CursoOrica1_Tronaduras

http://www.pdfcomplete.com/cms/hppl/tabid/108/Default.aspx?r=q8b3uige22

Conceptos generales de explosivos y TronaduraConceptos generales de explosivos y TronaduraPara supervisoresPara supervisores


Historia de los ExplosivosHistoria de los Explosivos668668 DCDC Pólvora,Pólvora, mezclamezcla nafta,nafta, azufre,azufre, calizacaliza

12251225 NitratoNitrato dede Potasio,Potasio, agregóagregó calorcalor

15441544 InventoInvento armaarma dede fuegofuego porpor BertholdBerthold SchwartzSchwartz

(Científico(Científico FrancoisFrancois ThybourelThybourel “Aquí“Aquí yaceyace BERTHOLDBERTHOLD elel NEGRO,NEGRO, elelmásmás abominableabominable dede loslos humanos,humanos, quiénquién porpor susu inventoinvento haha llevadollevado aa lalamiseriamiseria alal restoresto deldel mundo”,mundo”, SigloSiglo XVIXVI..

Término “Término “Black Black PowderPowder””IniciosInicios 16001600 EnEn EuropaEuropa comienzacomienza elel usouso dede lala pólvorapólvora enen

mineríaminería

17731773 ComienzaComienza aa usarseusarse enen EEUUEEUU..

18021802 EleuthereEleuthere II.. duPontduPont fabricafabrica PólvoraPólvora parapara susucomercializacióncomercialización Wilmington,Wilmington, DelawareDelaware

18361836 WillianWillian BickfordBickford inventóinventó unun métodométodo seguroseguro dedeigniciónignición.. PrimerosPrimeros fulminantesfulminantes..


18001800 EdwardEdward Howard,Howard, fulminatofulminato dede mercuriomercurio.. PrimerPrimeringredienteingrediente dede loslos detonadoresdetonadores

18461846 QuímicosQuímicos Europeos,Europeos, NitroglicerinaNitroglicerina..

18621862 AlfredAlfred Nobel,Nobel, inventóinventó lala dinamitadinamita enen cartuchoscartuchos..

18671867 Nobel,Nobel, FulminanteFulminante dede percusiónpercusión concon fulminatofulminato dedemercuriomercurio

19071907 UsoUso dede AzidaAzida enen reempladoreemplado deldel fulminatofulminato

19181918 PETN,PETN, comocomo cargacarga basebase dede loslos fulminantefulminante

19471947 DesastreDesastre TexasTexas.. DetonóDetonó NitratoNitrato dede AmonioAmonio (NA)(NA)

AñosAños 5050 MezclasMezclas dede NANA concon carbón,carbón, luegoluego reemplazadoreemplazado porpordieseldiesel

19561956 AcuagelAcuagel -- DrDr.. MelvinMelvin AA.. CookCook


añosaños 6060 retardosretardos dede msms enen loslos detonadoresdetonadores

19651965 GasificaciónGasificación parapara controlcontrol dede densidaddensidad19691969 EmulsionesEmulsiones yy mezclasmezclas anfoanfo -- emulsionesemulsiones

19801980 IntroducciónIntroducción dede AnfoAnfo PesadoPesado yy emulsiónemulsión encartuchadaencartuchada

añosaños 9090 ComienzaComienza desarrollodesarrollo dede loslos detonadoresdetonadores electrónicoselectrónicos


Sustancia que tiene la capacidad de llegar a experimentar Sustancia que tiene la capacidad de llegar a experimentar una reacción química muy rápida una reacción química muy rápida sin la participación de un sin la participación de un

agente externos.agente externos.

Los productos de la reacción son predominantemente gases, Los productos de la reacción son predominantemente gases, los que, al expandirse por altas temperaturas producidas, los que, al expandirse por altas temperaturas producidas,

pueden efectuar un trabajo.pueden efectuar un trabajo.

ExplosivosExplosivos


Los explosivos son una mezcla de sustancias: Una Los explosivos son una mezcla de sustancias: Una combustiblecombustible y otra y otra oxidanteoxidante, que al ser iniciadas dan lugar a , que al ser iniciadas dan lugar a

una reacción una reacción exotérmicaexotérmica altamente altamente rápida rápida generando generando productos productos gaseososgaseosos a alta temperatura, los que ocuparan un a alta temperatura, los que ocuparan un

volumenvolumen mucho mayor.mucho mayor.



