de compresin o de deformacin se refleja en una superficie libre. Aqu se generan dos ondas: una onda de tensin y una onda de corte. La onda de tensin podra causar un agrietamiento y provocar el desprendimiento en el rea de la superficie libre. Tanto las ondas de tensin como las de corte pueden extender las grietas preexistentes o nuevas (p. ej. las grietas formadas por el impulso de deformacin inicial saliente).Mecanismos de fragmentacin producto del gas o la energa de dislocacinLos mecanismos de fragmentacin descritos anteriormente son provocados por el impulso de compresin o deformacin inicial proveniente de la carga explosiva detonante. Posteriormente, se genera una zona con elevadas presiones y gases a altas temperaturas que ocupa el barreno detrs del frente de detonacin. Estos gases penetran la zona triturada alrededor del barreno y fluyen hacia las grietas radiales o naturales. All la presin del gas tiende a actuar como una cua abriendo las grietas y provocando su expansin.La presin sobre las paredes del barreno provocada por los gases generados por la explosin y el campo de tensin generado debido a la presin a la que estn sometidas las grietas, desplaza la masa de roca entre el barreno y el frente libre. Debido a la geometra de la carga explosiva y de la masa de roca (ver figura 2), la roca situada en el frente se curva provocando la fragmentacin por ruptura de tensin (Mercer (1980)). Este proceso ha sido observado en pelculas a alta velocidad y en fotografas de voladuras experimentales y destinadas a la produccin. En la figura 3 se muestra un ejemplo al respecto.La fractura de corte ocurre cuando la roca contigua se desplaza en tiempos o a velocidades diferentes. El desplazamiento es provocado debido a los gases a alta presin.Algunas fracturas se producen por el choque de partculas de roca en movimiento. El grado de fragmentacin que deriva de este mecanismo depende de la geometra de las cargas explosivas, su orden, el tiempo relativo de iniciacin y las propiedades fsicas de la roca.Los cuatro mecanismos de fragmentacin de roca recin mencionados son el resultado de los gases a alta presin y elevadas temperaturas que actan sobre la masa de roca. Esta energa del gas tambin cumple un rol importante en el desplazamiento de la pila de roca volada.

Mecnica del desplazamiento de la pila de roca volada(Ver Resumen para los puntos principales)

El movimiento de material en una explosin es en primer lugar el resultado de los gases a alta presin producidos por la detonacin de las cargas de explosivos (Edl (1983)). Estos gases a altas presiones fluyen hacia las grietas que rodean el barreno y forman una zona sometida a una tensin vertical. La forma de esta zona depende de la geometra de la carga explosiva y del barreno, aunque en la mayora de las aplicaciones de minera la carga explosiva tiene la forma de un cilindro alargado, lo que crea un rea sometida a una tensin vertical con forma cilndrica. Los gases a alta presin de esta zona ejercen una fuerza en todas las direcciones, producindose un movimiento de material en la direccin que ofrece menos resistencia.

La cantidad de material desplazado en una voladura es una funcin de las propiedades fsicas del material, la orientacin del barreno, la distancia que existe entre el barreno y el frente libre, el espacio entre los barrenos, la secuencia y el tiempo relativo de iniciacin de las cargas, la cantidad y la distribucin del explosivo y las propiedades del gas generado por el explosivo detonante. Todos estos factores influyen en el tiempo que permanecen los gases a alta presin dentro de la masa de roca y, por lo tanto, determinan la cantidad de trabajo que pueden realizar (Lownds (1986) y Brinkmann (1990)). Cuando estos gases salen a la atmsfera cesa su utilidad.

gura 2. Las fases posteriores de la interaccin roca/explosivo muestran la penetracin del gas y el movimiento del volumen de roca/lnea de menor resistencia (segn Mercer (1980)).

Figura 3. Fotografa de un frente libre inmediatamente despus de la detonacin de una carga explosiva cilndrica larga.

Influencia del diseo de la voladura en la interaccin roca/explosivoLa fragmentacin lograda por el proceso depende en gran parte del grado de confinamiento y acoplamiento de las cargas dentro de los barrenos, la cantidad de material que existe hasta el frente libre y la secuenciacin de la voladura. Si el confinamiento de las cargas con el taco es inadecuado, se perder energa de los barrenos. Un acoplamiento inadecuado deriva a su vez en una transmisin inefectiva de la onda de deformacin a la masa de roca. Una cantidad excesiva de material hasta el frente libre deriva en una asfixia y en un escaso movimiento de la roca, mientras que una distancia al frente libre inadecuada deriva en una prdida de energa explosiva y en una excesiva proyeccin de roca volada. El retraso efectivo de los barrenos individuales asegura un desarrollo y una utilizacin de superficies libres mxima al reducir la distancia al frente libre efectivo, le da libertad a la roca para desplazarse hacia el frente libre y reduce el alcance de los daos a la roca contigua.

Propiedades de las rocasPrincipio del formulario

IntroduccinLos resultados de las voladuras se ven afectados, en gran parte, tanto por las propiedades de la roca intacta, como por las propiedades de la masa de roca. En algunos casos, la fragmentacin, el desplazamiento y el dao provocado por la voladura pueden verse ms influidos por las propiedades de la roca que por el diseo de la voladura.Propiedades de la roca intactaLas propiedades ms importantes de la roca intacta que comnmente se aplican en el diseo de la voladura son: Las constantes de elasticidad (el mdulo de Young, E, y el coeficiente de Poisson, ) La resistencia (a la compresin uniaxial, c y a la tensin, t) La densidad () La velocidad de la onda de presin (Vp)

Definiciones El mdulo de Young es el coeficiente entre la tensin axial y la deformacin axial en la compresin uniaxial (se expresa normalmente en GPa). El coeficiente de Poisson es el coeficiente entre las magnitudes de la deformacin lateral y la deformacin axial (sin dimensin). La resistencia a la compresin es el coeficiente entre la carga mxima y el rea de una seccin transversal de una muestra de prueba en una compresin uniaxial (se expresa normalmente en MPa). La resistencia a la tensin es la carga mxima por rea de seccin transversal en el punto de rotura que est en tensin (se expresa normalmente en kPa). La densidad de una roca es el peso especfico (se expresa normalmente en g/cc). La velocidad de la onda de presin, P, de una roca es una medida de la velocidad de transmisin de la onda de compresin (se expresa normalmente en m/s).Propiedades de la masa de rocaLas propiedades ms importantes de la masa roca que comnmente se aplican en el diseo de la voladura son: el nmero de fracturas (densidad) y la orientacin de la fractura (absoluta y relativa en relacin con el frente libre).Aplicacin de las propiedades de la rocaLas propiedades de la roca y de la masa de roca pueden utilizarse para evaluar: La volabilidad La fragmentacin El dao producido por la voladurandices de volabilidadLas propiedades de la roca y de la masa de roca pueden utilizarse para desarrollar ndices de volabilidad. Lilly (1986) desarroll un popular mtodo para su utilizacin en la franja de mineral de hierro del noroeste australiano. Este ndice de volabilidad utiliza las siguientes variables para calcular los requerimientos en trminos de la energa de la voladura: La descripcin de la masa de roca (densidad de la rotura), El espaciamiento y la orientacin del plano de la grieta, La densidad relativa y La dureza.Otros ndices desarrollados utilizan datos similares.Prediccin de la fragmentacinLas ecuaciones de fragmentacin Kuz-Ram fueron desarrolladas por Cunningham (1983), Cunningham (1987) para estimar la fragmentacin producida por una voladura sobre la base de determinadas variables geolgicas y de diseo. Los clculos de Kuz-Ram utilizan un factor de roca basado en el clculo de la volabilidad descrito por Lilly (1986).Este mtodo es ampliamente aceptado y puede adaptarse fcilmente a los clculos realizados en un hoja de clculo.Dao producido por la voladuraLa determinacin de los criterios relacionados con el dao originado por la deformacin (vibracin) utiliza la relacin entre la deformacin inducida y la vibracin mxima, tal como se muestra en la siguiente ecuacin:

donde: = deformacin inducida en la rocaPPV = velocidad mxima de la partcula en el punto de inters (mm/s)Vp = velocidad de la onda de presin de la roca (mm/s)Partiendo de la Ley de Hooke y asumiendo un modo de rotura frgil para la roca, se puede calcular la velocidad mxima de la partcula.

donde:PPVmx = velocidad mxima de la partcula antes de la rotura por tensin (mm/s)t = resistencia de la roca a la compresin uniaxial (Pa) - 1/10 a 1/15 de la resistencia a la compresin uniaxial compresivaVp = velocidad de la onda de presin de la roca (mm/s)E = mdulo de Young de la roca (Pa)Hay muchos otros mtodos de prediccin de daos publicados que, en esencia, utilizan la misma informacin para evaluar el potencial de dao de la voladura.ResumenEs importante recordar que las voladuras rara vez se realizan en una masa de roca isotrpica, homognea. Para lograr una voladura exitosa, las propiedades de la roca intacta y de la masa de roca pueden resultar tan importantes como la seleccin de un explosivo o el patrn de la voladura.En las siguientes imgenes se ven algunos ejemplos del efecto de la geologa en los resultados de la voladura:

Figura 1. Estructura inclinada que controla el ngulo de frente del banco.

