Explosivos y detonadores: sistemas de iniciación, curso 2024/25

UNIVERSITAT POLITÉCNICA DE CATALUNYA BARCELONATECH

Departament d'Enginyeria Minera, Industrial i TIC

Explosivos. Curso 2024/25

DEPARTAMENT D'ENGINYERIA MINERA, INDUSTRIAL I TIC ESCOLA POLITÉCNICA SUPERIOR D'ENGINYERIA DE MANRESA Profesor: Eduardo Cámara Zapata eduardo.camara@upc.edu

• Temario

1. Sistemas de perforación
2. Tipos de explosivos y detonadores 2.1. Explosivos industriales 2.2. Detonadores
3. Voladuras de exterior
4. Voladuras subterráneas
5. Destrucción de explosivos sobrantes. Seguridad
6. Control de vibraciones
7. Legislación

Sistemas de iniciación

Definición de sistemas de iniciación

Definición: sistema que proporciona la energía inicial necesaria para activar la voladura.

Un sistema de iniciación debe ... ... hacer detonar cargas explosivas de manera SEGURA ... en el TIEMPO especificado ... y ... en la SECUENCIA correcta

Sistemas de iniciación y tipos de detonadores

Iniciar un explosivo

Iniciar un explosivo significa provocar la detonación del mismo. La iniciación se logra introduciendo el detonador en un cartucho (cartucho cebo) o adosando un cordón detonante a la carga explosiva, el cual se iniciará a la vez con un detonador.

Tipos de detonadores por orden cronológico de aparición

Tipos de detonadores orden cronológico de por 08-101 aparición: Ordinarios (de mecha) Eléctricos No eléctricos Electrónicos

Detonadores ordinarios

Antecedentes históricos: detonador ordinario de mecha

Constituido por un casquillo de aluminio o cobre, cerrado por un extremo, en cuyo interior iba dispuesta la carga explosiva. La iniciación del detonador se llevaba a cabo introduciendo una mecha lenta por el extremo libe del casquillo. Actualmente su uso es muy limitado (roca ornamental, control de aludes). Sistema anticuado y decimonónico. No podía usarse en más de 6 barrenos simultáneamente.

Detonadores eléctricos

Componentes del detonador eléctrico

Se compone de tres partes que van colocadas dentro de un casquillo de Al o Cu.

a) Parte eléctrica. b) Parte retardadora. c) Parte explosiva.

La parte eléctrica está formada por el inflamador o cerilla y por los hilos de conexión

Hilos de alimentación Tapón de cierre Vaina metálica Inflamador Opérculo Porta retardo Pasta rotardadora Carga primaria Carga base Detonador Instantáneo Detonador Temperizado

Parte retardadora en detonadores eléctricos

La parte retardadora sólo se encuentra en los detonadores de retardo o microretardo. Es una pasta pirotécnica gasless que reacciona a una velocidad constante.

detonador de microretardo carga base PETN-DDT retardo pirotécnico detonador instantaneo carga primaria PETN

Tiempos de retardo en detonadores eléctricos

Tiempos de retardo (Valores nominales)

Serie de microrretardo

Z Tiempo (ms) 0 0 1 25 2 50 3 75 4 100 5 125 6 150 7 175 8 200 9 225 10 250 11 275 12 300 13 325 14 350 15 375 16 400 18 450 20 500 22 550 24 600 26 650 28 700 30 750 - -

Serie de retardo

Nº Tiempo (s) 1 0,5 2 1 3 1,5 4 2 5 2,5 6 3 7 3,5 8 4 9 4,5 10 5 11 5,5 12 6

La potencia explosiva es equivalente a 0,7 g de pentrita. (detonador octuple)

DE TONROOR PELIGRO EXPLOSTUO

Cuando la reacción de combustión llega a la carga primaria esta detona haciendo detonar a su vez la carga base o secundaria. En el detonador instantáneo (nº 0), la cerilla hace explosionar directamente la carga primaria y ésta a la carga base.

