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Viernes, 17 Agosto 2018 10:00

El efecto de la Perforación en los resultados de una voladura

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La perforación y la voladura deben ser enfocadas como el esfuerzo común de un mismo equipo de forma que los resultados de una voladura serán siempre peores que los ideales sin una adecuada perforación, y ello aunque se utilicen los mejores diseños de voladura, prácticas operativas y productos.

La perforación y la voladura deben ser enfocadas como el esfuerzo común de un mismo equipo de forma que los resultados de una voladura serán siempre peores que los ideales sin una adecuada perforación, y ello aunque se utilicen los mejores diseños de voladura, prácticas operativas y productos.

A menudo cuando se pregunta a un responsable de voladuras por qué ésta no ha dado los resultados esperados, la respuesta es difícil.

Sí, porque es difícil poder demostrar que la causa ha sido una mala perforación, ya que no hay pruebas, excepto una factura por x metros de perforación y una pobre voladura.

Los responsables de las canteras conocen muy bien la importancia que tiene obtener unos buenos resultados en las voladuras para poder optimizar sus excavaciones y el proceso operativo.

Así que, se hace necesario conocer las prácticas que se llevan a cabo en la perforación y voladura y comprobar cuáles de ellas, a menudo, se ignoran o se aplican mal porque ello puede comprometer al proceso en su totalidad. Esto puede ocurrir especialmente cuando hay cambios de personal, de equipo o en el área de excavación.

¿Cómo afecta la perforación a los resultados de la voladura?

Asumiendo que el diseño de la voladura es acertado, los resultados dependen de la posición de la masa de roca y del estado físico de los barrenos, en lo que puede denominarse “Efectividad de la Perforación” y los factores que pueden influenciarla son:

• El diseño que se ha establecido.
• La geología, el material y sus características físicas.
• La forma en que se realiza la perforación.

Los dos primeros grupos de factores son usualmente controlados por el Director de la Cantera basados en las características del lugar y modificados por su conocimiento y experiencia.

El tercer grupo es normalmente controlado por el perforador y su equipo, ya sea propio de la cantera o subcontratado.

Perforación

Concretando más, los factores que afectan a la “Eficiencia de la Perforación”, son los siguientes:

• La geometría de la perforadora.
• Los parámetros de la perforación.
• Varillaje de perforación, uso de tubos guía y tamaño de la broca.
• Angulo del barreno.
• Posición del emboquillado.
• Desviación del varillaje de perforación.

El diseño de la voladura ha de tener en cuenta e las limitaciones de la perforadora. Las más modernas requieren un banco bien preparado, libre de grandes rocas e inclinaciones para operar segura y eficientemente. Cuando se permita a una perforadora operar en un banco que no ha sido bien preparado, se está comprometiendo el resultado de la voladura.

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Figura 1. Ejemplo de la desviación en los barrenos, resultado de una pobre limpieza.
Los cuadrados negros representan el emboquillado de los barrenos en superficie y las líneas rojas la traza de cada barreno.

Como se puede ver en la figura, las trazas de los barrenos se apartan del diseño original, como consecuencia de una mala limpieza del banco de perforación. El perforador tuvo dificultades para mantener las orientaciones de los barrenos, el emboquillado y el ángulo, conforme todos ellos habían sido diseñados. Y el resultado: después de la voladura menor fragmentación y aparición de repiés.

Por otra parte, es muy común ver errores en el ángulo y en la orientación del barreno debido al posicionamiento de la perforadora, aún cuando el banco haya sido bien preparado.

Es por tanto esencial que el perforador haya estudiado en detalle el diseño de la orientación y del ángulo de los barrenos.

En la tabla 1, a continuación, se muestran algunos simples efectos de la variación en los ángulos de los barrenos.

Profundidad (m) Desviación de 5º de vertical (m) Desviación de 10º de vertical (m)
10 0,87 1,76
15 1,30 2,64
20 1,75 3,53
Tabla 1. Desviación y profundidad del barreno


Como puede comprobarse, por cada 5º de variación en la inclinación de un barreno de 15 m de profundidad, se obtiene una longitud adicional de 1,3 m de sobre piedra en el fondo. Y en un banco de 20 m, por cada grado de desviación se desplaza el pie del barreno 0,36 m. Ello afectará, sin duda, a la fragmentación y al movimiento de la pila de escombro. Y de esta forma el diseño original se verá gravemente afectado.

