Detonación de explosivos.

Un sistema detonador (10) de explosivos para detonar una carga explosiva (13) con la que está dispuesto,

durante la utilización, en una relación de detonación y que, con la aceptación operativa de una señal de iniciación de la detonación que tiene una propiedad de iniciación de la detonación, puede iniciar y por lo tanto detonar la carga explosiva (13), incluyendo dicho sistema detonador (10)

un dispositivo de iniciación (11a) que puede aceptar la señal de iniciación de la detonación, e iniciar y por lo tanto detonar la carga explosiva (13), estando el dispositivo de iniciación (11a) en una condición de no iniciación de la detonación en la que no puede aceptar operativamente la señal de iniciación de la detonación ni, por lo tanto, asumir una condición de iniciación del detonador cuando la señal de iniciación de la detonación se transmite al mismo; y un dispositivo de conmutación (18) que puede detectar una propiedad de conmutación de una señal de conmutación que se transmite al sistema detonador (10), pudiendo el dispositivo de conmutación (18) conmutar el dispositivo de iniciación (11a), después de la detección de la propiedad de conmutación, a una condición de espera en la que el dispositivo de iniciación (11a) puede aceptar operativamente la señal de iniciación de la detonación cuando ésta se transmite al mismo,

caracterizado por que la propiedad de conmutación es un componente de la composición química.

Detonación de explosivos CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a la detonación de explosivos. Más particularmente, la invención se refiere a sistemas detonadores para detonar explosivos con los que están dispuestos en una relación detonante. Por consiguiente, la invención proporciona un sistema detonador para detonar una carga explosiva con la cual está dispuesta, durante el uso, en una relación detonante. La invención proporciona también un procedimiento de operación de un sistema detonador.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La detonación de cargas explosivas se efectúa generalmente por medio de detonadores que están provistos en una relación detonante con las cargas explosivas. Normalmente, dichas cargas explosivas comprenden los denominados explosivos "principales" o "secundarios".

En la industria minera en particular, así como en una serie de otras industrias basadas en el uso de explosivos, por ejemplo, la industria de demolición, el control preciso de la detonación de los explosivos es de gran importancia, por razones que incluyen la seguridad y la precisión de la operación de voladura.

En términos generales, puede distinguirse entre dos tipos de detonadores, concretamente, detonadores electrónicos y detonadores pirotécnicos.

Generalmente, los detonadores electrónicos efectúan la detonación de un explosivo con el cual se encuentran en una relación detonante mediante la generación de una chispa de tensión o plasma en la proximidad del explosivo. Dicha chispa de tensión o plasma es generada por la descomposición de un elemento o puente resistivo que está provisto entre dos electrodos conductores. Generalmente, el puente resistivo y los electrodos se denominan colectivamente "cabeza fusible" que está alojada dentro de una carcasa de detonador. El plasma genera una onda de choque que es transmitida al explosivo próximo e inicia el explosivo.

Generalmente, dichos detonadores electrónicos proporcionan un control preciso sobre la detonación, particularmente con relación a sus propiedades de temporización y retardo. Sin embargo, los detonadores electrónicos son costosos de fabricar y difíciles de usar también normalmente, requiriendo una fuente de alimentación separada o externa y complejas conexiones de transmisión electrónica por cable para permitir la transmisión de electricidad al detonador y permitir su activación remota. En la experiencia del presente solicitante, dichas conexiones de detonador son propensas a fallos y pueden resultar incluso en una iniciación prematura del detonador y, de esta manera, del explosivo, posiblemente debido a falsos estímulos, por ejemplo, proporcionados por una interferencia de radiofrecuencia (rf) en el sitio minero/de demolición.

En contraste con los detonadores electrónicos que operan por medio de un sistema de retardo electrónico, los detonadores pirotécnicos emplean una serie de cargas explosivas que están situadas dentro de una carcasa de detonador para proporcionar una señal de detonación deseada a la carga explosiva principal con una temporización y un retardo requeridos. Generalmente, la serie de cargas explosivas incluye (i) una carga de iniciación y sellado, conocida también como una carga de cebado, (ii) una carga de temporización, (iii) una carga primaria y, opcionalmente, (iv) una carga base. La carga de iniciación sirve para iniciar la secuencia explosiva en respuesta a una señal de choque transmitida a la misma y funciona también como una carga de sellado que proporciona un sello para prevenir un retroceso dentro de la carcasa de detonador. La carga de iniciación inicia también la carga de temporización que proporciona un retardo de quemado deseado para la detonación. A su vez, una carga de temporización inicia la carga primaria que proporciona directamente una señal de iniciación de detonación a la carga explosiva principal o inicia la carga de la base que, a su vez, proporcionará la señal de iniciación de detonación deseada a la carga explosiva principal.

