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ContenidoIntroduccin3Hidrogeles4Conclusin8

Introduccin

Los hidrogeles son agentes explosivos constituidos por soluciones acuosas saturadas de NA, a menudo con otros oxidantes como el nitrato de sodio y/o el de calcio, en las que se encuentran dispersos los combustibles, sensibilizantes, agentes espesantes y gelatinizantes que evitan la segregacin de los productos slidos. Respecto a las emulsiones tienen la ventaja de la reticulacin o gelatinizacin, propiedad que les permite ser resistentes al agua al convertirse en una sustancia semislida gelatinosa. Su potencia relativa respecto al ANFO en kJ/kg es superior a la de las emulsiones tal como puede comprobarse en las hojas tcnicas de sus fabricantes.

Hidrogeles

Los hidrogeles son agentes explosivos constituidos por soluciones acuosas saturadas de NA, a menudo con otros oxidantes como el nitrato de sodio y/o el de calcio, en las que se encuentran dispersos los combustibles, sensibilizantes, agentes espesantes y gelatinizantes que evitan la segregacin de los productos slidos.El desarrollo de estos explosivos tuvo lugar a finales de la dcada de los 50 cuando Cook y Farnam consiguieron los primeros ensayos positivos con una mezcla del 65% de NA, 20% de Al y 15% de agua. Tras esos primeros resultados, Cook empez a utilizar como sensibilizante el TNT, y as comenz en Canad la fabricacin comercial bajo patente, extendindose despus a Estados Unidos.

Nitrato AmnicoNitrato - Inorganico Agua Gomas - Espesantes - Emulsificantes - Combustibles- HidrocarbonadoTNT Explosivos conv.Explosivos con NG.(1 Generacin)Aluminio(2 generaciones)Aluminio, Nitrato, Amina, Microbalones y otros Sensibiliz(3 Generacin)Emulsificantes Agua MicrobalonesHidrogel Sensibilizado para grandes dimetrosAgente explosivo Hidrogel AluminizadoEstabilizanteAnfoEmulsionesAnfo PesadoAgente Explosivo Hidrogel Sensibilizado con AireExplosivo Hidrogel Pequeo Diametro

Posteriormente, se realizaron las primeras experiencias con hidrogeles sensibilizados con aluminio. Este metal planteaba serios problemas de empleo, pues reaccionaba con el agua a temperatura ambiente desprendiendo hidrgeno. Para evitar ese fenmeno se pas a proteger las partculas de aluminio con productos hidrfugos. Ya en 1969 la Dupont desarroll unos nuevos hidrogeles que se caracterizaban por no contener los compuestos explosivos tradicionales, ni metales particulados como sensibilizantes fundamentales, sino que incorporaban como combustible sustancias orgnicas como las derivadas de las aminas, parafinas, azcares, etc.En el mapa conceptual se indican los principales tipos de explosivos acuosos obtenidos a partir del Nitrato Amnico, en dos grandes grupos que son los hidrogeles y las emulsiones con sus mezclas.Centrndonos en los hidrogeles que se emplean actualmente, el proceso de fabricacin se basa en el mezclado de una solucin de oxidantes con otra de nitrato de monometilamina (NMMA) y la adicin de diversos productos slidos y lquidos, tales como oxidantes, espesantes, gelatinizantes, etc. La solucin de oxidantes est constituida por agua, nitrato amnico y nitrato sdico, a la que se aporta tio-urea y parte de las gomas que permiten conseguir una viscosidad alta para retener las burbujas de gas. El nitrato sdico tiene las ventajas de disponer de una gran cantidad de oxgeno y de disminuir el punto de cristalizacin de las soluciones salinas.La solucin de NMMA se prepara calentando los bidones en los cuales se transporta, ya que sta se encuentra solidificada al tener un punto de cristalizacin entre los 33 y 39C. Este producto tiene unas caractersticas como sensibilizante excelentes, pues es muy buen combustible con un balance de oxgeno muy negativo y alta densidad, y adems es poco sensible a efectos dinmicos subsnicos de choques y roces. Las proporciones de NMMA en los hidrogeles oscilan entre el 10 y el 35%.La mezcla de aditivos slidos est formada por aluminio, almidn, gomas y otras sustancias en menor proporcin. El aluminio aumenta proporcionalmente la sensibilidad de los hidrogeles y las gomas, y el almidn sirve para espesar las mezclas. En ocasiones se aaden compuestos capaces de formar enlaces cruzados que producen la gelatinizacin de los hidrogeles.Por otro lado, como el porcentaje de agua utilizado no es suficiente para disolver todos los nitratos, cierta cantidad de stos se aaden en estado slido formando parte de la fase dispersa. Para modificar la densidad se puede proceder a la gasificaci6n qumica, generalmente con nitrito de sodio, o a la adicin de productos de baja densidad, microesferas de vidrio, etc.

