MX2010008210A - Sistema de retraso de alta precision. - Google Patents

Abstract

La presente invención, está relacionado con un sistema de retraso de iniciación de voladura utilizado en operaciones mineras, canteras t construcciones a cielo abierto. Este sistema está confirmado por un enlace de línea superficial, un envase contenedor, y una carga intensificadora de reacción explosiva. El enlace de línea superficial, que consiste en un tubo de choque enrollado en un carrete plástico con un terminal de conexión en un extremo y un bloque conector en el otro, envía señal de iniciación de forma unidireccional. El tiempo de retardo pre-establecido proporcionado por el enlace de línea superficial se determina por la velocidad de propagación de la deflagración de la masa explosiva impregnada dentro del tubo de choque y la longitud del tubo de choque. Además, lo conectores de superficie se unen de forma secuencial a través de sus terminales y bloques de conexión conforme al diseño estructural de la malla de voladura, tomándose en cuenta que entre las uniones se encuentran los taladros incluyendo lo ensambles en su interior. Adicionalmente, el enlace de línea superficial contiene la cantidad suficiente de tubo de choque para ser usado en cualquier diseño de malla de perforación. El envase contenedor de elementos de iniciación incluye un dispositivo electrónico, una fuente de energía eléctrica, un canalizador de impacto, un detonador eléctrico y un tramo del tubo de choque. En la cual el envase contenedor se ensambla con una carga intensificadora de forma adaptativa, para que el ensamble proporcione una iniciación efectiva con un alto grado de confiabilidad y seguridad al evitar una iniciación no deseada ante la influencia de señales fuera del accionamiento normal. El ensamble llega a ser instalado en el fondo de cada uno de los taladros, siendo sujetado por el tubo de choque y dejando un extremo en la superficie fuera del taladro para que pueda conectarse al siguiente sistema de retraso de iniciación. El dispositivo electrónico incluido en el envase contenedor, se compone por un circuito electrónico, sensores, y un micro-interruptor, además ofrece un aumento en el control eficiente de la distribución de la energía entre sus componentes, que para este documentos llamaremos autonomía. El detonador eléctrico incluido en el envase contenedor, es accionado únicamente por el dispositivo electrónico luego de un tiempo pre-programado. El accionamiento del detonador eléctrico se lleva a cabo cuando el micro-interruptor está habilitado, el circuito electrónico recibe las señales de los sensores, y los sensores (que miden las diferentes magnitudes físicas emitidas por el tubo de choque encendido) registran de manera repetitiva las señales emitidas por el tubo de choque. Adicionalmente, el envase contenedor es de material plástico, y otorga un aumento en la seguridad del sistema debido a que el material sirve como amortiguador de baja fricción y no mantiene la combustión cuando se retira la fuente de ignición. La carga intensificadora de reacción explosiva es de manera preferida y no limitante, un alto explosivo por ejemplo pentolita o una emulsión explosiva.

Description

SISTEMA DE RETRASO DE ALTA PRECISIÓN Campo técnico: La presente invención se aplica principalmente en el campo de la minería, y construcción civil y se encuentra relacionada con dispositivos electrónicos de retardo para iniciación de cargas explosivas, más concretamente relacionada con dispositivos accionados son señales no eléctricas , como por ejemplo tubos de choque, en la cual las señales no eléctricas son convertidas a eléctricas a través de sensores conectados con el circuito electrónico para el posterior encendido de una carga intensificadora de reacción explosiva.

ANTECEDENTES En minería, la voladura con retardos logra mejorara y uniformizar la fragmentación, facilita el arranque, reduce la vibración , reduce la proyección de fragmentos y el grado de afectación de la roca circundante, por ello al hincar cargas explosivas dentro de los taladros es común usar como método de iniciación el nOo eléctrico, donde se utilizan detonadores de retardo conectados a tubos de choque, éstos últimos poseen baja energía por lo que no inician directamente a los agentes de voladura sino que al formar parte del cebo generan la iniciación del agente de voladura. Los detonadores deben de controlar con precisión el retardo para garantizar las secuencias adecuadas de iniciación por filas e hileras en voladuras de canteras y tajos abiertos.

Como se sabe el uso de retardos electrónicos (reemplazo de retardos químicos) aumenta la precisión del retardo de activación del detonador, eliminando el traslape y contribuyendo de forma significativa en la mejora de la rotura y en el control de la vibración. Sin embargo, no es suficiente combinar el retardo electrónico con los tubos de choque si no se tiene un umbral de protección, debido a que la combinación puede ser dañada por golpes, corrientes erráticas, cargas electrostáticas o campos magnéticos produciéndose iniciaciones i indeseables, por lo que la solicitud se basa en disminuir es probabilidad de iniciación usando sensores que capturan señales de diferente naturaleza física, además de usar estructuras y envases con protección inherente a golpes, movimientos o fricciones.

