Elemento conductor eléctrico.

Un elemento conductor eléctrico adecuado para la transmisión de una señal de accionamiento eléctrica a un detonador eléctrico o electrónico,

en el que el elemento conductor eléctrico comprende un elemento conductor para la transmisión de la señal de accionamiento eléctrica y una cubierta externa dispuesta sobre el elemento conductor que está en forma de alambre y que comprende un relleno conductor que se dispersa de forma homogénea en una matriz polimérica extrudida y que está presente en una forma y concentración que proporcione múltiples vías conductoras para la transmisión de una señal de accionamiento eléctrica a través del elemento conductor, en el que el elemento conductor tiene una conductividad eléctrica de al menos 10° S/cm, y en el que el relleno conductor comprende fibras conductoras que tienen un proporción de aspecto de desde 200 a 1000.

Elemento conductor eléctrico

La presente invención se refiere a un elemento conductor eléctrico que es adecuado para la comunicación de señales de accionamiento eléctricas a un detonador. La presente invención también se refiere a la fabricación de un elemento conductor de este tipo y a su uso en un sistema de voladura. La presente invención se refiere además a un procedimiento de voladura usando el elemento conductor y a un sistema de voladura que comprende un elemento conductor de este tipo.

En operaciones de voladura comerciales, tales como en minas y canteras, se inician grandes volúmenes de explosivos (de trabajo) usando una serie de detonadores. Típicamente, se posiciona el detonador en un barreno y a continuación se carga alrededor de él un explosivo de trabajo. Los detonadores consisten típicamente en un cartucho de metal pequeño que contiene una cantidad de material explosivo. La detonación de este material explosivo se produce en respuesta a la aplicación de una señal de iniciación apropiada y proporciona la energía necesaria para iniciar la detonación de los explosivos de trabajo.

Los detonadores se pueden clasificar como de carácter no eléctrico, eléctrico o electrónico. Los detonadores no eléctricos se pueden iniciar por la aplicación de una onda de choque de energía relativamente baja al material explosivo en el detonador. La onda de choque se genera de forma convencional usando un tubo de choque y esto toma la forma de un tubo de plástico hueco que se reviste sobre su superficie interna con un material reactivo. Normalmente, el tubo se reviste con una capa externa fuerte que proporciona propiedades abrasivas y de tracción superiores y resistencia al aceite. Por lo tanto, los tubos de choque son físicamente resistentes y muy adecuados para su uso en el tipo de entornos difíciles encontrados típicamente en las aplicaciones de voladura.

En los detonadores eléctricos y electrónicos, la iniciación tiene lugar por la transmisión al detonador de una señal eléctrica apropiada. Esta señal se genera en un dispositivo de voladura (caja de voladura) y se comunica con el detonador por conductores a base de cobre (alambres). Con los detonadores electrónicos, típicamente también se usa un registrador de datos durante el proceso de conectar los detonadores con el fin de asignar tiempos de retardo de detonación y realizar funciones de prueba. Normalmente, las comunicaciones entre el registrador y el detonador también tienen lugar por conductores de alambre metálico de cobre (por ejemplo, cobre o acero). La integridad de las señales eléctricas transmitidas al detonador durante su uso es fundamental para el accionamiento correcto del detonador. Hasta la fecha, sin embargo, dichos sistemas conductores no han podido reproducir en un formato sencillo la solidez de los tubos de choque. Aunque, en general, los conductores de alambre de cobre metálicos presentan un rendimiento mecánico útil (por ejemplo resistencia a la abrasión, combinación en frío y flexibilidad) y requisitos de estabilidad ambiental (por ejemplo, resistencia al agua, petróleo del ártico (artic oil), nitrato de amonio y UV), sería deseable proporcionar un alambre de señal que tenga una mejora en sus propiedades, en especial propiedades de resistencia bajo carga y alargamiento. Considerando que los detonadores pueden estar suspendidos por un alambre de señal unos 1 m por un barreno, es necesario que el alambre de señal sea suficientemente resistente para superar los golpes de rocas que caen y el proceso de carga del barreno con explosivos y relleno con derivados. Los conductores de alambre metálico convencionales tienden a tener una solidez limitada y ocasionalmente se pueden romper dando como resultado una acción de reparación costosa para recuperar el detonador antes de o bien después de la secuencia de voladura. Este problema se puede mitigar empleando técnicas de carga especial y/o tasas de carga reducidas para el explosivo de trabajo, pero esto se puede añadir al coste y a la complejidad de un accionamiento de voladura. El uso de conductores de alambre metálico multitrenzado, que ofrecen vías conductoras múltiples y alternativas en el caso de daño mecánico en el alambre, puede aliviar el problema. Sin embargo, dichos alambres también pueden tener propiedades físicas/mecánicas relativamente malas y su uso puede ser costoso.

