Explosivos Clase 1

Historia – Generalidades

Profesor: Mauricio Tapia P.

OBJETIVOS GENERALES DEL CURSO:

• Elaborar procedimiento de trabajo seguro para el

almacenamiento, transporte y manipulación de

explosivos.

• Recomendar tipos de explosivo teniendo en cuenta

variables medioambientales, económicas y técnicas.

• Recomendar sustitución de explosivos en función del

nivel energético.

UNIDADES:

• 1.- EXPLOSIVOS DE USO EN MINERÍA (20 %).-

• 2.- SISTEMAS DE INICIACIÓN (20%).-

• 3.- ALMACENAMIENTO, TRANSPORTE Y

MANIPULACIÓN DE EXPLOSIVOS (20%).-

• Trabajos 40 % Se informará oportunamente.

¿Que son los explosivos?

• Los explosivos son una mezcla de sustancias:

-Una Combustible y otra Oxidante.

• Al ser iniciado los explosivos, se produce una reacción

química exotérmica de gran rapidez, generando productos

gaseosos a alta temperatura, que tratarán de ocupar un

volumen mucho mayor.

Historia de los explosivos

• 668DC Se descubre la Polvora.

• 1225 Nitrato de Potasio.

• 1544 Invento un arma de fuego (Berthold Schwartz).

• 1600 En sus inicios. Se comienza a utilizar en Europa la Polvora en el campo minero.

• 1773 Comienza a utilizarse en E.E.U.U.

• 1802 Eleuthere i. Dupont, fabrica polvora para comercializarla (Wilmington, Delaware)

• 1836 Williams Bickford invento los primeros fulminantes. Metodo seguro de Ignicion

• Williams Bickford invento los primeros fulminantes. Metodo seguro de Ignicion

• 1800 Edward Howard, Fulminato de mercurio. ( primer ingrediente de los

fulminantes).

• 1846 La nitroglicerina. (Químicos Europeos).

• 1862 Alfred Nobel, inventó la dinamita en cartuchos.

• 1867 Nobel, creó el fulminante de percusión con fulminato de mercurio.

• 1907 Se usa Azida en reemplazo del fulminato.

• 1918 Se usa PETN (pentaerythritol tetranitrate C5H8N4O12) como carga base de los fulminantes.

• 1947 Desastre en Texas. Detonó Nitrato de Amonio (N.A.).

• Años 50 Mezclas de NA con carbón, luego reemplazado por diesel.

• 1956 Acuagel (Dr. MelvinA. Cook).

• Años 60 Retardos en milisegundos (ms) de los detonadores.

• 1965 Gasificación para el control de densidad.

• 1969 Emulsiones y mezclas Anfo–Emulsiones.

• 1980 Introducción de Anfo Pesado y Emulsión Encartuchada.

• Años 90 Comienza el desarrollo de los detonadores

electrónicos.

Clasificación de los explosivos:

Los explosivos se clasifican en:

• a.-Explosivos Primarios

• -Detonadores (Fulminantes a Fuego y Electrónicos)

• -Dinamitas.

• -Iniciadores, ej; PentolitasTNT (50%) + PETN(50%)

• -Cordón Detonante

• -HMX, Azida de Plomo

• b.-Explosivos Secundarios

• -Anfos

• -AnfosPesados

• -Emulsiones (Mezclas , Puras y Encartuchadas

Reacciones de un explosivo.

• Un explosivo puede llegar a generar dos tipos de energía que producen trabajo: energía gaseosa y energía de choque.

• Todas las reacciones explosivas pueden evolucionar hacia la deflagración, explosión y detonar.

Deflagración. Produce:

• -Calor, luz, sonido, presión gaseosa.

• -VOD < 1000 mts/seg(pólvora negra)

-O puede ser causado por:

• a) Explosivo no balanceado, no sensibilizado

• b) Ambiente desfavorable (agua, diámetro crítico, grietas)

• Detonación.-Genera:

• -Calor, luz, sonido, presión gaseosa y energía de choque.