El tubo de choque, conocido en la técnica, está hecho de una manguera de plástico o combinación de plásticos que en su interior lleva una masa explosiva o pirotécnica, dicha masa explosiva puede ser, del tipo alto explosivo. Ejemplos de explosivos aplicables son el PETN, Hexógeno, Octógeno, HNS o una mezcla de material pirotécnico En los documentos de patente US 5,435,248, ES 2,219,789 y US 5,377,592 se describe a un detonador de retardo programable, cuyo tiempo de retardo es pre-establecido y electrónicamente controlado por la recepción de una señal eléctrica impulsiva generada por una onda de choque, a través de un transductor piezoeléctrico y una carga explosiva expansiva de baja energía, para luego dar lugar a la iniciación de la carga del detonador, sin embargo, el uso de dicha carga explosiva expansiva hace muy vulnerable al sistema debido a la posible ocurrencia de activación por descarga electrostática dado que muchos de los componentes del detonador sólo minimizan el potencial daño, además de la sensibilidad a la descarga electrostática, sino que también al golpe y las vibraciones. También en las patentes US 5,435,248 Y US 5,377,592 los tiempos de retardo que se programen no pueden ser muy largos, debido a que el funcionamiento del reloj del circuito eléctrico depende indirectamente del condensador de almacenamiento de energía a la entrada, y que habilita la activación del circuito de control desde la pila. Dado que la energía del condensador disminuye en el tiempo, no sólo queda la posibilidad de que el reloj o el circuito recontrol dejen de funcionar en su totalidad, sino que también se encontraría en un punto en el cual el medio iniciador recibe poco o nada de energía, con lo cual volverían al sistema muy impreciso por el tiempo de calentamiento del elemento pirotécnico, y muy ineficaz en el caso de que se intente activar al elemento iniciador con tan poca energía que no logre iniciar la carga del detonador.

En el documento de patente US 2008/01 10612 se describe a un aparato electrónico con tiempo de retardo y un método de accionamiento. Dicho aparato tiene en su entrada un elemento que se desplaza para conectar la fuente de energía al circuito e iniciar el elevador de voltaje para la detonación, sin embargo, el aparato posee baja eficiencia en la entrega de energía mecánica y eléctrica, resolviéndose lo último planteando un circuito de ahorro de energía y retirando todo el complejo mecanismo de accionamiento hidráulico y posible falso contacto eléctrico por los líquidos usados en el accionamiento por desplazamiento.

Una ventaja de la presente invención es el uso de agrupaciones de circuitos independientes dentro de todo el sistema, lo que hace más efectiva la protección del mismo contra la iniciación no deseada y garantiza el ahorro de energía, logrando mantener el sistema operando durante al menos 10 días.

Además otra ventaja de la invención no limitante, es la del uso de un microcontrolador incluido en el bloque de control, para hacer más compacto el conjunto de componentes encargados de la cuenta digital, dado que para los antecedentes es muy común el uso de varios circuitos integrados para la cuenta digital. El bloque de control es una parte del circuito electrónico donde se procesa el algoritmo de operación, las señales de entrada y en donde se controla la habilitación de otras partes del circuito electrónico. Además se hace un especial uso de la tecnología de ultra bajo consumo para microcontroladores y circuitos integrados que forman parte del circuito electrónico para esta invención, y se agrega un control extra a los relojes internos para provocar un consumo de energía aún más bajo.

Además otra ventaja de la invención, es que el enlace de línea superficial es simple de operar, no requiere de una capacitación especial de manipulación, tampoco de una programación del tiempo de retardo debido a que éste depende de la velocidad de propagación y de la longitud del tubo de choque, y menos de una conexión de cables eléctricos en paralelo a éste. Por lo tanto, el sistema se vuelve práctico y fácil de usar, además de ser seguro y confiable.

Corrientes erráticas: Se denominan corrientes erráticas a las que hacen su retorno a la fuente emisora por un camino distinto al previsto. La corriente tiende a circular por el camino donde encuentre componentes electrónicos de menor resistencia eléctrica o mejor aún por donde no haya ninguna resistencia eléctrica al paso de la corriente BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS La presente invención de describe tomando como referencia las figuras de la 1 a la 8.

Figura 1 es el esquema del envase contenedor y una cara intensificadora de reacción explosiva.

