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COMISION INTERINSTITUCIONAL PARA ANALIZAR EL FENOMENO DE AGRIETAMIENTO DE PAREDES EN ALGUNAS CASAS

ADYACENTES AL PROYECTO MINERO MARLIN I, SAN MARCOS. JULIO 2010.

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CAPITULO TERCERO

VIBRACIONES GENERADAS POR VOLADURAS CON EXPLOSIVOS:

La presencia del Doctor Neven Matasovic, especialista en fenómenos ondulatorios, tal como los producidos por sismos o voladuras con explosivos, ha permitido a la comisión optar por un método más participativo y descriptivo, dejándole al Doctor Matasovic el desarrollo estrictamente técnico de la situación (Ver su Informe Técnico en Anexo C, Apéndice 2). Al final se cruzó la información, coincidiendo en todo lo que interesa a este estudio. La comisión se enfocó en la resolución de las dudas planteadas por la población. Con esta organización del trabajo también se facilita conocer información que podría parecer encriptada profesionalmente a la población en general.

I. FUNDAMENTOS DEL ANALISIS VIBRACIONAL:

Debido a lo inusual del manejo del tema de las vibraciones en ámbitos de la vida normal y que éste documento está destinado a aclarar la pertinencia o no del fenómeno vibracional como fuente de agrietamientos en paredes de algunas casas adyacentes al proyecto minero Marlin I, en este numeral, se plasmarán las características más importantes del fenómeno ondulatorio, explicándolo sin pretender agotar la teoría, ya que solamente opacaría el mensaje que se desea trasladar a la población. A. CARACTERÍSTICAS DEL FENÓMENO ONDULATORIO Y SU IMPACTO

SOBRE ESTRUCTURAS HABITACIONALES: Las vibraciones son un fenómeno de transmisión de energía, mediante la propagación de un movimiento ondulatorio a través de un medio. Este fenómeno queda caracterizado por una fuente o emisor, el medio por el que se transporta y por un objeto o receptor de las mismas. 1. Caracterización de una onda:

Interesa saber, que una onda es caracterizada por la amplitud y la frecuencia, sin embargo normalmente los fenómenos ondulatorios se presentan en forma de enjambres de ondas, y son la frecuencia



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dominante y la amplitud máxima (pico), medidas en un punto y momento dado, las que deben conocerse. Estas dos características de las ondas, amplitud y frecuencia, pueden afectar a una estructura habitacional.

a. Intensidad de la fuente o amplitud de la onda:

Al margen de cualquier consideración, la intensidad de la fuente es el primer elemento a considerar al estudiar un fenómeno ondulatorio, ya que está asociada a la energía disponible para ser trasladada. La propagación de las ondas, que es traslación de energía, presentará mayores o menores valores de energía remanente, según la intensidad de la fuente.

b. Frecuencia de la onda:

Se define como la cantidad de veces que una onda completa un periodo en la unidad de tiempo, y permite definir la longitud de onda. Se ha comprobado que las bajas frecuencias en las ondas mecánicas (de 1Hz a 12Hz) son las que mayor daño generan a las estructuras habitacionales, ya que éstas poseen frecuencias naturales muy similares. El responsable de esta afectación mecánica es el fenómeno de resonancia, que no es más que la superposición y suma de ondas de diferente amplitud pero coincidente frecuencia (igual, múltiplo o submúltiplo de ella). Entonces si se conoce la frecuencia natural de una estructura, el constructor de viviendas intenta introducir mecanismos que anulen la resonancia, sin embargo en construcciones básicas no se consideran estas realidades.

2. Medio a través del cual se transporta la energía:

En la práctica todas las ondas son atenuadas hasta su anulación, ya que cualquier medio real a través del que se transportan, es un disipador de energía cinética, convirtiéndola en energía potencial elástica o de deformación; calor, movimiento, ruido, cambios de medio (interfaces), fraccionamiento de cuerpos, son algunas de las



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formas en que se transforma la energía inicial; es decir que en cada fracción de espacio y tiempo, disminuye la energía transportada; la energía remanente en un punto determinado es la que está disponible para generar fenómenos sensibles a los humanos y no la totalidad de energía inicial, siendo ésta la razón por la que la distancia del foco hacia el receptor resulta toral. Desde el punto de vista de la transmisión de energía, cada unidad litológica posee características que la diferencian de las otras, la resiliencia, la cantidad y tipo de agregados, los intersticios, la humedad, así como las interfaces entre unidades litológicas, son algunas de las características que afectan las velocidades, las intensidades y las frecuencias de las ondas.

3. Receptor u objeto: La energía remanente que llega hasta un receptor u objeto en estudio, es la que puede medirse. En la práctica se han realizado una serie de experiencias que han demostrado el impacto que la energía transportada por una onda tiene sobre el receptor u objeto, permitiendo deducir normativas de construcción para soportar seísmos o en el caso del uso de explosivos, anular o minimizar daños.

Receptor u Objeto

Fuente



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B. TIPOS DE ONDAS:

La transmisión de energía por fenómenos sísmicos o por voladuras evidencia dos grupos de ondas: 1. Ondas internas:

Son las que se propagan dentro del macizo rocoso, estas son dos: las ondas P principales o longitudinales o de compresión y las ondas S secundarias, transversales o de cizalladura.

2. Ondas de superficie: Son las que se transmiten por la superficie del material, esta son dos: las Ondas R Raleigh y las ondas L Love Las ondas R levantan y bajan el eje axial (Y) de la elipse. Las ondas L levantan y bajan el eje transversal (X) de la elipse

Cualquier fuente de vibraciones transportará energía en el medio que se encuentre, a través de un fenómeno ondulatorio que el hombre interpreta de esta forma, los cuatro tipos de ondas son potencialmente peligrosas dependiendo de intensidad, frecuencia, medio, distancia y objeto.

