Apuntes explosivos

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Explosivos TEMA 1. GENERALIDADES Y DEFINICIONES. Características físicas de los explosivos. Explosivo: composición o mezcla de dos sustancias, una explosiva y otra no-explosiva. Son dos sustancias, una oxidante, y otra reductora. Cuando un cartucho explota los gases son aproximadamente 10.000 veces el volumen inicial del cartucho. Para que haga el mejor efecto procuraremos que esté el cartucho lo más encerrado posible. Para hacer una voladura barrenaremos el terreno, a continuación llenamos el barreno con explosivo, y el espacio que quede del barreno sin rellenar se retaca, es decir, tapar el agujero lo mejor posible, lo que permitirá una voladura mucho más efectiva. En caso de no realizar este retacado, la voladura “pegará bocazo”, es decir, los gases producidos en la reacción se escaparán por la parte superior del agujero abierto, con lo cual perderemos mucha efectividad en la voladura. Características generales de los explosivos. Gases Retacad Sin

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ExplosivosTEMA 1. GENERALIDADES Y DEFINICIONES.

Características físicas de los explosivos.

Explosivo: composición o mezcla de dos sustancias, una explosiva y otra no-

explosiva. Son dos sustancias, una oxidante, y otra reductora.

Cuando un cartucho explota los gases son aproximadamente 10.000 veces el

volumen inicial del cartucho.

Para que haga el mejor efecto procuraremos que esté el cartucho lo más

encerrado posible.

Para hacer una voladura barrenaremos el terreno, a continuación llenamos el

barreno con explosivo, y el espacio que quede del barreno sin rellenar se retaca, es

decir, tapar el agujero lo mejor posible, lo que permitirá una voladura mucho más

efectiva. En caso de no realizar este retacado, la voladura “pegará bocazo”, es decir,

los gases producidos en la reacción se escaparán por la parte superior del agujero

abierto, con lo cual perderemos mucha efectividad en la voladura.

Características generales de los explosivos.

Las características básicas de un explosivo y que nos van a ayudar a elegir el

explosivo más idóneo para un fin determinado son las siguientes:

1.- Estabilidad química.

2.- Sensibilidad.

3.- Velocidad de detonación.

4.- Potencia explosiva.

5.- densidad de encartuchado.

6.- Resistencia al agua.

7.- Humos.

Gases

RetacadoSin retacar

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1.- Estabilidad química.

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 fábrica se mantendrá sin

alteraciones mientras las condiciones de almacenamiento sean adecuadas. Esto

permitiría al usuario tener un producto totalmente seguro y fiable para los trabajos de

voladura.

Las pérdidas de estabilidad en los explosivos se producen bien por un

almacenamiento excesivamente prolongado o bien porque las condiciones del lugar no

sean las adecuadas.

Si 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

significar 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.

2.- Sensibilidad.

Se define la sensibilidad de un explosivo como la mayor o menor facilidad que

tiene un explosivo para ser detonado. Se dice por lo tanto que un explosivo es muy

sensible cuando detona sin dificultades al detonador y a la onda explosiva que se

produzca en sus cercanías. Un explosivo insensible es todo lo contrario.

Los explosivos sensibles aseguran pocos fallos en los barrenos. Los

insensibles por lo contrario provocarán más barrenos fallidos. En este sentido son

mejores los explosivos sensibles. Ahora bien, están más cercanos a producirse una

explosión fortuita 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. De estas las dos

primeras son deseadas, mientras que las dos últimas son sensibilidades indeseadas.

Sensibilidad al detonador. Todos 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, según el procedimiento que

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sigamos para la iniciación de la explosión. Si algún explosivo no fuera

sensible al detonador, entonces los multiplicadores salvarían esta pega,

aunque el 99% de los explosivos que actualmente se fabrican son sensibles

al detonador.

Sensibilidad a la onda explosiva. Se basa en determinar la máxima

distancia a que un cartucho cebado trasmite la detonación a otro cartucho

receptor. Colocamos cartuchos en línea y ambos a continuación del otro,

separados una determinada distancia d. Pero lo que sucede en realidad es

que al cargar los barrenos entre cartucho y cartucho pueden haber materias

inertes que siempre dificultan la propagación y a veces llegan a anularla.

Por 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: Cartucho con detonador. (Es el cartucho madre).

Sensibilidad al choque. Los diferentes 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 fuerte

impacto. La forma de determinar la sensibilidad al choque se hace mediante

una maza que se coloca a una determinada altura con una masa definida,

se mide la altura hasta que el explosivo explota.

Sensibilidad al roce. Al igual que con la sensibilidad al choque existen

algunos 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 coeficiente 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.

d

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3.- Velocidad de detonación.

V = velocidad buscada.

v = Velocidad de mecha. (Conocida).

t = BC + CE = BE (1)

V v v

BC = BE – CE V = BC . v (2)

V v BC – CE

La velocidad de detonación es la característica más importante del explosivo.

Cuanto más grande sea la velocidad de detonación del explosivo, tanto mayor es su

potencia.

Se entiende por detonación de un explosivo a la transformación casi

instantánea de la materia sólida que lo compone en gases. Esta transformación se

hace a elevadísimas temperaturas con un gran desprendimiento de gases, casi 10.000

veces su volumen.

Sea un cartucho de un determinado explosivo M del cual queremos hallar su

velocidad de detonación V. Si le introducimos un detonador en el interior y a su vez le

practicamos dos orificios B y C de los que salen una mecha patrón cuya velocidad de

V

D EPlaca de plomo

Mecha patrón vCB

A

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detonación es conocida, v, y colocamos una placa de plomo, como indica la figura,

tendremos lo siguiente.

Al explotar el detonador explota todo el cartucho, pero lo hace antes en B que

en C, ¿por qué?. Porque está más cerca del detonador.

Por lo tanto las ondas no se encuentran en el punto medio D, 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 (1), y operando llegamos a (2) que nos determina la velocidad de detonación V

de un explosivo.

Para algunos trabajos interesan explosivos lentos, de poca potencia. (En

canteras de roca ornamental). Si queremos grandes producciones (sobre todo estéril),

usaremos explosivos de baja velocidad de detonación, de poca potencia.

4.- Potencia explosiva.

La potencia puede definirse como la capacidad de un explosivo para

fragmentar y proyectar la roca.

Depende por un lado de la composición del explosivo, pese a que siempre es

posible mejorar la potencia con una adecuada técnica de voladura.

Para la medida de la potencia de un explosivo existen en el laboratorio

diferentes técnicas de las cuales es la más empleada la del péndulo balístico. Por 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 100 %.

5.- Densidad de encartuchado.

La densidad de encartuchado es también una característica importante de los

explosivos, que depende en gran parte de la granulometría de los componentes

sólidos, y tipo de materias primas empleadas en su fabricación. El usuario en este

caso nada tiene que hacer.

Al ser fundamental que los fondos de los barrenos estén completamente llenos

de explosivos, si estos tuvieran densidad menor de uno y los barrenos tuvieran agua

física, los cartuchos flotarían siendo imposible la carga del barreno. Utilizar en este

caso explosivos de densidad inferior a uno sería un gravísimo error.

6.- Resistencia al agua.

Se pueden diferenciar tres conceptos:

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1.- Resistencia al contacto con el agua.

