FACULTAD DE INGENIERIAS CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS TEMA [F]: MOVIMIENTO DEL MATERIAL VOLADO Curso: Explosivos
Mgs. Ing.Fulton Reategui Ordoñez Integrantes:
Gonsalez Soria Omar
Rios Gonzales ulio
C!a"a Su!lle #ilson
Molloa"aza Condori C$ristiam
Gallartte %lan!o& Gian'ran!o
ARE()IPA * PER+ ,-/
Contenido INTRODUCCIÓN 3 OBJETIVOS: 4 OBJETIVOS GENERALES: ………………………………………………………………………………………………. ………………4 OBJETIVOS ESPECIFICOS: ………………………………………………………………………………………………….. ………….5 EXPLOSIVOS 5 CARACTERÍSTICAS GENERALES.
5
TIPOS DE EXPLOSIVOS 6 ACCESORIOS ACCESORIOS PARA PARA LA VOLADURA. VOLADURA. 7 MEDIDAS DE SEGURIDAD EN EL MANEJO DE EXPLOSIVOS 9 AGE AGENTES EXPLOSIVOS SECOS 11 HIDROGELES 17 EMULSIONES 20 ANFO ANFO PESADO 24 EXPLOSIVOS GELATINOSOS 29 GELATINOSOS 29 EXPLOSIVOS PULVERULENTOS EXPLOSIVOS EXPLOSIVOS DE SEGURIDAD
30 30
PÓLVORAS 31 EXPLOSIVOS EXPLOSIVOS DE DOS COMPONENTES
31
EXPLOSIVOS COMERCIALIZADOS EN ESPAÑA PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS 36
32
EN RESUMEN 36 PROPIEDADES ESPECÍFICAS DE LOS EXPLOSIVOS EXPLOSIVOS
38
3.VELOCIA E ETONACI!N……………………………………………………………………………………. ………....40 3.POTENCIA E"PLOSIVA…………………………………………………………………………………………… ……………...41 4.#$%OS………………………………………………………………………………………………… ………….……………………41 PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS
44
1. POTENCIA & ENERGIA……………………………………………………………………………………………… …….……...44 2.VELOCIA E ETONACION………………………………………………………………………………………… ……….44 3.ENSIA………………………………………………………………………………………… ……………………..……………..46 RESISTENCIA AG$A…………………………………… AG$A…………………………………………………………… ………………………………………………… ……………………………. …. …………………….48
AL
SENSIBILIA……………………………………………………………………………………… ………………..…………………...48 CONCLUSIONES
52
BIBLIOGRAFÍA 52 CONCLUSIONES 56 RECOMENDACIONES BIBILIOGRAFIA 56
56
Introducción Los explosivos están presentes en los trabajos de minería, la construcción y la industria, tanto es así, que su uso lo hace muy peligroso si no se manipulan de acuerdo a las normas establecidas su mal uso a causado muchos accidentes graves y muy peligrosos, es por esto que el conocerlo y estudiarlos nos dan una ventaja a la hora de relacionarnos con ellos. Los explosivos se usan para romper, destruir o debilitar materiales de gran dureza, normalmente rocas o en demoliciones en obras civiles. El uso de los explosivos industriales en determinadas ases de la construcción de las obras p!blicas, o en ediicación, constituye una herramienta irreemplazable para su economía y eicacia. Los explosivos convencionales y los agentes explosivos poseen propiedades dierenciadoras que los caracterizan y que se aprovechan para la correcta selección, atendiendo al tipo de voladura que se desea realizar y las condiciones en que se debe llevar a cabo. Las propiedades de cada grupo de explosivos permiten además predecir cuáles serán los resultados de ragmentación, desplazamiento y vibraciones más probables.
Las
características
más
importantes
desarrollada, velocidad de detonación, resistencia al agua y
son" potencia y
energía
detonación, densidad, presión de sensibilidad.
#tras
propiedades
que
aectan
al empleo de los explosivos y que es preciso tener en cuenta son" los humos, la resistencia a bajas y altas temperaturas, la desensibilización por acciones externas, etc.
OBJETIVOS:
OBJETIVOS GENERALES: •
$ar a conocer los diversos tipos de explosivos posibles a utilizar en el proceso de voladura en una minería tanto a cielo abierto como en subterráneo.
OBJETIVOS ESPECIFICOS: •
%ndicar las principales propiedades de los dierentes explosivos, así como mostrar sus principales ventajas y limitaciones.
•
&ostrar cual es el proceso o ciclo de detonación que sigue un explosivo, en el proceso de voladura.
EXPLOSIVOS El explosivo esta presente en la vida del minero, y su poder ha sido motivo de graves accidentes y muertes. El explosivo se utilizó primordialmente para la guerra y hoy día todavía se sigue usando en conlictos b'licos. (ero en la minería tambi'n se usa para romper, destruir o debilitar materiales de gran dureza, normalmente rocas. )n explosivo es una mezcla de productos, unos combustibles y otros oxidantes, que iniciados debidamente dan lugar a una reacción muy rápida y a una gran producción de calor *reacción explosiva+.
CARACTERÍSTICAS GENERALES. El explosivo es una mezcla de productos, unos combustibles y otros oxidantes, que debidamente iniciados dan lugar a una reacción muy rápida y producen mucho calor *reacción explosiva+. $ependiendo del tipo de explosivo su composición será dierente y, por tanto, sus propiedades inales tambi'n. (ara cada aplicación se debe elegir el tipo de explosivo idóneo. Las características básicas de un explosivo son" Estabilidad química. -ptitud que posee para mantenerse químicamente inalterado durante un corto tiempo. Las perdidas de estas aptitudes se suelen dar por largos almacenamientos en lugares con poca ventilación. ensibilidad. Es el mayor o menor grado de energía que se necesita comunicar al explosivo para que se produzca la explosión. $entro de la sensibilidad hay dierentes tipos, que son"
a+ ensibilidad al detonador. /odos los explosivos industriales necesitan para su inciación de la detonación de un explosivo de superior potencia0 este explosivo ira colocado en un detonador, o en un multiplicador. b+ ensibilidad a la onda explosiva. Es la máxima distancia a la que un cartucho cebo transmite la detonación a otro cartucho receptor. c+ ensibilidad al choque. 1ay explosivos que son muy sensibles al choque y otros no tanto y necesitan un detonador para su explosión. d+ ensibilidad al rozamiento. 2elocidad de detonación. Es una de las principales características a tener en cuenta a la hora de elegir un tipo de explosivo. (otencia explosiva. Es la capacidad de un explosivo para quebrantar y proyectar la roca o el mineral que se quiera romper. $ensidad de encartuchado. 3esistencia al agua. Es la característica por la cual un explosivo, sin necesidad de una envuelta especial, mantiene sus propiedades de uso inalterables en contacto con el agua. 1ay que dierenciar en este sentido tres concepto que son" a+ 3esistencia al contacto al agua. b+ 3esistencia a la humedad c+ 3esistencia al agua bajo presión de la misma. 1umos. e denomina humos a los productos resultantes de la explosión, entre los que se encuentran gases, vapor de agua y polvo en suspensión.
TIPOS DE EXPLOSIVOS Explosivos industriales. En la industria la gama de explosivos esta cubierta por una serie de productos que son" Explosivos gelatinosos *goma 4 E5#+. Estos explosivos llevan en su constitución, como agente desencadenante, nitroglicerina. Esta sustancia le da una una consistencia gelatinosa. Explosivos pulverulentos. on los explosivos que además de nitroglicerina en su composición como desencadenante llevan otros productos como la trilita, caso de la ligamita.
6agolitas o anos. Explosivos de tipo pulverulento pero en su composición no entra la nitroglicerina. $ebido a esto son mas insensibles y en ocasiones necesitan de un multiplicador para su iniciación. 1idrogeles o slurries. on compuestos que en su constitución no llevan ning!n producto que por si mismo sea explosivo, sino que reaccionan de orma explosiva en el momento que se que se inician con el detonador. El conjunto del explosivo va en una masa acuosa que le da estas características. 1eavy ano. on la amilia de explosivos que podemos considerar como las mas modernas0 están ormadas en distintas proporciones de mezcla de emulsión matriz con nagolita. (ólvoras de mina. 6o son propiamente explosivos ya que su acción no es detonante sino delagrante. La acción no es rompedora sino de empuje. (ara iniciarlas es suiciente la mecha de seguridad. Los humos producidos por este explosivo son tóxicos por lo que en la minería de interior hay que prestar mucha atención a la ventilación. Explosivos de seguridad. Este tipo de explosivos se usa en casos en el que el gas o el polvo del carbón hacen que los demás tipos de explosivos sean muy peligrosos. Estos explosivos llevan en la composición una sustancia que aten!a los eectos de la detonación evitando el riesgo de que se produzcan explosiones en la atmósera peligrosa. Los explosivos de seguridad mas usados son" a+ Explosivo de seguridad n7 89 3. /ienen una mala resistencia al agua y suelen usarse para voladuras en rocas blandas. b+ Explosivo de seguridad n7 49 3. u resistencia al agua es mala y se usan undamentalmente para voladuras en carbón. c+ Explosivo de seguridad n7 :4. u resistencia al agua es tambi'n mala, se usan para voladuras en rocas blandas y en carbón. d+ Explosivo de seguridad n7 ;. Es el explosivo mas usado en la minería asturiana, su resistencia al agua es excelente y se usa para voladuras en rocas duras y en carbón. e puede usar en barrenos con agua.
ACCESORIOS PARA LA VOLADRA. Los accesorios mas usados para las voladuras son"
D!ton"dor!#.
"$ D!ton"dor!# d! %!c&". Está constituido por un casquillo de aluminio, en cuyo interior va una determinada cantidad de explosivo.
'$ D!ton"dor!# !()ctrico#. e activan, como su nombre indica, por medio de energía el'ctrica. on los mas usados en la actualidad. e compone de tres partes colocadas dentro de un casquillo metálico de aluminio o cobre *que es el usado en las minas de carbón+. Estas tres partes son" la parte el'ctrica, la retardadora y la explosiva. < La parte el'ctrica, colocada en la parte superior, esta ormada por el inlamador o cerilla y por los hilos de conexión que son de distintos colores seg!n el tipo de detonador. < La parte retardadora solo existe en los detonadores de tiempo, retardo o microrretardo, los instantáneos no la llevan. 2a colocada en la zona intermedia, entre el inlamador y la parte explosiva. Es un casquillo metálico relleno de una pasta explosiva retardadora de precisión que arde a una velocidad calculada. < La parte explosiva esta alojada en la zona inerior del casquillo y esta compuesta por dos cargas, una menor llamada carga primaria y otra mayor que es la carga base o secundaria. 5uando una corriente el'ctrica pasa por los hilos de conexión, atravesando la resistencia de la cerilla, hace que esta se caliente hasta alcanzar la temperatura de inlamación de la pasta retardadora *o del explosivo si es instantáneo+ que cuando termina de arder hace explotar la carga primaria que explota y hace explotar la carga base.
c$ D!ton"dor!# in#t"nt*n!o#. 6o llevan retardo y la explosión de la carga primaria es instantánea. )n hilo es blanco y el otro depende de la sensibilidad.
d$ D!ton"dor!# d! r!t"rdo d! +,, %i(i#!-undo#. Estos detonadores explosionan con secuencias de medio en medio segundo. los colores de los hilos son el azul y el otro color depende de la sensibilidad.
