Vibraciones en Tronaduras

Javier Azorín Nelson Durán Anthony Salazar Ítalo Ruíz Sección: 455

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Perturbación de la propi propiedad edad de un medio a través de dicho medio

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Tronadura se asocian ondas elásticas o mecánicas, estas se mueven a través de un medio elástico (macizo rocoso)

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Movimiento perturbado Movimiento per turbado por litología y discontinuidades del macizo (refracción o reflexión)

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GENERACIÓN DE VIBRACIONES Las vibraciones son originadas por la energía transmitida por los explosivos, al macizo.

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Consiste en una serie de movimientos de compresión y tensión, con oscilaciones de las partículas en la misma dirección de propagación. Son las ondas que poseen mayor rapidez y producen cambios de volumen, pero no de forma, en el material a través del cual se propagan.

Consiste en oscilaciones de partícula en forma transversal a la dirección de propagación de la onda. En este caso, el material afectado por la onda sufre un cambio en la forma pero no en su volumen. Su velocidad corresponde aprox. entre 1/3 y 1/2 de la rapidez de la onda P (Katsabanis, 2000).

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Son generadas en la superficie, en respuesta a la interacción de las ondas P y S con la superficie. Confieren un movimiento rotacional o circular a las partículas, con un sentido contrario al de la onda de propagación. Poseen una frecuencia baja y una velocidad que corresponde al 90% de la velocidad de las ondas S.

Suelen generarse en la superficie del terreno cuando la velocidad de la onda S aumenta con la profundidad. Producen un movimiento de partículas en dirección transversal a la de propagación. Suelen tener una velocidad levemente mayor que las ondas Rayleigh.

Las velocidades de las ondas elásticas son características en cada material, dependiendo de su composición química y de su grado de compactación, habiéndose encontrado que son mayores en las rocas cristalinas (ígneas y metamórficas) que en las sedimentarias.

La intensidad de la vibración en una localidad específica se determina mediante la siguiente relación empírica, usualmente denominada “Ley de Propagación”, que relaciona la velocidad de vibración máxima con la carga de explosivo y la distancia:

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= velocidad pico de partícula, en pulgadas por segundo (o en mm/s). = constante empírica de transmisión de la roca (factor local), 800 para roca suave a 1200 para dura.  = distancia horizontal entre la voladura y el punto de medición o registro, en pies o metros. = máximo peso de carga explosiva permisible por retardo (mínimo de 8 milisegundos) o carga de explosivo detonado instantáneamente, en libras o kilos (W también se indica con la letra Q en diversa literatura). = constante empírica determinada por las condiciones geológicas existentes en el lugar, usualmente 1,6

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Eficiencia de las cargas explosivas.

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Como interactúan las cargas.

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Tiempos de retardo y secuencias de iniciación.

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Evaluación del precorte.

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Estimar la eficiencia del fracturamiento de la roca.

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Caracterización del macizo rocoso 

(Litología – Discontinuidades)

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Ondas no inciden en el medio de propagación

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Vibraciones en las ondas producen un cambio físico en el medio

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Ondas de tensión generan fractura

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Transducción 

Transformación de un tipo de energía a otro

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Elementos Piezoeléctricos generan electricidad al ser sometidos a compresión. (Cuarzo) Generación de electricidad proporcional a compresión sometida.

: distancia longitudinal del total de la onda

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: rapidez de la descripción de la oscilación por unidad de

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tiempo : incremento promedio de la velocidad

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: Disminución de la amplitud por distancia

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recorrida : debido a estructura heterogénea del macizo

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rocoso.

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Variabilidad en la amplitud de onda en tiros con igual carga explosiva

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Dispersión de la secuencia de iniciación

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Tiros que no han sido iniciados (Tq)

PROBLEMÁTICA DE VIBRACIONES INDUCIDAS POR TRONADURAS

DAÑO CAUSADO POR TRONADURA 

Fragmentación de la roca

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Fracturas

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Calidad

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Diseño de tronadura

MECANISMOS QUE LO PROVOCAN 

Generación de nuevas grietas

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Extensión de fracturas existentes

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Desestabilización de Bloques

CONCEPTOS ASOCIADOS A LOS DAÑOS Para el caso del daño en estructuras y edificaciones se usan los siguientes conceptos, mayormente aceptados por las áreas de ingeniería en obras: 

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Limite de daño: Apertura de fisuras o formación de nuevas Daño menor: Es superficial, no afecta a la resistencia Daño mayor: Debilita la estructura considerablemente Daño cosmético: fisuras de dimensión capilar

CUANDO COMIENZAN LOS DAÑOS 

No existe referencia sobre el cual se generan

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Se considera que los mayores daños se generan en un VPP: 7,6 pulg/s

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Transmisión de vibración por medio de cimientos

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Resonancia

COMO AFECTAN A LOS POBLADOS CERCANOS 

Población afectada por vibraciones

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Bajo el nivel dañino

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Tolerancia individual

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- Apenas perceptible: PPV = 0,02 mm/s (f = 3 a 25 Hz)

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- Incómoda: PPV = 0,5 mm/s (f = 30 Hz y 50 mm/s a 5 Hz)

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- Fuertemente perceptible: PPV = 25 mm/s (f = 2,5 a 25 Hz) para un tiempo de 5 segundos.

EFECTOS DE TRONADURAS 

Energía explosiva

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Quiebre, fracturación y deformación del material

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Proyecciones de rocas

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Incremento de temperaturas

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Ondas aéreas

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Formación de vibraciones sísmicas

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Incremento de efectos secundarios

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Resultados negativos en poblados cercanos

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Efectos cercanos

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Efectos lejanos