En este contexto, sería deseable proporcionar medios para transmitir señales de accionamiento eléctricas a un detonador que tiene el tipo de solidez física asociada con los sistemas a base de plástico empleados de forma convencional para los detonadores no eléctricos y que retiene la funcionalidad cuando se somete al tipo de condiciones demandadas que se encuentran en un accionamiento de voladura. Por ejemplo, es probable que el uso implique la carga por impacto y por tracción. También sería particularmente deseable proporcionar medios de transmisión de señal en un coste que sea al menos equivalente a, y preferentemente menor que, el coste de los sistemas conductores con alambre de cobre convencionales.

En consecuencia, en un modo de realización, la presente invención proporciona un elemento conductor eléctrico adecuado para la transmisión de una señal de accionamiento eléctrica a un detonador eléctrico o electrónico, en el que el elemento conductor eléctrico comprende un elemento conductor para la transmisión de la señal de accionamiento eléctrica y una cubierta externa dispuesta sobre el elemento conductor que está en forma de alambre y que comprende un relleno conductor que se dispersa de forma homogénea en una matriz polimérica extrudida y que está presente en una forma y concentración que proporcione múltiples vías conductoras para la transmisión de una señal de accionamiento eléctrica a través del elemento conductor, en el que el elemento conductor tiene una conductividad eléctrica de al menos 1° S/cm, y en el que el relleno conductor comprende fibras conductoras que tienen un proporción de aspecto de desde 2 a 1.

La presente invención se basa en el uso de un material compuesto para proporcionar un elemento conductor que tiene propiedades físicas/mecánicas y propiedades de conducción eléctrica deseables para su uso en un accionamiento de voladura para la transmisión de una señal de accionamiento eléctrica a un detonador. Se apreciará del análisis anterior que el elemento conductor de la invención está destinado para su uso con un detonador eléctrico o electrónico convencional. De esto se deduce que el elemento conductor debe tener características de conducción eléctrica adecuadas para la transmisión de señales de accionamiento eléctricas que se requieren para controlar la funcionalidad de dichos detonadores. La complejidad de estas señales de accionamiento puede variar de entre estos diferentes tipos de detonador y, posiblemente, de entre diferentes diseños de detonador del mismo tipo. El alambre conductor de la invención se puede diseñaren consecuencia.

En su forma más simple, por ejemplo, cuando se usa junto con un detonador eléctrico, se puede requerir que el elemento conductor lleve una señal eléctrica que controle la funcionalidad del detonador basada simplemente en alguna señal eléctrica umbral. Por otra parte, cuando se están usando detonadores electrónicos, se pueden requerir señales eléctricas más complejas con el fin de diferenciar la funcionalidad del detonador destinada. En este caso, se puede requerir que el elemento conductor lleve una señal digital de una forma de onda particular (por ejemplo cuadrada, triangular) y/o corriente, sin pérdida indebida de integridad y resolución de la señal.

El elemento conductor de la invención también debe tener la capacidad para permitir una transmisión de señales eléctricas apropiadas a lo largo de distancias posiblemente grandes, tales como varios cientos de metros, sin consumo de potencia indebido ni pérdida de integridad y resolución de señal. Las características del elemento conductor también se pueden diseñar teniendo esto en cuenta. Por ejemplo, es probable que las características conductoras de un elemento que está destinado a usarse en longitudes largas sean diferentes de las de un elemento que está destinado a usarse sólo en longitudes más cortas.

Es otro requisito que el elemento conductor sea compatible con las unidades de control existentes, tales como dispositivos de voladura y registradores, usadas en el campo, puesto que el alambre conductor está destinado a ser un reemplazo directo de un conductor a base de alambre de cobre convencional. Por tanto, el elemento conductor debe ser operativo en el tipo de niveles de salida de potencia de un equipo convencional. Por ejemplo:

- Voltaje < 3 V

- Corriente < 1 mA

1. Un elemento conductor eléctrico adecuado para la transmisión de una señal de accionamiento eléctrica a un detonador eléctrico o electrónico, en el que el elemento conductor eléctrico comprende un elemento conductor para la transmisión de la señal de accionamiento eléctrica y una cubierta externa dispuesta sobre el elemento conductor que está en forma de alambre y que comprende un relleno conductor que se dispersa de forma homogénea en una matriz polimérica extrudida y que está presente en una forma y concentración que proporcione múltiples vías conductoras para la transmisión de una señal de accionamiento eléctrica a través del elemento conductor, en el que el elemento conductor tiene una conductividad eléctrica de al menos 1° S/cm, y en el que el relleno conductor comprende fibras conductoras que tienen un proporción de aspecto de desde 2 a 1.