!$ D!ton"dor!# d! %icrorr!t"rdo d! , %i(i#!-undo#. )sado para trabajos especiales tienen una secuencia de 49 en 49 milisegundos. El color de los hilos es igual que que los anteriores.
/$ 0!c&" (!nt".
Es un cordón lexible que contiene pólvora y por el cual se transmite el uego a una velocidad uniorme hasta el detonador.
-$ Cordón d!ton"nt!. Es un cordón lexible dentro del cual hay pentrita. e usa para transmitir a los explosivos la detonación iniciada por el detonador. #hmetro. -parato destinado a medir la resistencia del circuito de voladura. Explosores. on los aparatos que generan la corriente el'ctrica necesaria para activar el detonador.
0EDIDAS DE SEGRIDAD EN EL 0ANEJO DE EXPLOSIVOS Las medidas de seguridad mas comunes a seguir en un polvorín son" Los explosivos se almacenaran de orma que se pueda dar salida a los productos mas antiguos, ya que de esta manera es mas diícil que caduquen. (ara evitar aplastamiento la máxima altura de almacenamiento será de :,= metros. Los explosivos y los detonadores se almacenaran en nichos dierentes. Es obligatorio llevar un libro de registro en el que se llevara, al día, las entradas, salidas y existencias del polvorín. $entro del polvorín esta terminantemente prohibido umar, llevar aparatos que produzcan llama desnuda y sustancias inlamables. En el interior de la explotación, aparte de estas medidas, hay otras a tener en cuenta" Los explosivos y detonadores estarán almacenados en cores distintos, llamados >minipol>, separados entre si mas de :9 metros. La entrada de explosivos y detonadores no podrá coincidir con la entrada y salida de ning!n relevo. El cordón detonante, a eectos de transporte, se considera como explosivo. e transportarán en sus envases originales, o en sacos y mochilas de capacidad máxima de 4= ?g. olo lo podrán transportar las personas autorizadas por el $irector @acultativo del pozo. )na vez en el tajo las medidas mas comunes a seguir son" olo se podrán emplear explosivos de seguridad, accesorios y aparatos en cuya catalogación se diga claramente que son aptos para minas de carbón. Esta prohibido la iniciación de la voladura con mecha lenta.
6o se cargará ning!n barreno hasta no haber comprobado que el contenido de gris! esta dentro de los límites permitidos *un :A con grisuómetro+, esta misma comprobación se realizará antes de la pega *explosión+. Es obligatorio el empleo de tacos inhibidores o enriadores de gases *tacos de sal+.
TER0INOLOGÍA Barreno. -gujero previamente excavado en la roca donde se introduce el explosivo. -tacador. 2ara de madera usada para introducir los explosivos en el barreno. 5artuchocebo. 5artucho al que se le coloca un detonador y es el encargado de iniciar la explosión de la carga. 3etacado. 3elleno de los barrenos hacia auera con arcilla. Bocazo. e denomina bocazo a los gases que escapan por la boca del barreno cuando el retacado está mal hecho. Explosor. -parato destinado a proporcionar la corriente el'ctrica para iniciar la explosión.
0"rco t!órico
1$ EXPLOSIVOS INDSTRIALES: Los explosivos químicos industriales se clasiican en dos grandes grupos seg!n la velocidad de su onda de choque"
"$ Explosivos 3ápidos y $etonantes. 5on velocidades entre 4.999 y C.999 mis. '$ Explosivos Lentos y $elagrantes. 5on menos de 4.999 mis. Los delagrantes comprenden a las pólvoras, compuestos pirot'cnicos y compuestos propulsores para artillería y cohetería, casi sin ninguna aplicación en la minería o ingeniería civil, salvo en el caso de rocas ornamentales. Los explosivos detonantes se dividen en Primarios y Secundarios seg!n su aplicación. Los (rimarios por su alta energía y sensibilidad se emplean como iniciado res para
detonar a los ecundarios, entre ellos podemos mencionar a los compuestos usados en los detonadores y multiplicadores *ulminato de mercurio, pentrita, hexolita, etc.+. Los ecundarios son los que se aplican al arranque de rocas y aunque son menos sensibles que los (rimarios desarrollan mayor trabajo !til. Estos compuestos son mezclas de sustancias explosivas o no, cuya razón de ser estriba en el menor precio de abricación, en el mejor balance de oxígeno obtenido, y en las características y propiedades que conieren los ingredientes a las mezclas en lo relativo a sensibilidad, densidad, potencia, resistencia al agua, etc. Los explosivos industriales de uso civil se dividen a su vez en dos grandes grupos, que en orden de importancia por nivel de consumo y no de aparición en el mercado son"
A. A-!nt!# E23(o#i4o#: Estas mezclas no llevan, salvo alg!n caso, ingredientes intrínsecamente explosivos. Los principales son" •
-no
•
-lano
•
1idrogeles
•
Emulsiones
•
-no (esado
B. E23(o#i4o# Con4!ncion"(!#: (recisan para su abricación de sustancias intrínsecamente explosivas que act!an como sensibilizadores de las mezclas. Los más conocidos son" •
Delatinosos
•
(ulverulentos
•
$e eguridad En este trabajo se exponen las características básicas de cada explosivo, las sustancias
constituyentes
y
la
inluencia
de
dierentes
parámetros
sobre
la eiciencia alcanzada en las voladuras de rocas.
A-!nt!# !23(o#i4o# #!co# Este grupo engloba, como ya se ha indicado, todos aquellos explosivos que no son sensibles al detonador y en cuya composición no entra el agua. El actor com!n es en
todos ellos el 6itrato -mónico, por lo que seguidamente se analizarán algunas de sus propiedades.
Figura 1. Agentes explosivos secos con base de Nitrato Amónico.
.1. Nitr"to A%ónico: El
6itrato
-mónico
*616#8+
es
una
sal
inorgánica
de color blanco
cuya temperatura de usión es :F9,FG5. -isladamente, no es un explosivo, pues sólo adquiere tal propiedad cuando se mezcla con una pequeHa cantidad de un combustible y reacciona violentamente con 'l aportando oxígeno. @rente al aire que contiene el 4:A de oxígeno, el 6- posee el F9A. -unque el 6- puede encontrarse en diversas ormas, en la abricación de explosivos se emplea aquel que se obtiene como partículas es'ricas o porosas, ya que es el que posee mejores características para absorber y retener a los combustibles líquidos y es ácilmente manipulable sin que se produzcan apelmazamientas y adherencias. La densidad del 6- poroso o a granel es aproximadamente 9,I gJcm8, mientras que las densidades de las partículas del 6- no poroso se acercan a la de los cristales *:,C4 gJcm8+, pero con valores algo ineriores *:,9 :,= gJcm8+ debido a la microporosidad. El 6- de mayor densidad no se emplea debido a que absorbe peor al combustible y por lo tanto reacciona más lentamente con 'l en el proceso de detonación. 6ormalmente, el 6- utilizado tiene una microporosidad del :=A, que sumada a la macroporosidad se eleva al =A.
En cuanto al tamaHo de las partículas suele variar entre : y 8 mm. El 6en estado sólido cuando se calienta por encima de 84,:G5, cambia de orma cristalina" *K+ #rtorrómbico" $ensidad del 5ristal :,C4 gJcm8. i se le adiciona 84.: G5. *M+ #rtorrómbico" $ensidad del 5ristal :,FF gJcm8. Esta transición es acompaHada de un aumento de volumen del 8,FA, produci'ndose seguidamente la rotura de los cristales en otros más pequeHos. 5uando los cristales y se enrían y existe algo de humedad tienden a aglomerarse ormando grandes terrones. La solubilidad del 6- en el agua es grande y varía ampliamente con la temperatura" $e ahí que el -6@# no se utilice en barrenos h!medos. •
- :9G5 el F9,9A solubilidad.
•
- 49G5 e: F=,A solubilidad.
•
- 89G5 el C9,9A solubilidad.
•
- 9G5 el C8,;A solubilidad. La higroscopicidad es tambi'n muy elevada, pudiendo convertirse en líquido en presencia de aire con una humedad superior al F9A. La adición de sustancias inertes hidroílicas como el caolín o las arcillas en polvo evitan que el 6- absorba humedad, aunque tambi'n disminuyen su sensibili.dad. La temperatura ambiente juega un papel importante en el proceso de absorción de la humedad. En ocasiones, los granos de 6- se protegen con sustancias hidróugas que impiden su humedecimiento supericial. El 6- es completamente estable a temperatura ambiente, pero si se calienta por encima de 499G5 en un recipiente cerrado puede llegar a detonar. La presencia de compuestos orgánicos acelera la descomposición y baja la temperatura a la cual 'sta se produce. -sí con un 9,:A de algodón el 6- empieza a descomponerse a los :F9G5.
.. An/o: En :;C tuvo lugar una desastrosa explosión de 6itrato -mónico en /exas 5ity *Estados )nidos+, ya que esa sustancia se había intentado proteger con parainas, y sólo un :A de 'sta ya constituía un buen combustible sensibilizante del 6-. -parte de la propia catástroe, este hecho hizo centrar la atención de los abricantes de explosivos en el potencial energ'tico del 6- y de sus posibilidades como explosivo dado su bajo precio. 5ualquier sustancia combustible puede usarse con el 6- para producir un agente explosivo. En Estados )nidos a inales de los aHos =9 se empleaba polvo de carbón
pero, posteriormente, ue sustituido por combustibles líquidos ya que se conseguían mezclas más íntimas y homog'neas con el 6-. El producto que más se utiliza es el gasoil, que rente a otros líquidos como la gasolina, el Neroseno, etc., presenta la ventaja de no tener un punto de volatilidad tan bajo y, por consiguiente, menor riesgo de explosiones de vapor.
Foto 1. Gránulos de Nitrato Amónico.