• -Gran velocidad de reacción, detonación autosustentable

• -Gran fuerza expansiva

Reacciones de un explosivo.

Propiedades de los explosivos.

• Densidad.

Peso por unidad de volumen (gr/cm3)

• Volumen de gases.

Litros de gases por kilo de explosivo.

• Energía (KCal/ kg).

• Velocidad de Detonación VOD (mt/seg)

• Presión de Detonación (PD) (KBar).

PD = k * Densidad * (VOD)2* 10-7= KBar

k = const=2,325*

• Diámetro crítico

• Resistencia al agua

• Sensibilidad a iniciación y propagación

Propiedades de los Explosivos.

Densidad

Es preciso distinguir, no obstante, entre la densidad de la materia explosiva propiamente tal y la densidad de carguío, vale decir la densidad real que adquiere el explosivo al ser cargado en el interior de los tiros. En algunos casos pueden ser diferentes. La densidad de los explosivos industriales varia entre 0,6 a 1,6 gr/cc, y al igual que con la velocidad de detonación cuanto mayor es, más intenso es el efecto rompedor que proporciona. (Ojo con el anfo, si aumentas la presión de carguío se puede insensibilizar).

Concentración lineal de carga:

Propiedades de los Explosivos.

Volumen de gases

Al detonar un explosivo sólido, líquido o una mezcla de ambos genera un gran volumen de gases por la combinación de los compuestos químicos del explosivo. Da origen a una energía gaseosa crean-do una presión en el tiro llamada presión de explosión o presión de hoyo dependiendo de:

• Número de moléculas livianas liberadas por unidad de peso del explosivo.

• De la temperatura por la reacción de los componentes del explosivo.

Propiedades de los Explosivos.

GASES

En la explosión se originan gases tóxicos e inocuos.

• Gases tóxicos: monóxido de carbono (CO),gases nitrosos (NOx).

• Gases no tóxicos: vapor de agua, nitrógeno (N2), dióxido de carbono (CO2),este gas puede ser Tóxico en concentraciones iguales o mayores al 18%.

• El Sernageomin regula la concentración de los gases tóxicos: para el CO permite 40 ppm a la presión del nivel del mar, y para el NO2 , 2,4 ppm. Estos valores se regulan de acuerdo a la presión atmosférica de acuerdo a la cota del lugar aplicando la normativa vigente.

Propiedades de los Explosivos.

Energía.

• La energía desarrollada por la explosión de un explosivo en particular, es la que genera trabajo, una vez que alcanza la presión y temperatura calculada el mecanismo de propagación prosigue y el proceso continuará rápidamente de acuerdo a las partículas del sensibilizante que tenga en su composición, y su rapidez dependerá del sensibilizador, será más rápido si tiene TNT, y un poco más lento si utiliza burbujas de aire.

Propiedades de los Explosivos.

Velocidad de Detonación (VOD).

• Se define como la rapidez que se desplaza la reacción a lo

largo de una carga explosiva. Los efectos que producen

los explosivos, no es por la cantidad de energía que

contienen, si no por la rapidez como la liberan. Los

explosivos comerciales alcanzan velocidades entre 1500

m/seg hasta 7900 m/seg. dependiendo su rapidez

principalmente de los ingredientes que los componen.

Propiedades de los Explosivos. Diagrama de Detonación:

Propiedades de los Explosivos.

Presión de detonación:

• Es la presión generada por la onda de choque justo en la parte posterior de la zona de reacción, denominada plano C-J, constituyéndose en un buen indicador de potencialidad fracturadora.

• La presión detonante en los explosivos comerciales fluctúa entre 500 y 1500 Mpa.

PD = k * Densidad * (VOD)2*10-7= Kbar

• k = const=2,325*

• VOD = pies/seg

• Dens= gr/cc

• Los Explosivos con alto PD, se utilizan como iniciadores, y como parches.

Propiedades de los Explosivos.