Figura 2. Una roca con estratos horizontales permite frentes casi verticales y da la oportunidad de ejecutar una voladura con un buen control de la pared.

Figura 3. Un terreno con rocas fragmentadas en bloque dificulta el control de la pared y provoca una fragmentacin muy irregular.

Figura 4. Masa de roca muy fracturada y compleja; fragmentacin controlada debido al reducido tamao de los bloques in situ.

Figura 5. Una masa de roca de mala calidad afecta el control de la pared.

Figura 6. Una masa de roca de buena calidad permite un excelente control de la pared y de la fragmentacin producida por la voladura.

Figura 7. Sobrequiebre asociado con una estructura geolgica dominante.

Figura 8. Masa de roca fragmentada en bloque con estructura inclinada. Fragmentacin y ngulo del frente del banco controlado por la masa de roca.

Glosario de trminos relacionados con voladuras y excavaciones

Accin galvnica - Corrientes que se originan cuando distintos metales toman contacto entre s o se contactan a travs de un medio conductor. Esta accin puede generar suficiente voltaje como para causar el disparo anticipado de un circuito elctrico para voladura, particularmente en la presencia de agua salada.Acoplamiento - Acto de conectar o unir dos o ms partes distintas. En una voladura, el trmino alude a la transferencia de energa de una reaccin explosiva a la roca adyacente y se considera perfecta cuando no hay prdidas por absorcin o amortiguacin.Agente explosivo - Cualquier material o mezcla de materiales compuesta de un combustible y un oxidante destinada a realizar voladuras que no se clasifica como explosivo y en la cual ninguno de los ingredientes se clasifican como explosivos y donde, adems, se estipula que el producto final como mezcla y embalado para el uso o el envo no puede detonarse por medio de una cpsula detonadora de prueba N. 8 si no est confinado.Alambre conductor - Alambres que conectan los electrodos de un explosor elctrico con los alambres finales del detonador de un circuito detonador.Alambre de conexin - Cualquier cable utilizado en un circuito detonador para extender la longitud de un alambre de un detonador o de un alambre conductor. Alambres del detonador - Los alambres que van desde el extremo de una cpsula de voladura elctrica. Se utilizan para acoplar cpsulas al circuito.ANFO - Mezcla de nitrato de amonio con petrleo combustible. Se utiliza como agente explosivo.ngulo de inclinacin - El ngulo en el que estn inclinados los estratos, capas o vetas en relacin con el plano horizontal.Aprobados - Explosivos que han sido aprobados por la Oficina de Minas para gases no txicos de los Estados Unidos y que estn permitidos en los trabajos subterrneos.Astrolite - Familia de explosivos de dos componentes, generalmente lquidos, que poseen diferentes velocidades de detonacin.Atacar - El proceso de compresin del taco o el explosivo en un barreno.tomo gramo - Unidad utilizada en qumica para expresar el peso atmico de un elemento en trminos de gramos (peso).Banco - La capa horizontal de un frente a lo largo del cual se realizan perforaciones de forma vertical. El banqueo o escalonado es el proceso de excavacin mediante el cual se trabaja en terrazas o capas inclinadas.Barreno - Agujero perforado en la roca o en otro material para la colocacin de explosivos.Barreno horizontal al pie del frente - Perforacin hecha o abierta bajo una roca o un tocn para colocar explosivos.Barreno poco profundo en un boln - Agujero perforado en un boln con el objeto de permitir la colocacin de una carga pequea destinada a fragmentar el boln.Base - Espacio o distancia existente entre el piso de una perforacin y el frente libre vertical de un banco en una excavacin.Boca - La boca o la abertura de una perforacin, taladro o pozo. En el mbito de las perforaciones, hacer una boca tambin alude el acto de iniciar una perforacin.Bola rompedora - Tambin conocida como bolo. Peso de hierro o acero sostenido por un cable de alambre que se deja caer sobre grandes rocas con el objeto de partirlas en fragmentos ms pequeos.Bootleg - Situacin en la cual la voladura no logra provocar la fragmentacin completa de la roca debido a una cantidad insuficiente de explosivo para el volumen de roca o debido a la detonacin incompleta de los explosivos. Es la parte de un barreno que permanece relativamente intacta despus de haber sido cargada con explosivos y haber sido detonada.Burden - En general, es la distancia entre la carga de explosivo y el frente libre o abierto ms cercano. Desde el punto de vista tcnico, puede haber un burden aparente y un burden verdadero. Este ltimo se mide siempre en la direccin en la cual ocurrir el desplazamiento de roca fragmentada despus de la detonacin de una carga explosiva.Cantera - Mina abierta o de superficie utilizada para la extraccin de rocas, tales como calizas, esquistos, piedras para la construccin, etc.Cpsulas con retardos de milisegundos - Cpsula elctrica de retardo con un elemento de retardo integrado, generalmente una 25/1000 de segundo. Esta sincronizacin puede variar de un fabricante a otro.Carga espaciada - En una voladura alude a una carga ms pequea, o a una parte de un barreno cargado con explosivos, que est separada de la carga principal por medio de un taco o un colchn de aire.CDBE - Cordn detonante de baja energa (LEDC por sus siglas en ingls). Se utiliza para iniciar cpsulas no elctricas en el fondo de las perforaciones.Cebo - Unidad de explosivo que contiene un dispositivo de disparo apropiado utilizado para la iniciacin de una carga completa de explosivo.Centros - Distancia medida entre dos o ms barrenos adyacentes sin referencia a la ubicacin de las perforaciones consideradas como hileras. El trmino no tiene ninguna asociacin con los burdens entre barrenos.Columna de aire - Tcnica de voladura en la cual se suspende la carga en una perforacin y luego se ataca fuertemente el agujero a fin de permitir un lapso de tiempo entre la detonacin y la ruptura final de la roca (sin acoplamiento).Combustible - En los clculos de explosivos, es el compuesto qumico utilizado para combinarlo con oxgeno para formar productos gaseosos y provocar una liberacin de calor.Conector - Dispositivo utilizado para iniciar un retraso en un circuito Primacord conectando una perforacin del circuito con otra o una hilera de perforaciones con otra.Cordn detonante - Mecha de explosivos de alta velocidad, cubierta de plstico, utilizada para detonar cargas de explosivos en perforaciones o bajo el agua, como, Primacord.Corte - En el sentido ms estricto es aquella parte de una excavacin con una profundidad y una anchura ms o menos especficas y que contina de esa manera a lo largo o a travs de los lmites de la excavacin. Antes de efectuar toda la extraccin del material excavado, se realiza una serie de cortes. Las dimensiones especficas de cualquier corte se relacionan estrechamente con las propiedades del material y los niveles de produccin requeridos.Crestera - Banco, crestn o capa ubicada en el borde de una excavacin superficial y, por lo general, utilizada slo en la explotacin de hulleras a tajo abierto.Cubierta o sobrecarga - Material ubicado encima de la roca a volar. Por lo general, se trata de escombros y grava, pero tambin puede aludir a otro tipo de roca, por ejemplo, esquistos sobre calizas.Deflagracin - Reaccin explosiva consistente en una combustin muy rpida que va acompaada por la formacin de gases y expansin de la presin.Derivacin - Pieza de metal que conecta los dos extremos de los alambres del detonador a fin de prevenir que las corrientes desviadas o vagabundas provoquen la detonacin accidental de la cpsula. El acto de puentear deliberadamente cualquier parte de un circuito de voladura elctrico.Detonador auxiliar - Compuesto qumico utilizado para intensificar una reaccin explosiva. El detonador auxiliar no tiene un dispositivo iniciador, aunque debe ser sensible a la cpsula.Detonador por descarga del condensador - Mquina para voladuras que utiliza bateras para proporcionar energa a una serie de condensadores y cuya energa almacenada es liberada a un circuito detonador.Detonacin - Reaccin explosiva que consiste en la propagacin de una onda de choque a travs del explosivo, que va acompaada de una reaccin qumica que proporciona la energa para mantener la propagacin de la onda de choque de una manera estable y que es seguida por la formacin de gases y una expansin de la presin.Dimetro crtico - Dimetro mnimo de una carga explosiva con la cual todava se produce la detonacin.Dinamitero - Pieza de metal que conecta los dos extremos de los alambres del detonador a fin de prevenir que las corrientes desviadas o vagabundas provoquen la detonacin accidental de la cpsula. El acto de puentear deliberadamente cualquier parte de un circuito de voladura elctrico. Disparo - En una voladura, es el acto de iniciar una reaccin explosiva.Elemento retardador - Aquella parte de una cpsula detonante que provoca un retardo entre el instante en que ocurre el impacto de la energa elctrica en la cpsula y el momento de la