Figura 2 es un esquema de corte longitudinal del ensamble.

Figura 3 es un diagrama de bloques del dispositivo electrónico.

Figura 4 es un esquema del circuito del dispositivo electrónico.

Figura 5 son las vistas superior e inferior del circuito electrónico impreso.

Figura 6 es un esquema del ancla plegable para adaptación.

Figura 7 se muestra la composición del enlace de línea superficial.

Figura 8 se muestra la forma de conexión secuencial de todo el sistema en la malla.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención consiste de un sistema que logra la iniciación de una columna explosiva de forma controlada y eficiente para un tiempo pre-programado, usando u sistema de accionamiento no eléctrico. En este documento también llamaremos al cebo electrónico como ensamble, el ensamble representa la unión del envase contenedor de elementos de iniciación con una carga intensificadora de reacción explosiva. La presente invención proporciona una iniciación efectiva debido a que el detonador eléctrico es accionado únicamente por el circuito electrónico después de un tiempo pre-programado, además el cebó electrónico proporciona un alto grado de seguridad al evitar una iniciación no deseada ante la influencia de señales fuera del accionamiento normal.

El circuito electrónico proporciona un aumento en la autonomía debido al control eficiente de la distribución y consumo de la energía para todos los componentes del mismo. El accionamiento del detonador eléctrico se lleva a cabo cuando el circuito electrónico recibe las señales de los sensores que miden las diferentes magnitudes físicas emitidas por el tubo de choque encendido.

La invención también comprende el uso de envases para los componentes del ensamble, que son hechos de un material plástico amortiguador de baja fricción que no mantiene la combustión cuando se retira la fuente de ignición para el mayor aumento de la seguridad del sistema.

En la presente invención, no limitante, la iniciación del cebo electrónico se debe al accionamiento del tubo de choque donde se detectará el encendido del tubo de choque a través de sensores de diferente naturaleza, tales como sensores electromecánicos, fotoeléctricos, electroacústicos y piezoeléctricos, e iniciará el sensado redundante para verificación del completo accionamiento del tubo de choque. El sensor de impacto se conecta al terminal de salida del tubo de choque a través del canalizador de impacto, éste último dirige la señal de onda expansiva que siempre se obtiene en la terminación del tubo de choque. En la realización preferida y no limitante, el sensor que se adosa directamente al tubo de choque y el sensor de verificación de accionamiento son de la misma naturaleza fotoeléctrica, detectando la luz emitida por el tubo de choque que posee una cubierta plástica semitransparente.

Las primeras señales enviadas desde los sensores al circuito electrónico sirven tanto para despertar al microcontrolador de su estado de ultra bajo consumo como para conectar el segundo transistor de derivación, controlado por el sensor de verificación, a través del primer transistor de derivación con el polo negativo de la fuente de energía eléctrica, por ejemplo batería, por un tiempo mayor por el configurado como tiempo de retardo del sistema.

La invención no limitante, también define el uso de una ventana de tiempo para la recepción de todas las señales impulsivas, filtrando las señales útiles de las que no contienen información.

Cada uno de los conectores de superficie pueden proporcionar tiempos de retardo preestablecidos, en la cual dichos tiempos de retardo que se definen en función de la longitud del tubo de choque, se encuentran de preferencia en el rango de 4 a 12 milisegundos (sin que esto signifique una limitación a la patente) con una variación máxima de +/- 5% lo que hace posible que se logren obtener altas precisiones con respecto al uso de masas explosivas como retardos químicos.

El carrete comprendido en el enlace de línea superficial, contiene enrollado un tubo de choque con medidas de preferencia en el rango de 6 a 23 metros (sin que esto signifique una limitación a la patente). Un tramo del tubo de choque que se une al terminal de conexión de conexión, mide por lo menos 500 milímetros de longitud.

Además el carrete presenta una cobertura exterior de material plástico que tiene una ranura longitudinal, por donde sale el bloque conectar, y esta firmemente unido a un mecanismo de material plástico en forma concéntrica de cuerpo alargado y localizado en el centro del carrete. El cuerpo plástico permite desenrollar y enrollar el tubo de choque de tal forma que entre taladro y taladro dicho tubo permanezca en forma extendida.

El bloque conectar que forma parte del enlace de linea superficial, tiene alojado un detonador de potencia baja, con una cantidad de carga explosiva de preferencia en el rango de 250 a 350 miligramos, que permite iniciar al conjunto de tubos de choque que se puede conectar a este.