Frente de Onda Frente de Onda

Onda P Onda S

Y X

Z



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C. FUENTES DE LAS VIBRACIONES:

1. Fuentes naturales de vibraciones: a. Los seísmos en Mesoamérica:

Consideramos a Mesoamérica ya que tres placas tectónicas se unen precisamente en Guatemala, siendo afectado su territorio por vibraciones originadas en focos ubicados sobre México, Océano Pacifico, El Salvador, Honduras, Mar Caribe y Belice. El desarrollo de la sismicidad local es desarrollada en el capitulo anterior.

b. Otras fuentes:

La región en estudio no se caracteriza por la ocurrencia de descargas eléctricas constantes, ni tampoco existen caídas de agua cercanas a las casas. El subsuelo no presenta formaciones cavernosas, por tanto no se considerarán otras fuentes naturales.

2. Fuentes antropogénicas de vibraciones: a. Vibraciones creadas por explosiones:

Por su importancia serán analizadas en literal aparte.

b. Vibraciones creadas por el paso de maquinaria y equipo pesado: Las vibraciones generadas por el paso de vehículos o maquinaria de gran peso, además de ser perceptibles, al ser repetitivas pueden generar modificaciones al suelo circundante, su característica principal es que la componente vertical es la de mayor dimensión, su impacto sobre una estructura resulta mínima respecto de las componentes horizontales. Suelen medirse de igual forma que las vibraciones generadas por explosivos.

c. Vibraciones creadas por funcionamiento de maquinaria y equipo estacionario: La cercanía a maquinaria y equipo estacionario puede afectar una estructura inadecuadamente construida, si está expuesta durante



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mucho tiempo. Una fábrica de block cercana a una vivienda puede generar fisuras y acentuar su gravedad con el tiempo. Estos motores funcionan en frecuencias de 1,000Hz hasta 5,000Hz, sin embargo normalmente estos motores hacen funcionar mecanismos periódicos cuyas frecuencias podrían coincidir con las de una estructura habitacional, tal como los molinos de nixtamal.

d. Vibraciones originadas por trabajos de campo:

Existen actividades de campo tal como el aporreo de granos, fabricación de lazos, descascarado, por mencionar algunos, que podrían incidir en una estructura de vivienda familiar.

D. VIBRACIONES ORIGINADAS POR EXPLOSIONES: En la industria es una forma común de crear vibraciones, sin embargo es uno de los fenómenos menos conocido. El ambiente antrópico que se genera, juega un rol importantísimo en el uso de los explosivos; en el caso guatemalteco el uso de los explosivos fue una de las actividades mas securitizadas1 durante el Conflicto Armado Interno, restringiéndose fuertemente su uso en el campo industrial, recién en esta década está volviendo a ser una herramienta de uso común para la industria. Es por ello que las personas pueden hacer juicios de valor sobre el uso de los explosivos, mas aun si es en las adyacencias de sus viviendas; se convierte también en un medio instrumental para los líderes en general. Son dos los fenómenos que pueden percibir las personas: la vibración del suelo, percibida por el sentido del tacto y la vibración de la atmosfera, percibido por el sentido del oído. Estas sensaciones pueden generar ansiedad en las personas que no están acostumbradas a las explosiones. Es posible percibir ambos fenómenos o solamente alguno de los dos, tal el caso de los movimientos sísmicos que normalmente no se acompañan de ruido o el caso de explosiones industriales que transmiten vibraciones imperceptibles, aunque se escuche el retumbar del explosivo. En general, el solo saber que hay actividades con explosivos cerca de una población, genera ansiedad a algunas personas, aunque no las perciban, ni por medio de vibraciones de tierra, ni por ondas sonoras.

1 Hoy la securitización es un término financiero, sin embargo la acepción más antigua que se le da es la “inscripción de temas en la agenda de seguridad como consecuencia de la incapacidad o falta de voluntad política de abordarlos dentro de los marcos políticos y jurídicos normales”. La Estrategia de Seguridad Nacional de los EE.UU en la administración Bush: una lectura desde América Latina, CEPI‐Universidad del Rosario, Colombia, Agosto de 2004, p.15.



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Por lo común del uso de los explosivos en la industria y para evitar abusos o exageraciones, cada país ha creado sus propias normas para regular y controlar las molestias y daños, obligando a adoptar técnicas para atenuar estas vibraciones cuando se está cerca de estructuras habitacionales u otros como monumentos o áreas en riesgo. Estas normas están en vías de unificarse internacionalmente, al menos por bloques económicos (ver Grafica 4-3-6, Propuesta de Norma Europea para limitación de vibraciones). Hoy día, además de conocer la onda dominante, se conoce el funcionamiento de los distintos tipos de onda que se producen durante el fenómeno y existen aparatos de detección tal como los sismógrafos y acelerógrafos, que son de uso común y brindan toda la información requerida para hacer un análisis de resultados obtenidos en las tres direcciones de movimiento, basta únicamente conocer qué tipo de información es y para que se utiliza; estos aparatos de medición han simplificado cualquier cálculo matemático. Puede obtenerse entonces información acerca de:

a. Desplazamiento de partícula2. b. Velocidad de partícula c. Aceleración de partícula d. Velocidad del frente de onda e. Frecuencias dominantes de ondas f. Amplitudes máximas de ondas

E. NORMAS PARA EL CONTROL DE VIBRACIONES:

1. Características de las normas: Existe una norma en cada país, que han adoptado según sus características antrópicas o el carácter nacional, sin embargo todas son parecidas en cuanto a que: a. Consideran varios tipos de estructuras habitacionales, según el nivel

de resistencia a priori y excluyen estructuras especiales tal como túneles, puentes, presas, etc. que son más resistentes pero requieren estudios especiales cuando las explosiones se hacen muy cerca.

b. Se varía la velocidad de vibración límite respecto de la frecuencia, de forma directamente proporcional a la misma.