Características eléctricas de los detonadores

Características eléctricas de los detonadores: -Resistencia del puente: es la resistencia del puente de incandescencia o resistencia de la cerilla. Se mide en ohmios (2) -Resistencia de los hilos de conexión: es la resistencia de los dos hilos del detonador. Se mide en ohmios (2) -Resistencia total del detonador: La suma de las dos anteriores. Se mide en ohmios (2). -Intensidad de corriente recomendada: es la intensidad mínima de corriente eléctrica necesaria para asegurar que todos los detonadores conectados en serie reciben energía suficiente. La establece el fabricante y se mide en amperios (A) -Corriente de seguridad: es la maxima intensidad de corriente que, atravesando el puente de incandescencia durante cinco minutos, no provoca su inflamación. Se mide en amperios (A). -Impulso de encendido: es la energía eléctrica, por unidad de resistencia, necesaria para provocar la inflamación de la cerilla. (Se mide en mWs/22 o mJ/2)

Características Riodet (MAXAM)

Características Riodet (MAXAM)

Características Eléctricas (valores nominales)

Tipo I Tipo H Resistencia puente (ohms) 0,3-0,5 0,03-0,05 Impulso encend (mW.s/ohm) 8-16 1.100-2.500 Corriente de seguridad (A) 0,45 4 Corriente recomendada de encendido en serie (A) 2,5 25

Código de colores

Tipo I Tipo H Instantáneo Rosa/Blanco Verde/Blanco Retardo Rosa/Azul Verde/Azul® Microrretardo (25ms) Rosa/Turquesa Verde/Turquesa

Características del Hilo (valores nominales)

Diámetro Resistencia hilo (ohmios/m) 0,60 0,065 0,72 0,042

Detonador sísmico

Detonador sísmico Son un tipo de detonadores eléctricos especialmente diseñados para prospecciones geofísicas. Son capaces de soportar presiones de columna de agua de 100 m y dos meses, temperaturas de -70 ºC a 60 ºC, ambientes salinos, corrosivos ...

Características del detonador sísmico

A parte de su robustez, su característica más singular es su respuesta inmediata, inferior a 1 ms, debido a una cerilla eléctrica ultra rápida

CARACTERISTICAS ELECTRICAS

Tipo S 1

Resistencia en puente Ohms 1,2 - 1,6 0,3 - 0,5

Impulso de encendido mW.s/ohm 0,8 - 3 8 - 16

Corriente de seguridad A 0,18 0,45

Corriente mínima de encendido recomendada (en series) A 2 5

Tiempo de respuesta del detonador sísmico

Tiempo de respuesta (tipo insensible)

Tiempo de respuesta para Detonadores Sísmicos

Tiempo de respuesta (ms)

6 5 4 3 2 1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Corriente de encendido (A)

Uso del detonador sísmico en estudios geofísicos

En los estudios geofísicos se registra el tiempo que transcurre en llegar a unos geofonos el tren de ondas sísmicas generadas por la detonación de una o varias cargas explosivas. En los equipos de registro, el tiempo inicial t=0, coincide con la rotura de la cerilla del inflamador de los detonadores, que ha de ser el momento de la detonación. La rotura del puente del inflamador ha de estar causada siempre por la detonación del detonador, y no por la fusión del filamento. En este tipo de detonadores no existe desfase entre la rotura del puente y la explosión del detonador.

Detonadores nonel

Componentes del detonador nonel

Se componen de una cápsula de Al, que contiene una carga base de pentrita, una carga primaria de nitruro de plomo, el cilindro portarretardo, un sistema de amortiguación de onda de detonación (Delay Ignition Buffer, DIB) y un tapón de goma semiconductora para engarzar el tubo de transmisión.

TAPÓN DE GOMA SEMICONDUCTOR AMORTIGUADOR DE LA ONDA DE DETONACION (DIB) PORTARRETARDO DE ALUMINIO CARGA PRIMARIA DE NITRURO DE PLOMO CARGA BASE DE PENTRITA (PETN)

Funcionamiento del sistema de iniciación nonel

El alma de este sistema de iniciación es una onda de choque de baja velocidad de detonación, canalizada a través de un tubo de plástico denominado Tubo de Transmisión. Consiste en un tubo laminado multicapa que contiene en su cara interna una finísima película de material reactivo de unos 16 mg/m de HMX (octógeno) y 2 mg/m de polvo de aluminio. Dicho tubo una vez iniciado, conduce la onda de detonación de baja energía a unos 2000 m/s. La onda de detonación no tiene influencia sobre la columna de explosivo contenida en el barreno, permitiendo la iniciación en fondo.

HONEL LEAD LINE" 2400 FEET DYNO®

Tecnología Shock Tube de ORICA

ORICA

Shock Tube Flame Front Shock Wave preceding Flame Front HMX / Al dust

Proceso de detonación con Shock Tube

ORICA

Shockwave travelling thru Shock Tube Initiation of Pyrotechnic Element Detonation of Primary Charge or DDT Element Detonation of Base Charge