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Blast Consult realiza con éxito voladuras controladas en las instalaciones lucenses de Canpesa

Héctor González Álvarez. Ingeniero de Minas por la Escuela Técnica Superior de Ingeniero de Minas de Oviedo en la especialidad de Laboreo y Explosivos. Director Facultativo de Canpesa

Benjamin Cebrian Romo. Ingeniero de Minas por la ETSI de Madrid y Master of Science por la Colorado School of Mines. Director y fundador de Blast Consult S.L.

03/11/2023

La Dirección Facultativa de Canpesa se puso en contacto recientemente con Blast Consult para poder asegurarse reservas mineras en la zona más próxima a la planta de tratamiento de áridos que tiene en la localidad de Baralla (Lugo). Esta reconocida consultora especializada en voladuras desde hace más de 15 años ejecutó una solución capaz de satisfacer los requerimientos del cliente en materia de Proyecciones cero, Vibraciones y onda aérea mínimas, y Fragmentación y desplazamiento.

La sociedad Canteira do Penedo, S.A., en adelante Canpesa, es creada hace 50 años en la provincia de Lugo por un grupo de industriales, debido a la necesidad de contar con arenas y gravas de calidad en el sector de la construcción como consecuencia del volumen de obras de infraestructuras necesarias en la comunidad gallega en aquella época.

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Hoy en día es la principal empresa de fabricación de áridos cálizos en dicha comunidad, ofreciendo servicios a las empresas e instituciones de mayor relevancia y en las principales obras públicas que se acometen en Galicia.

El accionariado de Canpesa lleva más de 35 años inalterado gracias al compromiso y sentido de responsabilidad de los principales grupos que lo componen (Grupo familiar y Votorantim Cimentos España). La cordialidad y convergencia de intereses entre las partes revierte estabilidad sobre todos los elementos integrantes en el funcionamiento de la empresa.

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Las principales líneas de producto que fabrica la compañía son arenas y áridos para hormigones (hormigones de altas resistencias- autocompactables- autonivelantes, etc), áridos para mezclas bituminosas en caliente, áridos para capas granulares, subbalasto y morteros. Así mismo fábrica escollera de diferentes tamaños para su utilización en infraestructuras y pedraplenes.

Conviene reseñar que la arenas de Canpesa han sido utilizadas o empleadas en las principales obras de infraestructuras de la comunidad gallega (viaducto sobre el rio Ulla, ampliación del puente de Rande en Vigo, línea de alta velocidad Monforte-Orense, puente sobre el rio Miño en Lugo) e incluso en el extranjero, como son los cajones de hormigón destinados a la ampliación del puerto de Aberdeen en Escocia, lo cual supone un gran orgullo.

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Canpesa es titular y explotador de cinco explotaciones mineras de caliza, todas ellas situadas en el sureste de la provincia de Lugo, cuyas denominaciones son 'Canpesa Nº 6.057', 'Sixirei Nº 89', 'Pena Lavada Nº 190', 'Pol Nº 316' y 'Vale Nº319'. Cuenta con una planta de tratamiento con capacidad para más de 700.000 toneladas anuales, lo que le convierte en uno de los mayores productores de áridos de Galicia. Para garantizar la continuidad de su actividad, esta sociedad debe asegurar reservas mineras en la zona más próxima a la planta de tratamiento de áridos que tiene en la localidad de Baralla (Lugo). Para ello es necesario optimizar el volumen de reservas necesarias a extraer, en términos de seguridad y calidad.

El método de explotación empleado es el de banqueo descendente a cielo abierto, con formación de pequeñas cortas de perfil troncopiramidal, con la técnica de perforación y voladura.

En general se desarrolla aprovechando el desnivel del terreno para facilitar el drenaje de las aguas y la apertura de bancos, con frentes de 50 m de largo, distribuidos en bancos con alturas que oscilan entre los 15, 18 y 20 m, divididos en diferentes tajos.

El sistema de explotación será discontinuo, con arranque mediante perforación y voladura, carga mediante pala cargadora de ruedas, y transporte sobre camión volquete articulado.

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Para la realización de las perforaciones se utiliza un carro perforador hidráulico sobre orugas con martillo en fondo FlexiRoc D50, con diámetros de perforación de 105 y 114 mm. El cargue de la pila del material una vez volado es realizado mediante cargadora de ruedas (Komatsu WA 600-6 y Volvo L330C). Si con posterioridad es necesario romper alguno de los bloques obtenidos se realiza la operación mediante martillo hidráulico (excavadora de ruedas Liebherr 924 con martillo Montabert) o tiros de taqueo, evitando en lo posible la utilización de este método. Para el transporte del material desde el frente de explotación a la planta de trituración, clasificación, molienda y lavado se utilizan camiones de gran tonelaje tipo bañera.

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Dado que los dos frentes de extracción situados más al noroeste y suroeste se encuentran próximos a varias estructuras, con distancias de 110 y 100 metros respectivamente, la compañía se enfrentaba a un problema de cierta complejidad. Complejidad en cuanto a seguridad, tanto de las viviendas y estructuras existentes, así como de la protección de las personas, como de rendimiento de extracción de volumen de roca para mantener el suministro a las instalaciones de machaqueo y trituración.

Es por ello que la Dirección Facultativa de la compañía se pone en contacto con Blast Consult, que bajo la dirección de Benjamin Cebrian ofrece servicios de consultoría de alta especialización para este tipo de proyectos.