La conexión secuencial de los conectores de superficie ofrecen la seguridad de no tener traslapes entre detonación y detonación de cada uno de los taladros, debido a la respuesta precisa en tiempos de retardo del sistema. Eliminándose así los riesgos de corte, obteniéndose una mejor fragmentación de la roca y el mineral.

Una realización preferida de la invención solicitada es ¡lustrada en la Figura 1. Esta realización consta de un envase contenedor 10 de material plástico impermeable que se ensambla a una carga intensificadora de reacción explosiva 10 de material plástico impermeable que se ensambla a una carga intensificadora de reacción explosiva 11 que esta contenido en otro envase también de plástico, pero de diferente estructura polimérica de mayor densidad. El sistema incluye a la entrada un tubo de choque 12 para su iniciación desde una linea de tiro en una voladura, por ejemplo a tajo abierto, y también incluye a la salida un ancla plegable de forma cónica 13 de material plástico semi-rigido para ensamble y adecuación con el envase de la carga intensificadora de reacción explosiva 11. En la realización preferida, el envase de la carga intensificadora de reacción explosiva 11 posee un adaptador de enganche 14 al tubo de choque que se encuentra conectado a la entrada del dispositivo electrónico 10, y unos hilos en la parte superior externa 15 del mismo que forman la estructura enroscable, haciendo al envase adaptable para añadir cargas adicionales con el mismo material explosivo de magnificación de reacción.

Esta realización también consta de un micro-interruptor de retorno que conecta la fuente de energía eléctrica con el circuito, ambos incluidos dentro del envase del dispositivo 10, en donde el micro-interruptor se encuentra cerca a la superficie del envase dentro de una protuberancia flexible16, que ofrece la facilidad de movimiento para que el micro-interruptor sea accionado en el momento de lograda la adaptación del envase del dispositivo 10 con la carga intensificadora de reacción explosiva 11.

De acuerdo con la realización preferida de la invención, se ilustra en la Figura 2 un esquema del dispositivo electrónico 10 y la carga intensificadora de reacción explosiva 11 (Figural ), ambos adaptados y mostrados en una vista de corte longitudinal, con un tipo de distribución posible que comprende un micro-interruptor 20 que se habilita al introducir el envase contenedor dentro del orificio de la carga intensificadora de reacción explosiva 11 , conectando la fuente de energía eléctrica 29 al circuito 27 para su alimentación.

El envase contenedor comprende internamente una base 24 con rieles de fijación con sus debidos apoyos de adaptación 28 al envase del dispositivo 10 para colocar y encajar un circuito impreso 27 con todos los componentes electrónicos, un canalizador de impacto 23 sujetado firmemente al tubo de choque 12, que hace las veces de dirigible de la señal de onda expansiva generada, sensores para la detección del accionador del tubo de choque 12, un detonador eléctrico 26 para encendido de masa pirotécnica de forma eléctrica, y una carga explosiva.

Los sensores son de diferente naturaleza, como el sensor de impacto 22 colocado directamente a la salida del tubo de choque 12 así como los sensores de presencia 21 adosados a la manguera del tubo de choque.

La carga intensificadora de reacción explosiva comprende una formación de masa explosiva 25, por ejemplo pentolita para intensificar la reacción final,, y un envase 11 (Figura 1 ) para contener la masa explosiva.

El diagrama de bloques de la realización preferida de esta invención se ilustra en la Figura 3, en la que sus partes constituyentes comprenden un condensador de descarga 30, una unidad redundante de sensado de presencia 31 , una unidad de sensado de impacto 32, una unidad de control 33, unidad de disparo 34, un generador de señal 35, un levador de tensión 36, el detonador eléctrico 26 representado por un puente de resistenca incandescente 37, interruptor de habilitación 38, interruptores de derivación 39a y 39b, y un interruptor de disparo 40.

La unidad de control 33 administra las funciones de entrega adecuada de la energía a través del control del interruptor de habilitación 38, controla de forma adecuada la autonomía del sistema, envía la señal de mando de accionamiento a la unidad de disparo 34 y recibe las señales impulsivas de entrada de los diferentes sensores.

Las unidades de sensado reciben las señales en ventanas de tiempo pre-establecidos entre los rangos de 0.01 a 10 milisegundos. En la cual, ventana de tiempo se define en este documento como el lapso de tiempo cuando se ejecuta una acción, fuera de este tiempo la acción no puede ser ejecutada.

La unidad redundante de sensado de presencia 31 que controla los interruptores de derivación 39a y 39b que al activarse conectan el elevador de tensión al polo negativo de la fuente de energía eléctrica, también envía una señal de detección de encendido 66a del tubo de choque12 (Figura 1 ) a la unidad de control 33, para que luego de forma instantánea la unidad de control reciba otra señal del tipo confirmación 66b detectando el mismo evento de encendido.

