Uso de los explosivos en las construcciones. ENSAYO

Ensayando

Garifas Gama Pablo López Reyes Ana Karen

Machuca Santos Mónica Morales Cabrera Yediel Enain

Romero León Sarahi

Uso de los

explosivos en

las

construcciones

Benemérita Universidad Autónoma de Puebla

Este material didáctico es de uso exclusivo para los estudiantes de las licenciaturas presencial, semiescolarizado y distancia. Esta obra se distribuye con una licencia de Creative Commons de atribución, no comercial, sin derivados.

DHTIC Desarrollo de Habilidades en el uso de la Tecnología, la Información y la Comunicación

TALLER 04 Integrando conocimiento

RESUMEN

El trabajo de investigación expone el uso de los explosivos en las construcciones, resaltando

su importancia en la sociedad actual así como los diversos avances tecnológicos en esta

rama de la ingeniería civil.




INTRODUCCIÓN

El presente trabajo expone uno de los grandes problemas del siglo XXI y uno de los mayores

retos de la Ingeniería Civil a lo largo de los años (la demolición), estará organizado en temas

y subtemas que abordarán desde los tipos de explosivos, hasta las medidas de seguridad

incluyendo un estudio de caso, el polémico atentado del 11 de Septiembre del 2001 en la

nación más poderosa del mundo.

Los explosivos son, han sido y serán una herramienta indispensable en la ingeniería civil

porque a lo largo de los años se han utilizado, desde el imperio romano hasta la actualidad.

Esta investigación es dedicada a los estudiantes de Ingeniería Civil que desean conocer

acerca del uso de los explosivos en las construcciones, específicamente, en la voladura de

los edificios. Esperando que la información recopilada sea de gran utilidad para los fines

deseados y que incite al lector para indagar más sobre el tema.

¿A QUIÉN VA DEDICADA LA INVESTIGACIÓN?

Esta obra es dedicada a estudiantes de ingeniería civil que desean conocer el uso de

explosivos en las construcciones, especialmente en la voladura de edificios. Esperando que

la información recopilada sea de gran utilidad para los fines deseados y que incite al lector

para indagar más sobre el tema.




USO DE LOS EXPLOSIVOS EN LAS CONSTRUCCIONES Introducción A quien va dedicada

1. Explosivos

1.1 Tipos de los explosivos

1.2 Herramientas

2. Uso de explosivos en demoliciones

2.1 Medidas de seguridad

2.2 Técnicas

2.2.1 Voladura de edificios

2.2.1.1 Voladuras de barrenación en línea de limite o costurada

2.2.1.2 Voladuras amortiguadoras

2.2.1.3 Voladuras perfiladas o de afine

2.2.1.4 Pre facturado

2.3 Edificios

2.4 Carreteras

2.5 Posos

2.6 Puentes

2.7 Alcantarillas

3. Cálculo de la explosiones

4. Estudio de caso 11 de Septiembre del 2001

5. Bibliografía




1. EXPLOSIVOS

Los explosivos son mezclas con poca estabilidad química, por eso pueden transformarse en

gases, al tiempo que producen altas presiones en breve tiempo. La explosión, por su parte,

es un fenómeno de naturaleza física, resultado de una liberación de energía tan rápida que

se considera instantánea.

1. 1 Tipos de los explosivos

La dinamita es un explosivo industrial de alto poder, para iniciación de agentes de voladura

en todo tipo de trabajos a cielo abierto. Por su alta densidad y resistencia al agua se utiliza

como cebo para iniciar la detonación de explosivos secundarios como el ANFO.

1. 2 Herramientas

Barquera (1977) define el material de demolición como el “Conjunto de herramientas,

aparatos, instrumentos y artificios utilizados para integrar y colocar un dispositivo de

demolición; así como para provocar la explosión de cargas.”(pág.31), y estos se clasifican

como herramientas, aparatos eléctricos y detonadores.

Entre las herramientas encontramos los siguientes materiales:

Barretas y pulsetas (utilizadas para perforar rocas y terrenos duros), las barrenas (Utilizadas

para abrir barrenos en arcilla, terrenos suaves y madera), la barra de Minador, las

perforadoras mecánicas (Se emplean para perforar barrenos en medios duros o blandos), las

cucharas (Utilizadas para extraer de los barrenos la tierra producida al excavarlos), las

varillas de sondeo (Utilizadas para averiguar las dimensiones y la forma de las rocas o




construcciones enterradas) y las pinzas de Minador (tienen varios usos como cortar la mecha

lenta y el cordón detonante o ajustar el detonador de la mecha).