2.- Resistencia a la humedad.

3.- Resistencia al agua bajo presión de la misma.

Se entiende por resistencia al agua o resistencia al contacto con el agua a

aquella característica por la cual un explosivo sin necesidad de envuelta especial

mantiene sus propiedades de uso inalterables un tiempo mayor o menor, lo cual

permite que sea utilizado en barrenos con agua.

Si un terreno contiene agua emplearemos gomas, riogeles, etc., cuyo comportamiento

al agua es excelente. Nunca se deben emplear explosivos polvurolentos (Anfos) en

contacto directo con el agua. Ahora bien, si el agua la agotamos con la carga de fondo,

podremos emplear en la carga de columna explosivos polvurolentos. En cualquier

caso los explosivos polvurolentos se comportan muy bien en barrenos sumamente

húmedos si el contacto con el agua no es mucho. Es aconsejable en estos casos

hacer la mitad de barrenos para cargarlos rápidamente y efectuar la pega.

En referencia al tercer punto, nos referimos no solo a que el explosivo soporte

el contacto con el agua, sino que además aguante altas presiones debidas a las

grandes profundidades. Los explosivos utilizados en este caso contienen como

aditivos metales pesados, que les confieren características muy especiales, como es

el caso de la goma GV submarina.

7.- Humos.

Se 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.

Retacado

Carga columna (Nagolita)

Carga de fondo (Goma 2)

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Para los trabajos subterráneos la composición del explosivo debe tener una

proporción suficiente de O2 capaz de asegurar la combustión completa.

Sensibilidad y diámetro crítico.

Sensibilidad: Puede definirse como la facilidad relativa del mismo para

detonar.

Esto presenta una paradoja para los técnicos en explosivos, pues por un lado

una elevada sensibilidad supone una clara ventaja de cara al funcionamiento del

explosivo, pero a su vez puede suponer una gran desventaja en cuanto al riesgo de

detonar bajo cualquier estímulo accidental. Así pues, vemos que existen dos

conceptos distintos dentro del término genérico de sensibilidad; el primero relacionado

con la mayor o menor facilidad para que un explosivo detone cuando se desea, que

denominaremos sensibilidad deseada, mientras que el segundo se refiere a la mayor

o menor propensión a que un explosivo detone bajo cualquier estímulo accidental, que

denominaremos sensibilidad indeseada.

Este último concepto, inédito hasta ahora en ala tecnología de los explosivos,

puede cuantificarse en algunos casos como el mínimo estímulo accidental necesario

para que se produzca una explosión. En otras palabras, podemos afirmar 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 fortuita, bajo el estímulo de cualquier fuente de energía

distinta de la normalmente empleada.

Siempre 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 comúnmente empleados, las dinamitas son los de

mayor sensibilidad, por llevar en su composición nitroglicerina. Todas ellas se inician

fácilmente con detonadores ordinarios y desde luego con cordón detonante de

12 gr / ml. Los hidrogeles son mucho más insensibles, no llevan nitroglicerina y

requieren unos iniciadores más potentes, aunque también todos detonan con

detonadores ordinarios y cordones detonantes de 12 gramos para arriba. Estos

explosivos evitan todo riego de explosión debido a roces violentos o grandes

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presiones, como por ejemplo ser pisados por las orugas de un tractor o una

excavadora.

Diámetro crítico: Cualquier explosivo en forma cilíndrica tiene un diámetro por

debajo del cual no se propaga la velocidad de detonación.

Para explosivos nitrados, como el NO3 NH4, puede alcanzar valores hasta de

10 pulgadas, pudiendo ser insignificante 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 influye la densidad y el

confinamiento de los explosivos en los barrenos.

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TEMA 2. COMBUSTIÓN COMPLETA EN LAS

REACCIONES EXPLOSIVAS.

Combustión completa en las reacciones

explosivas.

NOTA. Cae siempre en examen, sobre todo los ejercicios.

No es fácil estudiar detalladamente la influencia del oxígeno en las

características del explosivo; sin embargo es necesario procurar que si se van a

utilizar en minería subterránea no se forme el temido CO (monóxido de carbono),

porque este gas se fija en la sangre dando lugar a un compuesto llamado

Carboxihemoglobina, que paraliza las funciones vitales sin que la agonía se advierta.

Además este gas no es fácilmente detectable ya que es incoloro, inodoro e insípido.

Para 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 CO2. Todos los átomos de hidrógeno que se

formen deben dar lugar a moléculas de H2O, pudiendo estar también presentes

moléculas de nitrógeno, así como moléculas de oxígeno O2.

(x + y) H2O + CO2 + N2 + ...........

Todo el conjunto del explosivo. Otros gases sin importancia.

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EJERCICIOS PRÁCTICOS.

1.- Calcular el coeficiente m de la nitroglicerina en una gelamonita

preparada con nitrocelulosa, así como la composición centesimal de esta

mezcla explosiva para que se verifique una combustión completa.

Nitrocelulosa: C24 H32 ( O NO2 )8 O12. Pm: 1008.

Nitroglicerina: C3 H5 ( O NO2 )2. Pm: 227.

Page 11: Apuntes explosivos

2.- Calcular la composición centesimal de un explosivo compuesto por

3 moles de TNT y ( NH4 ) NO3 para que se verifique una combustión

completa.

TNT: C6 H2 ( NO2)3.

N.A: NO3 NH4.

Page 12: Apuntes explosivos

3.- Se dispone de dos explosivos: cheditta y tetralita. Calcular el

porcentaje de cada uno de ellos para que en su mezcla se verifique una

combustión completa.

Cheditta: Cl O4 NH4.

Tetralita: C6 H2 ( NO2)3 N CH3.

Page 13: Apuntes explosivos

Balance de oxígeno.

Se usa para conocer el porcentaje de oxígeno que le sobra a un elemento, o el

porcentaje que le falta de oxígeno.

1.- Determinar el balance de oxígeno de la tretalita, cuya reacción

explosiva es.

2 C6 H2 ( NO3 )4 N CH3 ----------- CO2 + 13 CO + H2O + 4 H2 + 5 N2

2.- Calcular el balance de oxígeno de la nitroglicerina, cuya reacción

explosiva es:

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C3 H5 ( NO3 ) ----------- 3 CO2 + 5 / 2 H2O + 3 / 2 N2 + 1 / 4 O2

3.- Calcular el balance de oxígeno de la pentrita, cuya reacción

explosiva es:

C3 H5 ( NO3)3 --------- 3 CO2 + 5 / 2 H2O + 3 / 2 N2 + 1 / 4 O2

TEMA 3.- EXPLOSIVOS COMERCIALES.

Generalidades.

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Una vez vistas las propiedades generales de los explosivos, ha llegado el

momento de ver las distintas clases de explosivos que nos ofrece el mercado, para

elegir el adecuado en cada aplicación. Dividiremos los explosivos comerciales en dos

grandes grupos.

Explosivos con nitroglicerina.

Explosivos sin nitroglicerina.

Explosivos con nitroglicerina. Son sin duda los más potentes de los

dos. Esta cualidad no es siempre la mejor, ya que en ocasiones se

prefieren explosivos menos potentes, con el fin de conseguir una

granulometría grande. Son explosivos más delicados, necesitan mejores

condiciones de almacenamiento.