La unidad de sensado de impacto 32 envía una señal autogenerada a la unidad de control 33 debido a la detección de la onda expansiva emitida por el tubo de choque 12 (Figura 1 ) para que el microcontrolador, incluido en la unidad de control, salga de su estado de ultra bajo consumo.

La unidad de disparo 34 adecúa la señal de mando enviada desde la unidad de control 333 para asi controlar y accionar el interruptor de disparo 40 , con lo cual el interruptor de disparo 40 une al condensador de descarga 30 con el puente de resistencia incandescente 37 que recibe toda la energía acumulada en e condensador para su iniciación. El elevador de tensión 36 que recibe una señal pulsante a una frecuencia pre-definida desde un generador de señal 35, acumula la energía en el condensador de descarga 30 cuando éste está referenciado a sistema a través del polo negativo de la fuente de energía eléctrica.

En la figura 4 se ilustra el esquema eléctrico de las diferentes partes del circuito eléctrico de la realización preferida, que comprende: Una fuente de energía eléctrica 29 conectada al circuito a través del micro-interruptor y provee al circuito con dos niveles de voltaje V1 y V2, el valor de voltaje de V1 que es menor a V2, es usado en la parte digital del circuito, además no supera el nivel umbral de iniciación de la carga pirotécnica a través del puente de resistencia incandescente 37. El nivel de voltaje V2 se utiliza para la alimentación de la circuitería de potencia e iniciación de la carga pirotécnica.

La carga pirotécnica es aquella qu va unida al puente de resistencia incandescente 37, que en conjunto van encapsulados en una formación con capas de laca. En la cual dicha carga pirotécnica inicia la carga explosiva del detonador eléctrico, debido a que el conjunto masa pirotécnica y puente de resistencia incandescente forman parte del detonador eléctrico 26.

Un circuito de control 45 que trabaja en conjunto con el oscilador 44a y que se conecta a los sensores a través de diferentes componentes pasivos y activos como son las resistencias limitantes de corriente 58 y 59, los diodos anti-retorno 53, 55 y 56, diodos zener limitadores de tensión 62, 63 y 64 para protección del circuito de control 45, condensador de mantenimiento de señal 45, también se conecta al transistor mosfet 41 de canal p que trabaja como interruptor que habilita el paso de energía.

Un circuito de control de disparo 49 para la iniciación del detonador eléctrico 26.

Circuitos de control de presencia que utilizan preferiblemente sensores de naturaleza fotoeléctrica 42 y 43. De acuerdo con la realización ilustrada, las señales que recibe el circuito de control son dos, de manera que la primera señal que es enviada desde el circuito de control de presencia 46a da inicio a la cuenta y a su vez habilita a toda la circuitería, cuyo sensor se conecta a través de los terminales 42a y 42b, entonces origina que en el momento de detección el circuito de control de presencia active al transistor mosfet de canal n 50a que en conjunto con el transistor mosfet de canal n 50b conecta a tierra al condensador de descarga 30. La segunda señal que es enviada desde el circuito de verificación del control de presencia 46b, cuyo sensor se conecta a través de los terminales 43a y 43b, activa al transistor mosfet de canal n 50b par completar la conexión a tierra, luego de que el circuito de control habilita su funcionamiento a través de la activación del transistor mosfet 41 en un lapso de tiempo instantáneo.

Un circuito generador de señal 47 que opera en conjunto con otro oscilador 44b, de acuerdo con la realización preferida, y que envía una señal al circuito elevador de tensión 48 con la amplitud a un nivel V2 que varía desde 6v a 20v a una frecuencia entre el rango de 500Hz a 3000Hz para la entrega de la energía adecuada, y para la correcta iniciación del detonador eléctrico 26. El condensador de descarga 30, entrega la energía a través de un diodo anti- retorno de corriente 57 y una resistencia limitante de protección 60, procurando un control adecuado de los tiempo de carga y descarga del condensador 30.

La resistencia limitante de protección 60 sirve para controlar el tiempo de carga del condensador 30 a los niveles establecidos por la salida del circuito elevador de tensión. En caso de que ocurra una falla, dicha resistencia protegerá al sistema de detonación, pues no permitirá que el condensador 30 esté lo suficientemente cargado para detonar la gota, además se debe tener en cuangta que los transistores mosfet 50a y 50b deberían estar malogrados y en corto circuito para que se produzca una falla.