2 Se considera el concepto de “partícula” como una unidad infinitesimal de masa.



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c. Se establecen criterios de cálculo de la frecuencia dominante basados en el análisis FFT (Fast Fourier Transform) de los registros de vibraciones.

2. Las normas de los países desarrollados: Básicamente se analizaron las normas de Estados Unidos, de Europa y Australia, que es en donde mayor uso se hace de los explosivos industriales, estas normas se pueden encontrar bajo los códigos nacionales e internacionales siguientes:

• ISO3 2631-2 Internacional (2003) • USBMRI4 8507 Estados Unidos (1980) • OSMRE5 Estados Unidos (1983) • SS460 48 66 Suecia (1991) • DIN 4150 Alemania (1983) • BS 7385 Gran Bretaña (1993) • SN 640 312a Suiza (1992) • AFTES6 Francia (1974) • GFEE Francia (1991) • NP-2074 Portugal (1983) • AS 21 87 Australia (1983) • UNE 22 381 93 España (1993)

En el Grafico 4-3-1 adjunto, se comparan las normas más representativas, resaltando la norma alemana por su exigencia y la sueca por su laxitud. En Guatemala suelen utilizarse únicamente por los desarrolladores de edificios de más de cinco pisos y la que mas uso tiene es la norma estadounidense (Grafica 4-3-3), hoy día esta utilizándose también la norma ISO para lograr certificaciones internacionales. En el caso de la norma internacional ISO, puede observarse una tendencia hacia las normas de los países más desarrollados tecnológicamente. Dado que en Guatemala no existe una normativa nacional y que suele utilizarse la norma internacional o la norteamericana, para el caso en estudio, fracturas en casas de adobe, es necesario tomar como referencia los monumentos y edificios antiguos, que solamente la norma alemana y la española consideran.

3 Organización Internacional para la Estandarización. ISO es un prefijo Griego que significa “igual”. 4 U.S. Bureau of Mines Report of Investigations (USBMRI) 5 Office of Surface Mining Reclamation and Enforcement (OSMRE) 6 Association Francaise des Tunnels et de l´Espace Souterrain (AFTES)



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La norma alemana (Grafica 4-3-2) es la más exigente para limitar las vibraciones alrededor de sus monumentos, ya que estos fueron fragilizados durante los bombardeos aéreos de 1945, sin embargo no se contó con los protocolos para aplicarla en este caso, optándose por la norma española que es muy parecida, los monumentos considerados en esta norma española están hechos de materiales pesados con técnicas antiquísimas, los que forman parte de su antigua riqueza cultural.

3. La norma de limitación de vibraciones de España: Según la normativa ITC 10.3.01, que norma las Voladuras Especiales (Apéndice 1, Anexo “B”), la elección del “Criterio de Prevención de Daños” corresponde a la Autoridad Minera competente, quien fija la velocidad de partícula límite, haciendo referencia a la norma UNE 22.381.93, Control de Vibraciones Provocadas por Voladuras (Apéndice 2, Anexo “B”). Esta norma define los parámetros fundamentales de la vibración y su cálculo: a. Velocidad pico o amplitud máxima, expresada en velocidad de

partícula (mm/s).

b. Frecuencia principal, pudiendo ser una de las tres siguientes: 1) La obtenida de aplicar el criterio del semiperiodo a cada uno de

los ciclos de la vibración. 2) La de mayor amplitud relativa resultante de aplicar la FFT a la

onda. 3) La que resulta de obtener el pseudoespectro de respuesta para

la estructura estudiada.

c. Grupos de estructuras de origen antrópico: 1) Estructura Tipo I Estructuras Industriales 2) Estructura Tipo II Viviendas 3) Estructura Tipo III Monumentos y estructuras delicadas. El resto de estructuras, tal como túneles, puentes, presas, etc. se excluyen de la norma ya que necesitan tratamiento especial.

d. Tipo de estudio requerido en función de la carga de explosivo y distancia a la estructura a preservar. Esta norma considera el concepto de “Carga Operante” que es la carga instantánea máxima que se detona en la voladura, es decir la carga que esté secuenciada por menos de 8 milisegundos. No



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confundir con la carga total detonada en la voladura, que es la suma de todas las cargas operantes, detonadas por diferencias de tiempo de más de 8 milisegundos. Para lograr estas separaciones se usan detonadores secuenciadores de microrretardo. Los tres tipos de estudio que suelen requerirse son: 1) Proyecto tipo:

El de menor nivel de exigencia, es una justificación técnica/teórica obtenida por la aplicación de la Norma, que no se alcanzarán los niveles límites establecidos.

2) Control de vibraciones: De exigencia intermedia, se trata de una medición real durante las primeras voladuras del proyecto, con el objeto de limitar las vibraciones generadas.

3) Estudio preliminar: Es el más estricto, se aplica cuando se prevé alcanzar niveles superiores a los definidos por la norma. Hay que obtener la ley de transmisividad del terreno donde se va a ejecutar el proyecto mediante ensayos reales.

4) Otros estudios:

Para obtener información real sobre generación de ondas, transmisión, amortiguación, filtrado de frecuencias, superposición de ondas, etc., se requiere de gran cantidad de información que debe manejarse estadísticamente obteniendo modelos predictivos de los distintos parámetros de la vibración y su relación con las características básicas del diseño de voladuras.