2. Un elemento conductor eléctrico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el relleno conductor comprende además partículas conductoras y/o láminas conductoras.

3. Un elemento conductor eléctrico de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el tamaño de partícula promedio de las partículas conductoras es de 1 a 1 nm.

4. Un elemento conductor eléctrico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el relleno conductor es fibras de carbono.

5. Un elemento conductor eléctrico de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el relleno conductor se selecciona de negro de carbón y nanotubos de carbono.

6. Un elemento conductor eléctrico de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el relleno conductor se selecciona de láminas de aluminio, láminas de cobre, láminas de plata, láminas de níquel, láminas de magnesio, láminas de cromo, láminas de estaño, láminas de cinc, láminas de tantalio y lámina de aleación de dos o más de estos metales.

7. Un elemento conductor eléctrico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el relleno conductor se selecciona de fibras de aluminio, fibras de cobre, fibras de plata, fibras de níquel, fibras de magnesio, fibras de cromo, fibras de estaño, fibras de cinc, fibras de tantalio y fibras de aleación de dos o más de estos metales, y fibras de carbono.

8. Un elemento conductor eléctrico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el relleno conductor está en forma de fibras de acero inoxidable.

9. Un elemento conductor eléctrico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las fibras conductoras tienen una longitud máxima (dirección más larga) de aproximadamente 1 mm.

1. Un elemento conductor eléctrico de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el relleno conductor está en forma de fibras revestidas de metal.

11. Un elemento conductor eléctrico de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el relleno conductor está en forma de láminas revestidas de metal.

12. Un elemento conductor eléctrico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las fibras revestidas de metal son fibras de cobre revestido con plata.

13. Un elemento conductor eléctrico de acuerdo con la reivindicación 11, en el que las láminas revestidas de metal se seleccionan de láminas de vidrio revestido de plata y láminas de cobre revestido de plata.

14. Un elemento conductor eléctrico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el polímero se selecciona de polietilenos de baja y alta densidad, polipropilenos y olefinas cíclicas, polímeros y copolímeros de vinilo, copolímeros de acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS) y combinaciones de los mismos, policarbonatos, náilones, poliésteres, sulfonas y cetonas de poli(éter de arileno), poli(éteres de fenileno), imidas de poliamida, poli(imidas de éter) y poliestirenos, y copolímeros de etileno-ácido metacrílico en los que parte del ácido metacrílico está neutralizado con un ion metálico.

15. Un elemento conductor eléctrico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la cantidad de relleno conductor incluido en la matriz polimérica es menos de un 5 % en peso en base al peso total del polímero y relleno conductor.

16. Un elemento conductor eléctrico de acuerdo con la reivindicación 15, en el que la cantidad de relleno conductor es de un 1 a un 2 % en peso en base al peso total del polímero y relleno conductor.

17. Un elemento conductor eléctrico de acuerdo con la reivindicación 1, que tiene una conductividad eléctrica de desde 1° a 12 S/cm.

18. Un elemento conductor eléctrico de acuerdo con la reivindicación 1, que tiene un alargamiento de rotura de al menos un 3 %.

19. Un procedimiento de fabricación de un elemento conductor eléctrico como se reivindica en la reivindicación 1, 5 procedimiento que comprende dispersar de forma homogénea un relleno conductor en una matriz polimérica

extrudible para formar una combinación, y extrudir la combinación para formar un elemento conductor en forma de alambre, y proporcionar una cubierta externa sobre el elemento conductor en el que el relleno conductor está presente en la combinación en una forma y concentración, y la combinación se extrude de manera tal que en el elemento conductor extrudido el relleno conductor proporciona múltiples vías conductoras que permiten la 1 transmisión de una señal de accionamiento eléctrica a través del elemento conductor extrudido, en el que el

elemento conductor tiene una conductividad eléctrica de al menos 1° S/cm, y en el que el relleno conductor

comprende fibras conductoras que tienen una proporción de aspecto de desde 2 a 1.

2. El uso de un elemento conductor eléctrico como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19,

en un sistema de voladura para transmitir señales de accionamiento eléctricas a un detonador eléctrico o

electrónico.

21. Un sistema de voladura que comprende equipo de control y un detonador eléctrico o electrónico, en el que el equipo de control está en comunicación de señal eléctrica con el detonador por un elemento conductor eléctrico

como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19.