Explosivos sin nitroglicerina. Son más seguros, algo más inestables

y también de una potencia apreciable, aunque menor.

Dinamitas.

Se entiende como tales aquellas mezclas sensibles al detonador entre cuyos

ingredientes figura la nitroglicerina. Su número y clase es extremadamente variado

según países y marcas, variando también sus componentes adicionales, siendo los

principales componentes los siguientes:

Explosivo base: nitroglicerina.

Explosivos complementarios: trilita, nitrobenceno, etc.

Aditivos generadores de oxígeno: nitrato amónico, nitrato sódico, nitrato

potásico, así como cloratos y percloratos.

Sustancias que aumentan la potencia: aluminio, silicio y magnesio.

Clases de dinamitas.

1.- GOMAS.

Están constituidas fundamentalmente por nitroglicerina y nitrocelulosa,

pudiendo llevar en su composición los elementos anteriormente dichos.

Sus principales ventajas son su consistencia plástica, una gran densidad,

magnífico comportamiento al agua y una gran potencia, siendo la goma pura el más

potente de los explosivos comerciales.

Estos explosivos han sido sustituidos por las denominadas gomas especiales

debido precisamente a su elevada sensibilidad unida a su alto precio.

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2.- GOMAS ESPECIALES.

Incorporan como agente oxidante el nitrato amónico, que no siendo un

explosivo base, contribuye a la energía de la explosión, al mismo tiempo que actúa

como oxidante, para obtener un balance de oxígeno adecuado. Esto permite obtener

un explosivo de potencia algo menor que las anteriores gomas, con menores

proporciones en nitroglicerina.

Ya no son tan excesivamente sensibles y además nos ofrecen un menor costo

por unidad de potencia. Conservan su plasticidad, tienen un comportamiento algo peor

al agua, pero excelente de todas maneras, pero son los más adecuados para la

mayoría de los trabajos que se presentan en la práctica, pudiéndose utilizar en

barrenos llenos de agua.

Su aplicación fundamentalmente es como carga de fondo de barrenos de

mediano y gran diámetro, y para la voladura de rocas de consistencia de dura a muy

dura, utilizándose como carga de columna nagolita.

Para diámetros por debajo de dos pulgadas suele utilizarse como carga única

del barreno porque al ser 2 pulgadas el diámetro crítico de las nagolitas, su utilización

es imposible.

Agente explosivo de baja densidad: anfo,

nafo, nagolitas.

Se conocen con el nombre de explosivos polvurolentos, siendo conocidos en

España como nagolitas. Empezaron a emplearse en al década de los setenta,

llegando su consumo a ser el 75% de los explosivos utilizados en le mundo. Es un

explosivo con unas características individuales muy malas, (hidroscópico, poco

potente, mala conservación, ....), sin embargo su precio lo hace el más utilizado hoy en

día en minas a cielo abierto.

Se trate de principalmente de una mezcla de nitrato amónico más fuel – oil.

Características más importantes de los anfos.

Se descubrió sobre el 1950 después de una desastrosa explosión que tuvo

lugar en una fábrica de nitrato amónico en EE.UU. Aparte de otras consecuencias,

este hecho centró la atención de los fabricantes en el potencial demostrado por el

nitrato amónico, y a partir de los años 60 se empezó a utilizar con éxito el nitrato

amónico sensibilizado con fuel-oil.

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Así surgieron los anfos, que por su potencia relativamente elevada, facilidad de

manipulación y sobre todo por su bajo precio, ganó con rapidez la supremacía en la

mayoría de las canteras y minas a cielo abierto existentes.

Características intrínsecas y extrínsecas.

Se llaman intrínsecas aquellas en las que el operario no puede actuar. Las más

importantes son:

1. Tamaño y tipo de grano.

2. Contenido en fuel-oil.

3. Contenido de agua.

4. Sensibilidad.

Factores externos son aquellos en los que el usuario tiene mucho en que

actuar.

1. Densidad de la carga.

2. Diámetro del barreno.

3. Iniciadores.

Características Intrínsecas.

TAMAÑO Y TIPO DE GRANO.

Tienen forma 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 0´07 cm³ /gr

CONTENIDO EN FUEL- OIL.

La influencia del fuel-oil incorporado a la mezcla de nitrato amónico, en

proporciones variables viene reflejada en la figura. La máxima velocidad de detonación

(1)

5 6 7 8 94321

Equilibrio en oxígeno

2500

3000

3500

4000

(2)

V (m/s)

% Fuel - Oil

Page 18: Apuntes explosivos

se alcanza para un contenido en fuel-oil de 5´5 %; igualmente para esta proporción se

alcanza el equilibrio en oxígeno.

En la zona (1), al disminuir el porcentaje en fuel-oil, significa que aumenta el

porcentaje en nitrato, y como este es un dador de oxígeno, la zona (1) 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 fuel-oil.

En la zona (2), donde ya la proporción en nitrato amónico es más pequeña, hay

un defecto de oxígeno, y si bien la velocidad de detonación también disminuye, lo hace

de forma más suave que en la zona (1).

CONTENIDO DE AGUA.

En la figura se muestra la influencia 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). Con porcentajes de contenidos en agua inferiores

al 9% la velocidad va disminuyendo, pero conservando siempre velocidades mayores

a los 2000 m. Con humedades superiores al 9% no se deben utilizar nagolitas a

granel; En este caso habría que encargar nagolitas envueltas en plástico para retrasar

dicha absorción de agua.

SENSIBILIDAD.

Se entiende por sensibilidad la mayor o menor facilidad que tiene un explosivo

para ser detonado.

Los anfos son unos explosivos de detonación “ no ideal ”, es decir, son muy

insensibles, cualidad esta que es útil para evitar accidentes, pero puede provocar el

fallo en el barreno.

En la mayoría de los casos se usan como carga de columna, siendo la carga

de fondo las gomas, encargándose estas de la correcta explosión de toda la carga.

4 86 1022000

2500

3000

3500

% en H2O

V

Page 19: Apuntes explosivos

En ocasiones la nagolita se puede utilizar sola en grandes diámetros de

sondeo, mayores siempre de 7 pulgadas. En este caso conviene aumentar l

sensibilidad, consiguiéndose 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 sufrir fallos, debiendo procurar que la densidad no sobrepase del 0´95

– 0´96 %.

Factores externos.

DENSIDAD DE CARGA.

La figura muestra la influencia de la densidad de carga sobre la velocidad de

detonación.

Se observa que el aumento de la velocidad de detonación es casi lineal con el

aumento de la densidad. En la figura se muestran tres diámetros de sondeo siendo

casi paralelas las tres curvas.

La densidad de carga debe conseguirse en el proceso mismo de su colocación

en el barreno mediante técnicas que van desde el compactado hasta el llenado por

cargadores especiales. De esta forma podríamos conseguir densidades incluso

superiores a la unidad, pero en general la sensibilidad disminuye notablemente con

densidades superiores a 0´95.

DIÁMETRO DE CARGA.

gr / cm³10´950´90´850´8

3”

4”

5”

2000

2500

3000

3500

Page 20: Apuntes explosivos

El efecto del diámetro de la carga sobre la velocidad de detonación en los

anfos se aprecia en la figura; en ella se puede observar como crece la velocidad de

detonación a medida que el diámetro de barreno aumenta hasta cierto límite, (9 – 8

pulgadas), a partir del cual la velocidad de detonación permanece constante.