Aparatos eléctricos :

Los explosores (producen la electricidad que es necesaria para detonar los barrenos) y

existen dos tipos: de campo y de mano; el galvanómetro (sirve para probar los conductores y

detonadores) y los conductores (son de cobre y van generalmente enrollados en carretes)

Detonadores:

La mecha lenta (consiste en una cuerda formada por hilo o telas con materiales

impermeabilizantes que tienen un alma de polvorín. Sirve para hacer detonar por una

pequeña flama) el cordón detonante (es un tubo de plomo que en su interior contiene TNT u

otro explosivo detonante) y el tirafrictor (es un cilindro de papel que contiene pólvora y un

medio mecánico para inflamarla por fricción)

Otros materiales son como la cinta de aislar, hilos para ataduras, líquidos impermeabilizantes

2. USO DE LOS EXPLOSIVOS EN LAS DEMOLICIONES

2.1 MEDIDAS DE SEGURIDAD EN EL USO DE LOS EXPLOSIVOS

Resulta muy difícil incluir en unas cuantas líneas los cuidados que se requiere tener durante

una práctica de tal magnitud, como ya nos hemos dado cuenta, los explosivos no son solo un

método más que facilita la edificación, sino que a lo largo de la investigación nos hemos

percatado de que al ser un procedimiento rápido de realizar necesita un cuidado especial y

un estudio profundo para cada caso, primero que nada debemos estar sujetos a las

disposiciones que a ley establezca ya que en caso de cualquier falla se tendría un respaldo




con la misma. Todo tiene que ver con mantener una buena organización y control dentro de

una obra, desde los materiales hasta los trabajadores que se encargaran de su aplicación,

esto requiere de la total responsabilidad de cada persona que participe en dicha situación y

de su almacenamiento, sin olvidar que su uso solo debe ser el establecido, necesario y el

más correcto en cada caso, que se encuentre apegado al reglamento de los mismos, las

condiciones del medio donde se desarrollara guardan un papel destacado, ya que una

mínima variación en la temperatura podría ocasionar un desajuste en lo planeado, es de

mucha importancia mencionar que las herramientas que se usaran solo tienen que ser

aquellas que no ocasionen un riesgo dentro del proceso, que sean de calidad, y si se puede

no muy costosas, además de que sean fáciles de transportar, en cuanto a la selección del

tipo de explosivo a utilizar se puede empezar por definir qué resultados se deseen obtener o

el diseño en la voladura, durante esta elección se debe tomar en cuenta el costo de cada

explosivo, ya que varía dependiendo su función, pero el costo de estos tiene mucho que ver

con la manera en que reaccionara ante la voladura pues entre más costoso resulta más

potente y eficaz en su aplicación. Es muy difícil llegar a un punto de equilibrio durante la

practica con explosivos porque son demasiado sensibles a los cambios de cualquier tipo y es

ahí donde interviene el uso de la maquinaria pesada como los tractores de oruga o

excavadoras.

2. 2 TÉCNICAS

2. 2 .1 Voladura de edificios

Se utilizan varios productos en conexión con las voladuras. Estos se conocen como

“accesorios para voladuras” y aunque algunos de ellos se consumen en el disparo, la

mayoría se ha diseñado para servir repetidamente en las operaciones de voladuras.

2. 2 .1 .1 Barrenación en línea de límite o costura

Involucra solo una hilera de barrenos de diámetro pequeños, con poco espacio, sin carga y a

lo largo de la línea misma de excavación o de proyecto, esto provoca una plano de menor

resistencia que la voladura primaria pueda romper con mayor facilidad.




2. 2 .1 .2 Voladuras amortiguadas

Las cargas para las voladuras amortiguadas deben de ser pequeñas, bien distribuida y se

harán explotar después de la excavación principal ha sido despejada. Al hacer voladas la

pata, el taco amortiguan la vibración dirigida hacia la pared terminada.

2. 2 .1 .3 Voladuras perfiladas o de afine

Puesto que el uso de este método en trabajos al descubierto es prácticamente idéntico a los

de las voladuras amortiguadas, se trata sobre su aplicación solamente en trabajos

subterráneos.

2. 2 .1 .4 Pre facturado

Comprende de una fila de barrernos a lo largo de la línea de excavación, los barrenos

generalmente son del mismo diámetro y en la mayoría de los casos todos cargados. Sus

barrenos se disparan antes de cualquier barreno de los de alguna sección de la excavación

principal inmediata.

2. 3 EDIFICIOS

Actualmente existen tipos de edificios y estos los distinguimos por el material con que se han

construido; por lo tanto para su demolición se utilizará un método distinto.

