8/12/2019 1. Termodinamica de Los Explosivos

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1. Termodinmica de losexplosivos

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Balance de oxgeno.

sta es la cantidad de oxgeno, expresada en por ciento delpeso, liberada como un resultado de la conversin completadel material explosivo a CO2, H2O, SO2, AlO2, etc. (balancede oxgeno "positivo"). Si hay oxgeno insuficiente para la

reaccin completa de la oxidacin se dice que el compuestotiene un balance de oxgeno negativo. Los explosivoscomerciales deben tener un balance de oxgeno cerca de ceropara minimizar la cantidad de gases txicos, particularmente

monxido de carbono y gases nitrosos que estn presentesen los humos.Algebraicamente en el caso de un ingrediente es el pesomolecular del oxgeno requerido para la combustin completa

(+/-) dividido por el peso molecular del material utilizado.Para el caso de un compuesto o una mezcla es la sumaalgebraica de la multiplicacin del porcentaje por el BO delos ingredientes

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Balance de oxgeno.

Balance de ingredientes de explosivosNitrato de sodio:2NH4NO3 2H2O+N2+1/2O2

Petrleo:CH2 CO2+H2O 3/2O2

%202.080

16+=+=+=BO

%34343.314

16*3===BO

http://m/Tronadura%20en%20rajo/Presentaciones/Tablas%20BO.pdf

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Balancedeoxgeno. Balancedeunexplosivo

Anfo 94,5/5,5

BO=0,945*(+20)+0,055*(343)=0,035%

yaqueBONA=+20%yBOFO= 343%

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ENERGIA DEL EXPLOSIVO.

La energa del explosivo se puede definir de acuerdo a los trminos del trabajode expansin de los gases de alta presin, o sea, el rea bajo la curva PV comose muestra en la fig. 10.3.3, y como se muestra en la siguiente ecuacin:

donde P y V se refieren a la presin y el volumen de los gases de explosin encualquier instante en el tiempo, Pdes la presin de detonacin y Pces la presincrtica a la cual ningn trabajo adicional se realiza debido a la expulsin del gasa la atmsfera.Despus de muchas observaciones sobre el funcionamiento de un amplio rangode explosivos, la presin crtica a la cual el trabajo til cesa, es de alrededorde 100 MPa. Por esta razn, la energa disponible para el trabajo til essustancialmente menor que el trabajo terico obtenido en consideracin de loscalores de formacin de los reactantes individuales.

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Calor de explosin

=

=

formaciondeCalor*esingredient

formacionde*productos

MolesQ

CalorMolesQ

ing

prod

El calor de explosin a presin constante es igual al cambio de entalpa, ypuede estimarse establecindose el balance trmico de la reaccin,multiplicando los calores de formacin de los productos finales por elnmero de moles que se forman de cada uno, y sumndolos, para restar acontinuacin el calor de formacin del explosivo.

Qp =Qing Qprod

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El calor a presin constante no tiene

inters tcnico, pues el proceso de ladetonacin tiene lugar a volumenconstante. As, para calcular esteltimo es necesario incrementar elcalor a presin constante con el

trabajo consumido en la expansinadiabtica.

Qv = Qp + 0,58 x npgsiendo:npg =Nmerodemolesdelosproductosgaseosos.

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7

PMmol

Kcal

Kg

Kcal 1000*=

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En este caso,

BO = 0,945*(+20) + 0,055*(-343) = 0,035%ya que BONA= +20% y BOFO= -343%Que el Anfo est balanceado, por lo que su reaccin es:3NH4NO3+ 1CH2 xH2O + yCo2+zN2Determinar los moles del agua, dixido de carbn y nitrgeno

Ejm. Clculo energa explosivo.Anfo 94.5/5.5

Como regla general:

100*%

**

i

iiii

PMnPMn =

31*80

14*

5,5

5,94**

%

%

molunFOalasignamosSi

%

*

%

*

===

=

FO

NA

FO

FO

NANA

NA

NANA

FO

FOFO

nPM

PMn

PMnPMn

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ParaH:

2x=12+2=14=>x=7

ParaC:

y=1

ParaN:

2z=6=>z=3

3NH4NO3+1CH2 7H2O+1CO2+3N2

Qi ng=3*87,27+1*7=268

Qprod =7*57,8+94,1+3*0=498,7Qp=HP =498,7 268=231Kcal(Apresin

cte)

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Elcalordeexplosinavolumenconstantees:

Qv=Qp+11*0,58=236,38Kcal

Elpesomoleculardelexplosivoes:

PMAnfo =3*80+1*14=254grLuego

Kcal/Kg931gr/Kg1000*gr254

Kcal38,236==vQ

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Volumen de Gases de la explosin (Vg)

Es el volumen que ocupan los gases producidos por unkilogramo de explosivo en condiciones normales.

El volumen molecular, o volumen de la molcula gramo decualquier gas, en condiciones normales es 22,4 litros.Se expresa generalmente en lt/Kg de explosivo

Para el caso de Anfo 94.5/5.5 se tiene:3NH4NO3 + 1CH2 7H2O + 1CO2 +3N2Determinemos los moles por kg de los gases producidos:

Moles de CH2 /Kg Anfo:

Anfode/KgCHdemoles937,3

AnfodeKg)(1gr1000

CHdemoles

Anfodegr254

CHdemol1

2

22

=

=

x

x

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