Este hecho ha llevado a la tendencia de utilizar calibres de perforación cada

vez mayores, porque de esta manera aprovechamos mejor las características de la

nagolita, a la vez que se reducen los costos totales por metro cúbico de roca

arrancada.

Las nagolitas se pueden usar de carga única de barreno para diámetros de

entre 10 a 12 pulgadas y en terrenos semiduros como máximo.

Se sabe que un diámetro próximo a las dos pulgadas es el diámetro crítico más

bajo para lograr una autopropagación satisfactoria de los anfos, por lo tanto nunca se

debe usar este explosivo con diámetros inferiores a las dos pulgadas. Lo más normal

es utilizarla como carga de columna utilizando como carga de fondo explosivos muy

potentes: gomas y riogeles. En este caso con diámetros de 3 pulgadas a mayores se

pueden utilizar para rocas de semiduras a duras.

INICIACIÓN DE LAS NAGOLITAS.

3 4 5 6 7 8

4000

3500

3000

2800

Diámetro en pulgadas

Detonador

Cordón detonanteRetacado

Page 21: Apuntes explosivos

Cebado axial.

Al estudiar la iniciación de un explosivo hay que tratar de conseguir de él una

velocidad de detonación lo más barata posible para conseguir un mayor

aprovechamiento de su potencia.

El iniciador de un barreno cargado de anfo debe proporcionar una energía

suficiente para provocar la detonación de todas sus partículas, porque de no ser así

puede provocar defragación o detonación parcial. Este fenómeno se puede observar

por la emisión de humo naranja que es desprendido después de la explosión. Estos

gases son óxidos nitrosos provocados por:

1. Insuficiencia de cebado.

2. Presencia de agua en el barreno.

3. Mala mezcla de N.A. y F.O.

Cartucho goma 2Anfo

Goma 2

Page 22: Apuntes explosivos

Diversos estudios han demostrado que independientemente de que se consiga

la potencia mínima necesaria para iniciar el anfo, es imprescindible también utilizar

una cantidad mínima de un explosivo muy potente.

Todos los parámetros vistos (diámetro de barreno, dimensión de los granos,

homogeneidad de la mezcla, etc.) influyen en el valor de la velocidad de detonación

alcanzada.

Para diámetros de barreno inferiores a 6 pulgadas estas consideraciones

tienen muy poco valor, puesto que será prácticamente imposible alcanzar velocidades

de detonación superiores a los 3000 metros, por muy bien que las iniciemos.

Actualmente se siguen investigando diversas sustancias metalizadas a base de

aluminio, manganeso, etc., para aumentar sus características energéticas. De

momento no se han obtenido resultados concluyentes.

Para barrenos de 12 pulgadas se han podido conseguir hasta velocidades de

detonación de hasta 4500, utilizando como método de iniciación la iniciación axial,

que consiste en introducir por el eje del barreno cordón detonante con cartuchos de

goma 2, hasta alcanzar 370 gramos de concentración de explosivo por metro lineal. La

iniciación conseguida es la mejor de las posibles, puesto que logran transmitir a todos

los granos de nagolita una perfecta iniciación.

¿Por qué es necesario acelerar el anfo a tan grandes

velocidades de detonación?.

La teoría de mecánica de rocas indica que el explosivo más adecuado para

fracturar una determinada roca es aquel que tiene una velocidad de detonación igual o

parecida a la velocidad propia de transmisión de la roca.

La mayoría de estas rocas, entre las que se encuentran los granitos, dioritas,

basaltos, cuarcitas, etc., tienen una velocidad de transmisión siempre superior a los

400 m/s. Si para su arranque utilizáramos nagolitas del orden de velocidad de

detonación de 3000 m/s, se obtendría, a parte de una mala fragmentación, un frente

de trabajo totalmente irregular y por lo tanto muy inseguro puesto que la nagolita no

tiene la velocidad de detonación suficiente que garantice una potencia desarrollada

capaz de producir buenos efectos de fragmentación en rocas tan duras y compactas.

Podemos pues concluir que el anfo puede ser un explosivo, que con una

iniciación eficaz, puede proporcionar una serie de ventajas en su utilización, que de

otro forma le harían muy poco útil en aquellas rocas que por sus características

necesiten mayor potencia.

Page 23: Apuntes explosivos

En España los anfos son conocidos con el nombre comercial de nagolita, que

es suministrada en sacos de 50 kg, o bajo petición, en cartuchos envueltos en plástico,

siempre con calibres, diámetros, superiores a 45mm.

La aplicación más corriente de este explosivo es como carga total en rocas

blandas y diámetros superiores a 7 pulgadas, y como carga de columna en rocas de

semiduras a duras, utilizando en este caso como carga de fondo un explosivo potente,

como pueden ser las gomas o los hidrogeles.

TEMA 4. HIDROGELES (SLURRIES).

Introducción.

Page 24: Apuntes explosivos

Podemos definir los hidrogeles como composiciones explosivas formuladas en

términos de un sistema de oxidación – reducción.

Están constituidas por una parte oxidante (nitratos inorgánicos) y otra

reductora, con suficiente cantidad de O2 como para reaccionar violentamente con el

exceso de O2 del agente oxidante. La parte reductora puede estar constituida por

cualquier materia combustible. Pueden ser sustancias explosivas deficitarias en O2

como la trilita, algunas pólvoras, o bien sustancias no explosivas como hidrocarburos y

metales ligeros, como el aluminio y el magnesio.

Estas mezclas así formadas presentan un excelente comportamiento en el

agua, lo que constituye una de las propiedades más notables de estos productos.

Principales aplicaciones.

Los hidrogeles nacieron para paliar los defectos que presentaban las nagolitas,

pero sin embargo potencian al máximo el resto de sus cualidades. En consecuencia

vamos a analizar las ventajas de los hidrogeles respecto de los anfos.

En los barrenos con agua no existe comparación posible, mientras que en los

barrenos secos es donde es necesario evaluar todos los factores que influyen en el

costo de toda la explotación antes de dar una respuesta. En general, cuanto más seca

y menos dura sea la roca, menos ventajas presentan los hidrogeles respecto de los

anfos.

Un factor importante que le presenta una ventaja a los hidrogeles es que por

tener mayor potencia, es necesaria una menor perforación. En los anfos podemos

N

Tiempo

Presión detonación H

Page 25: Apuntes explosivos

obtener una velocidad máxima de detonación de entre 2000 y 2500 m/s, mientras que

los hidrogeles alcanzan los 4000 m/s.

El comportamiento de los explosivos en cuanto a presión de detonación está

representado en la figura. El pico inicial de altísimas presiones generadas por los

hidrogeles produce una compresión de la roca que rodea al barreno los

suficientemente fuerte como para fracturar. Este fenómeno se extiende solamente una

distancia pequeña alrededor del barreno (2 x diámetro). Después la presión disminuye

rápidamente de tal forma que este repentino descenso de la compresión permite a la

roca expandirse, y al ser tan rápido el suceso, se sobrepasa el límite de resistencia a

la tracción de la roca, originando su rotura por tensión. Como la resistencia a la

tracción es aproximadamente un centésima parte de su resistencia a la compresión, el

fenómeno va prolongándose hasta que se produzca la rotura de la roca. Estos hechos

tienen lugar antes de que se empiece a producir ningún movimiento en la roca.