detonacin de la carga principal de la misma. Ensanchamiento del fondo - Ms comnmente denominado cuarteamiento. Es el proceso de ensanchamiento de una porcin de un barreno (normalmente el fondo) por medio de la detonacin de una serie de pequeas cargas explosivas.Escollera - Roca de gran tamao utilizada para la estabilizacin de las orillas de un ro, presas, etc. a fin de reducir la erosin provocada por el flujo del agua.Espaciamiento - En las voladuras, es la distancia que existe entre las perforaciones o las cargas de una hilera.Estera - Utilizada para cubrir un tiro a fin de contener el material proyectado; generalmente se fabrica de alambre tejido, goma o cintas transportadoras.Estratificacin - Planos dentro de los depsitos de roca sedimentaria formados por la interrupcin de la sedimentacin. Explosin - Proceso termoqumico en el cual mezclas de gases, slidos o lquidos reaccionan generando casi instantneamente presiones gaseosas y una liberacin repentina de calor. En este proceso siempre debe haber una fuente de ignicin y debe alcanzarse un lmite adecuado de temperatura para iniciar la reaccin. Considerado desde el punto de vista tcnico, una caldera puede reventar, pero no puede explotar.Explosivo - Cualquier mezcla qumica que reacciona a una velocidad elevada para liberar gas y calor, provocando as enormes presiones. La distincin entre explosivos rpidos o altos explosivos y explosivos lentos o no detonantes considera dos aspectos: los primeros se disean para detonar y contienen al menos un componente explosivo instantneo, mientras que los lentos siempre deflagran y no contienen elementos que puedan explotar por s mismos. Tanto los explosivos rpidos como los lentos pueden iniciarse por medio de una cpsula detonante N. 8 a diferencia de los agentes explosivos que no pueden iniciarse de esa forma.Factor de carga - Trmino utilizado para describir la masa de explosivo utilizada para romper una unidad de volumen o de peso de roca.Factor de esponjamiento - Relacin entre el volumen de un material en su estado slido y el volumen cuando est fragmentado.Falla de voladura - Carga o parte de una carga que por cualquier razn ha fallado en detonar como estaba planeado. Todas las fallas de voladura deben considerarse como extremadamente peligrosas hasta que se ha determinado la causa de la falla. Filn - Estrato o capa de mineral. Tambin un plano de estratificacin en un depsito de roca sedimentaria.Fractura - Literalmente la ruptura de la roca sin remocin de los fragmentos partidos.Fractura fuera de la lnea de barrenos - Roca fragmentada ms all de los lmites de la ltima hilera de perforaciones.Fragmentacin - Grado de rotura de la roca en fragmentos pequeos producto de la voladura primaria.Frente - Extremo de una excavacin hacia la cual va progresando el trabajo o la ltima que se ha hecho. Tambin se denomina frente a cualquier superficie de roca expuesta al aire.Galera de acceso - Galera casi horizontal que va desde la superficie y que permite entrar a una mina subterrnea, por oposicin a un tnel.Galvanmetro - Dispositivo que contiene una batera de cloruro de plata y utilizado para medir la resistencia en un circuito de voladura elctrico.Grado - En una excavacin, esta magnitud especifica la elevacin del piso del camino, riel, cimientos, etc. Cuando se tiene un valor en porcentaje o una expresin en grados, se refiere al desnivel o a la inclinacin en relacin a una distancia horizontal unitaria para una zanja, camino, etc. Graduar significa nivelar las irregularidades del suelo a un nivel prescrito.Grietas - Planos dentro de las masas de roca a lo largo de los cuales no hay resistencia a la separacin y a lo largo de los cuales no ha habido un movimiento relativo del material a ambos lados de la fractura. Aparecen en conjuntos donde los planos son generalmente perpendiculares. Las grietas, al igual que la estratificacin, se denominan a menudo separacin.Impedancia acstica - Expresin matemtica que caracteriza a un material segn sus propiedades para transferir energa (el producto entre su densidad y su velocidad del sonido (pV)).Iniciacin - Acto de detonar un alto explosivo por medio de un dispositivo mecnico o por otros medios.Interrupcin - La parte de una columna de explosivos que no ha logrado detonar debido a un puente o a un cambio de la formacin rocosa inducido por un sistema de retraso inapropiado.Mol - Unidad utilizada en tecnologa qumica igual al peso molecular de una sustancia expresada en gramos.Orientacin - Rumbo de un filn o curso de afloramiento de una capa inclinada o de una estructura geolgica en una superficie nivelada.Oxidante - Proveedor de oxigeno. Pila de roca volada - La pila de material fragmentado o los escombros generados al excavar y que deben ser cargados para su retiro.Piso - Parte inferior horizontal, o casi horizontal, de una excavacin sobre la cual se camina o se realiza el transporte.Plvora - Trmino utilizado para describir la masa de explosivo utilizada para romper una unidad de volumen o de peso de roca.Potencia - Contenido de energa de un explosivo en relacin a igual cantidad de dinamita de nitroglicerina. Potencia por volumen - Es la potencia de un explosivo en relacin con el mismo volumen de un explosivo estndar, generalmente ANFO.Precorte - Alivio de tensin que involucra a una sola hilera de perforaciones, hecha a lo largo de una lnea de excavacin estructural, en el que la detonacin de los explosivos insertos en la perforacin provoca un corte de la red de roca ubicada entre ellas. Los barrenos de precorte se disparan antes que las perforaciones de produccin.Prematura - Carga que detona antes de lo planeado.Presin de detonacin - La presin dentro de la zona de reaccin primaria que est delimitada por el frente de choque y el plano de Chapman-Jouguet (plano C-J).Puente - En un barreno es el punto donde se rompe la continuidad de una columna de explosivos, ya sea por una colocacin incorrecta, como en el caso de agentes explosivos vertidos o de tipo slurry, o donde una sustancia extraa ha tapado el agujero.Sensibilizador - Ingrediente utilizado en los componentes de explosivos para facilitar la iniciacin o la propagacin de las reacciones.Serie - Grupo o conjunto de barrenos que constituye un corte completo en un frente de avance subterrneo, tneles, etc.Sismgrafo - Instrumento que mide y proporciona un registro permanente de las vibraciones del suelo inducidas por terremotos, voladuras, etc.Sobrequiebre - Fragmentacin excesiva de la roca ms all del lmite de excavacin deseado.Subtaladrar - Taladrar barrenos ms all de la rasante planificada o bajo el nivel del suelo.Suelo endurecido - Arcilla que contiene bloques o capas de grava. Generalmente se ubica a unos cuantos pies bajo la superficie y de forma tan aglutinada que es necesario volarla o romperla para poder excavar.Taco - Material inerte, tal como las virutas del taladro, utilizado en la boca (o en cualquiera otra parte) de una perforacin con el objeto de confinar los gases generados por la explosin. Tambin la extensin del barreno que se ha dejado sin carga.Tajo abierto - Operacin de superficie destinada a la extraccin de minerales metlicos, carbn, arcilla, etc.Talud - Expresin que se utiliza para definir la relacin entre la elevacin vertical o altura y las distancias horizontales al momento de describir el ngulo que forma un banco o el frente de un banco en relacin a la horizontal. Por ejemplo, un talud de 1 -1/2 a 1 significa que hay una elevacin de 1 -1/2 pie de ascenso por cada 1 pie (0.3048 m) o distancia horizontal.Techo - El techo o la parte superior de una abertura subterrnea. Tambin se utiliza para denominar al mineral ubicado entre un nivel y la superficie o entre dos niveles.Velocidad de detonacin - La medida de la velocidad a la que se desplaza la onda de detonacin a travs de un explosivo.Voladura - Operacin que consiste en el desgarre (fragmentacin) de la roca mediante el uso de explosivos. Como sinnimo de voladura tambin se utiliza el trmino tiro.Voladura amortiguada - Tcnica que consiste en hacer un tiro de una lnea nica de perforaciones a lo largo de una lnea de excavacin estructural para cortar la red existente entre los agujeros que se han perforado a muy poca distancia entre s. Se dispara despus que se ha realizado el tiro de produccin.Voladura primaria - Voladura principal realizada para mantener la produccin.Voladura secundaria - Es la que se realiza utilizando explosivos a fin de desintegrar las masas de roca de grandes dimensiones resultantes de la voladura primaria; rocas que, por lo general, son demasiado grandes para un manejo fcil.Voladura sin perforacin - Tambin denominada como voladura con adobe o parche Carga de explosivo disparada en contacto con la superficie de una roca despus de cubrirla con una capa de lodo, tierra mojada o una sustancia similar. En este caso no se utiliza ninguna perforacin.Voladuras coyote - La prctica de perforar barrenos (tneles) en el frente rocoso, a los pies del yacimiento, de forma horizontal. Se utiliza donde no resulta practico perforar verticalmente.