Si bien la norma no ordena otros tipos de estudios especiales, otorga a la autoridad minera el poder para exigirlos, tal como la obtención de la tabla de “Carga-Distancia” que define la carga operante que puede dispararse según la distancia a las estructuras a proteger.

e. Tipo de instrumentación a usar:

La norma española define el tipo de instrumentación a usar y como usarla. Los requerimientos básicos son la frecuencia de muestreo, la resolución, capacidad de almacenamiento y análisis de las vibraciones, la capacidad de medir en las tres componentes del



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movimiento, entre otras más. Estas características están adaptadas al orden de la magnitud de las voladuras: frecuencias entre 2 y 200Hz, amplitud entre 1 a 100mm/seg, etc. Estos equipos suelen registrar las magnitudes de las características de las ondas y procesarlos para entregar graficas e información vital, el único requisito es saber para qué sirven estos datos. 1) Medidores de desplazamiento. 2) Medidores de velocidad de vibración. 3) Medidores de aceleración. 4) Equipos de registro y análisis: de registro continuo de tipo

digital, con una frecuencia de muestreo alta (mínimo 1KHz), que analice las ondas en términos de valores pico y frecuencia predominante, que permita aplicar los distintos criterios de las normas internacionales. Otras características serán su robustez, ergonomía, comodidad de uso, capacidad de registro y autonomía, dado que el tipo de trabajo que se va a emplear suele ser duro.

II. APLICACIÓN DE LA NORMA ESPAÑOLA AL CASO MARLIN I

Se aplicará al Proyecto Minero MARLIN I, la norma española ITC 10.3.01 “Voladuras especiales”, por la solicitud de autorización que hiciera para iniciar operaciones. La intención es mostrar como debiera actuar la Dirección General de Minería del Ministerio de Energía y Minas, quien es la autoridad Minera Guatemalteca.

A. Primer paso: Elección del grupo de estructuras antrópicas.

Que para el presente caso, casa de adobe, no se encuentra catalogada en las normas internacionales, se tomará el Grupo III, Monumentos y Estructuras Delicadas, de la Norma española UNE-22.381.93.

B. Segundo paso: Uso de la tabla “Velocidad de partícula/frecuencia” (Grafica 4-3-7) 1. Para este caso se debe considerar la distancia a la casa más próxima al

origen de las vibraciones, que se ubica en la antigua Auxiliatura Municipal en coordenadas 1684056N 639994E, a 75m de altura y 516m de distancia del foco de la explosión en1683941N 639490E.

2. Por el tipo de voladura, tanto a tajo abierto como subterránea, la frecuencia

estará ente 1 y 10Hz, debiendo estar los valores de velocidad de partícula por debajo de 4mm/s.



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3. Se ejecutan varias voladuras y se mide la velocidad de partícula y la

frecuencia, para esto los Expertos en Explosivos pueden estimar las velocidad de partícula y frecuencia dominante resultantes; si estuviese sobre la norma entonces se aplican criterios de disminución de vibraciones, tal como:

a. Secuenciación de cargas por más de 8 milisegundos, en el caso

Montana se utilizan secuencias de 25 a 150 milisegundos. b. Cambio de explosivo, de menor vivacidad para este caso. Se está

utilizando el explosivo masivo correcto: ANFO con una densidad aparente de 0.76gm/cm3 con 8% de Diesel y 92% de Nitrato de Amonio, con un régimen de baja detonación. Una opción para disminuir la amplitud y frecuencia de las ondas generadas sería utilizar ANFO de baja densidad, pero no es el caso.

c. Disminución de cargas, esto implica modificar las dimensiones de las perforaciones y es el último de los recursos.

En el caso de la frecuencia, se elige la frecuencia dominante resultante de tomar la mayor amplitud relativa aplicando el FFT (Fast Fourier Transform). La forma más común para hacer variar la frecuencia es haciendo uso de explosivos más o menos vivaces.

C. Tercer paso: Tipo de estudio requerido en función del grafico

carga/distancia (Grafica 4-3-8). Considerando que las cargas instantáneas a usar serán de 700kg y la medición se hará sobre las casas a 400m, también que el material es un macizo rocoso medio y los edificios a proteger son del grupo III (Histórico/artístico), entonces el estudio que debe ejecutar Montana es “Estudio de Control de Vibraciones”. Para este caso puede observarse que el Estudio de Vibraciones que el Ingeniero Juan Pablo Ligorría realizó para la empresa Montana, es un Estudio de tipo Preliminar de vibraciones, que supera la exigencia de esta norma.

III. GUIA PRACTICA PARA SUPERVISAR LAS VOLADURAS EN MARLIN I: Se presenta esta Guía Práctica de Supervisión de las Voladuras con explosivos en la Mina Marlin I, la intención es aplicar la norma española UNE 22-381-93. Se utilizará una voladura a cielo abierto ya que estas son las de mayor sensibilidad al ser humano.



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A. Primer paso:

1. Analizar la plantilla de diseño: geometría, carga promedio por agujero,

numero de agujeros, producto que se desea obtener, ubicación del banco, entre los más importantes.

2. Verificar que el llenado de cada agujero tenga la carga diseñada: acá debe considerarse que la carga de diseño es un promedio, ya que para evitar lanzamiento de rocas, los agujeros de la orilla del banco se llenan con menor cantidad que la de diseño y los del fondo se cargan con más.

3. Verificar los registros de la medición con un aparato sismógrafo, durante la explosión.

4. Verificar posterior a la voladura, que todos los agujeros hayan explotado.

B. Segundo paso:

1. Solicitar el reporte de voladura a cielo abierto que elabora el Experto en Explosivos, acompañado de la malla o plantilla utilizada, impresa en un papel, que debe coincidir con la geometría y cantidad de agujeros observados en el campo, acompañado también de la impresión de resultados automáticos del o los sismógrafos que efectuaron medición.