El condensador de descarga 30 está conectado a una resistencia en paralelo 61 para la disipación de la energía en una falla de iniciación.

El circuito de control de disparo 49, también comprendido, adecúa la señal para la activación efectiva del transistor mosfet 51 de canal n que conecta, a través de los terminales 37a y 37b, al puente incandescente 37 (representación eléctrica del detonador eléctrico) en paralelo con condensador de descarga 30 para su encendido.

Además como ejemplo de sensor de impacto se comprende un transductor del tipo piezoeléctrico 52 que genera la energía sigla necesidad de tomar energía de la fuente de energía eléctrica 29, y que está conectado a través de los terminales 52a y 52b.

La fuente de energía eléctrica 29 que entrega la energía con dos niveles de tensión, con un nivel V1 para la alimentación de la parte digital y un nivel V2 para la alimentación de la parte de potencia, está conectado al circuito a través de los terminales 20a y 20b y del micro-interruptor 20.

En las figuras 5a y 5B se ilustran correspondientemente la vista inferior 70 y superior 71 del circuito electrónico preferido de la presente invención.

En la figura 6 se ilustra las diferentes formas del ancla plegable 13 de tipo cónico 67 o del tipo V en dos vistas 68a y 68b, para adaptación mecánica entre los respectivos envases de material plástico de las dos partes del ensamble.

En la figura 7 se muestra la composición del enlace de linea superficial 77, con un carrete 75 para que nuestra invención llevara diferente coloración según el tiempo de retardo, además de llevar en forma impresa una etiqueta con el mismo tiempo de retardo 73.

También se muestra el terminal de conexión 74 que marca el terminal de inicio, y se une a un bloque conector 76 anterior que marca el terminal de fin. Dicho bloque conector 76 que puede conectar hasta 6 tubos de choque, contiene un extremo del tubo de choque que forma parte del ensamble 80 (figura 8). En la cual el tubo de choque que forma parte del ensamble 80 llega a medir preferiblemente entre 6 a 30 metros según la longitud del taladro 79 (figura 8) sin significar esto una limitante de la invención, de tal forma que la única manera de enlazarse a la malla 82 (figura 8) es a través de los conectores de superficie. Como parte móvil y componente de enrollamiento se muestra el mecanismo de cuerpo plástico 78 concéntrico alargado y con una salida en el corte longitudinal.

En la figura 8 se muestra la forma de conexión secuencial 81 tendida en la malla 82, en donde el enlace de línea superficial esta unido al tubo de choque derivado del ensamble incluido en el fondo del taladro 79.

Como puede inferirse de la descripción el uso de este sistema involucra muy alta precisión, y se observa que este sistema permite obtener una mejor fragmentación y reduce las vibraciones inducidas por la voladura sobre el macizo rocoso circundante.

Habiendo descrito la invención, se reclama lo contenido en las siguientes:

Claims (25)

REIVINDICACIONES

1.- Sistema de retraso de alta precisión para el accionamiento no eléctrico de cargas explosivas en un tiempo pre-establecido, que comprende un envase contenedor de material plástico con cierre hermético impermeable en donde encaja una base con rieles de fijación con apoyos de contacto, dicha base se divide en compartimientos en donde se colocan un circuito electrónico que realiza el control de todo el sistema, sensores que detectan el accionar del tubo de choque, un detonador eléctrico que inicia la secuencia de carga explosiva, un tubo de choque que transporta la señal de inicio encendido, un micro-interruptor que conecta la fuente de energía eléctrica con el circuito, y un canalizador de impacto que sujeta al tubo de choque y guía la onda expansiva caracterizándose el sistema: - Porque el circuito electrónico proporciona un alto grado de confiabilidad y seguridad al evitar una iniciación no deseada ante la influencia de señales fuera del accionamiento normal, además de administrar la energía de forma eficiente a través de todos sus componentes. - Porque los sensores son de diferente naturaleza física para el acondicionamiento del detonador eléctrico de forma segura, detectando las diferentes magnitudes físicas emitidas por el tubo de choque. - Porque los apoyos de contacto le permiten proteger al sistema de los movimientos y vibraciones. - Porque un canalizador de impacto evita las perturbaciones internas debido al movimiento provocado por la fuerza del golpe, a su vez controla de forma regulada que el sensor directamente conectado al terminal de salida del tubo del impacto aproveche la señal emitida para generar un impulso con la energía útil y necesaria. - Porque el micro-interruptor es accionado únicamente en el ensamble del dispositivo con la carga intensificadora de explosión. - Porque el dispositivo provee una pluralidad de los niveles de protección para evitar el accionamiento del sistema.