Para destruir edificios según Barquera (1977)

Los edificios de madera se destruirán prendiéndole fuego, después de haber colocado en la

planta baja una carga concentrada de TN, con un peo que varía entre 115 y 450 gramos por

cada metro ubico que tenga el primer piso.

Los edificios de concreto y mampostería se destruirán colocando cargas de brecha para

destruir las paredes exteriores (…) cuando los edificios tengan armadura de acero, se usaran

cargas superficiales para abrir brechas en el acero y colocar cargas para cortar las piezas de

la estructura. (pág. 115)




Barquera (1977) dice que para destruir un muro usando explosivos “se colocaran cargas a lo

largo de su base que pueden ir empotradas o adosadas (…) todas las cargas se detonaran

simultáneamente”. (pág. 115)

2. 4 CARRETERAS

En la demolición de carreteras debemos tomar 2 factores importantes: 1) la disposición y

construcción de la carretera y 2) la consistencia y forma del terreno que atraviesa.

2. 5 POSOS

Barquera (1977) dice que para destruir pozos “se hará detonar una carga grande colocada

contra la pared del pozo cerca de la mitad de su profundidad (…) Si el pozo se encuentra

entubado, se harán detonar cargas empotradas entre el tubo y el terreno”. (pág. 117)

2. 6 PUENTES

Para la destrucción de puentes Barquera (1977) dice que “puede llevarse a cabo: sobre los

estribos, sobre los apoyos intermedios o sobre los tramos del tablero” (pág. 88)

Al igual que los edificios, existen diferentes tipos de puentes por ejemplo los puentes

colgantes, los puentes de arco, etc. Por lo tanto el método que se utiliza cambiará en algunos

aspectos, por ejemplo para un puente colgante según Barquera (1977) se destruyen

“cortando los cables principales, volando los anclajes, volando las bases de las torres “. (pág.

106) y en un puente de arco de mampostería (generalmente se trata de puentes antiguos,

construidos de mampostería y llenados de tierra) Barquera (1977) dice que “el mejor

procedimiento será por medio de cargas empotradas detrás del estribo y cargas de brecha

sobre la clave del arco o arcos, completada con la destrucción de apoyos intermedios si los

hay”. (pág. 102)




2. 7 ALCANTARILLAS

Barquera (1977) dice que cuando el espesor del terreno [arriba de la alcantarilla] es inferior

1.5m se colocaran en el interior de la alcantarilla cargas de 4.5 k de amonio (…) cuando es

espesor sea entre 1.5 y 5m. , se aplicara la formula siguiente: 𝑃10𝐷2; P es igual al peso del

explosivo en kilos. D es la medida vertical entre la superficie del terreno y la alcantarilla. (pág.

107).

3. CÁLCULO DE LAS EXPLOSIONES

De acuerdo a los tipos de explosivos que se utilicen en la demolición de dichas

construcciones como lo son los geles, dinamitas y agentes explosivos existen aspectos

importantes que se deben tomar en cuenta para que el derribamiento se lleve a cabo con

éxito y primero es conocer la composición y el comportamiento de cada uno de ellos.

Las dinamitas son la mezcla de nitroglicerina, diotomita y otros componentes. Alguno

ejemplos son la dinamita amoniacal de alta y baja densidad además de la dinamita

nitroglicerina, esta última es la más común. Las dinamitas puras o nitroglicerinas, fueron

medidas por el porcentaje de nitroglicerina en peso que contenía la dinamita, por ejemplo, la

dinamita nitroglicerina de 40% de fuerza, contiene un 40% de nitroglicerina. Para hacer uso

de ellos se debe conocer su capacidad de trabajo útil de un explosivo, densidad,

inflamabilidad y las emanaciones.

Después de haber realizado todos los procedimiento de reconocimiento de la estructura y

sus alrededores, debe comenzarse la labor de cálculo, en la cual se contemplan aspectos

como el tipo de material, posicionamiento de las cargas explosivas, dimensiones de los

elementos que se van a demoler, cantidades de carga y distancia de seguridad entre otras.

El cargue de barrenos consiste en la colocación y la compactación de los explosivos dentro

de los barrenos, para efectos prácticos en la demolición se recomienda ubicar la carga en el

centro del elemento de tal forma que el radio de ruptura sea igual al radio del elemento.