Los aceites usados se han aprovechado tambi'n como combustible, pero tienen los inconvenientes de reducir la sensibilidad a la iniciación y propagación, la velocidad de detonación y el rendimiento energ'tico. $ebido a sus altas viscosidades tienden a permanecer en la supericie de los gránulos de 6- ocupando los macroporos. -ctualmente, no está justiicada desde un punto de vista económico la sustitución total o parcial del gas oil, por aceites usados debido a los inconvenientes que entraHan estos productos. El contenido de combustible juega un papel importantísimo sobre las dierentes propiedades del ano. La reacción de descomposición del sistema equilibrado en oxígeno es"
(roduciendo unas ;49 ?calJNg, que puede ser inerior en los productos comerciales seg!n el contenido en materias inertes, y un volumen de gases de ;C9 :. La mezcla estequiom'trica corresponde a un ;=,8A de 6- y un =,CA de gas oil, que equivalen a 8,C litros de 'ste !ltimo por cada =9 Ng de 6-. La inluencia que tiene el porcentaje de combustible sobre la energía desprendida y velocidad de detonación quedan indicadas en la siguiente igura"
Figura 2. Variación de la energía termodinámica y velocidad de detonación del ano con el contenido de gas ! oil.
e ve pues que no interesan ni porcentajes ineriores ni superiores al indicado si se pretende obtener el máximo rendimiento en las voladuras. En ocasiones, como por ejemplo 'pocas de verano, se suele aHadir más gas oil al ano, pues puede llegar a perderse por el calor hasta e:=9A del combustible, con una merma importante en la eiciencia. El control de calidad del ano es sencillo, pues consiste en la extracción del gasoil de una muestra por medio de 'ter, y medida del peso de la misma antes y despu's del proceso.
Figura ". #rocedimiento de laboratorio para medir el porcenta$e de gas % oil.
/ambi'n el contenido de combustible aecta a la cantidad de gases nocivos desprendidos en la explosión *5# O 6#+. 5uando en las voladuras los humos producidos tienen color naranja, ello es un indicativo de un porcentaje insuiciente de gasoil, o bien que el ano ha absorbido agua de los barrenos o no se ha iniciado correctamente. La variación de sensibilidad con la cantidad de combustible tambi'n es acusada, pues con un 4A de gasolina iniciación puede conseguirse con un detonador, aunque la energía disponible es muy baja, y con una cantidad superior al CA la sensibilidad inicial $ecrece notablemente.
Figura &. 'ensibilidad del ano a la iniciación.
/al como se ha indicado anteriormente con el 6-, el agua es el principal enemigo del ano, pues absorbe una gran cantidad de calor para su vaporización y rebaja considerablemente la potencia del explosivo. En cargas de CF mm de diámetro una humedad superior al :9A produce la insensibilización del agente explosivo. En tales casos el !nico recurso de empleo consiste en envolver al -6@# en recipientes o vainas impermeables al agua.
Figura (. )nluencia del contenido de agua sobre la velocidad de detonación.
Las características explosivas del -6@# varían tambi'n con la densidad. 5onorme 'sta aumenta la velocidad de detonación se eleva, pero tambi'n es más diícil conseguir la iniciación.
(or encima de una densidad de :,4 gJcm8 el ano se vuelve inerte no pudiendo ser detonado o haci'ndolo sólo en el área inmediata al iniciador. El tamaHo de los gránulos de 6- inluye a su vez en la densidad del explosivo. -sí, cuando el ano se reduce a menos de :99 mallas su densidad a granel pasa a ser 9,F gJcm8, lo que signiica que si se quiere conseguir una densidad normal entre 9,I y 9,I= gJcm8 para alcanzar unas buenas características de detonación será preciso vibrarlo o compactarlo. (or otro lado, el diámetro de la carga es un parámetro de diseHo que incide de orma decisiva en la velocidad de detonación del ano.
Figura *. )nluencia del diámetro de la carga sobre la velocidad de detonación.
El diámetro crítico de este explosivo está inluenciado por el coninamiento y la densidad de carga. )sado dentro de barrenos en roca con una densidad a granel de 9,I gJcm8 el diámetro crítico es de unos 4= mm, mientras que con :,:= gJcm8 se eleva a C= mm. La sensibilidad de iniciación del ano disminuye conorme aumenta el diámetro de los barrenos. En la práctica los multiplicadores de :=9 g son eectivos en diámetros de carga ineriores a los :=9 mm, y por encima de ese calibre se recomiendan multiplicadores de 99 a =99 g. -unque el ano se emplea predominantemente como carga a granel, es importante saber que la energía por metro lineal de columna disminuye con el desacoplamiento.
5uando el coninamiento de la carga no es grande la >2$> y la presión máxima sobre las paredes de los barrenos disminuyen.
.5. A("n/o: 5omo la densidad del -6@# es baja, la energía que resulta por unidad de longitud de columna es pequeHa. (ara elevar esa energía, desde :;FI se viene aHadiendo a ese agente explosivo productos como el -luminio con unos buenos resultados t'cnicos y económicos, sobre todo cuando las rocas son masivas y los costes de peroración altos. 5uando el aluminio se mezcla con el nitrato amónico y la cantidad es pequeHa la reacción que tiene lugar es"
(ero cuando el porcentaje de aluminio *-l+ es mayor, la reacción que se produce es la siguiente"
Figura 11.+. ,ecto del aluminio sobre la energía desarrollada con respecto a una misma cantidad de ano.
El límite práctico, por cuestiones de rendimiento y economía se encuentra entre el :8 y el:= A. (orcentajes superiores al 4=A hacen disminuir la eiciencia energ'tica. Las especiicaciones que debe cumplir el aluminio son" en cuanto al tamaHo que se
encuentre casi el :99A entre las 49 y las :=9 mallas y en cuanto a la pureza que sea superior al ;A. En estos agentes explosivos, la pureza no es tan crítica como en los hidrogeles, ya que no es de temer la acción galvánica producida por los cambios de p1. Esto signiica que restos o desechos de aluminio de otros procesos pueden emplearse en la abricación del -L-6@#. El límite inerior de tamaHo es debido a que si el -l está en orma de polvo pueden producirse explosiones incontroladas.
6idro-!(!# Los hidrogeles son agentes explosivos constituidos por soluciones acuosas saturadas de 6-, a menudo con otros oxidantes como el nitrato de sodio yJo el de calcio, en las que se encuentran dispersos los combustibles, sensibilizantes, agentes espesantes y gelatinizantes que evitan la segregación de los productos sólidos. El desarrollo de estos explosivos tuvo lugar a inales de la d'cada de los =9 cuando 5ooN y @arnam consiguieron los primeros ensayos positivos con una mezcla del F=A de 6-, 49A de -l y :=A de agua. /ras esos primeros resultados, 5ooN empezó a utilizar como sensibilizante el /6/, y así comenzó en 5anadá la abricación comercial bajo patente, extendi'ndose despu's a Estados )nidos.
(osteriormente, se realizaron las primeras experiencias con hidrogeles sensibilizados con aluminio. Este metal planteaba serios problemas de problemas de empleo, pues reaccionaba con el agua a temperatura ambiente desprendiendo hidrógeno. (ara hidrógeno. (ara evitar ese enómeno se pasó a proteger las partículas de aluminio con productos hidróugos. Pa en :;F; la $upont desarrolló unos nuevos hidrogeles que se caracterizaban por no contener los compu compuest estos os explo explosiv sivos os tradic tradicion ionale ales, s, ni metales particulado particuladoss como sensibiliz sensibilizantes antes undamentales, sino que incorporaban como combustible sustancias orgánicas como las derivadas de derivadas de las aminas, parainas, az!cares, etc. En la @ig. ::.:9 ::.:9 se indican los principales tipos ti pos de explosivos acuosos obtenidos a partir del 6itrato -mónico, en dos grandes grupos que son los hidrogeles y las emulsiones con sus mezclas. 5entrándonos en los hidrogeles que se emplean actualmente, el proceso de abricación se basa basa en el mezc mezcla lado do de una una soluc olució ión n de oxid oxidan ante tess con con otra otra de nitr nitrat ato o de monometilamina *6&&-+ y la adición de diversos productos sólidos y líquidos, tales
como como oxida oxidante ntes, s, espes espesant antes, es, gelati gelatiniz nizant antes, es, etc. etc. La soluci solución ón de oxida oxidante ntess está está constituida por agua, nitrato amónico y nitrato sódico, a la que se aporta tiourea y parte de las gomas que permiten conseguir una viscosidad alta viscosidad alta para retener las burbujas de gas. El nitrato sódico tiene las ventajas de disponer de una gran cantidad de oxígeno y de disminuir el punto de cristalización de las soluciones salinas. La solución de 6&&- se prepara calentando los bidones en los cuales se transporta, ya que 'sta se encuentra solidiicada al tener un punto de cristalización entre los 88 y 8;G5. Este producto tiene unas características como sensibilizante excelentes, pues es muy buen combustible con un balance de oxígeno muy negativo y alta densidad, y además es poco sensible a eectos dinámicos subsónicos de choques y roces. Las proporciones de 6&&- en los hidrogeles oscilan entre el :9 y el 8=A. La mezcla de aditivos sólidos está ormada por aluminio, almidón, gomas y otras sustancias en menor proporción. El aluminio aumenta proporcionalmente la sensibilidad de los hidrogeles y las gomas, y el almidón sirve para espesar las mezclas. En ocasiones se aHaden compuestos capaces de ormar enlaces cruzados que producen la gelatinización de los hidrogeles. (or otro lado, como el porcentaje de agua utilizado no es suiciente para disolver todos los nitratos, cierta cantidad de 'stos se aHaden en estado sólido ormando parte de la ase dispersa. (ara modiicar la densidad se puede proceder a la gasiicaciFn química, química, generalmente con nitrito de sodio, o a la adición de productos de baja densidad, microeseras de vidrio, vidrio, etc.
La mezcla de todos esos componentes se realiza de orma continua o discontinua con mezcladoras dotadas de agitación y que pueden estar instaladas en plantas ijas plantas ijas o sobre camiones. En cuanto a las características de los hidrogeles, ya que en su composición no se utilizan utilizan sensibiliz sensibilizantes antes intrínseca intrínsecamente mente explosivo explosivos, s, poseen poseen una seguridad muy alta alta tanto en su abricación como en su manipulación. - pesar de esto, presentan una apti aptitu tud d a la deto detona naci ción ón muy muy buen buena a que que hace hacen n que que algu alguno noss hidr hidrog ogel eles es pued puedan an emplearse en calibres muy pequeHos e iniciarse con detonadores convencionales. La resistencia al agua es excelente y la potencia, que es una característica undamental de apli aplica caci ción ón,, es equi equiva vale lent nte e o supe superi rior or a la de los los expl explos osiv ivos os conv conven enci cion onal ales es,, pudiendo ajustarse en unción de unción de la ormulación del hidrogel. Las energías desarrolladas oscilan en el rango de las C99 a las :=99 calJg. La densidad puede tambi'n modiicarse, desde 9,I hasta :,F gJcm8, partiendo de un valor básico básico comprendido entre :, y :,=. &ediante la adición de gasiicantes químicos, como ya se ha indicado, o de aditivos de baja densidad puede reducirse tal parámetro. Esas disminuciones inluyen sobre los explosivos haciendo que la velocidad de detonación aumente en muchos casos, así como su sensibilidad.
5omo es obvio, la variedad de productos que pueden obtenerse con distintas composiciones es muy grande. $esde los hidrogeles encartuchados, semejantes a los explosivos gelatinosos convencionales, hasta los vertibles que tienen unas características reológicas que hacen que puedan tratarse como luidos. En este !ltimo caso se pueden aprovechar beneiciosamente las ventajas derivadas de una carga mecanizada así como del hecho de rellenar totalmente el hueco de los barrenos perorados. En lo reerente a los humos de voladura, los hidrogeles sensibilizados con aluminio presentan unas calidades de humo mejores que las obtenidas con explosivos convencionales.
