Vibración y onda expansiva en blasting - Pyroblast-C

Vibración
y onda expansiva en blasting
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Las vibraciones se refieren a oscilaciones mecánicas
desde un punto de equilibrio
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Vibración
La vibración es uno de los efectos que pueden generar daños
debido a la generación o contribución a:
•
•
•
•
Inestabilidad de taludes
Caída de roca en túneles
Daños estructurales a paredes en edificaciones con
afectaciones severas.
Daños en uniones de tuberías, ductos, estructuras y vías
de comunicación.
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Onda de Choque
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2,300 Kgs de
Nitrato de
Amonio,
Nitrometano y
Diesel
12 PSI
54 PSI
375 PSI
Alfred P Murrah Federal Building
1,457 PSI
01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11
B1 B2 B3
27 PSI
B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 B11
A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11
Carro Bomba
23 PSI
12 PSI
18,500 PSI
62,500 PSI
500,000 PSI
4,000 PSI

Efectos de la vibración en seres humanos
0.1 mm/seg No detectable
0.15 mm/seg Casi no detectable
0.35 mm/seg Muy bajo nivel de detección
1.00 mm/seg Siempre detectable
2.00 mm/seg Claramente detectable
6.00 mm/seg Fuertemente detectable
14.00 mm/seg Muy fuertemente detectable
17.8 mm/seg Severamente detectable
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Factores que inciden en los resultados de las
voladuras
• Propiedades de los explosivos utilizados
• Cantidad de explosivos utilizados (*)
• El sistema de iniciación
• La distribución de los explosivos en la voladura
• La estructura de la roca y la condición de los
estratos
• La geometría en su conjunto
• Otros Factores
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Comprensión de la vibración
• La roca a través del cual las ondas viajan es considerada un medio elástico,
compuesto por inumerables partículas individuales
• Como resultado de una perturbación, esas partículas inician un movimiento
oscilatorio aleatorio, la onda de movimiento ha sido generada. Cada
partícula transmite energía sucesivamente a la siguiente.
• El total de energía de onda de movimiento generado en la roca alrededor de
una voladura varía DIRECTAMENTE de la cantidad de explosivos
detonados.
• A medida que el movimiento del suelo de onda se propaga hacia el exterior
de una explosión, el volumen de la roca sujeto a la onda de compresión se
incrementa.
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Comprensión de la vibración
• Debido a que la energía en el suelo es distribuida sobre grandes volúmenes
de roca sucesivas el movimiento del suelo tiende a decrecer
• Por consiguiente, pérdidas de energía ocurren en cada transmisión sucesiva,
así que las ondas en tierra de proyectan hacia el exterior disminuyen en
intensidad provocando que las partículas vuelvan gradualmente a la posición
de reposo
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PPV (mm/seg)
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Daño potencial probable
13 Límite inferior para daños a paredes plásticas
19 Límite inferior para paredes con estructura sólida
70 Daños menores
140 >50% daños menores a estructuras
190 50% daños mayores a estructuras

Máximo Peak Particle Velocities (PPV) por la Australian Standars Explosives
Code (AS 2187.2 -1993)
PPV (mm/seg)
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10
25
70
Casas habitacionales y edificios de una planta. Edificios
comerciales no incluidos en la parte inferior de este cuadro
informativo
Edificios industriales o comerciales o estructuras con
concreto o acero reforzadas.
Edificios de muchos pisos, hospitales, edificaciones de largos
pasillos, presas y edificios históricos

El criterio normalmente recomendado para uso de explosivos industriales
en Australia, basado en el confort humano, está contenido en la
normatividad del Australian and New Zealand Environment Council
(ANZEC).
El criterio de ANZEC para el control es:
1. Máximo nivel de vibración de 5 mm/seg (PPV)
2. Los niveles de PPV de 5 mm/seg pueden ser excedidos hasta un 5% del
total de numero de activaciones en un periodo de 12 meses.
3. El nivel nunca debe exceder los 10 mm/seg
4. Los horarios permitidos para el uso de productos explosivos es de las
0900 horas hasta las 1700 horas de Lunes a Sábado.
5. Los trabajos extractivos mediante el uso de explosivos no pueden ser
realizados los domingos o días festivos oficiales.
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El British Standard 7385: Part 2-1993
PPV (mm/seg)
50
15-20
20-50
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Estructuras industriales reforzadas y edificios comerciales a
4 Hz o superior
Edificaciones con estructuras ligeras residenciales o
comerciales con frecuencias de 4 Hz a 15 Hz
Edificaciones con estructuras ligeras residenciales o
comerciales con frecuencias de 15 Hz a 40 Hz

El German DIN 4150 Standard para vibración causada por detonación es:
PPV Guide Value (mm/seg)
Estructura Tipo Frecuencia
Edificios
Industriales
Edificios
domésticos
Edificios de Interés
Histórico
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< 10 Hz 10 - 50 Hz 50 - 100 Hz
20 20-40 40-50
5 5-15 15-20
3 3-8 8-10