Revisin 1

Principio del formularioQ1. Los objetivos del diseo de voladuras para la minera a tajo abierto y la explotacin de canteras incluyen:La fragmentacin y el aflojamiento de la roca que se est preparando para la excavacin.La minimizacin de los daos a la roca que est ms all de los lmites de la excavacin.La minimizacin de los riesgos de daos en las estructuras adyacentes.La minimizacin de las molestias a las personas que viven y/o trabajan cerca del rea afectada por la detonacin.Q2. El trmino voladura coyote alude a:Un mtodo de control de pestes practicado en las regiones occidentales de Estados Unidos.La prctica de perforar barrenos horizontalmente en la base de un frente rocoso.El proceso de extensin de la base de un barreno por medio del disparo de una serie de pequeas cargas de explosivo.Q3. Un agente explosivo...es la persona que dispara una voladura.es un ingrediente utilizado en los compuestos explosivos para fomentar la iniciacin.es una mezcla entre un combustible y un oxidante.es un dispositivo de disparo para la iniciacin de una carga explosiva.no puede detonarse por medio de una cpsula detonante No. 8.Q4. Las tcnicas para las voladuras de control de paredes incluyen:Las voladuras de gran proyeccin.La perforacin en lnea.El precorte.La voladura amortiguada.Las voladuras de hundimiento.Las voladuras controladas.Q5. Los factores involucrados en el diseo de una voladura que influyen en el grado de fragmentacin de una roca incluyen:El grado de confinamiento de las cargas en un barreno.El nivel de subtaladrado en los barrenos.El nivel de precorte realizado antes de una voladura.El acoplamiento de cargas dentro de los barrenos.El volumen de roca entre el barreno y el frente libre.La secuencia de la voladura.Q6. Cul de los siguientes mecanismos de fragmentacin de roca se atribuyen al componente de choque de la energa liberada por un explosivo?La fragmentacin de corte a lo largo de las grietas.La ruptura por flexin.El movimiento relativamente radial.La trituracin.La liberacin de carga.La extensin de las grietas por la presin de los gases.El desprendimiento.Q7. La prediccin de los daos a las estructuras adyacentes producidos por una voladura se basa en la presin inducida en la roca, la que se determina mediante:La velocidad mxima de una partcula en el punto de inters.La velocidad de la onda de presin (P) de la roca.La resistencia a la compresin de la roca.La resistencia de la roca a la tensin.El mdulo de Young de la roca.Q8. El desplazamiento de la pila de roca volada es provocado en primer lugar por:El gas o la energa de dislocacin liberada por una explosin.La energa de choque liberada por una explosin.Final del formulario

Parte 2: Sistemas de carga y explosivosIntroduccinPrincipio del formularioFinal del formulario

La efectividad de los explosivos utilizados en las voladuras efectuadas en minas y canteras depende de la magnitud de sus impulsos de choque, as como de las presiones mximas del gas y la velocidad con la que stas se desarrollan.Parte de la energa liberada en una voladura: Se disipa de forma poco efectiva triturando o deformando plsticamente rocas blandas/poco resistentes y/o Tiende a escapar a travs de cualquier trayectoria de baja resistenciaLos barrenos deben cebarse, cargarse y atacarse de una forma tal que permita que los gases de la explosin permanezcan confinados durante un periodo de tiempo razonable. Los gases deberan ser capaces de romper, desplazar y aflojar la roca situada entre el barreno y el frente libre de forma satisfactoria, y no producir un desplazamiento, sobrequiebre y vibraciones del suelo o del aire que resulten excesivos.Idealmente, cada explosivo debera tener un costo bajo y un rendimiento energtico elevado por peso especfico, adems de: Una insensibilidad a la iniciacin por friccin, a los impactos de tipo mecnico y al fuego Una sensibilidad totalmente fiable a una iniciacin realizada mediante el detonador o el cebo para el cual se ha diseado el explosivo Una resistencia ilimitada al agua y a las bajas temperaturas Un equilibrio de oxgeno y, por lo tanto, una produccin mnima de gases txicos Caractersticas de manipulacin excelentes Una duracin ilimitada

Trminos relacionados con explosivos Detonacin. Descomposicin explosiva o reaccin de combustin que se desplaza a travs de una carga a una velocidad superior a la del sonido para producir ondas de choque y una sobrepresin significante. Deflagracin. Combustin rpida con desarrollo repentino de llama y vapor. Explosivo ideal. Explosivo molecular, tal como el TNT (trinitrotolueno), la NG (nitroglicerina) o el PETN (tetranitrato de pentaeritritol), en el que el combustible y el oxidante estn contenidos en la molcula. Alto explosivo o explosivo rpido. Explosivo que puede detonarse por medio de un detonador estndar N. 8 sin estar confinado. Agente explosivo. Material explosivo que cumple con los criterios prescritos en trminos de insensibilidad a la iniciacin. Material o mezcla de materiales compuesto de un combustible y un oxidante, utilizado en voladuras, pero no definido como alto explosivo. Detonacin por simpata o influencia. Es la detonacin que se produce producto de la sacudida generada por el disparo de una carga detonada de forma previa. Esta sacudida es capaz de iniciar prematuramente una carga adyacente cuando las cargas presentan un nivel elevado de sensibilidad a una iniciacin (p. ej. las dinamitas), la distancia entre los barrenos es reducida y/o la roca resulta ser un eficaz transmisor de las ondas de deformacin. Las detonaciones por simpata se ven favorecidas por la presencia de agua subterrnea, los estratos de arcilla y tambin por rasgos estructurales como, p. ej., las grietas abiertas. Afortunadamente, el progresivo reemplazo de las dinamitas por composiciones con una sensibilidad de iniciacin ms baja (p. ej. los explosivos en emulsin) ha reducido en gran parte la probabilidad de ocurrencia de las detonaciones por simpata.

Materiales utilizados en los explosivos Nitrato de amonio [NA], NH4NO3: clasificado como oxidante; proporciona oxgeno a la reaccin de detonacin. Es el ingrediente principal de la mayora de los explosivos comerciales utilizados para las voladuras efectuadas en minera. Combustibles (p. ej. disel): proporciona combustible a la reaccin de detonacin. Oxidantes (p. ej. nitrato de amonio [NA], nitrato de sodio [NS], nitrato de calcio [NC]: compuestos que proporcionan oxgeno a la reaccin de detonacin. Nitroglicerina [NG], C3H5N3O9: explosivo ideal usado comnmente en las dinamitas. Trinitrotolueno [TNT], C7H5N3O6: explosivo ideal utilizado en cebos y como sensibilizador en explosivos encartuchados. pentaerythritol tetranitrate (PETN) - C5H8N4O12 - ideal explosive used in primers and detonating cord.

Categoras de explosivosLos explosivos comerciales modernos se pueden agrupar en dos categoras principales: Altos explosivos (p. ej. explosivos sensibles al detonador) y Agentes explosivos (p. ej. explosivos que no son sensibles al detonador).Durante los ltimos 25 aos, el elevado nivel de reemplazo de los explosivos sensibilizados con nitroglicerina (NG) p. ej., las dinamitas por ANFO, hidrogeles (water gels) y ms recientemente por emulsiones, ha sido acompaado de un descenso notorio en la sensibilidad de las cargas a los impactos, las fricciones y al fuego. Esto ha derivado en una reduccin del potencial de detonaciones accidentales y, como resultado, ahora tanto la fabricacin, como el transporte, el almacenamiento y la utilizacin de explosivos resultan ms seguros. Desafortunadamente, el conocimiento del mayor potencial de seguridad de los explosivos ms modernos ha llevado a una reduccin generalizada del cuidado y el respecto con el que se deben manipular y utilizar estos explosivos. Pese a que esta actitud (que es natural) disminuye el potencial de ganancia en seguridad, la ganancia que se obtiene es de todas maneras muy importante.