2. - Sistema de retraso de alta precisión según la reivindicación 1 , caracterizado por que el circuito electrónico comprende una unidad de control que recibe las señales impulsivas adecuadas al nivel de voltaje usado por la parte digital del circuito.

3. - Sistema de retraso de alta precisión según la reivindicación 1 , caracterizado porque el circuito electrónico comprende una unidad de control que administra de forma adecuada las funciones de entrega de energías a través de un interruptor de habilitación.

4. - Sistema de retraso de alta precisión según la reivindicación 1 y 3, caracterizado porque el circuito de control al administrar en forma eficiente la energía usada, aumenta la autonomía del sistema de maneras que vuelve al circuito muy eficiente, logrando mantener el sistema operativo durante al menos 10 días.

5. - Sistema de retraso de alta precisión según la reivindicación 1 , caracterizado porque el circuito electrónico comprende una unidad de control que envía la señal de mando de accionamiento a la unidad de disparo, para que luego esta unidad controle al interruptor de disparo que habilita el paso de un nivel de voltaje usado por la parte de potencia del circuito.

6. - Sistema de retraso de alta precisión según la reivindicación 1 , caracterizado porque el circuito electrónico comprende una unidad de control en la que se prefiere a un microcontrolador como componente principal del circuito de control, el cual entra a un estado de ultra bajo consumo de energía luego de accionado el micro-interruptor.

7. - Sistema de retraso de alta precisión según la reivindicación 1 , caracterizado porque el circuito electrónico comprende una unidad de control que tiene pre-programado un tiempo de retardo.

8. - Sistema de retraso de alta precisión según la reivindicación 1 , caracterizado porque el circuito electrónico comprende unidades de sensado que liberan a la unidad de control de su estado de ultra bajo consumo.

9. - Sistema de retraso de alta precisión según la reivindicación 1 , caracterizado por que el circuito electrónico comprende unidades de sensado que al enviar señales a la unidad de control dan inicio a la cuenta del tiempo de retardo.

10. - Sistema de retraso de alta precisión según la reivindicación 1 , caracterizado porque el circuito electrónico comprende unidades de sensado que accionan, de forma independiente a la unidad de control, e interruptores de derivación que conectan el polo negativo de la fuente de energía.

11. - Sistema de retraso de alta precisión según la reivindicación 1 , caracterizado porque el circuito electrónico comprende unidades de sensado que reciben y adecúan la señal medida para enviarla a la unidad de control de forma repetitiva, de preferencia detectando la luz en forma redundante con al menos dos sensores.

12. - Sistema de retraso de alta precisión según la reivindicación 1 y 1 1 , caracterizado porque la unidad de sensado forma el primer nivel de protección debido a como se realiza la secuencia de activación del sistema.

13. - Sistema de retraso de alta precisión según la reivindicación 1 , caracterizado porque el circuito electrónico comprende unidades de sensado que reciben las señales en ventanas de tiempo pre-establecidos entre los rangos de 0.01 a 10 milisegundos.

14. - Sistema de retraso de alta precisión según la reivindicación 1 , caracterizado porque el circuito electrónico comprende una unidad de disparo que adecúa la señal cambiando las referencias de nivel de voltaje para un adecuado accionamiento del interruptor de disparo.

15.- Sistema de retraso de alta precisión según la reivindicación 1 y 14, caracterizado porque la unidad de disparo forma el segundo nivel de protección debido a como se realiza la secuencia de activación del sistema.

16. - Sistema de retraso de alta precisión según la reivindicación 1 , caracterizado porque el circuito electrónico comprende un elevador de tensión que recibe una señal pulsante a una frecuencia pre-definida desde una generador de señal a una frecuencia dentro del rango de 500 a 3000 hercios.

17. - Sistema de retraso de alta precisión según la reivindicación 1 , caracterizado porque el circuito electrónico comprende un elevador de tensión que entrega la energía en un condensador de descarga para que se acumule y use en el disparo a través de resistencia limitante y un diodo para el no retorno de corriente.

18. - Sistema de retraso de alta precisión según la reivindicación 1 y 17, caracterizado porque la resistencia limitante y un diodo para el no retorno de corriente forman parte del tercer nivel de protección debido a como se realiza la secuencia de activación del sistema.

19.- Sistema de retraso de alta precisión según la reivindicación 2, caracterizado porque el circuito electrónico comprende una fuente de energía eléctrica que proporciona al circuito digital y al de potencia con dos niveles diferentes de voltaje.