Posteriormente se produce el movimiento de la masa de roca, dando lugar a una

reducción del tamaño de los fragmentos por choques y caídas de los fragmentos.

En contraste, el anfo con una mayor generación de gas y una velocidad de

detonación menor, produce una presión mucho más baja y sin pico, pero que se

mantiene durante más tiempo que en los hidrogeles. En este caso la roca se rompe

por este empuje mantenido, que fragmenta la roca aprovechando sus puntos más

débiles, como pueden ser juntas o fracturas naturales. Debido a la escasa presión

ejercida por le anfo, las distancias a las caras libres a las que se puedan romper

formaciones duras, son muy pequeñas, y este hecho es aún más pronunciado cuando

las partes a volar están cerradas; es decir, sin superficies libres que permitan su

desplazamiento, como sucede en las partes bajas de los bancos y en las filas

posteriores de las voladuras.

Esta es la razón por la cual los hidrogeles se usan preferiblemente como carga

de fondo en aquellas formaciones en las que el anfo solo puede arrancar las partes

más altas del banco.

Por otro lado los hidrogeles son capaces de fragmentar formaciones rocosas

en las circunstancias más difíciles, cuando no hay prácticamente salida, propiedad que

los hace los apropiados como carga de fondo para evitar repiés.

Para poder efectuar una comparación objetiva entre los hidrogeles y las

nagolitas es necesario considerar todos los factores determinantes del coste de una

explotación: perforación, carga y transporte, gastos de quebrantación y costes de

mantenimiento.

Page 26: Apuntes explosivos

Es evidente que la razón más importante de la gran utilización de los anfos es

la de ser la fuente de energía más barata; no obstante conviene tener en cuenta que el

uso de los anfos lleva asociado gran cantidad de costes ocultos, como un exceso de

perforación (sobreperforación), problemas ocasionales con los repiés (menor

rendimiento de las palas cargadoras), mayores gastos de mantenimiento, etc. Estos

gastos pasan desapercibidos muy a menudo en el conjunto de los gastos operativos.

Sobre este particular es muy útil tener en cuenta que en muchas ocasiones un

pequeño incremento en el coste del explosivo queda ampliamente compensado en

virtud a los considerables ahorros que ello produce en otras partidas del coste total de

la explotación.

Como consecuencia de todo lo dicho, podemos afirmar que en la mayoría de

las ocasiones los hidrogeles compiten ventajosamente con el anfo, siendo tanto mayor

esta ventaja cuanto más dura y húmeda este la roca. Pero aún en los casos en que las

diferencias no sean apreciables, la mejor solución resulta una combinación de ambos,

utilizando los hidrogeles como carga de fondo y los anfos como carga de columna.

Como síntesis pueden resumirse como ventajas de los slurries:

1. Por su gran insensibilidad son muy seguros, tanto en voladura como en la

manipulación y en el desescombro.

2. Permiten la carga a granel con un llenado de grado del 100 %, cualidad

importantísima para que el explosivo realice todo el trabajo útil.

3. Su resistencia al agua es siempre excelente.

4. Poseen elevada velocidad de detonación, densidad y potencia.

5. Permiten la mecanización del procedimiento de carga. El transporte se

realiza con camiones cisterna, llenándose los barrenos con una manguera

con un diámetro inferior al diámetro crítico del explosivo como medida de

seguridad para que en caso de accidente, la explosión no se propague al

camión.

Desventajas más importantes:

1. Precio más elevado.

2. Operaciones de carga menos sencillas que en el caso de los anfos.

3. Si existieran grietas en los barrenos, pueden haber pérdidas de

explosivo.

TEMA 5. ACCESORIOS DE VOLADURAS. RIEGOS

EN SU MANIPULACIÓN. APLICACIONES.

Page 27: Apuntes explosivos

Generalidades.

A parte de la correcta elección de un explosivo, el éxito de una voladura está

frecuentemente condicionada al buen uso de los elementos accesorios, que participan

directamente en el proceso primario de la iniciación. Dentro de estos accesorios en la

técnica de voladura eléctrica, sin duda el más importante es el detonador, tanto por los

riesgos que pudiera entrañar su manipulación como , sobre todo, por la influencia

sobre los resultados de la voladura y fragmentación del escombro.

Detonadores eléctricos. Descripción.

Está constituido por una cápsula metálica de cobre o aluminio, cerrada por un

extremo y con un tapón en el lado opuesto, lo cual hace que el detonador sea estanco

al agua. En su interior lleva un explosivo base, uno primario, un inflamador y una pasta

de retardo.

Tapón – cierre

Inflamador

Pasta retardadoraVaina metálica

Carga primaria

Carga secundaria

Page 28: Apuntes explosivos

Cuando el detonador es de tiempo, tanto si es de retardo como de

microrretardo, lleva incorporado entre el inflamador y el explosivo un dispositivo

denominado pasta de retardo, cuya longitud varía según el número de detonador;

cuanto más alto sea el número, más largo es el detonador (0 no tendrá pasta de

retardo).

El inflamador constituye el dispositivo eléctrico, y está formado por dos

electrodos cuyos extremos están unidos entre sí por un filamento metálico calibrado,

que se pondrá rojo cuando sean atravesados por una intensidad de corriente

suficiente.

Los hilos de alimentación se enrollan en madejas según su longitud, de tal

forma que se pueden extender sin que formen nudos.

Al atravesar una corriente actúa la píldora inflamadora provocando la explosión

del detonador, en el caso de que sea instantánea, número 0, o bien el encendido de la

pasta retardadora cuando el detonador es de tiempo.

Clasificación de detonadores eléctricos.

Se clasifican en función de los siguientes criterio:

1.- Por su retardo en la detonación.

1. Detonadores de retardo de medio segundo.

2. Detonadores de microrretardo de 20 a 30 milisegundos.

3. Detonadores instantáneos.

2.- Por su sensibilidad eléctrica.

1. D. sensibles S.

2. D. insensibles I.

3. D. altamente insensibles A.I.

3.- Por su aplicación.

1. D. sísmicos.

2. D. antigrisú.

3. D. bajo presión de agua.

Detonadores instantáneos. Son detonadores sin pasta de retardo,

reducidos al número cero. Se aplican a cielo abierto en la primera línea de tiro, al lado

del frente libre, y en taqueos secundarios.

Page 29: Apuntes explosivos

En estos detonadores al incidir la píldora sobre la carga primaria, la explosión

coincide en el instante de apretar el botón del explosor.

D. de retardo de medio segundo. Estos hacen explosión con una

determinada secuencia a intermedios regulares de medio segundo.

Se diferencian de los instantáneos en que están provistos de una pasta, que

interpuesta entre la píldora del inflamador y la cara primaria, produce el efecto de

retardo.

Con este tipo de detonadores se consigue, al existir un intervalo de tiempo

suficiente entre un número y el siguiente, que cada barreno produzca el arranque de la

parte de roca correspondiente, dejando al barreno consecutivo una superficie libre.