E%u(#ion!# Este grupo de explosivos, que es el de más reciente aparición en el mercado, mantiene las propiedades de los hidrogeles ya citados, pero a su vez mejora dos características undamentales como son la potencia y la resistencia al agua. El inter's de estos productos surgió a comienzos de la d'cada de los F9, cuando se investigaban las necesidades básicas de un explosivo para que se produjera el proceso de detonación combinando una sustancia oxidante con un aceite mineral. Estos constituyentes han permanecido químicamente invariables durante muchos aHos *nitrato amónico O gasoil+, pero, sin embargo, la orma ísica ha cambiado drásticamente. En la /abla ::.4 se resumen, en el orden cronológico de aparición de los explosivos, los oxidantes, combustibles y sensibilizadores empleados en la abricación de cada uno de ellos.
$esde un punto de vista químico, una emulsión es un sistema biásico en orma de una dispersión estable de un líquido inmiscible en otro. Las emulsiones explosivas son del tipo denominado >agua en aceite> en las que la ase acuosa está compuesta por sales inorgánicas oxidantes disueltas en agua y la ase aceitosa por un combustible líquido inmiscible con el agua del tipo hidrocarbonado. El desarrollo de los explosivos ha llevado aparejado una reducción progresiva del tamaHo de las partículas, pasando desde los sólidos a las soluciones salinas con sólidos y, por !ltimo, a las microgotas de una emulsión explosiva. /abla ::.8. e comprende así, que la diicultad de abricación de las emulsiones se encuentra en la ase aceitosa pues, por imperativo del balance inal de oxígeno, el FA en peso de la emulsión, que es el aceite, debe englobar al ;A restante que se encuentra en orma de microgotas.
En la /abla anterior las velocidades de detonación de cada uno de los explosivos, que corresponden a un diámetro dado, relejan la uerte dependencia de la eiciencia de la reacción con el tamaHo de las partículas. La estructura de las emulsiones se observa en las otograías siguientes, donde las microgotas de solución saturada *oxidante+ adoptan una orma poli'drica y no de eseras, con una ase continua de aceite que las envuelve. En la @oto ::.4.c el tamaHo de las microgotas comparado con el de un prill de nitrato amónico es :99 veces más pequeHo.
(ara conseguir una sensibilización adecuada de los explosivos cuando 'stos no contienen sensibilizantes químicos, sólidos o líquidos, se precisa un mecanismo ísico como el de las burbujas de gas, que al ser comprimidas adiabáticamente producen el enómeno de >(untos 5alientes> que avorecen tanto la iniciación como la propagación de la detonación. Los agentes gasiicantes que se utilizan están constituidos por poliestireno expandido o microeseras de vidrio. En lo reerente a los tipos de emulsión, bajo ese t'rmino quedan englobados productos de dierentes propiedades relacionadas con las características de la ase continua y su eecto sobre la viscosidad y consistencia.
eg!n el tipo de combustible, gasoil, parainas, gomas, etc., las características reológicas de las emulsiones son distintas, así como sus aplicaciones y m'todos de empleo. /ambi'n el tipo de agente emulsiicante que se utilice para reducir la tensión supericial entre los dos líquidos inmiscibles y permitir la ormación de la emulsión, puede ayudar a evitar los problemas de coagulación en grandes gotas de la solución de nitrato amónico, así como el enómeno de cristalización de las sales. #tro aspecto a tener en cuenta es el enriamiento del producto desde el momento de su abricación, que se realiza a unas temperaturas próximas a los I9G5, hasta el instante de empleo. El esquema de preparación de las emulsiones, tanto encartuchadas como a granel, se representa en la @ig.::.:. - partir de los dierentes componentes" ase acuosa oxidante, ase combustible y agente emulsiicanteestabilizante, y previo calentamiento de 'stos, se procede a una intensa agitación dinámica obteniendo una emulsión básica que posteriormente se reina para homogeneizarla y estabilizarla en el tiempo. - continuación, se mezcla con los productos secos que se adicionan para ajustar la densidad o la potencia del explosivo. Esos productos sólidos pueden ser" aluminio en polvo, agentes gasiicantes reductores de densidad, gránulos de nitrato amónico, etc. El polvo de aluminio aunque aumenta la energía desarrollada por el explosivo tiene un eecto reductor de la velocidad de detonación.
(or otro lado, la sensibilidad de la emulsión disminuye conorme aumenta la densidad, siendo necesario trabajar por encima del diámetro crítico y utilizar iniciadores potentes.
La tendencia actual hacia el empleo de las emulsiones en las operaciones de arranque con explosivos se undamenta en las numerosas ventajas que presentan" •
&enor precio, ya que en su abricación no se precisa el uso de gomas y 'culas de alto coste.
•
Excelente resistencia al agua.
•
(osibilidad de conseguir productos con densidades entre : y :,= gJcm8
•
Elevadas velocidades de detonación, 999 a =999 mJs, con poco eecto del diámetro de encartuchado.
•
Dran seguridad de abricación y manipulación.
•
(osibilidad de mecanizar la carga y preparar mezclas con -6@#. (or el contrario, los inconvenientes que plantean son los derivados de unas condiciones de preparación muy estrictas, la alterabilidad por las bajas temperaturas, la contaminación durante la carga si se utiliza a granel, el tiempo de almacenamiento y los períodos prolongados de transporte.
ANFO 3!#"do En la tecnología actual de voladuras es incuestionable que el -6@# constituye el explosivo básico. $iversos intentos se han dirigido hacia la obtención de una mayor
energía de este explosivo, desde la trituración de los prills de nitrato amónico de alta densidad hasta el empleo de combustibles líquidos de alta energía, como las nitroparainas, el metanol y el nitropropano, pero comercialmente no han prosperado. El -6@# (esado, que es una mezcla de emulsión base con -6@#, abre una nueva perspectiva en el campo de los explosivos. El -6@# presenta unos huecos intersticiales que pueden ser ocupados por un explosivo líquido como la emulsión que act!a como una matriz energ'tica. @ig.::.:=
-unque las propiedades de este explosivo dependen de los porcentajes de mezcla, las ventajas principales que presenta son" •
&ayor energía.
•
&ejores características de sensibilidad.
•
Dran resistencia al agua.
•
(osibilidad de eectuar cargas con variación de energía a lo largo del barreno.
La abricación es relativamente ácil, pues la matriz emulsión puede ser preparada en una planta ija y transportada en un camión cisterna hasta un depósito de almacenamiento o ser bombeada a un camión mezclador. 5on estos camiones pueden prepararse insitu las mezclas de emulsión con nitrato amónico y gasoil en las proporciones adecuadas a las condiciones de trabajo. @ig. ::.:F.
En la @ig. ::.:C se muestra la variación de la (otencia 3elativa en 2olumen *-6@# :99+ en un -6@# (esado en unción del porcentaje de emulsión. (uede verse cómo un -6@# (esado C9J89 es superior en potencia a un -L-6@# del =A y una mezcla F9J9 es casi comparable a un -L-6@# del :9A. 5uriosamente, cuando la matriz de
emulsión aumenta por encima del 9A la potencia disminuye debido a que la separación de las partículas de -6@# resulta elevada para que 'stas act!en eicientemente como puntos calientes y propagadores de la onda de choque. La densidad de la mezcla aumenta con el porcentaje de emulsión. -lcanzándose la energía máxima para un valor de 'sta de :,8 gJcm8 aproximadamente. En la @ig. ::.:I se indica la variación de la sensibilidad del -6@# (esado conorme aumenta el porcentaje de emulsión. La sensibilidad disminuye al incrementarse la densidad, siendo necesario cada vez un iniciador de mayor peso. (ara una densidad de :,88 se necesita un multiplicador de (entolita de =9 g como mínimo.
5on la reciente aceptación del -6@# (esado en la industria, esos mismos explosivos pero aluminizados hacen posible pensar en una mejora de la eiciencia de las operaciones y ahorro de costes, al tratarse de productos de una alta potencia volum'trica y con un precio relativamente bajo.
El aluminio incrementa la energía total producida, la potencia relativa en volumen, la temperatura y la presión de detonación. El eecto de la adición de aluminio a un -6@# (esado C9J89 *-6@#Jemulsión+ se muestra en la @ig. ::.:;. La /abla ::.. recoge las potencias del -6@#, las emulsiones y diversos -6@# (esados preparados a partir de nitrato amónico poroso de baja densidad, y distintos porcentajes de aluminio. La reacción del aluminio durante la detonación da lugar a la ormación de óxidos sólidos y no productos gaseosos. El volumen de gas que se genera por el explosivo es, por esto, reducido. El calor de ormación de los óxidos de aluminio es muy alto, :F4F9 NQJNg, resultando una ganancia considerable del calor de explosión que aumenta la temperatura de los gases.
Este aumento de la temperatura ayuda a reducir el volumen de los gases, desarrollando 'stos un mayor trabajo al estar más calientes. La adición de aluminio acilita el desarrollo de una mayor cantidad de trabajo para una misma cantidad de explosivo, pudi'ndose entonces aumentar la piedra y el espaciamiento de los esquemas, mientras que se mejora la ragmentación resultante de las voladuras. La @ig. ::.49. permite deinir la composición óptima de un explosivo para obtener una potencia dada. Las potencias relativas en volumen con respecto al -6@# varían entre :,9 P :,;.
E23(o#i4o# -!("tino#o# -lred 6obel en :IC= descubrió que una gran cantidad de nitroglicerina *6D+ podía disolverse y quedar retenida en nitrocelulosa *65+, obteni'ndose un producto con consistencia plástica de ácil uso y manipulación en aquella 'poca. Esa gelatina explosiva ormada por e:;4A de 6D y e:IA de 65 tenía un balance de oxígeno nulo y desarrollaba una energía incluso superior que la 6D pura.>R(osteriormente, con intención de reducir la potencia de esa mezcla explosiva se aHadieron sustancias oxidantes y combustibles, en las proporciones adecuadas para mantener el balance de oxígeno, de manera que además de reducir considerablemente el coste de abricación se conservaba la consistencia gelatinosa. -sí, el porcentaje de 656D de las gelatinas explosivas actuales oscila entre el 89 y el 8=A, y el resto corresponde a los oxidantes como el nitrato amónico, a los combustibles y a otros productos especiales que sirven para corregir la higroscopicidad de los nitratos. - pesar de la pequeHa cantidad de 6D, las potencias resultantes no son tan bajas como parecerían a simple vista, pues se alcanzan niveles próximos al I9Ade la goma pura Las ventajas principales de estos explosivos que se han utilizado con mucha prousión hasta 'pocas recientes son" (otencias elevadas. -ltas densidades, desde :,4 hasta :,= gJcm 8.