Diámetro Crítico.

• El diámetro crítico está definido de acuerdo a la

sensibilidad de propagación del explosivo. Cuando la

detonación es estable a través de toda la longitud de la

carga, se puede determinar hasta que diámetro funciona

bien, existe un diámetro crítico que es el límite inferior en

que el explosivo detona perfecto.

Propiedades de los Explosivos.

Resistencia al agua:

• Es la capacidad que tiene un explosivo de detonar después de haber estado expuesto a la acción del agua. Presentan dos tipos de resistencia:

• Interna: Es cuando el explosivo queda expuesto al agua sin estar protegido por su envoltorio y no pierde sus características detonantes. El test estandar es perforar cartuchos de 1 ¾”x 8”con un punzón de cobre de ¼”en 16 partes, se mantienen por horas sumergido, luego se van sacando con distintos tiempos y se detonan con un fulminante N°6. De todas las muestras que se detonan la que resistió más bajo el agua, es la que se toma como resistencia del explosivo.

• Externa: Depende exclusivamente de la impermeabilidad del envase.

Propiedades de los Explosivos.

Sensibilidad:

• Es el grado de facilidad o dificultad que un explosivo pueda presentar para ser iniciado. De acuerdo si la iniciación sea prematura o no, existen dos posibilidades.

• Acción controlada. la sensibilidad a la iniciación es determinada en función de los requerimientos del cebado, el tamaño de la carga iniciadora y la cantidad de energía óptima.

• Acción incontrolada. se refiere determinar las sensibilidades que puede tener un explosivo cuando se manipula, como es la sensibilidad al golpe o choque a la fricción al calor.

Propiedades de los Explosivos.

Explosivos en mal estado.

• En todas las minas se producen deterioros en los

productos explosivos ya sea por mal manejo en

operaciones, por condiciones subestandardde los

polvorines o bien por envejecimiento de los productos al

no consumirlos y quedar rezagados en el tiempo.

• Para destruirlos existen protocolos, en los cuales la

autoridad militar competente debe estar presente.

Propiedades de los Explosivos.

Dinamita en mal estado.

Propiedades de los Explosivos.

ANFO en mal estado.

Propiedades de los Explosivos.

Pentolitas y Detonador en mal estado.

Destrucción de Explosivos en mal estado.

• Se eliminan los explosivos y accesorios de tronadura cuando estos presentan malas condiciones, aunque sean de reciente fabricación. Se considera en malas condiciones, aquel que tenga envase roto o que se haya deteriorado, humedecido, revenido, cristalizado o por cualquier otra razón que estime inutilizado, también aquellos que son depositados por segunda vez en los cajones de Devolución. La eliminación se realiza en superficie o en algún lugar expresamente habilitado para este tipo de actividad.

• Los explosivos son eliminados quemándolos, detonándolos o bien disolviéndolos en agua. Se deben quemar explosivos de un solo tipo, nunca juntar explosivos de diferentes productos.

• Los accesorios de tronadura se eliminan quemándolos, detonándolos o bien iniciándolos.

Destrucción de Explosivos en mal estado.

Destrucción de Dinamita y emulsión.

La destrucción se ejecuta esparciendo los cartuchos sobre una superficie de papel o viruta de madera, con un máximo de 10 kilos en cada grupo. Si se queman más de 10 kilos, deben realizarse varios grupos y separados por lo menos 2 metros. Para facilitar la combustión completa se riega con parafina o aceite combustible diesel, colocando un trozo de thermolita de un mínimo de 30 metros, de manera que el fuego tarde varios minutos antes de llegar a la dinamita o emulsión y permitir que el personal pueda ponerse a salvo de una posible explosión (distancia mínima de 60 metros). Se vuelve al lugar donde se ha quemado una hora después. Se inspecciona el lugar visualmente para cerciorarse que no queden restos sin quemarse. En caso de haberlos, se procede de la misma forma anterior. Se debe utilizar máscara y anteojos protectores.