La roca empieza a agrietarse en las proximidades de un barreno tan pronto

como se produce la explosión, completándose este agrietamiento en algunos

milisegundos, pero siendo proyectada fuera de su lugar unos 100 milisegundos

después del disparo. Aunque este dato no es una constante absoluta, sino que

depende de la naturaleza de la roca, tipo de explosivo y sistema de carga; podemos

calcular en pizarras y calizas que es un valor de 100 milisegundos.

En España se fabrican con una secuencia de encendido de 0´5 segundos,

siendo este tiempo muy grande en voladuras a cielo abierto porque cuando se ha

desprendido la roca, los barrenos de la fila de atrás no han salido, pudiendo existir

robos de carga, con el gran peligro que esto entraña, primero porque pueden quedar

barrenos con el explosivo al descubierto y no salir, y segundo, de no existir robos de

carga totales, la cara libre que quedase es tan pequeña que las proyecciones de la

voladura son totalmente incontroladas, quedando un frente de trabajo totalmente

irregular e inseguro, quedando estos detonadores fuera de uso en minería a cielo

abierto.

Detonadores de microrretardo.

1 11

V

Page 30: Apuntes explosivos

Estos detonadores son de constitución análoga a los de retardo con la

diferencia de que la pasta de retardación tiene una velocidad de combustión mucho

mayor.

Estos detonadores, que en realidad deberían llamarse de milirretardo teniendo

en cuanta el intervalo de tiempo entre dos detonadores distintos, (20 – 30

milisegundos), han constituido un gran avance en la técnica de arranque por

explosivos y su empleo es indispensable en cielo abierto y explotaciones

subterráneas.

Sus principales ventajas son:

1. Mejor fragmentación para la misma carga explosiva, con la consiguiente

reducción de consumo de explosivos en el taqueo.

2. Menor riesgo de proyecciones al disminuir el peligro de que unos barrenos

sean descabezados por los anteriores.

3. Mejor control en el nivel de vibraciones.

El mejor grado de fragmentación que se obtiene con estos detonadores en

comparación con los de retardo se explica de la forma siguiente: si en el momento en

que hace explosión un barreno, la roca que va a ser abatida por él se halla en tensión

como consecuencia de la explosión de un barreno anterior, número anterior, es

evidente que el segundo barreno producirá el máximo efecto de rotura, ya que la roca

está sometida al influjo de tensiones que inician su agrietamiento disminuyendo su

resistencia . Para aprovechar al máximo este efecto es preciso que le transcurso del

tiempo entre ambos detonadores esté comprendido entre ciertos límites, que

dependen del tipo de roca, estratificaciones, separación entre barrenos, esquema de

encendido y procedimiento de cebado. Por una parte este tiempo no debe ser tan

pequeño como para que los disparos resulten instantáneos, sobre todo cuando

pertenecen a dos filas diferentes, y por otro lado no debe ser tan grande como para

3 3 3

2 2 2

Page 31: Apuntes explosivos

que hayan desaparecido ya las tensiones internas y se haya desprendido la roca de la

primera fila de barrenos.

Con respecto al tiempo mínimo entre dos disparos consecutivos, parece lógico

que el segundo haga tiempo después de que en el primero se halla ultimado en

proceso de agrietamiento. Aunque existen discrepancias a la hora de definir el tiempo

de retardo más conveniente entre dos números consecutivos, puede decirse que este

oscila entre 15 y 40 milisegundos. Como estos detonadores tienen un tiempo de

retardo de 20 milisegundos, están dentro de ese intervalo y por lo tanto cumplen con

lo anteriormente dicho.

Sensibilidad eléctrica.

Respecto a la sensibilidad de los detonadores respecto a la corriente eléctrica,

se observa una marcada tendencia mundial hacia los detonadores más insensibles

tipo I (insensibles) y A.I. (altamente insensibles), como consecuencia directa de la

creciente preocupación que existe a todos los niveles por la seguridad en el trabajo.

No obstante, si las condiciones de la voladura son las adecuadas, no hay

tormentas eléctricas, no hay líneas de alto voltaje, todas las emisoras están paradas,

etc., los detonadores sensibles se pueden utilizar, ya que el tiempo que se emplea en

tirar la línea hasta llegar al sitio donde se va a colocar el artillero, es mucho mayor con

detonadores A. I e I, ya que el peso del carrete es infinitamente mayor, y la mina ha de

estar parada durante el tiempo de conexión de la pega, por lo que la decisión de

utilizar el tipo de detonador queda a buen criterio del jefe de la mina.

DetonadorImpulso de

encendido

Intensidad de

corriente mínima

Intensidad de

corriente máxima

S 0´8 – 1 0´8 0´18

I 8 – 16 1´5 0´45

A.I. 1100 – 2500 25 4

Para significar la importancia de la sensibilidad eléctrica de cada tipo de

detonador, vamos a determinar la posibilidad de detonación fortuita de un detonador

de cada tipo por el que circulase una intensidad de 1 Amperio. Para ello calcularemos

el tiempo necesario para que se alcance el impulso de encendido según

especificaciones de cada detonador.

Page 32: Apuntes explosivos

Detonador por el que pase 1 A.

S = I ² . t t = S / I ²

(S) t = 3 / 1 = ms

(I) t = 16 / 1 = 16 ms

(A.I ) t = 2500 / 1 = 2500 ms

La experiencia nos refleja que para los detonadores I y A. I no se produciría

una iniciación fortuita debido a que el tiempo necesario para alcanzar el impulso de

encendido es lo suficientemente grande como para que se produzcan pérdidas de

calor tanto por conducción como por radiación, no produciéndose la inflamación de la

cerilla del detonador.

Riesgos de iniciación de detonadores

eléctricos por electricidad estática.

Los fenómenos electrostáticos descansan en procesos de contacto; por ello

depende siempre de las superficies, las cuales, debido a que constantemente se

encuentran en mutación, hace muy difícil que se puedan reproducir, y se comprende

que sus efectos sean en la mayor parte de los casos inesperados. De aquí que al

abordar un estudio de esta naturaleza, y a pesar de que resulte seguro que no existe

ninguna diferencia esencial entre las leyes de la electricidad estática y las de la

dinámica, y de las condiciones especiales de las descargas electrostáticas, requieren

de un cambio de mentalidad mucho más importante de lo que parece a simple vista.

Vamos a desarrollar algunas ideas fundamentales sobre el encendido

involuntario de los detonadores eléctricos debido a estas corrientes:

1º Caso: Encendido de un detonador por descarga de un

cuerpo cargado.

Este caso se produce cuando uno de los terminales hace contacto con tierra

(potencial nulo), y el otro toca un cuerpo cargado (un operario cargado con electricidad

estática), la ddp existente provoca que el filamento se ponga incandescente

provocando su explosión.

La manera de evitarlo sería mantener los finales de la madeja unidos,

consiguiendo que los dos terminales estén en al mismo potencial, ddp = 0.

Page 33: Apuntes explosivos

De todas maneras esta medida pierde su efectividad en el momento de

conectar la pega. Para evitar este riesgo habría que reducir la sensibilidad eléctrica del

detonador, es decir, utilizar los de alta insensibilidad que requieren una energía de

iniciación, como se ha visto, 1000 veces superior a los de los detonadores normales

S.

2º Caso. Iniciación por descarga eléctrica. Por descarga entre el

filamento y el casquillo.