Elevadas velocidades de detonación, entre =.999 y F.999 mJs. Dran resistencia al agua y estabilidad química. Los inconvenientes más importantes que presentan son" 3iesgo de accidentes en la abricación y transporte. ensibles a estímulos subsónicos y por consiguiente elevado peligro si la maquinaria golpea o impacta con restos de explosivo. (roduce dolores de cabeza, pues la 6D dilata los vasos sanguíneos. 3educida lexibilidad para la utilización en condiciones ambientales extremas. Elevados costes de abricación. Las principales aplicaciones de estos explosivos se centran en el arranque de rocas duras y muy duras, como cargas de ondo, y en voladuras bajo presión de agua y en barrenos h!medos.
E23(o#i4o# 3u(4!ru(!nto# -quellas mezclas explosivas sensibilizadas con 6D pero con un porcentaje inerior al :=A, tienen una consistencia granular o pulverulenta. $entro de este grupo de explosivos cabe distinguir aquellos que poseen una base inerte y los de base activa. Los primeros, actualmente en desuso, ueron desarrollados por 6obel en :IFC y se componían de 6D y Nieselghur o tierra de inusorios calcinada. Los de base activa, se abrican en su mayoría sustituyendo las sustancias inertes por una mezcla de oxidantes y combustibles que aportan una potencia adicional. El primer oxidante utilizado ue preerentemente el nitrato sódico, que se sustituyó despu's por el nitrato amónico de mayor eiciencia energ'tica. /ambi'n este caso se emplea aditivos especiales para reducir la higroscopicidad del 6-. En otros explosivos pulverulentos parte de la 6D es sustituida, total o parcialmente, por /6/. Las características que poseen estas mezclas explosivas son" (otencias ineriores a las de los gelatinosos. 2elocidades de detonación y densidades ineriores, de 8.999 a .=99 mJs y de 9,; a :,4gJcm8 respectivamente. &uy poca resistencia al agua. -decuados para rocas blandas y semiduras como carga de columna.
E23(o#i4o# d! #!-urid"d e denominan Explosivos de eguridad, en otros países (ermisibles, a aquellos especialmente preparados para su uso en minas de carbón con ambientes inlamables de polvo y gris!. u característica principal es la baja temperatura de explosión. . -ctualmente, los Explosivos de eguridad se clasiican en dos grupos. El primero, es el que en su composición se encuentra un aditivo que juega el papel de inhibidor de la explosión, generalmente cloruro sódico, que seg!n su granulometría, porcentaje, etc., aumenta con mayor o menor intensidad el grado de seguridad rente a una atmósera inlamable.bio manual, mientras que las de sección redonda se utilizan cuando las peroradoras disponen de cambiadores .El segundo grupo, de más reciente aparición y de nominados de eguridad 3eorzada o de %ntercambio lónico, consiguen rebajar la temperatura de explosión mediante diversos ingredientes que al reaccionar en el momento de la detonación orman al inhibidor en ese mismo instante. Estos explosivos suelen estar constituidos por un pequeHo porcentaje de 6g, un combustible, y el par salino nitrato sódicocloruro amónico. La reacción que tiene lugar es" 6a6#8 O 615% O 6a5% O 616#8 el nitrato amónico act!a despu's como oxidante y el cloruro sódico en estado naciente es el que tiene un gran poder rerigerante, mucho mayor que en los explosivos de seguridad clásicos. i, por un allo, un cartucho de explosivo de intercambio iónico detona al aire o bajo unas condiciones de coninamiento d'biles, los enómenos que tienen lugar son la descomposición explosiva de la nitroglicerina y la acción inhibidora del cloruro amómico ya que no se produce la reacción del par salino. En cualquier caso, se evita la delagración que sería muy peligrosa en una atmósera inlamable. Las características prácticas de los explosivos de seguridad son" una potencia media o baja, velocidades de detonación entre 4.999 y .=99 mis, densidades entre : y :,= gJcm8 y mala resistencia al agua, salvo en alg!n compuesto.
Pó(4or"# -ctualmente, la pólvora para uso minero tiene la siguiente composición" 6itrato (otásico *C=A+, -zure *:9A+ y 5arbón *:=A+. (resentándose siempre granulada y graitada, con dimensiones que oscilan entre 9,: mm y mm y envasada generalm'nte en bolsas de :, 4,= P= Ng. La velocidad de combustión depende de la densidad de la pólvora y condiciones de coninamiento, y es siempre inerior a los 4.999 mJs, por lo que obviamente es un explosivo delagrante. La potencia que desarrolla con respecto a la goma pura es del orden del 4IA, y la energía especíica de 48.I99 NgmJNg, con una
temperatura máxima de unos 499G5. La resistencia al agua es muy mala. 1oy en día, la utilización de la pólvora se ha reducido a la extracción de bloques de roca ornamental y al arranque de materiales muy elastoplásticos como los yesos, que rompen mejor bajo el eecto continuado de los gases que por una tensión puntual instantánea. e trata pues de aprovechar el gran empuje de los gases más que el eecto rompedor que es bajo.
E23(o#i4o# d! do# co%3on!nt!# Los explosivos de dos componentes, tambi'n llamados explosivos binarios, están constituidos por dos sustancias que individualmente pueden clasiicarse como no explosivas. 5uando se transportan o almacenan separadamente, normalmente, no están reguladas como si ueran explosivos, aunque sí deben ser protegidas de los robos. El explosivo binario más com!n es una mezcla de nitrato amónico pulverizado y nitrometano, aunque tambi'n se han utilizado otros combustibles de, cohetes. Los dos componentes se suelen transportar al área de trabajo en recipientes separados, y a continuación el combustible líquido es vertido en el recipiente de nitrato amónico. $espu's de un tiempo de espera predeterminado la mezcla se vuelve sensible al detonador y ya está lista para su uso. Los explosivos binarios se utilizan cuando se requieren pequeHas cantidades de explosivos, como sucede en obras especiales de cimentaciones, nivelaciones, zanjas de cables, etc. 5uando los consumos son elevados, el mayor precio y el inconveniente de tener que preparar las mezclas en el lugar de trabajo les hacen poco atractivos rente a los explosivos convencionales.
E23(o#i4o# co%!rci"(i7"do# !n E#3"8" En las /ablas ::.= y ::.F se resumen las características t'cnicas principales de los explosivos comerciales en EspaHa por la )EE, . -. 5omo puede observarse existen siete amilias de explosivos" -6@#, hidrogeles, emulsiones, -6@# (esados, gelatinosos, pulverulentos y de seguridad. -demás de indicarse los campos de aplicación de los distintos tipos de explosivos, se dan los valores característicos de dierentes propiedades. La potencia relativa, expresada en tanto por ciento, se reiere a la goma pura, que se toma como explosivo patrón asignándole el valor :99. Las pruebas realizadas para medir la energía disponible para producir los eectos mecánicos son las del bloque de plomo */raulz+ y mortero balístico. La densidad de encartuchado es una característica muy interesante de los explosivos, que depende en gran parte de la granulometría de los componentes sólidos y tipo de materias primas empleadas en su abricación. La velocidad de detonación seHalada corresponde a ensayos realizados con cartuchos de 4F mm de diámetro, cebados con un detonador del n!mero I. @inalmente, se indica el calor de explosión y la resistencia al agua. Esta !ltima releja el comportamiento de los explosivos ante la humedad y depende de su composición. medida que aumenta la proporción de sales oxidantes disminuye la resistencia al agua, especialmente en el caso del nitrato amónico, por ser muy higroscópico. (or el contrario, las gomas y los hidrogeles son los explosivos que mejor se comportan en ambientes h!medos o bajo agua.
(or otro lado, en la /abla ::.F se relejan las dimensiones de los cartuchos de los dierentes tipos de explosivos que se comercializan, el peso aproximado y el tipo de encartuchado empleado.
Pro3i!d"d!# d! (o# !23(o#i4o# : Fu!r7"" 5apacidad de trabajo !til de un explosivo, es com!n reerirse a ella como potencia. •
D!n#id"d d! E%3"9u!" Esta medida se expresa con la cantidad de cartuchos por caja de 4= Ng.
•
V!(ocid"d d! d!ton"ción" Es la velocidad con la cual la onda de detonación viaja por el explosivo, se expresa en metros por segundo. Esta propiedad depende de la densidad del explosivo, de sus componentes, tamaHo de las partículas y grado de coninamiento.
•
S!n#i'i(id"d" Es el mínimo de energía, presión o potencia que es necesaria para que surja la iniciación.
•
R!#i#t!nci" "( "-u"" 5apacidad del explosivo para resistir el contacto o sumergimiento en agua sin que esto aecte su capacidad de detonación.
•
E%"n"cion!#"
En
la construcción se
conoce
como
emanaciones
a
los gases tóxicos. iempre que se produce una explosión, esto da lugar a vapor de agua, dióxido de carbono y nitrógeno, mismos que nos son tóxicos, pero que orman gases asixiantes como monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno. •
In/("%"'i(id"d" Es la acilidad con que un explosivo responde a una llama o calor .
En r!#u%!n Los explosivos son mezclas con poca estabilidad química, razón por la cual pueden transormarse abruptamente en gases, al tiempo que producen altas presiones en breve tiempo. e emplean en diversas obras como en la construcción de presas, sistemas de conducción el'ctrica, gasoductos, oleoductos, sistemas de drenaje, vías, canales, t!neles y compactación desuelos, entre otras aplicaciones. Los explosivos convencionales y los agentes explosivos poseen propiedades dierenciadoras que los caracterizan y que se aprovechan para la correcta selección, atendiendo al tipo de voladura que se desea realizar y las condiciones en que se debe llevar a cabo. Las propiedades de cada grupo de explosivos permiten además predecir cuáles serán los resultados de ragmentación, desplazamiento y vibraciones más probables. Las características más importantes son" potencia y energía desarrollada,
velocidad de detonación, densidad, presión de detonación, resistencia al agua y sensibilidad. #tras propiedades que aectan al empleo de los explosivos y que es preciso tener en cuenta son" los humos, la resistencia a bajas y altas temperaturas, la desensibilización por acciones externas, etc. D!/("-r"nt!# on los explosivos en los que la reacción se inicia por mecanismos químicos tradicionales" activación termocin'tica. La velocidad de estos no supera la velocidad del sonido *medida en el medio explosivo, que siendo sólido o líquido, es muy superior a la del aire+. La barrera del sonido atempera la energía cedida por este, de modo que no son muy potentes. u inter's es escaso" pirotecnia y algunas aplicaciones en las que se requieran baja energía. En esta línea, los propelentes son considerados un subgrupo de los explosivos delagrantes. •
(ólvora negra
•
6itrato de (otasio
D!ton"nt!# La reacción en este grupo se autoabastece por una onda de choque, supersónica *en el medio que recorre+, que inicia al explosivo a medida que esta transcurre. $ada la alta velocidad de la reacción son explosivos muy potentes. $entro de esta clase se pueden incluir todas las sustancias explosivas mencionadas a continuación.