El desarrollo de los explosivos a granelPrincipios de los aos 50: ANFO = NA + combustible orgnico Sin resistencia al aguaMediados de los aos 50: hidrogeles (water gels)Desarrollados para aumentar la resistencia al agua y la densidad del explosivo a granel. principalmente una mezcla de oxidantes, combustibles y agua. Utilizan TNT y aluminio como combustible y sensibilizador. Contienen aprox. 20% de agua.Finales de los aos 70: emulsiones Desarrolladas como una forma de proporcionar explosivos de menor costo y mayor eficacia en comparacin con los hidrogeles (water gels).Dcada de los 80: mezclas de emulsiones ANFOs pesados: ANFO con hasta 30% de emulsin. Se utilizan para aumentar la concentracin de energa y la resistencia al agua en comparacin con el ANFO. Emulsin dopada: emulsin explosiva con hasta 40% de ANFO.Dcada de los 80: ANFOs de baja densidad Aplicaciones especiales donde se requiere una concentracin de energa reducida.Dcada de los 90: ANFO resistente al agua ANFO con un gelificante que le proporciona cierta resistencia al agua.Dcada de los 90: ANFOs de alta densidad ANFO fabricado con granulado de NA de mayor densidad para aumentar la concentracin de energa en el barreno.

Propiedades de los explosivosDensidad Unidades = g/cc Relacin entre el peso del explosivo y el volumen Controla la concentracin de energa en el barrenoSensibilidadCondicin mnima requerida para iniciar la detonacin del explosivo.Facilidad con la que puede iniciarse el explosivo sobre la base de: El peso de impulso mnimo La distancia de transmisin La prueba de impacto La tolerancia a la presin El dimetro crticoResistencia al aguaEstimacin de cmo el agua presente en el barreno afecta a la reaccin de detonacin de un explosivo.Se expresa comnmente en trminos cualitativos (buena, aceptable, mala, etc.) o como el tiempo mximo de resistencia en un barreno.Estabilidad qumicaTiempo que un explosivo puede permanecer en un barreno sin presentar modificaciones.Los hidrogeles pueden sufrir una descomposicin de la estructura del gel, la que puede ocasionar un aumento de la densidad, la segregacin y la reduccin de la resistencia al agua.Las emulsiones/los ANFOs pesados pueden experimentar una cristalizacin de su fase de emulsin, ocasionando con ello una prdida de su resistencia al agua (figura 1, derecha).

Figura 1. Explosivo a granel cristalizado.RendimientoEl rendimiento de los explosivos se abordar en la prxima sesin (ver Propiedades de la detonacin de los explosivos).Propiedades de la detonacin de explosivosPrincipio del formularioEncabezados de las sesiones: Final del formulario

Propiedades de la detonacinLas propiedades de la detonacin de explosivos estn en funcin de la reaccin de detonacin y la energa liberada posteriormente y pueden relacionarse con la capacidad del explosivo para romper y/o mover una masa de roca.Las propiedades de la detonacin incluyen: La energa disponible La energa efectiva relativa Las potencias por peso y por volumen El rendimiento del gas La velocidad de la detonacin La presin de la detonacin La presin de la perforacin La divisin de la energa en choque/dislocacinAlgunas de estas propiedades se relacionan con la interaccin entre la carga del explosivo detonante y el medio circundante. De esta forma, se las puede relacionar adems con los mecanismos de fragmentacin de roca y la formacin de la pila de roca volada, y tambin con las tcnicas desarrolladas para evaluar el rendimiento de los explosivos.

La energa disponibleLa energa disponible (Ao) de un explosivo es la energa liberada durante la detonacin. El clculo de la Ao se basa en el clculo termodinmico de la reaccin de detonacin (Meyer (1987)). Este comprende la descomposicin qumica de los componentes iniciales del explosivo y los productos generados despus de la reaccin de detonacin. Para obtener el valor de la energa disponible se comparan los calores de formacin de los ingredientes y los productos y luego se les resta una proporcin de la energa trmica conservada en los productos slidos de la detonacin. La proporcin de la energa trmica de los productos slidos de la detonacin que se asume como prdida, vara entre 100% y 33% dependiendo de los supuestos aplicados durante el anlisis. Los supuestos que normalmente se hacen en este anlisis implican que: La reaccin de detonacin es ideal y completa. Los gases de la reaccin de detonacin operan de forma til hasta que la presin desciende a una atmsfera y su temperatura alcanza aproximadamente los 25 C (77 F).La energa disponible calculada de un explosivo a granel magnifica la energa disponible para hacer un trabajo til en la roca que se pretende volar porque:La reaccin de detonacin que ocurre en la mayora de los explosivos comerciales no es ideal y tampoco se completa a cabalidad. Esto se debe a que el tamao de los ingredientes es relativamente grande, lo que deriva en que no haya una mezcla realmente homognea de los componentes.Los gases generados por la reaccin de detonacin trabajan en la masa rocosa creando fracturas y movimiento hasta que salen a la atmsfera. La presin que tienen los gases al momento de salir al exterior es superior a una atmsfera, pero vara dependiendo de factores tales como la geometra de la voladura, las propiedades de la masa de roca, el tiempo existente entre la iniciacin de los barrenos adyacentes, el volumen de gas y la velocidad a la que se genera el gas de la explosin (Lownds (1986) y Brinkmann (1990)).La energa disponible se expresa normalmente en unidades de megajoules por kilogramo (MJ/kg) (1 MJ/kg = 108.34 kcal/lb). Este trmino no proporciona ninguna indicacin sobre la velocidad de liberacin de la energa o la divisin de la energa entre el componente de choque y el de dislocacin.La energa disponible de una formulacin explosiva se calcula normalmente utilizando un cdigo de detonacin termo-hidrodinmico o modelo de detonacin ideal, tal como Fortran-BKW, Ruby y Tiger (Finger et al (1976)) e IDeX (Sheahan y Minchinton (1988)), los cuales son muy complejos. Se debe considerar que el uso de cdigos diferentes producir clculos de la energa disponible diferentes para la misma formulacin del explosivo debido a que se basan en supuestos diferentes. La energa disponible a menudo se presenta en un formato relativo comparado con un explosivo estndar, normalmente ANFO, y expresado como una potencia por peso. Al ANFO se le da un valor de 100.

Potencia relativa por peso y potencia relativa por volumenLa potencia de un explosivo es una medida de su capacidad para trabajar fragmentando y desplazando una masa de roca. La energa disponible calculada (Ao) por unidad de masa de un explosivo comparada con la del ANFO es la definicin de potencia por peso ms utilizada. Este es un trmino comparativo: el ANFO es el estndar comnmente utilizado para comparar los explosivos comerciales a granel y se le ha asignado arbitrariamente un valor de 100. La potencia por peso expresa la capacidad para trabajar en relacin con el peso especfico del explosivo. Este trmino, sin embargo, no indica cmo se distribuir la energa disponible, o que la diferencia entre la energa disponible calculada y la energa real variarn dependiendo de la desviacin del explosivo de su comportamiento teortico.Potencia por volumen es la energa del explosivo comparada con un volumen similar de ANFO. Est relacionada con la potencia por peso del explosivo a travs de la densidad, tal como se muestra en la frmula que sigue a continuacin:

La potencia por volumen refleja la cantidad de energa cargada en un metro de barreno y es un parmetro importante al momento de evaluar la distribucin de la energa explosiva en una voladura, pues tanto la densidad, como la potencia por peso del explosivo, influyen significativamente en esta distribucin. Este parmetro tiene las mismas deficiencias que la potencia por peso, pues se basa en los valores calculados de las energas disponibles de los diferentes productos explosivos y puede tener una escasa relacin con la energa realmente generada.Los parmetros relacionados con la potencia por peso y por volumen se mejoraron seleccionando una presin de corte o de liberacin del gas para el clculo de la energa (para reflejar las condiciones reales de la voladura de forma ms exacta) y se le denomin energa efectiva del explosivo.

La energa efectiva relativaLa energa efectiva de un explosivo es la energa liberada durante la detonacin en el momento en que los gases se expanden y el descenso de la presin desde el valor alcanzado durante la detonacin hasta la presin de corte o lmite. La presin de corte utilizada normalmente es de 100 MPa (14500 psi). Este valor representa el punto en el que se liberan los gases detonados, es decir, el momento en que dejan de estar confinados y, por lo tanto, ya no pueden seguir trabajando efectivamente en la roca circundante (Harries, (1985) y Sheahan y Minchinton, (1988)). La energa disponible (Ao) de la expansin de gases producida por la detonacin se va sumando paulatinamente con el tiempo hasta que el ltimo incremento de la presin alcanza una atmsfera. La energa efectiva es la energa acumulada liberada a la presin de corte de 100 MPa (14500 psi) (ver figura 2).