2. El reporte de voladura indica la fecha, el número de agujeros, la ubicación de los sismógrafos y la cantidad de explosivos utilizados y la identificación del experto en explosivos. Con esta información es posible deducir cuantos kilos de explosivos colocaron en cada agujero y debe coincidir con lo observado durante la carga de explosivos en el campo. En este caso tenemos el reporte de voladura del Banco 2139, del Experto en Explosivos José Barrios y se verifica que en 56 agujeros utilizaron 108 sacos de explosivo ANFO de 25kg c/u, equivalente a 2,700kg de explosivo ANFO, se desprecian los boster por su cantidad reducida frente a la masa de ANFO, esto implica un promedio de 48.2kg de ANFO por agujero: Nótese que la carga de diseño indicada en el Reporte de Vibraciones ordena no más de 50.75kg por barreno, en promedio. El reporte de voladura además indica el uso de iniciadores con retardo de 25 milisegundos, así como conectores de 42 milisegundos de retardo. Los Boster son los que aseguran la explosión del ANFO. El resto de explosivos sirven para iniciar el proceso de voladura.

3. La malla o plantilla debe poseer indicaciones a puño y letra del Experto en Explosivos, normalmente no son palabras sino esquemas que indican los agujeros cargados y la velocidad de los microrretardos, si es que hubieron.



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Según la plantilla del ejemplo, son cuatro líneas de 14 agujeros cada una, con 25 milisegundos de retardo entre agujero. Entre línea y línea está un conector con 42 milisegundos de retardo. Según el esquema se inicio el disparo en la primer línea en tiempo 0, 142 milisegundos después inicio la segunda línea y así la tercera y cuarta. La voladura tuvo una duración de 751 milisegundos (142ms x 3 conectores, mas 25ms x 13 agujeros de la cuarta línea). Los microrretardos están graficados por una flecha que indica la dirección de recorrido de la explosión. Según la norma española, en esta voladura hubo 56 cargas operantes o instantáneas, porque fueron separadas entre sí por más de 8 milisegundos, con 50kg de explosivos cada una Según la norma española, las cargas instantáneas no deben exceder de 1000kg, ya que entonces deberán ejecutar un estudio de vibraciones más profundo.

4. El Reporte de Vibraciones contiene la ubicación del sismógrafo desde donde midió, así como la distancia desde el foco de la explosión, ambas georeferenciadas, la cantidad de carga de diseño por barreno, así como los registros en tres dimensiones. Los sismógrafos vienen diseñados para medir desde cualquiera de las normas aceptadas internacionalmente, sin embargo como norma general deben se calibrados cada 18 o 24 meses, por lo que es importante observar si no ha vencido la fecha de calibración. El aparato le entrega los datos siguientes: a. Velocidad de Partícula (PPV) por cada dirección ortogonal (longitudinal,

transversal y vertical). b. Frecuencia dominante en cada dirección ortogonal (Hz). c. Tiempo en que se efectuó la medición en milisegundos, en cada

dirección ortogonal. d. Aceleración de partícula en gravedades (PPA), en cada dirección

ortogonal. e. Desplazamiento de Partícula (PPD), en cada dirección ortogonal. f. Velocidad de onda mecánica (PVS), es la onda subterránea. g. Presión de la onda auditiva (PSPL) ejercida en el lugar de medición en

decibeles. h. Frecuencia dominante de la onda auditiva. Según la norma española, la velocidad de partícula no debe exceder en 4mm/s y según el reporte la mayor velocidad de partícula fue de 0.12 pulgada/seg, que equivale a 3.05mm/s, nótese que el sismógrafo se ubicó en la Escuela de Nueva Esperanza, a 324 metros de distancia del foco de



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la explosión. La norma indica que la medición de velocidad de partícula no debe superar los 4mm/s

5. Resumen: Aplicando la norma UNE 22-381-93 de aplicación en España para limitar vibraciones por voladuras de explosivos a monumentos antiguos, esta explosión cumple con la norma. a. Frecuencia entre 1 y 10Hz. b. Velocidad de partícula de 3mm/s a 324m del foco. c. Cargas instantáneas de 50kg por agujero, en promedio. d. Onda sonora con 108 decibeles de intensidad

IV. PROCEDIMIENTOS DE CONTROL DE EXPLOSIVOS: Debido al señalamiento de lugareños en cuanto a que cuando se presenta una comisión a efectuar visitas técnicas, la empresa Montana Exploradora de Guatemala S.A. ordena cargar los agujeros con menos material explosivo, se procedió a revisar los protocolos existentes para el Control de Explosivos. A. Actores del Estado involucrados:

El Ministerio de la Defensa Nacional es quien tiene bajo su cargo el control del material explosivo en Guatemala, con la excepción de la fabricación de fuegos

Nivel de intensidad del sonido.

140 dB Umbral del dolor

130 dB Avión despegando

120 dB Motor de avión en marcha

110 dB Concierto

100 dB Perforadora eléctrica

90 dB Tráfico

80 dB Tren

70 dB Aspiradora

50/60 dB Aglomeración de Gente

40 dB Conversación

20 dB Biblioteca

10 dB Respiración tranquila

0 dB Umbral de la audición



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artificiales que está bajo la responsabilidad del Ministerio de Trabajo, apoyado por el Instituto Guatemalteco de Seguridad Social y el Ministerio de Defensa Nacional. Dentro del Ministerio de la Defensa Nacional es la Oficina de Especies Estancadas la responsable de tramitar licencias de importación y exportación, de fabricación, de transporte, de venta, de almacenamiento y uso; estas licencias siempre son consultadas al Estado Mayor de la Defensa Nacional quien tiene dos entes para mejor fallar: la Dirección de Inteligencia quien lleva el control general, y el Cuerpo de Ingenieros del Ejército, su ente técnico y operativo.