PrimariosPrimarios SecundariosSecundarios

Clasificación de los ExplosivosClasificación de los Explosivos


PrimariosPrimarios• DetonadoresDetonadores

•• Pentolitas Pentolitas

TNT (50%) + PETN (50%)TNT (50%) + PETN (50%)

•• PETN (Cordón Detonante)PETN (Cordón Detonante)

•• HMX, Azida de PlomoHMX, Azida de Plomo



PrimariosPrimarios


DetonadoresDetonadores PentolitasPentolitas


SecundariosSecundarios

••AnfosAnfos

••Anfos PesadosAnfos Pesados

••Emulsiones (Emulsiones (Mezclas, Puras y encartuchadasMezclas, Puras y encartuchadas))

ClasificaciónClasificación


SecundariosSecundarios

••Anfos PesadosAnfos Pesados

Mezcla 50/50 Mezcla 50/50, con 2% Al


DeflagraciónDeflagración

•• El explosivo no detona, solo se quema.El explosivo no detona, solo se quema.

•• VOD < 1000 m/sVOD < 1000 m/s

•• Puede ser causado por:Puede ser causado por:

•• Explosivo no balanceado, de mala calidad o Explosivo no balanceado, de mala calidad o

insensibilizadoinsensibilizado

•• Ambiente desfavorable (Diámetro crítico, Agua, Ambiente desfavorable (Diámetro crítico, Agua,

grietas)grietas)



DetonaciónDetonación

• Gran velocidad de reacción, detonación Gran velocidad de reacción, detonación

autosustentableautosustentable

• Gran fuerza expansiva.Gran fuerza expansiva.



Propiedades de los ExplosivosPropiedades de los Explosivos

•• DensidadDensidadPeso por unidad de volumen (g/cmPeso por unidad de volumen (g/cm33))

•• Volumen de gasesVolumen de gasesLitros de gas por kilo de explosivoLitros de gas por kilo de explosivo

•• EnergíaEnergía ((kCal/kgkCal/kg))

•• Velocidad de Detonación VODVelocidad de Detonación VOD (m/s)(m/s)

••Presión de Detonación (Pd)Presión de Detonación (Pd) (kbar)(kbar)

PPdd = = kk xx DensidadDensidad x x (VOD)(VOD)22


Anfo Mezcla 30/70 Mezcla 50/50 Mezcla 65/35 50/50 + 2% Al Mex 300

Densidad (g/cm3) 0,78 - 0,81 1.10 - 1.13 1.29 - 1.32 1.33 - 1.36 1.29 - 1.32 1.15 - 1.29

Vol. de gas (lt/kg) 960 930 919 900 890 934

Energía (kCal/kg) 902 855 823 779 904 708

Presión Det. (kbar) 42 43 93 66 90 73

VOD (m/s) 4300 4900 5300 4500 5300 4400 - 5500


400

500

600

700

800

900

1000

Anfo 30/70 50/50 65/35 50/502%Al

Mex 300

PropiedadesV Gas Energía


EjemploEjemplo

Se desea cargar un tiro con 500kg de Anfo.

Calcular la energía y el volumen de gas que serán aportados por el tiro cuando éste detone.

SoluciónSolución

Energía (Qo) :500 x 902 = 451.000 kCal

V. Gas (Vo) :500 x 960 = 480.000 lt


EjemploEjemplo

Debido a que hay presencia de agua en el tiro, se decide cambiar la carga de Anfo por Anfo Pesado 50/50.

¿ Cuanto explosivo debería cargar ?

SoluciónSolución

Energía (Q) :500 x 823 = 411.500 kCal (0,91)

V. Gas (V) :500 x 919 = 455.000 lt (0,95)


Criterio de LANGEFORSCriterio de LANGEFORSPotencia relativa (PR)

SoluciónSolución

PR = 1/6 x 919/960 + 5/6 x 823/902 = 0,92

1kg de AP 50/50 equivale a 0,92kg de Anfo (920g)

Por lo tanto, El tiro debe ser cargado con:

500/0,92 = 544kg de AP 50/50

00 65

61

QQ

VVPR ×+×=


DensidadDensidad

Anfo : 0,80 g/cm3

AP 50/50 : 1,30 g/cm3

L800kg

Anfo

1.300kg

AP 50/50


0

1500

3000

4500

Anfo 30/70 50/50 65/35 50/50 2%Al

VOD (m/s)

0

20

40

60

80

100

Anfo 30/70 50/50 65/35 50/50 2%Al

Presión Det. (kbar)


Velocidad de detonación (Velocidad de detonación (VODVOD))Medición continua

0

2

4

6

8

10

12

14

0 2000 4000 6000 8000m/s

m

nn Mezcla 30/70Mezcla 30/70nn tiros de 12tiros de 1211//44” ” nn VOD =5.280m/sVOD =5.280m/snn Dist.VODDist.VODRegReg=0,66m=0,66m


VODVOD -- Presión de Detonación (Presión de Detonación (PdPd))

( )2VODkPd ××= ρ

EjemploEjemplo

Un explosivo pierde VOD al ser cargado en un tiro de diámetro menor. Originalmente alcanzaba 4.400m/s. Ahora, en el nuevo diámetro alcanza 4.200m/s.