Una ecuación por cargas de ruptura. Qexp. = 0.526 x R3 x K x C. Donde: Qexp: Es la

cantidad de explosivo por barreno. 0.526: Constante experimental hallada por estudiantes de

la UMNG, en el trabajo de grado AJUSTE DE FÓRMULAS EXTRANJERAS EN CÁLCULOS

DE EXPLOSIVOS FABRICADOS EN

COLOMBIA PARA RUPTURA DE CONCRETO. GUERRA Juan Carlos, ROMERO Rafael

(1998). R : Radio de ruptura correspondiente a 1/3 de la dimensión del elemento. K : Factor

del material. El radio de ruptura R, se define como la distancia que va a romper por el

explosivo y con esto se puede determinar el proceso de barrenación para la colocación de

cargas el cual consiste en perforar dos terceras partes del elemento dejando 1/3 sin perforar,

distancia que corresponde al radio de ruptura.

Las dimensiones de los elementos se obtienen por medio de los planos estructurales de la

edificación donde deben estar especificadas las medidas de todos los elementos

estructurales, en caso de no ser así se deben realizar las medidas de los elementos en las

tareas de reconocimiento. Ecuación por longitud de carga: Qexp=𝜋 × ∅(∅)× ρ ×Lc 40

Dónde: 𝜋 Constante matemática (3.141592653589), ∅ Diámetro de perforación para el

cálculo es igual 13/4 de pulgada, 𝜌 Densidad del explosivo para el indugel

es igual a 1.25 gr/cm3, Lc: Longitud de Carga. En esta ecuación se introducen tres nuevos

valores, los cuales permiten calcular la cantidad de carga por barreno teniendo en cuenta el

diámetro del barreno y la densidad del explosivo. Esto hace que la cantidad de explosivo que

se calcula con esta ecuación sirve para rellenar por completo el tercio medio del elemento, al

contrario de la ecuación por carga de ruptura la cual calcula una carga óptima para romper el

elemento, pero es posible que dicha cantidad en algunos casos sea un poco insegura desde

el punto de vista que es muy exacta y no precisa un factor de seguridad tangible. El margen

de diferencia entre el cálculo de carga de una y otra ecuación es considerable por eso se

recomienda consultar con los expertos cual es la cantidad óptima de explosivo según sea el

caso, basándose en el programa y los cálculos.




4. ESTUDIO DE CASO

* 11 DE SEPTIEMBRE DE 2001

Mucho se ha hablado sobre el escandaloso atentado a los Estados Unidos de Norteamérica

el 11 de septiembre de 2001 mientras la guerra entre este país e Irak. Diversos periódicos

abordaron la presencia de minas ubicadas estratégicamente en las columnas de una de las

torres gemelas.

Definido lo anterior, el estado Americano enfrentó una severa crítica siendo acusa de un auto

atentado. Estudios recientes realizados por estudiantes de la universidad de Carolina del

Norte, revelan que en los videos que se pueden rescatar de los testigos existe un lapso de 2

a tres segundos después del impacto de la segunda avioneta y la detonación de las minas en

el estacionamiento subterráneo lo cual indica análisis de la estructura y un ingenioso sistema

de detonación fabricado para no dejar en pie esta edificación. En los reportes de la policía de

local, no se menciona nunca la presencia de las minas y si los actos heroicos del cuerpo de

bomberos.

Cabe resaltar que la tecnología no es siempre utilizada para el bienestar y desarrollo de las

sociedades, en muchos casos, el conocimiento se aplica para dañarse a sí mismos como

raza humana.




6.-Conclusion

Hablar sobre explosivos no es un tema fácil, al inicio podemos pensar en un conjunto de

dinamita el cual utilizaremos para demoler una construcción, pero conforme hemos

investigado me he dado cuenta que van más allá de ser una técnica rápida, su uso me

parece de mucha importancia y debemos tener en cuenta que no es cualquier cosa, y que

depende mucho de las personas que los utilizan el cuidado e le vayan a dar, ya que se

cuenta con accidentes e imprevistos durante este proceso, es un tema muy amplio pero

bastante interesante.

A raíz de las investigaciones que hemos realizado en el equipo cabe destacar que los

explosivos son una de las herramientas de mayor importancia que el hombre utiliza para

realizar construcciones, este tema en lo personal me sorprendió en varios aspectos, como en

el control que se debe llevar, pero sobre todo algo en lo que la mayoría de la gente se centra,

este es el tema económico, a pesar de ser una técnica rápida resulta muy costosa pues

facilita el trabajo de días por solo unas horas, es por esto que su uso debe estar supervisado

por alguien capaz y experto en el tema. Esto es lo que determina si son recomendables o

no.

En conclusión, el trabajo presentado otorga al lector un panorama más amplio de lo que es el

uso de los explosivos, como estos han ido evolucionando al paso de los años y sobre todo

intenta generar curiosidad y sentido de investigación para profundizar más en dicho tema




5. BIBLIOGRAFÍA

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