B. Proveedor de material explosivo: El Ministerio de la Defensa Nacional ha otorgado únicamente dos licencias para importar material explosivo de uso industrial: MAYAQUIMICOS con productos ORICA y EQUIPSA con productos AUSTIN; así como dos licencias para fabricar explosivos a las mismas empresas, de las cuales solo una licencia de fabricación esta activa (MAYAQUIMICOS) con una planta de producción de ANFO (Amonio Nitrato-Fuel Oil), marca ANFOMAYA. El proveedor de material explosivo para la Empresa Montana Exploradora S.A. es MAYAQUIMICOS, quien también provee los servicios de expertos en explosivos y la manipulación del mismo en el complejo minero. MAYAQUIMICOS es la empresa responsable de las voladuras del tajo abierto y la empresa EMO es la responsable de las voladuras en las galerías subterráneas, siendo el proveedor único de explosivo la empresa MAYAQUIMICOS. El polvorín en donde se almacenan estos explosivos, está a cargo de personal de la Brigada Militar de Huehuetenango. La empresa MAYAQUIMICOS posee un patio industrial en Sanarate, donde fabrica el ANFO y lo almacena en polvorines, junto al material explosivo importado, administrado y bajo control de personal militar del Cuerpo de Ingenieros del Ejército.

C. Almacenamiento y transporte de material explosivo: El almacenamiento y transporte de explosivos esta normado en la Ley y Reglamento de Especies Estancadas y siempre está bajo custodia y responsabilidad de un experto en explosivos apoyado por soldados del Cuerpo de Ingenieros del Ejército. El manifiesto indica la cantidad y el tipo de explosivos que transporta, con autorización del Ministerio de la Defensa Nacional. Al sacarlo del Polvorín de la empresa MAYAQUIMICOS, existe un libro de control de explosivos en donde se anota el material que sale; este libro está bajo control de personal militar.



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Al llegar al complejo minero debe depositarlo en el polvorín bajo responsabilidad de la Brigada Militar de Huehuetenango, donde existe un libro en que se le da ingreso al material transportado, libro operado por personal militar.

D. Tipo de material explosivo utilizado: En el complejo minero se utilizan ANFO como explosivo masivo en ambas explotaciones (a cielo abierto y subterránea), sin embargo cuando existe agua o mucha humedad en los agujeros a llenar, se utiliza un explosivo en gel confinado y aislado del agua. Como reforzador del tren de fuego se utiliza explosivo en emulsión (nitratos, aceites y ceras). En ambos casos, como iniciador se utilizan estopines no eléctricos; de estos en el tajo a cielo abierto se utiliza cordón de presión y retardo y en las galerías se utiliza mecha lenta y cordón detonante.

E. Diseño de procedimientos y criterios de uso del material explosivo: Para el cálculo de producción de material, la empresa minera posee en planta a Ingenieros en Minas y Expertos en Explosivos, quienes en función del tipo de material, fragmentación necesaria, de la velocidad de avance del frente, del equipo que se cuenta y el tipo de explosivo utilizado, han prediseñado redes o plantillas, las que permiten una explotación ordenada, de otra forma podría echarse a perder los bancos de material. Con estas plantillas, el experto en explosivos define diámetro y largo de las perforaciones, así como las cantidades de explosivo a utilizar. Existen normas empíricas pero efectivas para el uso de explosivos, validas en el mundo entero. La explotación de una cantera posee normas y cálculos que de no cumplirse, pueden obtenerse resultados negativos, tal es el caso de utilizar menos explosivo y agrandar el taco de los agujeros, que provoca un efecto inverso desde el punto de vista vibracional ya que al no poder fracturar la roca, provoca más vibraciones que si se hubiese llenado adecuadamente. La programación es semanal y el experto en explosivo conoce la velocidad de avance de su equipo para abrir agujeros, así como longitud y diámetro de los mismos que resultan de un simple cálculo, con esta información calcula la cantidad de material explosivo a utilizar. Diariamente saca la cantidad que utilizará en sus operaciones y está terminantemente prohibido guardar este material explosivo en lugares distintos al Polvorín de Explosivos. La empresa minera por su parte posee delegados que supervisan lo razonable del uso de explosivos, según la producción esperada de material.



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F. Informes de los actores:

Los libros de entrada y salida de material explosivo son supervisados por la Comandancia de los Comandos Militares, que en este caso son el Cuerpo de Ingenieros del Ejército y la Brigada Militar de Huehuetenango. Estos libros deben ser enviados periódicamente al Estado Mayor de la Defensa Nacional para comprobar su balance. Los Expertos en Explosivos hacen un informe semanal a la empresa que los contrata con la información de cantidades, tipos, ubicación, producción, registros de mediciones, así como quienes estuvieron presentes. La empresa minera solicita la adquisición de explosivos, comprobando que ha consumido lo que tenía planeado consumir; este trámite lo realiza el proveedor MAYAQUIMICOS. No es imposible que existan colaboradores del Estado que informen sobre actitudes contrarias a los intereses del Estado, por parte del personal que manipula los explosivos.