Tal como se ha indicado anteriormente, la iniciación de la carga de iniciación de un detonador pirotécnico se efectúa generalmente impartiendo una señal de choque al detonador, siendo proporcionada típicamente por uno o más tubos de choque que están situados en una relación de iniciación con el detonador. Entonces, la carga de iniciación comprende típicamente un explosivo sensible, cuya iniciación puede efectuarse mediante una onda de choque de magnitud suficiente. El tubo de choque es bien conocido y es usado ampliamente en la iniciación de los detonadores; comprende un tubo hueco de plástico revestido con una capa de explosivo de iniciación o núcleo, que comprende típicamente una mezcla de HMX y polvo metálico de aluminio. Tras la ignición del explosivo de iniciación (núcleo) , una pequeña explosión se propaga a lo largo del tubo en la forma de un frente de onda de temperatura/presión que avanza hacia adelante, típicamente a una velocidad de aproximadamente 2.000 m/s (aproximadamente 7.000 pies/s) . Tras alcanzar el detonador, la onda de presión/temperatura activa o inflama la carga de iniciación/sellado en el detonador, lo que resulta en la secuencia de igniciones indicadas anteriormente y, de esta manera, causando eventualmente la detonación de la carga explosiva principal. Aunque el tubo de choque es económicamente atractivo y fácil de usar, los sistemas detonadores basados en pirotecnia existentes no permiten en absoluto el mismo grado de control de la temporización y el retardo de la detonación que se consigue usando

detonadores electrónicos, ya que las características de temporización y de retardo son proporcionadas por la carga de la carga explosiva de detonador, en lugar de por los componentes eléctricos.

Por lo tanto, la presente invención pretende, en términos generales, proporcionar un enfoque para operar detonadores de explosivos que aborda y al menos alivia parcialmente las desventajas asociadas con la iniciación tanto pirotécnica como electrónica de detonadores explosivos. El documento EP 0207749 A2 constituye el punto de partida para el preámbulo de la reivindicación 1 y describe un sistema detonador de explosivos para detonar una carga explosiva en respuesta a una propiedad de conmutación. El documento EP 0207749 A2, sin embargo, no enseña que la propiedad de conmutación puede ser un componente de composición química.

El documento US 3837282 proporciona un temporizador de artefacto quimicoluminiscente capaz de transmitir luz quimicoluminiscente, . Sin embargo, no va dirigido a utilizar un componente de composición química de una señal de conmutación como una propiedad de conmutación para activar un detonador.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Según un primer aspecto de la invención, se proporciona un sistema detonador de explosivos para detonar una carga explosiva con la que está dispuesto, durante el uso, en una relación detonante y que, tras la aceptación operativa de una señal de iniciación de detonación que tiene una propiedad de inicialización de detonación, es capaz de iniciar y, de esta manera, detonar la carga explosiva, en el que el sistema detonador incluye un dispositivo de iniciación que es capaz de aceptar la señal de iniciación de detonación y de iniciar y, de esta manera, detonar la carga explosiva, en el que el dispositivo de iniciación está en una condición de no iniciación de detonación en la que no puede aceptar operativamente la señal de iniciación de detonación y, de esta manera, asume una condición de iniciación de detonador cuando la señal de iniciación de detonación es transmitida al mismo; y un dispositivo de conmutación que es capaz de detectar una propiedad de conmutación de una señal conmutación que es transmitida al sistema detonador, con el dispositivo de conmutación que es capaz de conmutar el dispositivo de iniciación, tras la detección de la propiedad de conmutación, a una condición de espera en la que el dispositivo de iniciación es capaz de aceptar operativamente la señal de iniciación de detonación cuando es transmitida al mismo, caracterizado por que la propiedad de conmutación es un componente de composición química.