¿ Cuanto es la pérdida de Pd del explosivo ?


VODVOD -- Presión de Detonación (Presión de Detonación (PdPd))

SoluciónSolución

Pérdida de VOD : 4.200/4.400 x 100 = 95,5% - 4,5%

Pérdida de Pd : (4.200)2/(4.400)2 = 91,1%

- 8,9%

( )2VODkPd ××= ρ


Nitrato de Amonio

AnfoAnfo

NH4NO3


AnfoAnfo

Genera los siguientes gases

COCO2 2 NN2 2 HH22OO

Nitrato de Amonio + Diesel

NH4NO3 + CH294,4%

33% 50%

NOx COGases Nitroso Monóxidos de Carbono

17%

5,6%


Eficiencia Anfo

0

20

40

60

80

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10% Diesel

Efic

ienc

ia (V

OD

, Ene

rgía

)

Eficiencia Anfo (Humedad)

0

20

40

60

80

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12% de Agua

Efic

ienc

ia

NOxNOx COCO


0

1000

2000

3000

4000

5000

0 3 6 9 12 15Diámetro (pulg)

VO

D (m

/s)

VOD -Diámetro cargaConfinado


EmulsionesEmulsiones

Nitratos en solución + Aceites, surfactantes y DieselNitratos en solución + Aceites, surfactantes y Diesel

90% 10%

GotasGotas muymuy pequeñaspequeñas dede soluciónsolucióndede NitratosNitratos mezcladasmezcladas enen AceitesAceites yyDieselDiesel..

0,1 mm


EmulsionesEmulsiones• TienenTienen altaalta densidaddensidad

•• EsEs posibleposible fabricarfabricar AnfosAnfos PesadosPesados

•• EsEs posibleposible fabricarfabricar EmulsionesEmulsiones oo mezclasmezclas bombeablesbombeables

•• PermitenPermiten cargarcargar masmas explosivosexplosivos porpor pozospozos

VOD

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

2 1/2 4 6 1/2 7 7/8 9 7/8 10 5/8 12 1/4 13 3/4Diámetro

VOD

(m/s

)

50/50

Anfo


PotenciaPotencia deldel explosivoexplosivo

PotenciaVelocidad con que se libera la energía

Para el caso de los explosivos la Potencia depende de

Calor de reacción (Q0)Velocidad de detonación (VOD)

Diámetro de la carga (d)


EjemploEjemplo

Comparar la potencia entre los explosivos Anfo y Anfo Pesado 50/50, para, enambos casos, una columna de explosivos de 11m en un tiro de 105/8” diámetro

AnfoAnfoCarga = 11 x 0,507x 0,8x(10,625)2 = 500kg

Energía = 500 x 902 = 451.000kCal

VODAnfo = 4.300m/s

Tiempo = 11/4.300 X 1.000 = 2,56ms

Potencia Potencia 451.000/2,56 = 176.300MCal/s

= 740.756Mwatt740.756Mwatt

kg/m = 0,507.ρ . d2

d: Diámetro (pulgadas)

ρ: Densidad (g/cm3)

SoluciónSolución

1kW=0.238 kCal/s


Anfo Pesado 50/50Anfo Pesado 50/50

Carga = 11 x 0,507x 1,31x(10,625)2 = 820kg

Energía = 820 x 823 = 674.870 kCal

VODAnfo = 5.300m/s

Tiempo = 11/5.300 X 1000 = 2,08ms

Potencia Potencia 674.870/2,08 = 325.160MCal/s

=1.366.218Mwatt1.366.218Mwatt

SoluciónSolución

1kW=0.238 kCal/s


En una columna de 11 metros de explosivosEl Anfo Pesado 50/50 respecto al Anfo es:

674.870/451.000 = 1,50

50% más energético50% más energético

1.366.218/740.756 = 1,84

84% más potente84% más potente

Por lo tantoPor lo tanto


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