Donde:
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0.50 B
V= K (R/(Q) )
V= Peak Particle Velocity (mm/s)
K= Factor constante de la roca en el sitio
Q= Carga máxima instantánea en un evento
B= Constante relacionado con la roca en el sitio, normalmente -1.6)
R= Distancia de la carga
(R/(Q)0.50 = Está definida como una escala de distancia

Factores Típicos para K en el Sistema Métrico Decimal
Roca pobremente confinada o altamente fisurada 500
Cara libre en roca normal (normalmente confinada) 1,140
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Sobre confinada, roca dura 5,000

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Las regulaciones de la USOSM (US Office and Surface Mining)
Método 1: Criterio de Limitación del Particle Velocity
Método 2: Criterio de Ecuación de Escala de Distancia
Método 3: Criterio de la Gráfica de Niveles de Detonación

Método 1: Criterio de Limitación del Particle Velocity
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Distancia desde el sitio de
detonación (Pies)
Máximo permitido de velocidad pico
de partícula (PPV en Pulgadas/seg)
0-300 1.25
301-5,000 1.0
>5,000 0.75

Método 2: Criterio de Ecuación de Escala de Distancia
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Distancia desde el sitio de
detonación (Pies)
Factores de escala de 0.5distancias
a
ser usadas sin monitoreo sísmico en
(Pies/ (Lb) )
0-300 50
301-5,000 55
>5,000 65

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Método 3: Criterio de la Gráfica de Niveles de Detonación.
Permite el uso de los límites del PPV dependiendo de la
variación de la frecuencia

Método 3: Criterio de la Gráfica de Niveles de Detonación

Frecuencia
Además del PPV (Peak Particle Velocity) la
Frecuencia es uno de los factores más importantes
en el control de la respuesta de las estructuras.
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Frecuencia
1. La frecuencia depende del tipo de explosivo
2. La frecuencia depende también de la geología del sitio, la distancia a la
voladura, la secuencia y condición de la voladura en la cara libre
3. A menores frecuencias mayor daño.
4. La presencia de “pata” en la cara del barreno produce bajas frecuencias
5. El efecto de la frecuencia de onda generada durante la voladura esta
relacionada directamente a la respuesta estructural, debido a esto puede
permitirse mayores niveles de PPV a mayores niveles de frecuencia.
6. Los dispositivos pirotécnicos industriales tienen 450 mHz de frecuencia en
roca dura.
7. En roca dura las frecuencias de onda son relativamente mas altas, la frecuencia
de onda en mas baja en rocas blandas.
8. El PPV permitido se reduce considerablemente cuando trabajos previos o
labrados antiguos subterráneos rodean la estructura en la que se trabaja.
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¿Cómo controlar la vibración?
1. Minimice la carga a través del retardo en la iniciación de líneas
de barrenos
2. Ejerza un estricto control sobre la plantilla, utilice el menor bordo o
espaciamiento entre barrenos.
3. Evitemos “pata”
4. Oriente la barrenación en forma adecuada
5. Optimice la cantidad de explosivos en la detonación
6. Minimice el grado de confinamiento utilizando una cara libre y usando el
mínimo de sub barrenación.
7. Incremente la distancia “receptora” de ondas
8. Asegure que la orden de encendido sea la correcta
9. Minimice la frecuencia de detonaciones
10. Interrumpa la continuidad de la masa de la rocas
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¿Cómo controlar la vibración?
11. Utilice diámetros menores
12. Utilice donde las condiciones geológicas lo permitan largos periodos de
retardo
13. Utilice retardos electrónicos en milisegundos con sistemas de
consolas secuenciales con un adecuado número de retardos
14. El uso de pre-splirt o precorte incluyendo barrenos de aire disminuyen
sensiblemente la continuidad de la onda
15. Investigue nuevas técnicas de fragmentación de roca
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El término resonancia se refiere a un conjunto de fenómenos
relacionados con los movimientos periódicos o cuasiperiódicos
en que se produce reforzamiento de una oscilación al someter
el sistema a oscilaciones de una frecuencia determinada.
En mecánica, la resonancia de una estructura o cuerpo es el
aumento en la amplitud del movimiento de un sistema debido a
la aplicación de fuerza pequeña en fase con el movimiento.
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Impacto ambiental del ruido
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¿Cómo controlar ruido?
1. Minimice la carga mediante el retardo de los explosivos.
2. Use una plantilla adecuada justa suficiente para fragmentar en el tamaño
esperado. Re cheque el factor de carga para utilizar el mínimo suficiente.
3. Elimine el uso de cordones detonantes en superficie y el moneo o voladuras
secundarias. En su caso cubra con una cubierta de material adecuado la zona.
4. Utilice encendidos secuenciados de barrenos.
5. Oriente la cara libre del banco en el sentido opuesto de la recepción sensible.
6. Asegure un taqueado profundo y un óptimo sellado del barreno.
7. Restrinja el trabajo de extracción de roca mediante el uso de explosivos a
condiciones climáticas adecuadas. Evite las inversiones térmicas que afectan el
efecto del ruido.
8. Evite en las voladuras secundarias la activación de material explosivo en
barrenos poco profundos.
9. Utilice una barrera entre el área de detonación y los puntos receptivos
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Gracias
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