Su#t"nci"# !23(o#i4"# 3or #!n#i'i(id"d Pri%"rio# on aquellas sustancias que requieren cantidades ínimas de energía para activarse. on de gran peligrosidad y generalmente se utilizan legmatizados *insensibilizados+. u potencia es modesta en comparación con los demás grupos. •
/riyoduro de amonio
•
@ulminato de mercurio
•
@ulminato de plata
•
-zida de plomo o nitruro de plomo.
•
-zida de plata
•
Estinato de plomo o trinitroresorcinato de plomo.
•
1exanitrato de manitol
•
-cetiluro de plata
S!cund"rio# 3esponden al grupo más numeroso, con energías de activación intermedias aunque no estrictamente homog'neas. Las potencias son muy altas, encontrándose en el orden de los DS. •
6itroglicerina &uy sensible. Deneralmente se le aplica un desensibilizador.
•
/rilita o /6/
•
1exógeno, 3$T 5iclonita *trinitroenilmetilnitramina+
•
(entrita, (/, (E/6 /etranitrato de pentaeritrita
•
Ucido pícrico o /6( */rinitroenol+
•
(icrato de amonio
•
/etranitrometano
•
#ctógeno o 1&T *5iclotetrametilentetranitramina+
•
6itrocelulosa
•
5loratita
T!rci"rio# @amilia constituida casi en unanimidad por 6-@# *nitrato de amonioJuelóleo+ conocida su enorme insensibilidad. •
-6@# o 6-@# en castellano.
Su#t"nci"# !23(o#i4"# 3or uti(i7"ción Inici"dor &aterial energ'tico, con una energía de activación relativamente baja, utilizado para iniciar a un explosivo secundario. uelen ser explosivos de alta sensibilidad *primarios+ en combinación de acuerdo al impulso requerido" impacto, el'ctrico o t'rmico. uelen ser llamados detonadores al estar encartuchados comercialmente.
C"r-" Es la masa base que explotará y es objeto del diseHo de la voladura. El iniciador es el responsable de iniciar la carga. -lgunas sustancias pueden no requerir iniciador" pólvora, nitroglicerina o pentrita se inlaman con relativa acilidad bajo la llama.
0u(ti3(ic"dor En ciertas ocasiones la carga no detona con el iniciador, por lo que se requiere un explosivo intermedio que sea sensible al iniciador y a la vez inicie a la carga. &uy recuentemente los naos requieren de este tipo de carga.
Su#t"nci"# !23(o#i4"# %!7c("d"#
- menudo las sustancias carecen de todas las propiedades solicitadas para una unción0 por ejemplo" la nitroglicerina es muy inestable, el nitrato amónico muy mediocre o el estinato de plomo debería ser más sensible a la llama. (ara soslayar dichos problemas se recurre a mezclas de estos para potenciar debilidades. 5omercialmente se conocen"
Din"%it"# La dinamita es un explosivo compuesto por nitroglicerina y dióxido de silicio. Es una mezcla grisácea y aceitosa al tacto, considerada un explosivo potente *comparado con la pólvora, el ulminato de mercurio y otros explosivos d'biles+.
Go%"# La Doma4 es un explosivo del tipo dinamita de abricación espaHola para uso industrial *sobre todo en minería+ por la )nión EspaHola de Explosivos, .-. *actualmente &-T-&+. e comercializa al menos en dos variantes, la Doma4 E5 y la Doma4 E5#.
Pu(4!ru(!nt"# Existe un error" las dinamitas no contienen dióxido de silicio en cantidad importante. (ueden llevar en su composición nitrocelulosa, colorantes, estabilizantes y varios compuestos inorgánicos en pequeHas cantidades.
Pro3i!d"d!# !#3!c/ic"# d! (o# !23(o#i4o# 1.; E#t"'i(id"d 9u%ic". Es la aptitud que el explosivo posee para mantenerse químicamente inalterado durante un cierto periodo de tiempo. Esta estabilidad con la que el explosivo parte de ábrica se mantendrá sin alteraciones mientras las condiciones de almacenamiento sean adecuadas. Esto permitiría al usuario tener un producto totalmente seguro y iable para los trabajos de voladura. Las p'rdidas de estabilidad en los explosivos se producen bien por un almacenamiento excesivamente prolongado o bien porque las condiciones del lugar no sean las adecuadas. i
los
explosivos
son
polvurolentos
con
nitrato
amónico
se
estropearán
perdiendo dinero pero no tendremos accidentes. Los explosivos con nitroglicerina si pierden su estabilidad química puede signiicar que la nitroglicerina se ha descompuesto. El cartucho suda o se observan manchas verdes en la envoltura. En este caso el peligro es inminente y es imprescindible la destrucción de este explosivo.
.; S!n#i'i(id"d.
e deine la sensibilidad de un explosivo como la mayor o menor acilidad que tiene un explosivo para ser detonado. e dice por lo tanto que un explosivo es muy sensible cuando detona sin diicultades al detonador y a la onda explosiva que se produzca en sus cercanías. )n explosivo insensible es todo lo contrario. Los explosivos sensibles aseguran pocos allos en los barrenos. Los insensibles por lo contrario provocarán más barrenos allidos. En este sentido son mejores los explosivos sensibles. -hora bien, están más cercanos a producirse una explosión ortuita que los explosivos insensibles en los que la probabilidad de accidente es prácticamente nula. En este sentido los insensibles son más seguros que los sensibles. Existe otro concepto de
sensibilidad
debido a experimentos realizados
en
los
laboratorios, donde se realizan la sensibilidad al detonador , sensibilidad a la onda explosiva, sensibilidad al choque y sensibilidad al rozamiento. $e estas las dos
primeras son deseadas, mientras que las dos !ltimas son sensibilidades indeseadas. •
S!n#i'i(id"d "( d!ton"dor. /odos los explosivos industriales precisan para su iniciación como norma general de la detonación de otro explosivo de mayor potencia. Este explosivo puede ir colocado dentro de un detonador, de un cordón detonante o de un multiplicador, seg!n el procedimiento que sigamos para la iniciación de la explosión. i alg!n explosivo no uera sensible al detonador, entonces los multiplicadores salvarían esta pega, aunque el ;;A de los explosivos que actualmente se abrican son sensibles al detonador.
•
S!n#i'i(id"d " (" ond" !23(o#i4". e basa en determinar la máxima distancia a que un cartucho cebado trasmite la detonación a otro cartucho receptor. 5olocamos cartuchos en línea y ambos a continuación del otro, separados una determinada distancia d. (ero lo que sucede en realidad es que al cargar los barrenos entre cartucho y cartucho pueden haber materias inertes que siempre diicultan la propagación y a veces llegan a anularla. (or esta razón la norma indica que > la carga cuando se trate de explosivos encartuchados estará constituida por una fila de cartuchos en perfecto contacto unos con otros.> Cartucho cebado" 5artucho con detonador. *Es el cartucho madre+.
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S!n#i'i(id"d "( c&o9u!. Los dierentes tipos de explosivos industriales pueden ser o no sensibles al choque, lo cual no quiere decir otra cosa que en algunos explosivos se puede producir su iniciación por un uerte impacto. La orma de determinar la sensibilidad al choque se hace mediante una maza que se coloca a una
determinada altura con una masa deinida, se mide la altura hasta que el explosivo explota.
S!n#i'i(id"d "( roc!. -l igual que con la sensibilidad al choque existen algunos
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explosivos que son sensibles al rozamiento. Es por esto que existe un ensayo normalizado que nos indica si un explosivo es sensible o no al rozamiento, y en caso de serlo en que grado lo es. Este ensayo se realiza con una máquina provista de un objeto cuyo coeiciente de rozamiento conocemos. La sensibilidad se conoce pasándolo por la longitud de todo el explosivo cada vez con mayor intensidad hasta que el explosivo explote.
5.; V!(ocid"d d! d!ton"ción. La velocidad de detonación es la característica más importante del explosivo. 5uanto más grande sea la velocidad de detonación del explosivo, tanto mayor es su potencia. e entiende por detonación de un explosivo a la transormación casi instantánea de la materia sólida que lo compone en gases. Esta transormación se hace a elevadísimas temperaturas con un gran desprendimiento de gases, casi :9.999 veces su volumen. ea un cartucho de un determinado explosivo & del cual queremos hallar su velocidad de detonación 2. i le introducimos un detonador en el interior y a su vez le practicamos dos oriicios B y 5 de los que salen una mecha patrón cuya velocidad de detonación es conocida, v, y colocamos una placa de plomo, tendremos lo siguiente. 2
velocidad
buscada.
v 2elocidad de mecha. *5onocida+. t B5 O 5E BE *:+ B5 BE 5E 2 B5 . v *4+ -l explotar el detonador explota todo el cartucho, pero lo hace antes en B que en 5, Vpor qu'M. (orque está más cerca del detonador. (or lo tanto las ondas no se encuentran en el punto medio $, sino en otro punto E *visible en la placa por ser de plomo la placa+. El tiempo empleado en seguir un camino o el otro es el mismo, por lo tanto se cumple *:+, y operando llegamos a *4+ que nos determina la velocidad de detonación 2 de un explosivo. (ara algunos trabajos interesan explosivos lentos, de poca potencia. *En canteras de roca ornamental+.
i queremos grandes producciones *sobre todo est'ril+, usaremos explosivos de baja velocidad de detonación, de poca potencia.
5.; Pot!nci" !23(o#i4". La potencia puede deinirse como la capacidad de un explosivo para ragmentar y proyectar la roca. $epende por un lado de la composición del explosivo, pese a que siempre es posible mejorar la potencia con una adecuada t'cnica de voladura. (ara
la
medida
de
la
potencia
de
un
explosivo
existen
en
el laboratorio dierentes t'cnicas de las cuales es la más empleada la del p'ndulo balístico. (or este procedimiento se mide la potencia de un explosivo en porcentaje en relación con la goma pura, a la que se le asigna por convenio la potencia del :99 A.
<.; 6u%o#. e designa como humos al conjunto de los productos resultantes de una explosión, entre los que se encuentran gases, vapor de agua, polvo en suspensión , etc. Estos humos contienen gases nocivos como el óxido de carbono, vapores nitrosos, etc., y si bien su presencia no tiene importancia en voladuras a cielo abierto, si la tiene en voladuras en minas subterráneas y sobre todo si se realizan en lugares con poca ventilación. En este caso pueden ocasionar molestias e intoxicaciones muy graves a las personas que vayan a inspeccionar la voladura. (ara los trabajos subterráneos la composición del explosivo debe tener una proporción suiciente de #4 capaz de asegurar la combustión completa.