Con el propósito de una continuidad con la terminología utilizada en la memoria de la solicitud de prioridad número ZA 2010/08925, se debe observar que el dispositivo de iniciación es, de hecho, un disparador para un detonador y, en cierto sentido, comprende un detonador. A su vez el dispositivo de conmutación es, de hecho, un detector o sensor. Igualmente, la propiedad de conmutación es una propiedad de disparo y la señal de conmutación una señal de iniciación. Otras referencias en la terminología entre la memoria de la solicitud de prioridad número ZA 2010/08925... [Seguir leyendo]

1. Un sistema detonador (10) de explosivos para detonar una carga explosiva (13) con la que está dispuesto, durante la utilización, en una relación de detonación y que, con la aceptación operativa de una señal de iniciación de la detonación que tiene una propiedad de iniciación de la detonación, puede iniciar y por lo tanto detonar la carga explosiva (13) , incluyendo dicho sistema detonador (10) un dispositivo de iniciación (11a) que puede aceptar la señal de iniciación de la detonación, e iniciar y por lo tanto detonar la carga explosiva (13) , estando el dispositivo de iniciación (11a) en una condición de no iniciación de la detonación en la que no puede aceptar operativamente la señal de iniciación de la detonación ni, por lo tanto, asumir una condición de iniciación del detonador cuando la señal de iniciación de la detonación se transmite al mismo; y un dispositivo de conmutación (18) que puede detectar una propiedad de conmutación de una señal de conmutación que se transmite al sistema detonador (10) , pudiendo el dispositivo de conmutación (18) conmutar el dispositivo de iniciación (11a) , después de la detección de la propiedad de conmutación, a una condición de espera en la que el dispositivo de iniciación (11a) puede aceptar operativamente la señal de iniciación de la detonación cuando ésta se transmite al mismo, caracterizado por que la propiedad de conmutación es un componente de la composición química.

2. El sistema detonador (10) según la reivindicación 1, que incluye un tubo de choque (13) que está dispuesto en proximidad de iniciación con el dispositivo de iniciación (11a) , y la señal de conmutación es una señal de choque que es proporcionada por el tubo de choque (13) y se propaga a lo largo del mismo.

3. El sistema detonador (10) según la reivindicación 2, en el que el tubo de choque (13) tiene un cuerpo alargado hueco, en cuyo interior está dispuesto un explosivo del tubo de choque, cuya detonación proporciona la señal de choque; y un trazador químico que proporciona la componente de la composición química, siempre que el trazador químico no sea, y con la descomposición, detonación o combustión del mismo no proporcione, un producto químico que sea el mismo que el producto de combustión o detonación del explosivo del tubo de choque.

4. El sistema detonador (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 incluidas, en el que el dispositivo de iniciación (11a) comprende un circuito electrónico de detonación (16) que incluye una trayectoria conductora principal (16.1) que tiene por lo menos dos electrodos conductores separados (14.1a, 14.1b) entre los cuales está dispuesto un puente resistivo (14.2) , siendo dichos electrodos (14.1a, 14.1b) conectables a una fuente de tensión

(12) que, cuando el dispositivo de iniciación (11a) está en la condición de espera, puede generar entre los electrodos (14.1a, 14.1b) una diferencia de tensión de iniciación de la detonación, como la propiedad de iniciación de la detonación, diferencia de tensión que excede la tensión de ruptura del puente resistivo (14.2) , por lo que, durante la utilización, en la condición de iniciación de la detonación, provoca que el puente resistivo (14.2) genere una chispa de tensión o un plasma que puede provocar la iniciación y la detonación de la carga explosiva (13) , siendo el dispositivo de conmutación (18) un componente resistivo que está dispuesto en la trayectoria conductora principal (16.1) del circuito de detonación (16) y proporciona resistencia contra la conducción de corriente desde la fuente de tensión (12) hasta el puente resistivo (14.2) en la condición de no iniciación de la detonación, siendo dicha resistencia de magnitud suficiente para que durante la utilización no se pueda generar entre los electrodos resistivos (14.1a, 14.1b) la tensión de iniciación de la detonación.

5. El sistema detonador (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 incluidas, en el que el dispositivo de conmutación (18) tiene una conductancia variable, siendo su conductancia, en la condición de no iniciación de la detonación, de una magnitud que es no conductora para la generación de la diferencia de tensión de iniciación de la detonación entre los electrodos (14.1a, 14.1b) .

6. El sistema detonador (10) según la reivindicación 5, en el que la conductancia del dispositivo de conmutación (18) es sensible, y por lo tanto se puede modificar en respuesta al componente de la composición química de la señal de conmutación de tal modo que, en la condición de espera, la conductancia del dispositivo de conmutación (18) es de una magnitud que es conductiva para la generación de la diferencia de tensión de iniciación de la detonación entre los electrodos (14.1a, 14.1b) .

7. El sistema detonador (10) según la reivindicación 6, en el que el dispositivo de conmutación (18) es un transistor (18.1) .