Un ejemplo muy claro de esto, ocurrido recientemente en una cantera del Norte de Australia. Una nueva perforadora dotada de inclinómetro electrónico perforó sobre una inclinación teórica de 10º, pero de hecho lo hizo a 17º, por una falla en el equipo. El resultado fue que se produjo un importante desplazamiento de rocas debido a que la piedra era insuficiente, que en este caso no tuvo efectos perjudiciales ni para las personas, ni para los equipos, pero que en otras circunstancias pudieron ser dramáticos.

Los responsables de las canteras no hicieron ninguna comprobación previa a la perforación y consiguientemente no detectaron el fallo.

Los errores en el ángulo de los barrenos pueden estar debidos a que estos no se perforan con la orientación correcta. La figura 2 muestra una cantera donde el perforador ha orientado mal la perforación.

El pie de los barrenos varía hasta 2 m de la posición diseñada, la voladura no salió correctamente hacia delante y la carga de la pila de escombro fue muy deficiente. Este resultado es enteramente achacable a un defecto en la perforación, mientras que la conclusión inicial del cliente fue que el explosivo no había trabajado bien.

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Figura 2. Ejemplos de desviación de los barrenos, debido a una orientación defectuosa de la perforación. Los cuadrados negros representan los barrenos en superficie y las líneas rojas la traza de los barrenos.

Un parámetro muy común es que una barrena de perforación puede ser variada hasta un 5%, y así, de 102 mm se puede pasar a 97 mm y de 89 mm hasta 84mm. La experiencia demuestra, sin embargo, que esos límites frecuentemente se sobrepasan si no hay en el lugar alguna instrucción que especifique lo contrario. Lo que se persigue es reducir la cantidad de explosivo. La reducción de un 5% de la barrena de perforación de 102 mm reduce la cantidad de explosivo en un 11%. Esto es demasiado y puede afectar al resultado de la voladura. Una variación del 3% es más realista y mejor a todos los efectos.

La desviación de los barrenos es un fenómeno muy conocido. Sin embargo, no está bien definido qué desviación es aceptable y qué métodos de control son más eficientes. Normalmente se utilizan tubos guía para asegurar que los barrenos no sufren desviación. Pero, debido a su coste, sólo suelen emplearse en al primera fila.

Adicionalmente los contratistas suelen cobrar por metro perforado y el uso de tubos guía puede ocasionarles un menor rendimiento.

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Figura 3. Ejemplo de desviación de los barrenos. La línea roja representa el trazado real. La línea negra de puntos representa la línea real de los pies de los barrenos que puede variar hasta un 60% con respecto al diseño.

No es usual comprobar la desviación de los barrenos de la última fila.
Sin embargo la figura 3 muestra los resultados tras haber comprobado la traza, lo que ocasiona una grave preocupación. Los resultados demuestran que las piedras y los espaciamientos varían, así como la línea de pies, si bien en este caso referidos a la última fila. La variación en algunos casos fue hasta de dos metros, lo que representa un 60 % en la piedra. Debe ser recordado que esta fila a la que nos referimos es, de hecho, la cara libre de la siguiente voladura

Servicios Técnicos
El perfil por láser y el bore-tracking son comúnmente usados en las canteras y proveen una herramienta para medir la desviación de los barrenos que, dependiendo de su magnitud, puede afectar de forma sustancial a los resultados de la voladura. Y en ocasiones esos barrenos deberían ser reperforados o bien cambiados los criterios de carga del explosivo. Y esta situación es más posible de lo que parece con las modernas perforadoras.

El papel de los servicios técnicos en las canteras no debería ser subestimado, para conseguir que los diseños de las voladuras alcancen los resultados previstos.

Muchos de los accidentes ocurridos y de los resultados obtenidos en la industria podían haberse evitado si se hubiera hecho un buen uso de los servicios técnicos.

Todo lo que ocurre en una voladura necesita ser investigado para asegurar las verdaderas razones que lo ocasionaron.

Desgraciadamente la información necesaria no suele estar disponible a no ser que no se realice el perfil por láser y el bore-tracking, junto con el análisis de las secuencias dedisparo y el proceso de carga del explosivo.

Información adicional

  • Fuente:: UEE. Publicado en la revista Quarry Magazine
  • Autor:: Shane Slaughter
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