Figura 2. Funcin energa cumulativa - presin (Harries (1985)).La energa efectiva relativa es la energa efectiva del explosivo en comparacin con la energa efectiva del ANFO y se expresa comnmente como un porcentaje. No obstante, la energa efectiva relativa no indica cmo se dividir la energa entre los componentes de choque y el de dislocacin que se describen ms abajo (Ver secciones Presin de la detonacin (Energa de choque) y Presin en la perforacin (Energa de dislocacin)). Por este motivo, no se debera seleccionar un producto explosivo para una tarea especfica sobre la base de este parmetro nico. La energa efectiva del ANFO puede variar dependiendo del tipo de nitrato de amonio granulado que se utilice, la distribucin del tamao del granulado, la densidad del ANFO y el mtodo de clculo de la energa. Sera ideal si todos estos antecedentes se especificarn cuando se menciona la energa efectiva relativa de los diferentes productos explosivos. La presin a la que se liberan a la atmsfera los gases de la detonacin generados por una voladura, est en funcin de las caractersticas de la masa rocosa, el tipo de iniciacin del barreno y el diseo de la voladura. La medicin de la presin dentro de un barreno resulta casi imposible y por ello no se la puede verificar, al igual que la presin de corte de 100 MPa (14500 psi) utilizada comnmente. Un cambio en la presin de corte modifica la clasificacin de los productos explosivos (Cunningham y Sarracino (1990)) tal como se muestra en la figura 2. Esto representa una desventaja para la utilizacin del trmino para comparar el rendimiento de diferentes productos explosivos.

El rendimiento del gasEl rendimiento del gas es el volumen de gas producido por la detonacin de un kilogramo de explosivo. Para ello se asume que la temperatura y la presin del gas sern de 25 C (77 F) y 1 atmsfera. En algunos casos, el rendimiento del gas se expresa en moles por kilogramo de explosivo, los que pueden convertirse a litros por kilogramo al multiplicarlos por 22.4 (p. ej. volumen de 1 mol de gas). Los gases que se generan en los productos para detonar se determinan mediante la evaluacin de la reaccin de detonacin y el anlisis de muestras de los gases despus de la detonacin. Generalmente, estas pruebas las realizan los fabricantes de explosivos. El rendimiento del gas proporciona una indicacin aproximada de la energa del gas, pero hasta el momento no ha sido relacionada directamente al rendimiento del explosivo en una masa de roca especfica.

Velocidad de detonacinLa velocidad de detonacin (VOD por sus siglas en ingls) es la velocidad con la que se desplaza el frente de detonacin a travs de la carga explosiva. Esta velocidad est influida por la densidad, el dimetro de la carga, el tamao de las partculas del explosivo y el grado de confinamiento de la carga. La VOD controla la velocidad con la que se libera la energa del explosivo y, en buena medida, la relacin entre el choque y los componentes de la burbuja de energa de la energa total. Un explosivo con una VOD relativamente baja libera su energa a una velocidad menor, y normalmente una proporcin ms elevada del total de energa se libera como presin de gas. En el caso inverso, se considera que un explosivo con una VOD alta tiene una energa de choque o una potencia explosiva elevada. Cuanto ms elevada sea la velocidad de detonacin, ms elevada ser la capacidad del explosivo para romper la roca. La relacin entre la deformacin y la energa de dislocacin aumenta conforme se incrementa la velocidad de la detonacin. La velocidad de detonacin de la columna de un explosivo tambin es una indicacin del grado de finalizacin de la reaccin qumica del explosivo cuando detona. Este se lleva a cabo comparando el valor medido con la VOD terica de la carga de explosivo. Segn Bauer y Cook (1961), Cook (1974) y Bauer et al (1984), la fraccin volumtrica del explosivo que ha reaccionado en la detonacin queda definida por la relacin:

DondeN = fraccin volumtrica del explosivo que ha reaccionadoD = VOD medida [m/s] D* = VOD termo-hidrodinmica terica [m/s]La VOD medida de gran parte de los explosivos comerciales no alcanzar el valor termo-hidrodinmico terico porque normalmente no son explosivos ideales. La VOD de estos productos est influida en gran parte por el tamao y el grado de mezcla de los componentes de los explosivos, adems del dimetro de la carga, su grado de confinamiento, el tipo de iniciacin y la temperatura de la carga. El rango aproximado de los valores de la VOD de la mayor parte de los explosivos comerciales va desde los 3000 m/s (9800 ft/s) para los productos ANFO de baja densidad hasta velocidades superiores a los 6500 m/s (21300 ft/s) para algunos explosivos en emulsin.La VOD medida de un explosivo en un barreno proporciona una prueba de la calidad del explosivo, la presin de detonacin (Ver seccin Presin de detonacin (energa de choque) y la eficiencia de la reaccin de detonacin al comparar el resultado con los resultados de las mediciones de un explosivo de buena calidad en un barreno con buenas condiciones.

Presin de detonacin (energa de choque)La presin de detonacin (Pd) de un explosivo es la presin que existe en la onda de detonacin a medida que avanza a lo largo de la carga. Se mide en el plano de Chapman-Jouguet (plano C-J), tal como lo muestra la figura 3 que ilustra la detonacin de un explosivo y el perfil de presin en la carga detonante (ver Given (1973)).

Figura 3. Ilustracin simplificada de la reaccin de detonacin (ver Given ed. (1973)).La presin de detonacin es la principal responsable de la generacin de un impulso de choque en el medio que rodea a la carga explosiva. La magnitud de este impulso refleja la energa de choque del explosivo, y es el efecto de este impulso el que causa la fragmentacin en la roca adyacente.Se ha descubierto que la magnitud de la presin de la detonacin est en funcin de la densidad del explosivo y de la VOD (Brown (1956), Johansson y Persson (1970), Cook (1974), Bjarnholt (1980), y Atlas Powder Company (1987)). Una frmula comnmente aceptada para aproximarse a la presin de detonacin es la dada por Bjarnholt (1980):

DondePd = presin de la detonacin [Pa]K = constante igual a 0.25D = VOD [m/s] = densidad del explosivo [kg/m3] El rango tpico de las presiones de detonacin generadas por los explosivos comerciales va desde 2 GPa (0.29 x 106 psi) a 12 GPa (1.74 x 106 psi). En el punto de contacto generado entre el frente de detonacin y el muro de la carga se produce una prdida de energa de choque a medida que el impulso de choque se propaga hacia el material adyacente. La energa perdida se transforma en calor, trituracin y vaporizacin del material. La cuantificacin de la energa perdida es casi imposible debido a que el medio en el cual ocurre es altamente destructivo.

Figura 4. Mecanismo de fragmentacin de la energa de choque. Las primeras fases de la interaccin roca/explosivo muestran la propagacin de la onda de deformacin.

Figura 5. Voladura de precorte utilizando la energa de choque.El efecto total de un explosivo en una roca incluye un componente de energa debido a la expansin de los gases generados por la reaccin de detonacin y se denomina presin de la perforacin.

Presin de la perforacin (energa de dislocacin)La presin de la perforacin (Pb) es la presin ejercida por los gases en expansin de la detonacin en el medio que circunda a la carga explosiva (Atlas Powder Company (1987)), tal como se ilustra en la figura 3. La presin ejercida por estos gases y el intervalo de tiempo durante el cual ella se ejerce es una medida de la energa del gas del explosivo (Lownds (1986) y Sheahan y Minchinton (1988)). Esta energa es denominada comnmente como energa de dislocacin o energa de burbuja.La presin que se genera en la perforacin est en funcin del confinamiento de la carga y de la cantidad y la temperatura del gas generado. La presin de la perforacin se expresa a menudo como un porcentaje de la presin de detonacin. Esta puede variar desde el 30% hasta el 70% segn los explosivos y las condiciones de la carga, aunque el promedio es aproximadamente 50% (Atlas Powder Company (1987)). La relacin entre la presin de la detonacin y la presin de la perforacin representa la divisin de la energa del explosivo en energa de choque y gas. Se sabe que esta vara de acuerdo con la formulacin del explosivo y la condicin de la carga, por lo que no existe una relacin constante que pueda usarse en todas las situaciones.