8. El sistema detonador (10) según la reivindicación 7, en el que la propiedad de conmutación comprende asimismo por lo menos una de una presión de conmutación, incluyendo el transistor (18.1) un material sensible a la presión, que es sensible a la presión de conmutación, en función de su conductancia, y teniendo, un cambio activado por presión en el material sensible a la presión, a la presión de conmutación, como resultado un aumento en la conductancia del transistor; una temperatura de conmutación, incluyendo el transistor (18.1) un material sensible a la temperatura, que es sensible a la temperatura de conmutación como una función de su conductancia, y teniendo, un cambio activado térmicamente en el material sensible a la temperatura, a la temperatura de conmutación, como resultado un aumento en la conductancia del transistor; y

un impulso de luz de conmutación, incluyendo el transistor (18.1) un material fotoconductor que es sensible al impulso de luz de conmutación, como una función de su conductancia, y teniendo, un cambio activado por el impulso de luz en el material fotosensible, con el impulso de luz de conmutación, como resultado un aumento en la conductancia del transistor.

9. El sistema detonador (10) según la reivindicación 8, en el que el transistor (18.1) incluye una célula orgánica fotovoltaica (OPV) que proporciona el material fotoconductor.

10. El sistema detonador (10) según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9 incluidas, en el que el transistor (18.1) incluye un material de detección que es sensible al componente de la composición química, como una función de su conductancia, teniendo, un cambio activado por la reacción química en el material de detección, después de la exposición al componente de la composición química, como resultado un aumento en la conductancia del transistor.

11. El sistema detonador (10) según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10 incluidas, en el que el transistor (18.1) es un transistor orgánico de película delgada (OTFT) o un transistor orgánico de efecto campo (OFET) .

12. El sistema detonador (10) según la reivindicación 11, en el que el transistor orgánico es un transistor orgánico impreso, que está impreso sobre un sustrato, estando de este modo el sustrato incluido en el dispositivo de iniciación.

13. En un sistema detonador (10) de explosivos que comprende un dispositivo de iniciación (11a) que está en una condición de no iniciación de la detonación en la que no puede aceptar operativamente una señal de iniciación de la detonación pero que puede, en una condición de iniciación de la detonación provocada mediante la aceptación operativa de la señal de iniciación de la detonación, provocar la iniciación de una carga explosiva (13) con la que el sistema detonador (10) está dispuesto, en la utilización, en una relación de detonación, un procedimiento de funcionamiento de un sistema detonador (10) , que incluye transmitir una señal de conmutación que tiene una propiedad de conmutación a un dispositivo de conmutación (18) del sistema detonador (10) mientras el dispositivo de iniciación está en la condición de no iniciación de la detonación; y conmutar el dispositivo de iniciación (11a) a una condición de espera mediante el dispositivo de conmutación (18) después de la detección de la propiedad de conmutación de la señal de conmutación, haciendo de ese modo el sistema detonador (10) susceptible a la aceptación operativa de la señal de iniciación de la detonación y, por lo tanto, susceptible para ser conmutado a la condición de iniciación de la detonación, caracterizado por que la propiedad de conmutación es un componente de la composición química de la señal de conmutación.

14. El procedimiento según la reivindicación 13, en el que la señal de conmutación incluye, además de la componente de la composición química,

(i) un componente de presión;

(ii) un componente de temperatura; y/o

(iii) un impulso de luz, como una propiedad de conmutación adicional.

15. El procedimiento según la reivindicación 13 o la reivindicación 14, en el que el dispositivo de iniciación (11a) comprende un circuito electrónico de detonación (16) que incluye una trayectoria conductora principal (16a) que tiene por lo menos dos electrodos conductores separados (14.1a, 14.1b) que están conectados a una fuente de tensión (12) y entre los cuales está dispuesto un puente resistivo (14.2) , incluyendo la conmutación del dispositivo de iniciación (11a) a la condición de iniciación de la detonación cuando el dispositivo de iniciación (11a) está en la condición de espera, aplicar, como la propiedad de iniciación de la detonación de la señal de iniciación de la detonación, una diferencia de tensión sobre los electrodos (14.1a, 14.1b) que excede la tensión de ruptura del puente resistivo, que provoca que el puente resistivo genere una chispa de tensión o un plasma que provoca la iniciación y detonación de la carga explosiva (13) , y en el que el dispositivo de conmutación (18) es un transistor (18.1) con conductancia variable que, en la condición de no iniciación de la detonación, proporciona una resistencia contra la conducción de corriente desde la fuente de tensión (12) hasta el puente resistivo, de tal modo que no se puede generar, durante la utilización, la tensión de iniciación de la detonación entre los electrodos (14.1a, 14.1b) , incluyendo la conmutación del dispositivo de iniciación (11a) a la condición de espera aumentar la conductancia del transistor (18.1) .