G. ¿Es posible modificar la cantidad de explosivos cuando la autoridad llega a inspeccionar los niveles de vibraciones?: Si es posible, sin embargo técnicamente no es una forma de ocultar excesos y para ello debieran afectar un gran mecanismo de control y seguridad. Por ejemplo, disminuir un 30% de material explosivo de 12,000kg, considerando dos voladuras a cielo abierto de 4,000c/u y dos voladuras subterráneas de 2,000c/u, equivale a 3,600kg, lo cual es muy evidente y se evidenciaría, ya que cada bolsa de ANFO tiene 25kg es decir 125 bolsas de ANFO, 15 cajas de geles y emulsiones.

Las voladuras que se ejecutaron en presencia de la Comisión Gubernamental están en el orden de las voladuras promedio que se ejecutan diariamente en la mina, por lo que se desmiente la versión de los pobladores, de que los técnicos de la empresa minera disminuyen las cantidades de explosivos para que las mediciones sean menores a las que diariamente se experimentan.



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V. LA GEOLOGIA EN AUXILIO DEL ANALISIS DE VIBRACIONES:

A. Normalmente el medio en que se desplazan las ondas no es homogéneo, siendo

posible favorecer fenómenos que, con conocimiento o no, originaran daños a edificios habitacionales.

B. Se demuestra que mientras más resiliente es un cuerpo mejor transmite las ondas, por tanto con mayor rapidez, de esta forma un suelo homogéneo basáltico transmite con mayor rapidez las ondas que un suelo homogéneo arcillolítico, por supuesto que no existen suelos homogéneos, ya que normalmente están formados por bloques de diferente tamaño y agregados llenando los intersticios.

C. Entonces es posible decir que la región en estudio es un suelo basáltico no

consolidado formado predominantemente por bloques de 12m3, fracturado y alternando con areniscas semicompactas y generando fallas en donde se deposito material menos resiliente. En este tipo de suelos la transmisión de las ondas será tanto más difícil como fallas, interfaces e intersticio encuentren las ondas.

D. Si tomamos el centro del tajo abierto como punto de origen de las vibraciones por

voladuras, es posible deducir la facilidad o dificultad de transmisión de energía, las direcciones se encuentran así:

1. La dirección sur/oeste es la de mayor facilidad para transmitir ondas,

porque las micro fallas son axiales a la dirección, sin embargo hacia esa dirección no existen poblaciones.

2. La dirección norte/este, porque no posee fallas aunque posee tres cuerpos litológicos distintos, en esta dirección se encuentran las aldeas de Nueva Esperanza y San José Ixcaniché a mas de 5 kilómetros de distancia.

3. La dirección norte presenta fallas axiales y dos afluentes de agua, en esta dirección no hay casas.

4. En dirección Este está la parte más larga (3km) de la propiedad de la minera, distancia dentro de la cual se encuentran 5 microfallas perpendiculares a la dirección.

5. La dirección oeste no presenta micro fallas y solamente tres bloques litológicos.

6. La dirección sur/este es la que mayor dificultad presentará para el transporte de energía porque se encuentran abundantes microfallas perpendiculares, en esta dirección tampoco hay población.

7. Dirección sur presenta abundancia de microfallas perpendiculares, más el rio Tzalá, también perpendicular a la dirección.



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8. Dirección norte/oeste posee diferentes cuerpos litológicos y una falla inferida

E. Es posible concluir entonces, con la ayuda del estudio geológico particular:

1. Que las características litológicas no presentan diferencias marcadas que

permita identificar una dirección sobresaliente que facilite la transmisión de energía por las ondas. Esto lo puede confirmar un Estudio de Vibraciones más profundo que de cómo resultado un Mapa de Isolíneas de igual Velocidad de Partícula.

2. Con respecto de las fallas, se evidencia que la falla Marlin se extiende longitudinalmente en dirección a la Aldea Agel, permitiendo cierta facilidad para el transporte energético, sin embargo la distancia permite atenuar y despreciar este fenómeno.

3. La posible explotación por voladuras con explosivos del Tajo Los Coches, más cercano a la Aldea Agel, según la norma internacional requiere un estudio de vibraciones, para ser aprobada por la autoridad minera de Guatemala.

F. Otro aporte del análisis de la Geología Particular lo constituye la fragilización de

los suelos por la repetitividad en el tiempo de fenómenos como sismos y vibraciones por voladuras, que facilita el fenómeno de reptación. En este fenómeno y en este orden, suelen participar: 1. Sismos:

28 sismos anuales durante los últimos 10 años con magnitudes entre III y IV IMM. En este caso existe una inducción a friccionar los bloques litológicos. Aceleración del terreno de 150mm/s2

2. Tráfico vehicular: Paso diario de vehículos, que originan vibraciones constantes en las laderas contiguas a la carretera y donde muchas casas están ubicadas. Aceleración del terreno con predominancia del componente vertical del orden de los 15mm/s2.

3. Equilibrio hídrico edáfico: Existe déficit de humedad en los suelos, salvo los meses de junio, julio, agosto, septiembre y octubre, lo cual favorece la fragilización de los suelos, principalmente en laderas.

4. Vibraciones por voladuras con explosivos: Un promedio de 4 voladuras diarias, que a los 548 metros ya se encuentran en el orden aprobado por cualquier norma internacional. Aceleración del terreno de 0.01g = 9.8mm/s2 con velocidades de partícula del orden de 1mm/s.