La mezcla de todos esos componentes se realiza de forma continua o discontinua con mezcladoras dotadas de agitacin y que pueden estar instaladas en plantas fijas o sobre camiones.En cuanto a las caractersticas de los hidrogeles, ya que en su composicin no se utilizan sensibilizantes intrnsecamente explosivos, poseen una seguridad muy alta tanto en su fabricacin como en su manipulacin. A pesar de esto, presentan una aptitud a la detonacin muy buena que hacen que algunos hidrogeles puedan emplearse en calibres muy pequeos e iniciarse con detonadores convencionales.La resistencia al agua es excelente y la potencia, que es una caracterstica fundamental de aplicacin, es equivalente o superior a la de los explosivos convencionales, pudiendo ajustarse en funcin de la formulacin del hidrogel.Las energas desarrolladas oscilan en el rango de las 700 a las 1500 cal/g. La densidad puede tambin modificarse, desde 0,8 hasta 1,6 g/cm3, partiendo de un valor bsico comprendido entre 1,4 y 1,5. Mediante la adicin de gasificantes qumicos, como ya se ha indicado, o de aditivos de baja densidad puede reducirse tal parmetro. Esas disminuciones influyen sobre los explosivos haciendo que la velocidad de detonacin aumente en muchos casos, as como su sensibilidad.

Como es obvio, la variedad de productos que pueden obtenerse con distintas composiciones es muy grande. Desde los hidrogeles encartuchados, semejantes a los explosivos gelatinosos convencionales, hasta los vertibles que tienen unas caractersticas reolgicas que hacen que puedan tratarse como fluidos. En este ltimo caso se pueden aprovechar beneficiosamente las ventajas derivadas de una carga mecanizada as como del hecho de rellenar totalmente el hueco de los barrenos perforados.

En lo referente a los humos de voladura, los hidrogeles sensibilizados con aluminio presentan unas calidades de humo mejores que las obtenidas con explosivos convencionales.

Clases de hidrogeles

Se tiene tres tipos de hidrogeles:a)Sensibilizados con una sustancia explosiva.b)Sensibilizados con aluminio.c)Sensibilizados con nitrato de amina.

a)Hidrogeles sensibilizados con explosivosConstituyen los preparados por Cook y se caracterizan por estar sensibilizados por una sustancia bsicamente explosiva, normalmente TNT, PETN o una mezcla de ambos, o tambin se ha utilizado plvoras de nitrocelulosa.Lo que ocurre en las mezclas explosivas convencionales es diferente a la sensibilidad de estas composiciones que aumenta con el tamao de las partculas de TNT. Esto puede explicarse por el efecto insensibilizador del agua sobre la superficie de las partculas de TNT.De manera inversa a lo que ocurre con el resto de los hidrogeles, su sensibilidad aumenta con la densidad. Esto es debido a la disminucin de la densidad que est relacionada con la cantidad de burbujas de aire taponado en la pasta y stas se interponen entre los granos del explosivo sensibilizador, por lo que dificulta la iniciacin de estas partculas por otras del mismo tipo.La sensibilidad de los hidrogeles aumenta con el contenido en TNT, siendo vlida esta afirmacin hasta un contenido de este producto del 50%, estos hidrogeles no son sensibles al detonador.Debido a razones de econmicas, el contenido de TNT no sobrepasa el 30%, por cuyo motivo los dimetros crticos de los hidrogeles sensibilizados con trilita eran superiores a 75 mm en la mayora de los casos, que es una limitacin de este tipo de hidrogeles. Las caractersticas de este tipo de hidrogel son:Alta densidad (1,4 1,5 g/cm3).Buena fluidez, permite la carga a granel de los barrenos.Baja energa, con un gran dimetro crtico y coste relativamente alto, lo que su uso ha decrecido.

b)Hidrogeles sensibilizados con aluminioSon hidrogeles, tambin desarrollados por Cook en las primeras experiencias con slurries, pero, por ser este elemento muy electronegativo, reaccionaba con el agua a temperatura ambiente desprendiendo hidrgeno, con elevacin de la temperatura. Lo que ocasionaba un riesgo, razn por la cual fue preciso sensibilizar los hidrogeles con otras sustancias explosivas. Luego se descubri que esta reaccin poda inhibirse recubriendo las partculas de aluminio con productos hidrfugos, se lo utiliz como sensibilizador.Con la finalidad de mejorar ms la sensibilidad de estos hidrogeles, Cook incluy pequeas burbujas de gas distribuidas en su masa que se comportan tambin como puntos calientes al igual que las partculas de aluminio; la sensibilidad aumenta con el contenido en gas. Se puede lograr este efecto mediante la adicin de micro esferas huecas de vidrio o perlita.Algunas caractersticas de este tipo de hidrogel son:Se sensibilizan con el detonador # 8, incluso en dimetros pequeos (32 mm).Al gasificarse tienen una viscosidad y fluidez inferior a los del grupo anterior, para poder retener las burbujas, esto impide su carga a granel en los barrenos. Cuando contienen micro esferas de vidrio, su fluidez puede ser mayor, permitiendo entonces la carga a granel de los barrenos.Tiene un pequeo contenido de gases nocivos en sus productos de explosin, lo que los hace aptos para su uso en labores de minera subterrnea.