S!n#i'i(id"d = di*%!tro crtico. S!n#i'i(id"d: (uede deinirse como la acilidad relativa del mismo para detonar. Esto presenta una paradoja para los t'cnicos en explosivos, pues por un lado una elevada sensibilidad supone una clara ventaja de cara al uncionamiento del explosivo, pero a su vez puede suponer una gran desventaja en cuanto al riesgo de detonar bajo cualquier estímulo accidental. -sí pues, vemos que existen dos conceptos distintos dentro del t'rmino gen'rico de sensibilidad0 el primero relacionado con la mayor o menor acilidad para que un explosivo detone cuando se desea, que denominaremos sensibilidad deseada, mientras que el segundo se reiere a la mayor o menor propensión a que un explosivo detone bajo cualquier estímulo accidental, que denominaremos sensibilidad indeseada. Este !ltimo concepto, in'dito hasta ahora en ala tecnología de los explosivos, puede cuantiicarse en algunos casos como el mínimo estímulo accidental necesario para que
se produzca una explosión. En otras palabras, podemos airmar que una alta sensibilidad indeseada trae consigo una elevada susceptibilidad a la detonación accidental, mientras que una baja sensibilidad indeseada equivale a una baja propensión a la iniciación ortuita, bajo el estímulo de cualquier uente de energía distinta de la normalmente empleada. iempre existe un solapamiento entre ambas sensibilidades, por lo que en general una alta sensibilidad deseada implica una elevada sensibilidad indeseada y viceversa. Esta tendencia está muy acentuada en los explosivos convencionales, en los que se parte de un producto altamente sensible a todo tipo de estímulos, al que se le insensibiliza con una serie de productos. Entre los explosivos más com!nmente empleados, las dinamitas son los de mayor sensibilidad, por llevar en su composición nitroglicerina. /odas ellas se inician ácilmente con detonadores ordinarios y desde luego con cordón detonante de :4 gr J ml. Los hidrogeles son mucho más insensibles, no llevan nitroglicerina y requieren unos iniciadores más potentes, aunque tambi'n todos detonan con detonadores ordinarios y cordones detonantes de :4 gramos para arriba. Estos explosivos evitan todo riego de explosión debido a roces violentos o grandes presiones, como por ejemplo ser pisados por las orugas de un tractor o una excavadora.
Di*%!tro crtico" 5ualquier explosivo en orma cilíndrica tiene un diámetro por debajo del cual no se propaga la velocidad de detonación. (ara explosivos nitrados, como el 6#8 61, puede alcanzar valores hasta de :9 pulgadas, pudiendo ser insigniicante tanto para la pentrita como para el nitruro de plomo, que son los que se utilizan en los cordones detonantes y detonadores. Es necesario decir que en el diámetro crítico inluye la densidad y el coninamiento de los explosivos en los barrenos.
CO0BSTI>N CO0PLETA EN LAS REACCIONES EXPLOSIVAS. 5ombustión completa en las reacciones explosivas. 6o es ácil estudiar detalladamente la inluencia del oxígeno en las características del explosivo0 sin embargo es necesario procurar que si se van a utilizar en minería subterránea no se orme el temido 5# *monóxido de carbono+, porque este gas se ija en la sangre dando lugar a un compuesto llamado Carboxihemoglobina, que paraliza las unciones vitales sin que la agonía se advierta. -demás este gas no es ácilmente detectable ya que es incoloro, inodoro e insípido. (ara lograr este objetivo, el oxígeno debe de estar en la proporción necesaria para que la combustión sea completa, dando así lugar a que todos los átomos de carbono se
oxiden completamente dando 5#4. /odos los átomos de hidrógeno que se ormen deben dar lugar a mol'culas de 14#, pudiendo estar tambi'n presentes mol'culas de nitrógeno, así como mol'culas de oxígeno #4.W
C"r"ct!r#tic"# intrn#!c"# = !2trn#!c"#. e llaman intrínsecas aquellas en las que el operario no puede actuar. Las más importantes son" M /amaHo y tipo de grano. M 5ontenido en ueloil. M 5ontenido de agua. M ensibilidad. @actores externos son aquellos en los que el usuario tiene mucho en que actuar. M $ensidad de la carga. M $iámetro del barreno. M %niciadores. 5aracterísticas %ntrínsecas.
TA0A?O @ TIPO DE GRANO. /ienen orma de granos, parecidos a los granos de arroz, son porosos, rellenos de aire, ya que así tienen una mayor velocidad de liberación de la energía. La porosidad óptima parece estar próxima a 9X9C cmY Jgr
CONTENIDO EN FEL; OIL. La inluencia del ueloil incorporado a la mezcla de nitrato amónico, en proporciones variables viene relejada en la igura. La máxima velocidad de detonación se alcanza para un contenido en ueloil de =X= A0 igualmente para esta proporción se alcanza el equilibrio en oxígeno. En la zona *:+, al disminuir el porcentaje en ueloil, signiica que aumenta el porcentaje en nitrato, y como este es un dador de oxígeno, la zona *:+ presenta un claro exceso en oxígeno. En esta zona se ve que la velocidad de detonación disminuye muy rápidamente, a la vez que el descenso en porcentaje en ueloil. En la zona *4+, donde ya la proporción en nitrato amónico es más pequeHa, hay un deecto de oxígeno, y si bien la velocidad de detonación tambi'n disminuye, lo hace de orma más suave que en la zona *:+.
CONTENIDO DE AGA. En la igura se muestra la inluencia del agua sobre la velocidad de detonación de las nagolitas. Es de sobra conocida la propiedad del nitrato amónico de ser muy hidroscópico *absorbe la humedad+. 5on porcentajes de contenidos en agua ineriores
al ;A la velocidad va disminuyendo, pero conservando siempre velocidades mayores a los 4999 m. 5on humedades superiores al ;A no se deben utilizar nagolitas a granel0 En este caso habría que encargar nagolitas envueltas en plástico para retrasar dicha absorción de agua.
SENSIBILIDAD. e entiende por sensibilidad la mayor o menor acilidad que tiene un explosivo para ser detonado. Los anos son unos explosivos de detonación > no ideal >, es decir, son muy insensibles, cualidad esta que es !til para evitar accidentes, pero puede provocar el allo en el barreno. En la mayoría de los casos se usan como carga de columna, siendo la carga de ondo las gomas, encargándose estas de la correcta explosión de toda la carga. En ocasiones la nagolita se puede utilizar sola en grandes diámetros de sondeo, mayores siempre de C pulgadas. En este caso conviene aumentar l sensibilidad, consigui'ndose esto con el aumento de la densidad en el interior del barreno, prensando la nagolita con la tacadera, con cuidado en pasarnos, ya que la nagolita podría surir allos, debiendo procurar que la densidad no sobrepase del 9X;= 9X;F A.
Pro3i!d"d!# d! (o# !23(o#i4o# 1. POTENCIA @ ENERGIA La potencia es, desde el punto de vista de aplicación industrial, una de las propiedades más importantes,ya que deine la energía disponible para producir eectos mecánicos. Existen dierentes ormas de expresar la potencia *trength+ de un explosivo. En las antiguas dinamitas *traight dynamites+ era el porcentaje de nitroglicerina el parámetro de medida de la potencia. Bosteriormente, con la sustitución parcial de la nitroglicerina por otras sustancias, y la realización de ensayos comparativos de laboratorio, se pasó a hablar de Potencia Relativa por Peso *3elative Seight trength+ y Potencia Relativa por Volumen *3elative BulN trength+. -sí, es recuente reerir la potencia de un explosivo
en tantos por ciento de otro que se toma como patrón, Doma pura, -6@#, etc., al cual se le asigna el valor :99. Existen varios m'todos prácticos para medir la potencia o la energía disponible de un explosivo, todos ellos muy discutibles debido a las peculiaridades, que presentan y a su repercusión en los resultados cuando se comparan con los rendimientos obtenidos en las voladuras.
.VELOCIDAD DE DETONACION Es la velocidad a la que la onda de detonación se propaga a trav's del explosivo y, por lo tanto, es el parámetro que deine el ritmo de liberación de energía. Los actores que aectan a la >2$> son" la densidad de la carga, el diámetro, el coninamiento, la iniciación el envejecimiento del explosivo. (ara los tres primeros, conorme aumentan dichos parámetros las >2$> resultantes crecen signiicativamente.
En cuanto a la iniciación, si no es lo suicientemente en'rgica puede hacer que el r'gimen de detonación comience con una velocidad baja, y con resZ pecto al envejecimiento, 'ste hace que la >2$> tambi'n disminuya al reducirse el n!mero y volumen de las burbujas de aire, sobre todo en los explosivos gelatinosos, ya que son generadores de puntos calientes. Existen diversos m'todos de medida de la ,2$>, entre los que destacan" &'todo $R-utriche. ?ode[imetro. 5ronógrao.
.1. 0)todo DAutric&! e basa en comparar la >2$> del explosivo con la velocidad ya conocida de un cordón detonante. e coge un cordón con una longitud determinada y se marca el punto medio del mismo, que se hace coincidir con una seHal eectuada sobre una plancha de plomo en la cual se apoya, y a continuación, se insertan los extremos del cordón dentro del explosivo a una distancia preijada >d>. La carga de explosivo, >que puede estar alojada en un tubo metálico, se inicia en uno de los lados con un detonador. 5omo la onda de choque energiza a su vez en instantes dierentes a los extremos del cordón, la colisión
de las ondas : y 4 tiene lugar sobre la plancha a una distancia>a> del punto medio del cordón. -sí pues, la >2$.R, del explosivo se determinará a partir de"
.. od!i%!tro e basa en la variación de la resistencia de un cable sonda que atraviesa axialmente una columna de explosivo. (or medio de un equipo, denominado ?ode[imetro, conectado a un osciloscopio se mide la variación de tensión que es proporcional a la resistencia, al mantener en el circuito una intensidad de corriente constante. -lavanzar la onda de detonación a lo largo del explosivo, la resistencia el'ctrica disminuye determinándose la >2$>a partir de la tensión a la cual es proporcional.
.5. Cronó-r"/o 5on dos sensores introducidos en el explosivo y colocados a una distancia determinada, puede calcularse la >2$\sin más que medirel tiempo de activación de cada sensor.
5.DENSIDAD La densidad de la mayoría de los explosivos varia entre 9,I y :,F gJcm8, y al igual que con la velocidad de detonación cuanto mayor es, más intenso es el eecto rompedor que proporciona. En los agentes explosivos la densidad puede ser un actor crítico,
pues si es muy baja se vuelven sensibles al cordón detonante que los comienza a iniciar antes de la detonación del multiplicador o cebo, o de lo contrario, si es muy alta, pueden
hacerse
insensibles
y
no
detonar.
Esa
densidad
límite
es
la
denominada ensidad de !uerte" que se deinirá más adelante. La densiqad de un explosivo es un actor importante para el cálculo de la cantidad de carga necesaria para una voladura. (or regla general, en el ondo de los barrenps, que es donde se necesita mayor concentración de energía para el arranque de la roca, se utilizan explosivos más densos, como son los gelatinosos e hidrogeles, mientras que en las cargas de columna se requieren explosivos menos densos0 como son los pulverulentos y los de base -6@#. La concentración lineal de carga ]q^\ en un barreno de diámetro >$\ y una densidad >(.\, se calcula a partir de"
donde" (. $ensidad del explosivo *gJcm 8+. $ $iámetro de carga *mm+. 5uando los barrenos tienen una gran longitud, un enómeno que suele estar presente es la variación de la densidad del explosivo a lo largo de la co_umna del mismo, como consecuencia de la presión hidrostática. En la @igura :9.C. se representan las curvas correspondientes a la densidad en el ondo del barreno y la densidad media de toda la columna, en unción de su altura, para una emulsión con una densidad de encartuchado de :,94 gJcm8y una densidad básica de :,8= gJcm8, cargada en barrenos de 4=9 mm de diámetro.