Este caso se puede presentar cuando un operario cargado electrostáticamente

al desenrollar la madeja deja caer el detonador y este hace masa con tierra. Si

mantiene en las manos un terminal, se produce el mismo caso anterior.

La manera de evitarlo es mantener cortocircuitados los terminales del

detonador para que no haya ddp y no se produzca el accidente. Pero ocurre todo lo

anteriormente dicho, por lo que se recomienda utilizar los detonadores A. I.

3º Caso. Iniciación fortuita de los detonadores por proximidad

de líneas de transporte de energía.

Para detonadores S.

Hombre

Tierra

Diferencia de potencial

Hombre

Page 34: Apuntes explosivos

Tensión kw Distancia mínima

70 20 m

130 30 m

220 40 m

400 60 m

Las líneas eléctricas pueden inducir en los detonadores corrientes capaces de

provocar la explosión de los mismos. Las distancias a las que pueden emplearse los

detonadores eléctricos dependen del voltaje de la línea y de la sensibilidad del

detonador. Para el caso de los detonadores sensibles, las distancias mínimas son las

que se indican en la tabla.

4º Caso. Iniciación por acción galvánica.

Se ha comprobado que en algunas minas metálicas en las zonas de contacto

de dos minerales distintos, e incluso mineral con estéril, es posible que se produzcan

efectos galvánicos, capaces de provocar la explosión del detonador. Para evitar esto

se tomarán las medidas antes explicadas.

5º Caso. Emisoras de radio.

Las emisoras de radio hay que apagarlas para que no haya coincidencia de

frecuencias de distintos usuarios, ya que pueden provocar la detonación.

6º Caso. Tormenta con aparato eléctrico.

Ante la duda de que pueda aparecer una tormenta eléctrica, no cargar los

barrenos, y si están cargados no poner los detonadores y dejar la pega para otro día.

Tendencias actuales sobre fabricación de

detonadores.

Page 35: Apuntes explosivos

Si se pudiesen iniciar los detonadores sin utilizar la energía eléctrica,

desaparecían la mayor parte de los riesgos ya comentados; por este motivo los

fabricantes están tratando de encontrar otros sistemas en los que no intervenga la

energía eléctrica.

En Suecia se ha desarrollado otro detonador, el detonador nonel, cuyo

objetivo es permitir el cebado de los barrenos sin utilizar líneas eléctricas. Son

detonadores en los que la iniciación se produce a través de una pasta explosiva

alojada en el interior de un tubo de plástico, con una velocidad de detonación de unos

1800 m/s. Pueden adquirirse en la longitud del barreno que se emplee en la voladura.

La seguridad de manejo de estos detonadores es muy alta así como es muy sencilla

su manipulación, lo que hace que al margen de su elevado costo, constituye una

notable ventaja. El desarrollo de este detonador, a parte de no estar plenamente

desarrollado, puesto que se admiten fallos del 1 %, no pudiendo competir con el precio

con los detonadores eléctricos.

Pega eléctrica. Aparatos de iniciación y

control de las voladuras.

Tres son los posibles sistemas para el encendido de los detonadores eléctricos:

1.- Por conexión a una red de energía eléctrica.

No es aconsejable el uso de la corriente alterna para el disparo de pegas

eléctricas debido al carácter sinusoidal de la corriente da la posibilidad de que la

A

B

Page 36: Apuntes explosivos

conexión se produzca en el momento en que la onda de intensidad pase por un cero,

pudiendo dar lugar a fallos por diferencia de sensibilidades de los detonadores.

Este sistema solamente es aconsejable en aquellos casos de voladuras de un

tan elevado número de detonadores como para que la capacidad de los explosores

convencionales resulte insuficiente. En cualquier caso el voltaje de la línea deberá

calcularse con un 50 % de exceso sobre el teórico necesario para poder alcanzar la

intensidad de tiro deseada. Caso de no disponer en la red de la energía de voltaje

deseado, será necesario el uso de transformadores intermedios.

Por otro lado, el empleo de unos voltajes muy elevados puede traer como

consecuencia la perforación de las líneas de tiro que producirían fallos en la voladura.

Por todo lo expuestos y porque se trata de un método caro, si se observan

todas las normas de seguridad, para evitar riesgos de electrocución, es un sistema de

uso muy poco frecuente.

2.- Empleo de baterías de acumuladores. CC.

La baja capacidad de encendido, así como la dificultad que presentan su

manejo, son delicadas y pesadas, son desventajas tan grandes frente a los explosores

convencionales, que hoy en día puede decirse que no tienen ninguna utilidad.

3.- Empleo de explosores.

Es el sistema más usado por la autonomía, ligereza y seguridad que presentan

respecto a los otros dos métodos.

1.- Explosores de dinamo.

Los explosores de dinamo son generadores eléctricos donde el giro del

inducido se consigue mediante un engranaje de cremallera - piñón, o lo que es más

común, mediante manivela.

Para evitar fallos estos explosores llevan incorporado un dispositivo especial de

tal forma que la conexión se produce en el instante en que el rotor ha alcanzado la

velocidad de giro suficiente para mantener la f.e.m. en los bornes del aparato.

2.- Explosores de condensador.

Son los más utilizados actualmente, y constan de una manivela encargada de

cargar el condensador, que en condiciones normales está en cortocircuito, mediante

cualquier sistema (por ejemplo un botón), al oprimirle y accionar la manivela, el

condensador se carga, y una vez que alcanza la tensión nominal, si se continúa

accionando la manivela sobrepasando la carga límite, esta se desprenderá de su

exceso de carga a través de un dispositivo destinado a tal efecto.

Page 37: Apuntes explosivos

Disponen de unos indicadores, normalmente analógicos, que cuando nos

indica que ha alcanzado su máxima carga el explosor, está listo para el disparo.

Si por cualquier motivo se dejara de oprimir el botón, automáticamente el

explosor se descarga, puesto que abre el circuito de descarga entre las placas del

condensador.

Circuito eléctrico . Conexiones de los

detonadores.

Los detonadores eléctricos que inician una voladura se conectan entre sí

formando un circuito, que se une a la fuente de energía (explosor) por medio de las

líneas de tiro. Las conexiones pueden hacerse en serie, en paralelo o en

serie – paralelo.

Las conexiones detonador – detonador o detonador línea, deben ser hechas

procurando que siempre estén aisladas del suelo, sobre todo si estos son húmedos,

porque de lo contrario podrían producirse derivaciones que comprometieran el éxito de

la voladura, aconsejándose por ello el uso de conectadores, que proporcionan un

eficaz aislamiento y son muy baratos.

Las voladuras (en serie) necesitan un voltaje elevado para su activación,

siendo necesario para soportarlo emplear hilos de buena calidad y aislamiento. El

aprovechamiento de hilos restantes de otras voladuras puede ser perjudicial y origen

de fallos.

1.- Conexión en serie. Cada detonador se conecta al anterior y al

siguiente por los dos terminales; los extremos libres del primer y último detonador de la

serie se conectan a la línea de tiro.

Es importante que la línea de tiro permanezca cortocircuitada por el otro

extremo hasta el momento de realizar ala comprobación del circuito.