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VI. ANALISIS DEL ESTUDIO DE VIBRACIONES DE LA EMPRESA MONTANA

EXPLORADORA DE GUATEMALA: Un estudio de vibraciones no es más que la caracterización de una fuente de vibraciones, del medio en que se traslada la energía y el objeto que es afectado por la energía. Puede ser tan complejo como se requiera, desde medidores de desplazamiento, de velocidades y aceleraciones, pasando por la obtención de la ley de transmisividad del terreno y tablas carga-distancia, hasta estudios especiales que en el presente caso puede llegar a un Estudio Bidimensional de Transmisividad de Vibraciones alrededor de la explotación minera, que se refleja en un mapa de isolíneas. El estudio de vibraciones de la empresa Montana Exploradora de Guatemala, fue elaborado por un profesional especializado en Geofísica, y no existen razones para poner en duda los resultados obtenidos, sin embargo por razones del trabajo que se realiza, los valores de los registros obtenidos, fueron corroborados tratando de igualar las condiciones. Este estudio de vibraciones de Ligorría, llegó a obtener las leyes de transmisividad del terreno en estudio. Comentarios:

1. Este tipo de estudios se ejecuta con instrumentos digitales que perciben el fenómeno vibracional y automáticamente procesan la información y la archivan, por lo que resultaría excesivamente complicado hacerlo manualmente para falsear los datos. El software está en capacidad de brindar imágenes, curvas estadísticas y mucha más información que la necesaria.

2. Al comprobarse los valores de los registros obtenidos por el Ingeniero Ligorría, se comprueba que están en el mismo orden de magnitud. Los valores de los registros están por debajo de la norma española que impone un techo de velocidad de partícula de 4mm/s.

3. El Ingeniero Ligorría no se refiere al cumplimiento de ninguna de las normas reconocidas internacionalmente, por tanto es su opinión profesional la que expresa y es de respetar. La Norma española de control de vibraciones por voladuras, indica que este es el estudio que corresponde ejecutar, de acuerdo al tipo de roca del área y a la distancia de las casas más próximas.

4. Si bien los estudios de vibraciones son de interés de la empresa que hace uso de los explosivos para obtener valores por debajo de las normas internacionales o nacionales, también son de interés de las entidades de gobierno que supervisan la contaminación ambiental, por lo que la información debe ser más accesible al común de los profesionales que suele fungir como supervisores. La encriptación de información a través de lenguaje técnico sofisticado, suele asociarse a la opacidad necesaria para ocultarla, en este caso no debe ocultarse nada. Ya que existen señalamientos en contra del uso de explosivos, el estudio de Ligorría



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debe ser interpretado y graficado para mejor comprensión, inclusive de la opinión pública.

VII. ANALISIS DEL DOCUMENTO ELABORADO POR LA COMISION PASTORAL PAZ

Y ECOLOGIA DE SAN MARCOS (COPAE): Un grupo de profesionales al servicio de la COPAE, llevaron a cabo un estudio general para definir las causas de las rajaduras de paredes de algunas casas en aldeas adyacentes al proyecto minero Marlin I, durante más de seis meses, organizando su trabajo de esta forma: 1. Elección de una aldea testigo, para comparación, alejada de la mina Marlin I. 2. Inspección, censo y clasificación de daños. 3. Análisis del trabajo del Ingeniero Juan Pablo Ligorría 4. Comprobación de registros del trabajo del Ingeniero Ligorría 5. Análisis de hallazgos técnicos. 6. Conclusiones 7. Recomendaciones • La parte técnica del trabajo fue realizado por profesionales especializados en el

tema y con amplia experiencia, por lo que no existen razones para dudar de sus informes. Los resultados técnicos obtenidos concuerdan con los del Ingeniero Ligorría, sin embargo en la elaboración del documento contrastan opiniones alrededor de la ocurrencia o no de buenas prácticas profesionales, juicios de valor que pueden ser generalizados a cualquier profesional.

• Se señala que el Geofísico Ligorría utiliza como magnitud de medición la aceleración de partícula, en lugar de la velocidad de partícula. El uso de velocidades de partícula o aceleraciones de partícula es solamente una elección de magnitudes, sin embargo técnicamente y por el fenómeno en estudio el Geofísico optó por manejar términos energéticos. Por el contrario, un experto en explosivos o un ingeniero de minas tenderán a observar la evidencia a través de términos cinéticos. Existen herramientas de Análisis Matemático que resuelven cualquier problema de esta índole. Hoy día sin embargo, los aparatos de medición suelen hacer cualquier proceso matemático.

• Los profesionales que hicieron el estudio de vibraciones por paso de vehículos pesados no fueron informados adecuadamente sobre la ruta que utilizó la empresa minera para trasladar sus equipos. Consultada la empresa minera aseguran que sus camiones no circulan en los caminos vecinales y que el traslado de su equipo cuando instalaron las plantas industriales no pasaron por las aldeas afectadas por el señalamiento, los pobladores están de acuerdo.

• La ruta de acceso a la Mina Marlin I es: utilizando la carretera interamericana CA-1 hasta kilometro 241, pasando por aldea Cucal del Municipio de Malacatancito, Huehuetenango, por comunidades la Cal y la Chuena, hasta rio Cuilco, pasando por Comunidad Siete Platos, llegando a la Mina Marlin I.



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BIBLIOGRAFIA: • U.S. Army Corps of Engineers, USACE (1989): “BLASTING VIBRATIONS

DAMAGE AND NOISE PREDICTION AND CONTROL”. TL 1110-1-142, Department of the Army.

• Office of the Chief of Engineers, OCE (1972): “ENGINEERING AND DESIGN, SYSTEMATIC DRILLING AND BLASTING FOR SURFACE EXCAVATIONS”. EM 1110-2-3800, Department of the Army.

• AENOR (1993): “CONTROL DE VIBRACIONES PRODUCIDAS POR VOLADURAS”. Norma UNE 22-381-93, Asociación Española de Normalización y Certificación, Madrid.

• Johansson, C.H., Person, P.A. (1970): “DETONATION OF HIGH EXPLOTIONS”. Swedish Detonic Researh Fundation, Stockholm.

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