Figura 6. Mecanismo de fragmentacin producto del gas o la energa de dislocacin. Las fases posteriores de la interaccin roca/explosivo muestran la penetracin del gas y el movimiento del volumen de roca.

Figura 7. Movimiento del material rocoso producido por la energa del gas.Una medicin directa de la presin de la perforacin resulta imposible debido a que la presin de la detonacin que la precede es tan alta que destruira cualquier instrumento que estuviera en la carga antes de que se desarrolle la presin de perforacin. La presin generada por una voladura en una perforacin se refleja en la velocidad de avance en el material o desplazamiento, el esponjamiento y la penetracin del gas y, por lo tanto, a menudo se la denomina energa de dislocacin o de gas. Los resultados de la presin de la perforacin pueden evaluarse utilizando pruebas de crter, fotografas de alta velocidad y estudios de la pila de roca volada. La energa total liberada por la detonacin de un explosivo es la suma de la energa de choque y de la energa de dislocacin. La relacin de estas energas puede variar significativamente de acuerdo con los diferentes tipos de explosivos.

La divisin de la energa en choque y dislocacinLa divisin que se produce entre los componentes de choque y dislocacin de la energa liberada dependen de la composicin, la densidad y la velocidad de la detonacin del explosivo y de las caractersticas fsicas de la masa de roca adyacente (Lownds (1986), Sheahan y Minchinton (1988) y Brinkmann (1990)).En general, cuanto ms elevada sea la velocidad de detonacin de un explosivo, mayor ser el componente de choque de la divisin de energa, tal como lo ilustra la figura 8. El efecto de las propiedades fsicas de la masa de roca adyacente a la carga explosiva en el rendimiento de un explosivo ha sido propuesto por Sheahan y Minchinton (1988) y se muestra en la figura 9. Sin embargo, ninguna de las relaciones existentes entre la energa de choque y la energa de dislocacin de un explosivo mencionadas anteriormente (en las figuras 8 y 9) han sido verificadas por las mediciones hechas en una explotacin minera.

Figura 8. Ilustracin esquemtica de la diferencia producida en la divisin de la energa en las detonaciones de explosivos rpidos y lentos (energa de choque = rea ABCD, energa de dislocacin = rea CDEF (Brinkmann (1990)).

Figura 9. Expansin de la perforacin (Sheahan y Minchinton (1988)).

Explosivos encartuchados sensibles al detonadorPrincipio del formulario

Tipos de explosivos sensibles al detonadorLos explosivos sensibles al detonador (denominados comnmente como altos explosivos o explosivos rpidos incluyen a los explosivos en emulsin, los hidrogeles, las dinamitas y los detonadores auxiliares tipo pentolita fundida. Cada uno de ellos puede iniciarse de forma fiable con un detonador N. 8 o con un cordn detonante con un cable de 10 g/m (48 gr/ft). Las dinamitas y algunos detonadores auxiliares fundidos tambin pueden iniciarse fiablemente con cordones de 5 g/m (25 gr/ft).Hasta no hace mucho tiempo atrs, los operarios que necesitaban un explosivo rpido confiable y resistente al agua consideraban necesario utilizar una composicin a base de nitroglicerina (p. ej. una dinamita). En la actualidad, ellos tambin tienen la posibilidad de escoger con un alto grado de confianza un explosivo en emulsin (sensible al detonador) o un hidrogel (water gel).

Figura 1. Explosivos encartuchados incluyendo detonadores auxiliares, dinamita y emulsiones.La mayor parte de los explosivos encartuchados son sensibles al detonador, con la excepcin de algunos paquetes de hidrogel y explosivos en emulsin de gran dimetro (p. ej. 4+ in).

Explosivos en emulsinEn la actualidad, existe una amplia gama de explosivos en emulsin sensibles al detonador. Estos se producen principalmente para las industrias de la construccin, la minera metlica subterrnea y la explotacin de canteras.Los explosivos en emulsin son del tipo agua-aceite. Estos consisten en microgotas de una solucin oxidante supersaturada en una matriz de aceite. A fin de maximizar el rendimiento energtico, minimizando simultneamente los costos de produccin y los precios de venta, el oxidante incluido en las microgotas es principalmente nitrato de amonio. Como el nmero de microgotas por unidad de volumen de emulsin es muy elevado, los microgotas adyacentes se impelen entre s, lo que ocasiona que pierdan su forma esfrica original. En consecuencia, el espesor medio del aceite que est entre las microgotas es muy pequeo. Cada uno de los ingredientes que componen el explosivo en emulsin no es un explosivo. Las emulsiones encartuchadas tienen la consistencia de una masilla firme, tal como se muestra en la figura 1. Debido a que se trata de mezclas muy bien combinadas, los productos se ven homogneos. Hay que mencionar que estas satisfactorias viscosidades se logran sin necesidad de usar gomas o agentes reticulantes.Asimismo, como las emulsiones son del tipo agua-aceite, presentan una excelente resistencia al agua. El agua del barreno slo ve la matriz de la emulsin (p. ej. el aceite), pues una pelcula envolvente de aceite (insoluble) impide el contacto y, por consiguiente, la disolucin de las microgotas con un elevado contenido de nitrato. La resistencia al agua de las emulsiones es todava mayor que la de los hidrogeles y las dinamitas.Pese a que parte de la sensibilidad deriva del elevado grado de cercana fsica del oxidante y los componentes combustibles, el sensibilizador ms importante de las emulsiones es el aire o las burbujas de gas. En los casos en que las cargas pudiesen comprimirse producto de la esttica y/o las presiones dinmicas justo antes de la detonacin (Ver la seccin Desensibilizacin de la presin), las burbujas deberan adoptar la forma de una microesfera. (Cada burbuja tiene as un elevado grado de permanencia dimensional).A diferencia de la mayora de los hidrogeles, las sensibilidades de las emulsiones no disminuyen de forma significativa con un descenso de la temperatura, puesto que cada microgota de la solucin oxidante est aislada de las microgotas adyacentes por medio de la matriz de la pelcula de aceite. Un descenso de la temperatura no permite as la cristalizacin de ms sales dentro de las microgotas, y tampoco permite que los cristales del oxidante se fusionen o que aumenten de tamao.Gran parte de los explosivos en emulsin presentan sensibilidades relativamente bajas a la iniciacin con un cable de bajada del cordn detonante de 10 g/m (48gr/ft). Cuando una carga est compuesta de una columna continua de cartuchos, esta se puede iniciar de una forma ms eficiente por medio de un detonador ubicado dentro del cartucho ubicado abajo. Slo cuando la continuidad de la carga es interrumpida por barrenos con paredes rugosas y/o bloques, debera trazarse la columna del explosivo con un cordn detonante de 10 g/m (48 gr/ft). Esta baja sensibilidad debe considerarse slo como una limitacin temporal de los explosivos en emulsin.Los explosivos en emulsin son sensibles al detonador, pero relativamente insensibles a la detonacin por friccin, impacto y/o fuego.El ANFO est compuesto por nitrato de amonio (NA) y aceite disel. Debido a que una emulsin estndar (p. ej. no aluminizada) est compuesta por oxidantes, combustibles Y AGUA, su potencia terica por peso (p. ej. su rendimiento energtico terico por peso especfico) no es tan alta como la del ANFO. Si se considera que la potencia por peso del ANFO es 100, entonces la potencia por peso calculada de una emulsin estndar puede ser 80. Sin embargo, esto no indica que la efectividad explosiva de esta emulsin sea nicamente el 80% del mismo peso de ANFO. Los rendimientos energticos efectivos de los explosivos en emulsin son ms elevados de lo que uno supone. (Esto es una consecuencia del elevado grado de cercana que existe entre el combustible/oxidante de la emulsin superada slo por los explosivos moleculares, tales como la NG, el TNT y el PETN). Por consiguiente, la potencia relativa por peso efectiva de una emulsin estndar es considerablemente superior a 80. (Este efecto benfico de la elevada idealidad de la detonacin se observa mayoritariamente en las minas metlicas subterrneas, la explotacin de canteras de rocas duras y las operaciones de construccin en las que las emulsiones encartuchadas de dimetro reducido compiten con las dinamitas y los hidrogeles). Este autor no es capaz de calcular el incremento de la potencia relativa por peso que resulta de una detonacin ms eficiente y completa de una emulsin. Sin embargo, los resultados de la voladura indican que este incremento es significativo y que, por consiguiente, la potencia relativa por peso efectiva de una emulsin es significativamente superior a su potencia relativa por peso terica.Las densidades de las emulsiones se encuentran por lo general en el rango de 1.1-1.2 g/cc. Basadas en una potencia relativa por peso calculada de 80, una emulsin con una densidad de 1.15 g/cc tiene una potencia relativa por volumen calculada de:

(donde 0.84 es la densidad media asumida para el ANFO). Sin embargo, como se considera que la potencia relativa por peso efectiva de esta emulsin es considerablemente mayor a 80 (ver prrafo anterior), se considera que la potencia relativa por volumen efectiva ser considerablemente superior a 110. Cabe destacar que cuando se agrega polvo de aluminio combustible a una emulsin, es posible lograr potencias por volumen que son incluso superiores.Las emulsiones se encartuchan en una delgada pelcula de plstico resistente. Esta presentacin otorga a los cartuchos que lo poseen: Un grado de rigidez altamente satisfactorio Resistencia a la ruptura durante una manipulacin y un uso normales La capacidad de romperse y abrirse cuando son atacadosCuando se requiere la mxima concentracin de energa posible en los barrenos profundos, habra que rajar longitudinalmente los cartuchos al colocarlos, as la emulsin cae, desplazando ms aire o agua, y va llenando un porcentaje mayor del volumen de carga disponible. Una precipitacin considerable puede resultar una ventaja en los barrenos de la primera fila que tienen un excesivo volumen de roca en la base. Sin embargo, si el barreno es atravesado por agua, no se debera rajar los cartuchos, sino simplemente colocarlos y reducir al mnimo el perodo de tiempo entre la carga y el disparo de la voladura. Para la carga de barrenos en lugares escabrosos, recientemente se han puesto a disposicin emulsiones con cartuchos de papel. Las caractersticas de carga de estos productos son similares a las de las dinamitas.Debido a que no ha sido posible detonar explosivos en emulsin en pruebas de impacto, las cargas realizadas con estos explosivos permiten reducir considerablemente los peligros asociados con una perforacin accidental o realizada con poco cuidado cerca de un bootleg de barrenos que han sido disparados previamente. Sin embargo, bajo ninguna circunstancia, se debera realizar una perforacin en o cerca de los bootlegs de barrenos que han sido disparados previamente con emulsiones debido a la posible presencia de un detonador sin disparar.Debido a la presencia de NG, la manipulacin de dinamitas a menudo produce dolores de cabeza, aunque los vapores presentes en polvorines cerrados tienen un efecto similar. Las emulsiones no contienen ingredientes que puedan causar dolores de cabeza. Por lo tanto, el uso de estos productos aumenta el confort del operario y, por ello, la eficiencia.Las pruebas han demostrado que las emulsiones arden con dificultad. Aunque en realidad este resultado no es sorprendente si se considera que las emulsiones contienen, por lo general, entre 9% - 12% de agua. Por consiguiente, los riesgos de incendio en los almacenes son mucho ms bajos que en el caso de las dinamitas.Los explosivos en emulsin han demostrado que producen concentraciones de gases txicos mucho menores que las generadas por dinamitas y menores que las producidas por los hidrogeles. Las emulsiones tambin generan menos humo (visible) y, por ello, aumentan la seguridad gracias a una mejor visibilidad. No obstante, los gases (p. ej. los gases txicos) no deberan confundirse nunca con el humo, pues esto podra provocar un riesgo a menos que se los reconozca plenamente al asumir que una cantidad reducida de humo despus de la explosin de una emulsin es sinnimo de ausencia de gases y una seal de que se puede regresar al frente de forma segura. Si bien es cierto que los gases de las emulsiones son ms benignos que los generados por las dinamitas, la atmsfera no es necesariamente segura cuando est libre de humo.Los explosivos en emulsin han reemplazado en gran medida a las dinamitas y a los hidrogeles en la mayora de las operaciones por los siguientes motivos: Los cartuchos son firmes y se pueden manipular, cargar y atacar fcilmente. Debido a que poseen velocidades de detonacin muy elevadas, los cartuchos tienen una elevada capacidad para cebar mezclas tipo ANFO. La elevada energa de sus ondas de deformacin: la proporcin de su energa de dislocacin los hace apropiados para fragmentar rocas macizas de gran resistencia. La carencia de NG elimina la posibilidad de sufrir efectos fisiolgicos dainos o desagradables durante la manipulacin (p. ej. dolores de cabeza).Asimismo, como las emulsiones son la familia de explosivos comerciales desarrolladas ms recientemente, cabe esperar que sus propiedades y su rendimiento sigan mejorando.

Agentes de voladura acuosos (hidrogeles o slurries)Los agentes de voladura acuosos, tambin conocidos como hidrogeles o water gels, se fabrican principalmente para la industria de la construccin, la explotacin de canteras y la minera metlica subterrnea. Estos productos contienen concentraciones relativamente altas de ingredientes sensibilizantes con el fin de asegurar una detonacin fiable en los barrenos de dimetro reducido. En comparacin con las dinamitas, son ms difciles de detonar por friccin, impacto y/o fuego.Los hidrogeles estn hechos sobre la base de una solucin acuosa de NA saturada (a menudo con nitrato de sodio y/o nitrato de calcio) en la que estn dispersos los combustibles, los sensibilizadores (y algunas veces NA granulado (ver Agentes Explosivos)). La fase lquida se espesa con gomas y se gelificada con agentes reticulantes para mantener los slidos en suspensin, proporcionndoles un grado satisfactorio de cohesin y maximizando su resistencia al agua. Una vez que los hidrogeles estn completamente gelificados, su consistencia es gomosa y similar a la de una papilla.La mayora de los hidrogeles estn sensibilizados, al menos en parte, con burbujas de aire y/o gas. Algunos tambin estn sensibilizados con explosivos de baja sensibilidad (p. ej. nitrato de monometilamina, NMMA). Los combustibles incluyen polvo de aluminio. Los hidrogeles pueden adaptarse para que presenten una amplia gama de potencias por peso y por volumen mediante la modificacin del tipo y la cantidad de combustible (y especialmente el polvo de aluminio).Estos explosivos requieren cierta cantidad de agua para proporcionarles la consistencia y la textura requerida para un hidrogel. Si se utiliza muy poca agua, la fase lquida es insuficiente, y la elevada viscosidad resultante dificulta su encartuchamiento. Sin embargo, para maximizar la potencia por peso, es importante minimizar el contenido de agua. Si se utiliza ms agua de la requerida para obtener una consistencia adecuada, se afecta la potencia por peso. El contenido de agua, aparte de contribuir a la consistencia, reduce la sensibilidad ante el riesgo asociado con el fuego, la friccin y el impacto (y especialmente el impacto de proyectil).La temperatura y la densidad tienen un marcado efecto en la sensibilidad de los hidrogeles. Las bajas temperaturas provocan que se vuelvan menos sensibles y menos fluidos. Por otra parte, los hidrogeles no pueden detonarse sobre ciertas densidades, ni siquiera en barrenos de dimetro amplio y con poderosos detonadores auxiliares. La densidad puede reducirse: Mediante aireacin Inyectando una cantidad muy pequea de una solucin que est desprendiendo gases en el hidrogel en el momento en que se lo est encartuchando Agregando al hidrogel microesferas de vidrio o su equivalenteEn el caso de los hidrogeles que no contienen microesferas, el aire y/o las burbujas de gas se comprimen mediante el peso de la columna de hidrogel y/o agua superpuesta, aumentando as la densidad de la carga hacia el fondo del barreno. En los hidrogeles que contienen microesferas, las burbujas de aire siguen estando comprimidas por el peso del hidrogel/columna de agua que est encima, pero las microesferas mantienen su tamao original, otorgndole un nivel de sensibilidad mnimo irreducible bajo presiones limitadas.Los hidrogeles han reemplazado en gran parte a las dinamitas debido a su elevada potencia por volumen, su alta resistencia al agua, su buena sensibilidad y la mayor seguridad que ofrecen en trminos de manipulacin y uso. Cuando las condiciones adversas del suelo no favorecen la precompresin lateral y la presin muerta de las cargas de barrenos ubicados relativamente cerca entre s (p. ej. en los cortes de barrenos paralelos), los hidrogeles buenos proporcionan satisfactorios resultados en las voladuras.Los hidrogeles, por su parte, han sido reemplazados en gran parte por los explosivos en emulsin. Los hidrogeles representan una tecnologa de explosivos ms antigua, mientras que las emulsiones son ms recientes.

DinamitasLas dinamitas son explosivos a base de NG de alta sensibilidad. Se las puede formular con una elevada plasticidad, densidades altas y una buena resistencia al agua, ppropiedades que por lo general se requieren en condiciones de voladuras hmedas y difciles. Las dinamitas tipo gelatina desarrollan velocidades de detonacin moderadamente elevadas cuando se las dispara en un barr