La resistencia total teórica, que debería coincidir con la real, medida en el

ohmómetro es:

R t = R l + N . R p + 2 . m . N . 0´ 065

donde:

Page 38: Apuntes explosivos

R t = resistencia total de la pega.

R l = resistencia de la línea de tiro.

N = número de detonadores.

R p = resistencia del detonador.

m = metraje de los hilos del detonador.

0´ 065= resistencia por metro lineal de cobre de 0´ 6 mm de diámetro.

2.- Conexión en paralelo. Así como la conexión en serie se

caracterizaba por una elevada resistencia eléctrica, en paralelo la resistencia del

circuito es muy pequeña y la intensidad de corriente es muy alta.

Esta conexión apenas es utilizada salvo en casos de muy pocos detonadores y

en lugares donde por sus características especiales es previsible que se den

derivaciones y sea difícil garantizar un perfecto aislamiento en las conexiones. En

estos casos, la pequeña resistencia eléctrica frente a las altas resistencias de la

conexión anterior aseguran el éxito de la pega.

La resistencia total viene dada por:

R t = R l + R d / N

R t = resistencia total.

R l = resistencia de la línea de tiro.

R d = resistencia de cada detonador.

N = número de detonadores.

Circuito 1Circuito 2

Detonador

Page 39: Apuntes explosivos

3.- Conexión serie – paralelo. En este sistema procuraremos emplear el

menor número de detonadores posible, así como el menor número de series posible.

R t = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3 + ...... + 1 / Rn

Page 40: Apuntes explosivos

1.- Queremos una voladura de 200 detonadores. La resistencia de cada uno

es de 3´ 5 ohmios, y disponemos de un explosor capaz para 50

detonadores.

2.- Elegir el explosor adecuado para el disparo de una voladura de 40

barrenos con detonadores AI en madejas de 4m. Se supone una R L de 5

ohmios. Examen.

Page 41: Apuntes explosivos

3.- Calcular la resistencia en los bornes A – B de una voladura de 400

barrenos, si disponemos de un explosor con una capacidad de resistencia de

248 ohmios, sabiendo que la resistencia de cada detonador es de 3 ohmios.

Dibujar el esquema de conexión de la voladura.

Page 42: Apuntes explosivos

4.- Calcular la resistencia en bornes A´ B´ en una voladura de 600

barrenos si disponemos de un explosor para 302 ohmios, siendo la

resistencia de cada detonador 3 ohmios, sabiendo que la resistencia de la

línea de tiro son 25 ohmios.

Secuencia de los detonadores eléctricos en

una voladura a cielo abierto.

Page 43: Apuntes explosivos
Page 44: Apuntes explosivos
Page 45: Apuntes explosivos

Sistema nonel.

Page 46: Apuntes explosivos
Page 47: Apuntes explosivos
Page 48: Apuntes explosivos

TEMA 6. CÁLCULO DE VOLADURAS.

Formulas para el cálculo de voladuras.

Las fórmulas las deja en el examen.

Piedra máxima en metros V máx

Piedra práctica en metros V1

Error de perforación F

Espaciamento práctico en metros E1

Sobreperforación en metros U

Longitud del barreno en metros H

Altura de banco en metros (vertical) K

Carga de fondo en kilogramos Qb

Carga de columna en kilogramos Qp

Carga total en kilogramos / barreno Q tot

Carga específica en kg / m³ q

Concentración de la carga de fondo en kg / m Qbk

Altura de la carga de fondo en metros hb

Altura de la carga de columna en metros hp

Retacado en metros ho

Perforación específica m / m³. Metros perforados b

Anchura de la pega en metros B

V1

U SobreperforaciónCarga de fondo

Carga de columna

Retacado

K

Page 49: Apuntes explosivos

V máx = 45 x d

U = 0´ 3 x V max

H = K + U + 0´ 05 ( K + U )

V1 = V max – F

E1 = 1´ 25 x V1

Qbk = d² / 1000 d = mm

hb = 1´ 3 x V max

Qb = hb x Qbk

Qp = hp x Qpk

Qpk = 0´ 5 x Obk

hp = H – ( hb + ho )

ho = V1

Ce = kilogramos totales / m³ volados

E1E1

V1

Page 50: Apuntes explosivos

Voladuras.

1.- Calcular la siguiente voladura:

Anchura de banco: K = 12m

Anchura de la pega: B = 20m

Diámetro perforadora: d = 64 mm

Calcular la carga específica q y la perforación específica b.

Page 51: Apuntes explosivos

2.- Calcular la voladura de las siguientes características:

Diámetro de perforación: d = 75 mm.

Anchura de pega: B = 45 m.

Altura de banco: K = 10 m.

¿ Carga específica y perforación específica ?.

Page 52: Apuntes explosivos

3.- Calcular el costo de una voladura sabiendo que :

1. Bocas de perforación se cambian cada 30 metros. Precio de

una boca = 45 000 pesetas.

2. Carro de perforación tiene una velocidad perforando de 20

m por minuto y un consumo de 50 litros de gas oil a la hora.

Precio del gas oil = 50 pesetas.

3. El kilogramo de nagolita cuesta 90 pesetas. El kilogramo de

riogel cuesta 180 pesetas.

4. Con la voladura queremos obtener 40 000 m³ de roca

volada.

¿ Cuánto cuesta la voladura ?.

Page 53: Apuntes explosivos

4.- Calcular el costo total de una voladura de las siguientes

características.

Diámetro de perforación: 75 mm.

Longitud de las barras: 3m.

Altura de banco: 8m.

Anchura de la pega 116´ 25 m.

Roca total volada 16.740 m³ de roca volada, sabiendo que:

1. Una boca se gasta cada 30m. Precio de cada boca = 50.000

pesetas.

2. Las barras de perforación de cambian cada 60 m. Precio de una

barra 100.000 pesetas.

3. Velocidad de perforación efectiva: 30 metros lineales a la hora.

4. Tiempo necesario para desplazarse el carro entre barrenos: 4

minutos.

5. Tiempo necesario para cambiar la boca de perforación: 3 minutos.

6. Precio del equipo de perforación: 12.000 pesetas hora.

7. Precio de un kilogramo de NAFO: 100 pesetas.

8. Precio de un kilogramo de goma-2: 400 pesetas.

Page 54: Apuntes explosivos
Page 55: Apuntes explosivos

5.- Calcular una voladura de las siguientes características:

Diámetro de perforación: d = 250 mm.

Altura de banco: K = 20m.

6.- Calcular el coste total de una voladura.

Page 56: Apuntes explosivos

Altura de banco: K = 7 m.

Diámetro de perforación. d = 75 mm.

Anchura de pega: B = 63´ 75 m.

Para obtener un total de 9.371´25 m³, sabiendo que:

1. Cada 1´5 horas de perforación se cambia una boca. Cada

boca cuesta 75.000 pesetas.

2. Cada barra se cambia a los 30 metros. Coste por barra:

80.000 pesetas.

3. El carro de perforación gasta 90 l / h. Precio litro gas oil: 70

pesetas.

4. Tiempo de desplazamiento del carro entre barrenos: 5

minutos.

5. Velocidad de perforación del carro: 7 m / h.

6. Coste del perforista: 4.000 pesetas hora.

7. Kilogramo riogel: 300 pesetas.

8. Kilogramo nagolita: 100 pesetas.

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