c)Hidrogeles sensibilizados con nitrato de aminaEste tipo de hidrogeles sensibiliza con combustibles constituidos por sales orgnicas solubles en agua, sin que contengan, al igual que los de la segunda generacin, ningn otro componente explosivo. Con la finalidad de mejorar su sensibilidad y poder ser usado en pequeos dimetros, estos hidrogeles tambin necesitan microesferas de vidrio bien de burbujas de gas. Tambin puede llevar en su composicin aluminio grado pintura, lo que contribuye a mejorar su sensibilidad de buena forma.Son sensibilizados con una sal orgnica, por lo que, al igual que los del grupo anterior, no tienen ningn ingrediente explosivo. Tienen una excelente aptitud a la detonacin y son sensibles al detonador # 8 y pueden utilizarse en cartuchos de hasta 22 mm de dimetro, son muy utilizados en dimetros pequeos. Si son gasificados son pocos fluidos, lo que no permite su carga a granel en los barrenos, pudindose conseguir composiciones ms fluidas utilizando microesferas de vidrio para su sensibilizacin, lo que facilita la carga a granel de los barrenos.Los hidrogeles sin explosivos en su composicin se caracterizan por la elevada seguridad en su fabricacin y utilizacin, buena propagacin de la detonacin, incluso en pequeos calibres, posibilidad de modificar su densidad, potencia y velocidad de detonacin, buenos humos de voladura y excelente resistencia al agua.La presencia de agua influye en la energa desprendida por el explosivo, pero se puede compensar aadiendo aluminio, debido a las siguientes reacciones, fuertemente exotrmicas, producidas por este componente en la detonacin:2 Al + 3 H2O Al2O3 + 3 H2 + 1760 cal/kg.4 Al + 3 CO2 2 Al2O3 + 3 c + 2160 cal/kg.Lo que explica que la potencia aumente con el contenido en aluminio, aun en composiciones con balance de oxgeno negativo. En la prctica los hidrogeles pueden sustituir, en la mayora de los casos, a los explosivos convencionales, menos a los de seguridad, con la ventaja de su mayor seguridad en el manejo y no causar dolores de cabeza. Debido a su consistencia fsica, se adaptan muy bien a los barrenos, adems, sus humos de voladura son mejores que los producidos por los explosivos convencionales.

Sensibilidad de los hidrogeles

Se puede definir la sensibilidad como la relativa facilidad de un explosivo para detonar. Una elevada sensibilidad supone una ventaja de cara al funcionamiento del explosivo en su aplicacin, pero, a su vez, puede implicar riesgos a detonar bajo cualquier estmulo accidental.

En el caso de los hidrogeles, tambin de las emulsiones, el camino ha sido el diferente, se parte de componentes no explosivos, insensibles, mezclndolos de tal modo que se alcance el grado de sensibilidad requerido para que sean sensibles al detonador o a un multiplicador. Con esto se logra la sensibilidad deseada, reduciendo as la sensibilidad indeseada por golpes, fuegos, rozamiento, etc.

La disminucin de la sensibilidad, representada por el aumento del dimetro crtico, al aumentar la densidad, como resultado de la disminucin de la porosidad ya sean burbujas o microesferas que constituyen puntos calientes. El resultado de una mala iniciacin y transmisin de la detonacin al aumentar la densidad se explica con una disminucin de la velocidad de detonacin.

Conclusin

Los explosivos industriales se clasifican en 2 grupos: Agentes Explosivos Secos: Donde se encuentra el ALANFO y ANFO Agentes Explosivos Hmedos: Donde encontramos los HIDROGELES, EMULSIONES y ANFO PESADO.Podemos concluir que los Hidrogeles primeramente sensibilizados con TNT, posteriormente con aluminio seguramente con Aminas y Azucares. Actualmente es Nitrato de Monometilamina (NMMA) desde 10 al 35 %. Su potencia vara desde 700 hasta 1500 cal/g. Su densidad de 0.8 hasta 1.6, se presentan encartuchados o fluidos.Cabe mencionar que tienen una elevada seguridad y pueden bombearse directamente al barreno, llenndolas por completo. Tienen una densidad superior al agua por lo que pueden llenar barrenos cargados de agua expulsndola por completo.Producen humos poco toxico por lo que puede utilizarse en voladuras de interior. Se emplean, dependiendo de su potencia para volar rocas blandas, semiduras o duras e incluso, por el mismo motivo, como cargas de columnas o de fondo.