20.- sistema de retraso de alta precisión, comprende un enlace de linea superficial que puede proporcionar tiempos de retardo pre-establecido según la longitud del tubo de choque, caracterizándose porque el enlace de la linea superficial comprende: Un carrete de material plástico con una cobertura exterior y un mecanismo que permite desenrollar y enrollar el tubo de choque en longitudes requeridas de acuerdo a la longitud del taladro. Un terminal de conexión como marcador de inicio unido a un tramo de tubo de choque de al menos unos 500 milímetros de longitud. Un bloque conector que puede contener hasta 6 tubos de choque, y que marca el final.

21. - Sistema de retraso de alta precisión según reivindicación 21 , caracterizado porque el bloque conector contiene un detonador de baja carga explosiva de 250 a 350 miligramos que se conecta a un extremo del tubo de choque que forma parte del ensamble incluido en el taladro.

22. - Sistema de retraso de alta precisión según la reivindicación 21 , caracterizado porque el mecanismo de material plástico permite desenrollar y enrollar el tubo de choque de tal forma que entre el taladro y taladro dicho tubo presente una forma extendida y tensa para que no sea posible el cruce con otros tubos de choque de otros taladros.

23. - Sistema de retraso de alta precisión según la reivindicación 21 , caracterizado porque el tiempo de retardo ofrecido por el enlace de línea superficial tiene una variación menor al 5%.

24. - Sistema de retraso de alta precisión según la reivindicación 21 , caracterizado porque la conexión secuencial de los conectores de superficie ofrecen seguridad de no tener traslapes de detonación de cada uno de los taladros, debido a la respuesta precisa en tiempos del sistema.

25.- Sistema de retraso de alta precisión según la reivindicación 25, caracterizado porque la conexión secuencial elimina los riesgos de corte, y por ende, se obtiene una mejor fragmentación de la roca y el mineral. RESUMEN La presente invención, está relacionado con un sistema de retraso de iniciación de voladura utilizado en operaciones mineras, canteras t construcciones a cielo abierto. Este sistema está confirmado por un enlace de línea superficial, un envase contenedor, y una carga intensificadora de reacción explosiva. El enlace de linea superficial, que consiste en un tubo de choque enrollado en un carrete plástico con un terminal de conexión en un extremo y un bloque conector en el otro, envía señal de iniciación de forma unidireccional. El tiempo de retardo pre-establecido proporcionado por el enlace de línea superficial se determina por la velocidad de propagación de la deflagración de la masa explosiva impregnada dentro del tubo de choque y la longitud del tubo de choque. Además, lo conectores de superficie se unen de forma secuencial a través de sus terminales y bloques de conexión conforme al diseño estructural de la malla de voladura, tomándose en cuenta que entre las uniones se encuentran los taladros incluyendo lo ensambles en su interior. Adicionalmente, el enlace de línea superficial contiene la cantidad suficiente de tubo de choque para ser usado en cualquier diseño de malla de perforación. El envase contenedor de elementos de iniciación incluye un dispositivo electrónico, una fuente de energía eléctrica, un canalizador de impacto, un detonador eléctrico y un tramo del tubo de choque. En la cual el envase contenedor se ensambla con una carga intensificadora de forma adaptativa, para que el ensamble proporcione una iniciación efectiva con un alto grado de confiabilidad y seguridad al evitar una iniciación no deseada ante la influencia de señales fuera del accionamiento normal. El ensamble llega a ser instalado en el fondo de cada uno de los taladros, siendo sujetado por el tubo de choque y dejando un extremo en la superficie fuera del taladro para que pueda conectarse al siguiente sistema de retraso de iniciación. El dispositivo electrónico incluido en el envase contenedor, se compone por un circuito electrónico, sensores, y un micro-interruptor, además ofrece un aumento en el control eficiente de la distribución de la energía entre sus componentes, que para este documentos llamaremos autonomía. El detonador eléctrico incluido en el envase contenedor, es accionado únicamente por el dispositivo electrónico luego de un tiempo pre-programado. El accionamiento del detonador eléctrico se lleva a cabo cuando el micro-interruptor está habilitado, el circuito electrónico recibe las señales de los sensores, y los sensores (que miden las diferentes magnitudes físicas emitidas por el tubo de choque encendido) registran de manera repetitiva las señales emitidas por el tubo de choque. Adicionalmente, el envase contenedor es de material plástico, y otorga un aumento en la seguridad del sistema debido a que el material sirve como amortiguador de baja fricción y no mantiene la combustión cuando se retira la fuente de ignición. La carga intensificadora de reacción explosiva es de manera preferida y no limitante, un alto explosivo por ejemplo pentolita o una emulsión explosiva.