La Dirección Facultativa establece una serie de premisas con el siguiente orden de prioridad:

  • Proyecciones cero.
  • Vibraciones y onda aérea mínimas.
  • Fragmentación y desplazamiento.
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El criterio de diseño de las voladuras es la carga operante máxima admisible obtenida por aplicación de la norma UNE 22-381-93.

Control de proyecciones: Perfiles 2D y retacado de 40 diametros de barreno

Priorizar la seguridad de personas e instalaciones, propias y externas, comienza por el control exhaustivo de las proyecciones (lanzamiento incontrolado de roca más allá del área de voladura).

Una sola roca, de un solo barreno, son suficientes para causar un accidente grave. Por esto, parte del trabajo de campo consistió en describir los márgenes de seguridad que otorga el uso de un confinamiento de retacado de 40 diámetros de carga. Esto significa que, según el diámetro de barreno empleado, se debe retacar con una longitud de 40 veces ese diámetro para tener una probabilidad casi cero de eyectar roca (J. Floyd – Manual de Técnicas Eficientes de Voladura). Debe considerarse que la longitud de emboquille fragmentado no cuenta como longitud de retacado eficiente, por lo que se debe añadir a esa distancia.

Así para 105 mm de diámetro de barreno, se instauró que el retacado mínimo debía ser de 105 x 40 = 4.200 mm = 4,2m. Y, para el de 115 mm, tendríamos 115 x 40 = 4.600 mm = 4,6m.

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De esta manera, se estableció una longitud mínima, que debía realizarse con material granulado y sin finos. La probabilidad es casi cero, aunque debe considerarse que la intersección de una veta de arcilla, no detectada por el perforista, por debajo de esas profundidades de barreno, podría constituir un riesgo de proyección. Por ello la importancia de documentar eventos anómalos durante la perforación por parte de los perforistas.

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De manera frontal al barreno, las técnicas eficientes de voladura establecen que una piedra de 22 diámetros de carga en roca sana o menos, puede constituir un riesgo de proyección horizontal. La mejor forma de controlar esto es realizar perfilometría laser 2D/3D que, en el caso de las voladuras de Canpesa, supone controlar el 100% de los barrenos de producción.

Minimizar vibraciones utilizando la distancia escalada

Una forma sencilla de predecir el nivel de vibraciones de una carga explosiva a una distancia dada es utilizar la 'distancia escalada'. Esto es, dividir la distancia (3D) entre la raíz cuadrada de los kilos disparados por detonador.

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Esta técnica no considera las características propias de cada macizo rocoso, pero establece un margen de valores máximos y mínimos esperables que pueden ayudar a ajustar diseños de carga barreno a barreno. En el caso de Canpesa, para una distancia escalada de 25, se esperan unas vibraciones entre 7 mm/s y 10 mm/s. Teniendo en cuenta que la norma UNE 22.381/93 establece un máximo de 9 mm/s para frecuencias inferiores a 12 Hz, se estima que este margen es suficiente. Esto es debido a la cercanía y al tipo de roca, proclives a dar frecuencias superiores a 12 Hz.

Tabla de Vibración Máxima de Partícula - PPV máx. esperable según distancia reducida 'Blaster's Handbook'
Tabla de Vibración Máxima de Partícula - PPV máx. esperable según distancia reducida 'Blaster's Handbook'.

De esta forma, y medidas las distancias de diferentes voladuras a las estructuras más cercanas a la cantera, se establecieron cargas compartimentadas en cada barreno de la voladura, en función de mantener la distancia escalada constante.

Así, unos barrenos (los más lejanos), contaban con 2 'decks' o compartimentos separados de explosivo que detonaban en tiempos diferentes, Los más cercanos, llegaron a incorporar 3 decks para distribuir la carga explosiva. El tiempo de disparo entre decks, de arriba abajo, se estableció en 42 ms y 50 ms según se realizara la secuenciación mediante conectores de superficie o tiempos de detonadores de fondo. Por último, se recomendó no utilizar tiempos inferiores a 25 ms entre barrenos para permitir el desconfinamiento de la roca y, con ello, no superponer vibraciones.

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Todas estas medidas resultaron en que los 4 registros de vibraciones realizados estuvieran por debajo del umbral de estructuras tipo II establecido por la Norma UNE 22.381-93.

Para documentar y controlar adecuadamente la parte operativa (la que de verdad ocurre en la voladura), se desarrollaron unos simples pero efectivos registros apoyados por una cinta métrica de alta resistencia y una cuidadosa labor de carga del explosivo.

Ejemplo de supervisión de campo y configuraciones de carga con control exhaustivo desarrollado en Canpesa durante las pruebas realizadas...
Ejemplo de supervisión de campo y configuraciones de carga con control exhaustivo desarrollado en Canpesa durante las pruebas realizadas.

Otra directriz desarrollada para el equipo de voladuras de Canpesa fue la de disparar siempre incrementando la distancia de cada barreno a las estructuras a proteger. Es decir, alejando el frente de detonación con la secuencia de disparo. Esto ayuda a minimizar vibraciones al alterar y fragmentar el terreno por el que deben viajar las vibraciones de barrenos cada vez más distantes, disminuyendo la capacidad de transmisión de ondas por el macizo rocoso.

Registro de vibración registrada en función de las estimaciones de la distancia reducida Dr=30
Registro de vibración registrada en función de las estimaciones de la distancia reducida Dr=30.
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Vibracion registrada con la menor distancia reducida de Dr=25
Vibracion registrada con la menor distancia reducida de Dr=25.

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