Curvas de densidad de una emulsión en función de la profundidad de los barrenos en condiciones secas#
PRESION DE DETONACION La presión de detonación de un explosivo es unción de la densidad y del cuadrado de la velocidad de detonación. e mide en el plano 5Q de la onda de detonación cuando se propaga a trav's de la columna de explosivo, como ya se ha indicado. -unque la presión de detonación de un explosivo depende, además de la densidad y de la >2$\, de los ingredientes de que est' compuesto, una órmula que permite estimar dicho parámetro es"
donde" ($ (resión de detonación *&pa+. (. $ensidad del explosivo *gJcm 8+. 2$ 2elocidad de detonación *mJs+. Los explosivos comerciales tienen una ]($\ que varía entre =99 y :,=99 &(a. D'neralmente, en rocas duras y competentes la ragmentación se eect!a más ácilmente con explosivos de alta presión de detonación, debido a la directa relación que existe entre esta variable y los mecanismos de rotura de la roca.
ESTABILIDAD Los explosivos deben ser químicamente estables y no descomponerse en condiciones ambientales normales. )n m'todo de probar la estabilidad es mediante la prueba -bel, que consiste en el calentamiento de una muestra durante un tiempo determinado y a una temperatura especíica,
observando
el
momento
en
que
se
inicia
su
descomposición. (or ejemplo, la nitroglicerina a I9G5 tarda 49 minutos en descomponerse. La estabilidad de los explosivos es una de las propiedades que está relacionada con el tiempo máximo de almacenamiento de dichas sustancias para que 'stas no se vean mermadas en los eectos desarrollados en l as voladuras.
RESISTENCIA AL AGA Es la capacidad para resistir una prolongada exposición al agua si n perder sus características. 2aría de acuerdo con la composición del explosivo y generalmente está vinculada a la proporción de nitroglicerina o aditivos especiales que contengan, así las gomas, los hidrogeles y las emulsiones son muy resistentes al agua. Las sales oxidantes, como el nitrato amónico en el -6@#, disminuyen intensamente la resistencia
al agua pues son muy higroscópicas. La escala de clasiicación generalmente aceptada va desde" 6ula, Limitada, Buena, &uy Buena y Excelente. En la primera, el explosivo no tiene ninguna resistencia al agua, mientras que la !ltima, garantiza una exposición superior a :4 horas.
<;. SENSIBILIDAD Esta característica engloba varios signiicados dependiendo del tipo de acción exterior que se produzca sobre el explosivo.
; Acción contro("d". La sensibilidad aquí es equivalente a la aptitud a la detonación por un iniciador y un detonador+.
; Acción incontro("d". La sensibilidad es una medida de la acilidad con la que un explosivo puede ser detonado por calor, ricción, impacto o choque.
<.1. S!n#i'i(id"d " (" inici"ción Los explosivos deben ser suicientemente sensibles para ser detonados por un iniciador adecuado. Esta capacidad varía seg!n el tipo de producto, así por ejemplo, para la mayoría de los explosivos gelatinosos se emplean detonadores, mientras que los agentes explosivos requieren en general de un multiplicador o cartucho cebo de mayor presión y velocidad de detonación. El ensayo de sensibilidad a la iniciaciónse realiza sobre una placa de plomo en la que se deposita un cartucho de explosivo con unas dimensiones determinadas y con dierentes disparos se determina la potencia mínima del detonador que se precisa. )na clasiicación que se emplea es la siguiente" Explosivos sensibles al detonador nG I y los no sensibles al detonador nG I El citado detonador, que es el más utilizado, tiene una carga de 4 g mezcla de ulminato de mercurio *I9A+ y clorato potásico *49A+ o una carga de pentrita prensada equivalente.
<.. S!n#i'i(id"d "( c&o9u! = " (" /ricción -lgunos explosivos pueden detonar por eecto de estímulos subsónicos, tales como" choques o ricción. (or seguridad es importante conocer su grado de sensibilidad rente a estas acciones, especialmente durante su manipulación y transporte. El ensayo de resistencia al choque suele realizarse con un martillo de caída *?ast+,que consiste en colocar sobre un yunque una muestra de explosivo, generalmente de 9,: g, sobre la que se deja caer un peso de acero de 9,= a :9 Ng, desde dierentes alturas, para observar si explosiona o no. - título de ejemplo, con un martillo de 4 Ng, el ulminato de mercurio detona con una altura de caída de : a 4 cm, la nitroglicerina con a = cm, la dinamita con := a 89 cm, y los explosivos amoniacales con caídas de 9 a =9 cm. El ensayo de ricción más utilizado es el de Qulius (eter, en el cual se somete a un explosivo a un proceso de rozamiento entre dos supericies de porcelana sin barnizar sobre las que se ejercen dierentes presiones. /ras la prueba se puede apreciar si ha existido carbonización, delagración o explosión. Los resultados se expresan en Ng, que corresponde a la presión con la que act!a el punzón de porcelana sobre la plaquita en la que se deposita el explosivo.
<.5. S!n#i'i(id"d "( c"(or Los explosivos al ser calentados de orma gradual llegan a una temperatura en que se descomponen repentinamente con desprendimientos de gases, aumentando poco a poco hasta que al inal se produce . una delagración o bien una pequeHa explosión. - esa> temperatura se la denomina $punto de ignición%# En la pólvora varía entre 8999y 8=9G5Pen los explosivos industriales entre :I9Gy 489G5. Esta característica es dierente de la sensibilidad aluego, que indica su acilidad de inlamación. -sí, la pólvora a pesar de su buen grado de sensibilidad al calor es muy inlamable, explosionando hasta con una chispa, lo mismo que la nitrocelulosa.
<.<. Di*%!tro crtico Las cargas de explosivo con orma cilíndrica tienen un diámetro por debajo del cual la onda de detonación no se propaga o si lo hace es con una velocidad muy por debajo a la de r'gimen, a dicha dimensión se la denomina $iámetro cr&tico%# Los principales actores que inluyen en el diámetro crítico de un explosivo son" el tamaHo de las partículas,la reactividad de sus constituyentes, la densidad y el coninamiento de los mismos.
TRANS0ISION DE LA DETONACION Latransmisión por $simpat&a% es el enómeno que se produce cuando un cartucho al detonar induce en otro próximo su explosión. )na buena transmisión dentro de los barrenos es la garantía para conseguir la completa detonación de las columnas de explosivo. (ero cuando esos barrenos se hallan próximos o las cargas dentro de ellos se diseHan espaciadas, se puede producir la detonación por simpatía por medio de la transmisión de la onda de tensión a trav's de la roca, por la presencia de aguas subterráneas y discontinuidades estructurales o por la propia presión del material inerte de los retacados intermedios sobre las cargas adyacentes.
,nsayo de transmisión por simpatía
En todos estos casos los resultados de ragmentación y vibraciones se verán perjudicados seriamente. )no de los m'todos para medir la capacidad o aptitud de la propagación
por
simpatía,
tambi'n
deinido
como $Coeficiente
de
'utoexcitación%" consiste en determinar la distancia máxima a la que un cartucho
cebado hace explotar a otro cartucho receptor sin cebar, estando ambos dispuestos en línea seg!n su eje y apoyados bien sobre una supericie de tierra o metálica, o incluso, dentro de tubos de dierentes materiales o al aire. En la mayoría de los explosivos industriales las distancias máximas hasta las que se produce la detonación por simpatía están entre 4 y I veces su diámetro, dependiendo del tipo de explosivo. Las medidas de los 5oeicientes de -utoexcitación pueden eectuarse de orma $irecta o %nversa, aunque en este !ltimo caso sólo se transmite aproximadamente el =9A de la energía que da la $irecta. Los actores que modiican los resultados de estas pruebas son" el envejecimiento, el calibre de los cartuchos y el sistema utilizado para hacer la prueba, En cuanto a la transmisión de la detonación entre cargas cilíndricas con barreras inertes, se ha investigado poco desde el punto de vista práctico, pues la mayor parte de las experiencias se han llevado a cabo
interponiendo entre la carga cebo y la receptora materiales homog'neos sólidos o líquidos, pero no materiales granulares como los que se emplean en los retacados intermedios, grava de trituración, arena o detritus de peroración.
DESENSIBIL(ACION En muchos explosivos industriales, se ha observado que la sensibilidad disminuye al aumentar la densidad por encima de un determinado valor. Este enómeno, es más acusado en aquellas composiciones o agentes explosivos que no contienen sustancias como el /6/, la 6itroglicerina, etc, (ara los hidrogeles y las mezclas tipo -6@# la variación de sensibilidad con la densidad es mucho mayor que para los explosivos gelatinosos, En la @ig. se observa la inluencia de la densidad del -6@# sobre la ]2$\. (or encima de valores de :,: gJcm 8 lavelocidad cae drásticamente, por lo que a las densidades y a las presiones que producen esos niveles de coninamiento se las denominan como $ensidades y Presiones de !uerte%" La desensibilización puede estar producida por" (resiones hidrostáticas y (resiones dinámicas. El primer caso sólo se suele presentar en barrenos muy proundos y no es por esto muy recuente. En la desensibilización dinámica pueden distinguirse a su vez tres situaciones"
Velocidad de detonación del '()* en función
de la densidad#
RESISTENCIAS A LAS BAJAS TE0PERATRAS 5uando la temperatura ambiente se encuentre por debajo de los B#5, los explosivos que contienen nitroglicerina tienden a congelarse, por lo que se suele aHadir una cierta cantidad de nitroglicol que hace bajar el punto de congelación a unos 49G5.
CONCLSIONES
e dio a conocer las principales propiedades de los dierentes explosivos, así como mostrar sus principales ventajas y limitaciones.
-ntes de emplear cualquier tipo de explosivo, se debe realizar las pruebas necesarias del mismo para determinar si el explosivo es el correcto en el proceso de voladura a aplicar #
i se desea perorar y volar un yacimiento ya sea a 5ielo -bierto o en ubterráneo0 se recomienda usar explosivos del tipo Delatinoso debido a su mayor potencia relativa, mayor velocidad de detonación y mayor calor de explosión.
eg!n esa clasiicación los explosivos de primera categoría pueden ser empleados en cualquier labor subterránea, los de segunda sólo en las que se garantice buena ventilación y los de tercera solo en supericie.
)no de nuestros principales objetivos era dar a conocer los tipos de explosivos así como tambi'n sus usos y podemos decir que si logramos cumplir este objetivo
