EXPLOSIVOS
DEFINICION
CLASIFICACIN
Y
TIPOS DE EXPLOSIVOS
INTRODUCCIN
La evolucin de los explosivos, est ntimamente ligada a las industrias de:
minera, canteras y construccin; su desarrollo est basado en la observacin de
los resultados y mtodos especficos aplicados a las condiciones geolgicas del
subsuelo.
La plvora negra se utiliz en la explotacin de minerales; tiempo despus, est
fue desplazada por la dinamita; hoy en da y despus de una serie de
perfeccionamientos, los explosivos del tipo hidrogel y los granulados de nitrato
de amonio, tienen mltiples aplicaciones; recientemente, las innovaciones
tecnolgicas han permitido el desarrollo de un nuevo tipo de explosivo
"Explosivos Emulsificados".
Las aplicaciones de la plvora en la minera, se iniciaron a partir de 1613 en
Europa, en tajos abiertos y entre 1627 a 1665 en minas subterrneas. En la
Nueva Espaa, se uso en labores externas desde 1676.
En 1846 fue descubierta la nitroglicerina, conocida como Piroglicerina, por algn tiempo no
fue de gran importancia como explosivo.
En 1866 Alfredo Nobel invent la dinamita y en 1875 la gelatina explosiva, estos productos
tuvieron gran auge de 1867 hasta mediados de 1950.
A mediados de la dcada de los 1950's se invento el ANFO (Amonium Nitrate and Fuel Oil).
Este explosivo result mucho ms econmico que el uso de la dinamita por lo que
revolucion a la industria de los explosivos. Su uso se generaliz y lleg a ser el principal
producto de la industria de los explosivos durante las dcadas de los 70's y los 80's.
Entre las dcadas de los 60's y 70's aparecieron los Hidrogeles y a finales de los 70's se
realizo una modificacin en los hidrogeles para obtener la Emulsin.
En general todos los explosivos industriales se dividen en dos grupos: Agente Explosivo y
Alto Explosivo.
Es importante mencionar que el uso y aplicacin de los explosivos deber realizarlo
personal altamente competente, capacitado y entrenado en el manejo de los explosivos.
QU ES UN EXPLOSIVO?
Es toda sustancia o mezcla capaz de reaccionar en un tiempo muy corto, en rgimen
exotrmico, produciendo gran cantidad de calor, cuyos productos finales en su totalidad, o
al menos en gran parte, son vapor de gas, de modo que el calor se acumula sobre el gas
al estado de energa cintica molecular, capaz de transformarse en trabajo mecnico.
Explosin:Reaccin qumica o cambio de estado efectuado en un perodo de tiempo extremadamente
corto con generacin de altas temperaturas y grandes cantidades de gases, producindose
una onda de choque.
Deflagracin:Es definido como la temperatura a la cual una materia explosiva empieza la reaccin.
Detonacin:Es una forma de reaccin dada por una sustancia explosiva en que se produce una onda
de choque. Las velocidades de detonacin varan de 1,500 a 9,000 m/s. Altas
temperaturas y presiones son generadas al frente de la onda as que la reaccin qumica
es iniciada instantneamente.
Iniciacin:Es la puesta en marcha de la detonacin de un explosivo o agente
explosivo. La descomposicin de un explosivo puede tener lugar en
forma de deflagracin (velocidad de propagacin subsnica) o
detonacin (velocidad de propagacin supersnica.
Calor de explosin:El calor de explosin de un material explosivo es el calor liberado durante
su descomposicin explosiva. Su valor calculado es la diferencia entre
las energas de formacin de los componentes del explosivo y la energa
de formacin de los productos de la explosin.
Temperatura de explosin:Es la temperatura de los gases producidos durante la detonacin de un
material explosivo.
CARACTERSTICAS Y PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS
DENSIDAD
Es el peso por unidad de volumen expresado generalmente en gramos por
centmetro cbico.
La densidad es un factor muy importante, primero por que influye de manera
significativa en otras caractersticas tales como la presin de detonacin y
velocidad de detonacin.
Es importante conocer su densidad del explosivo para determinar s es posible
utilizarlo en barrenos con agua, ya que el agua tiene una densidad de 1.0
g/cc, por lo tanto se requiere que el explosivo sea de mayor densidad que el
agua para lograr que este se pueda confinar y acomodar dentro del barreno.
Tambin conociendo la densidad, podemos calcular exactamente la cantidad
de explosivo en kilogramos por metro lineal de barreno dependiendo de su
dimetro,
VELOCIDAD DE DETONACIN (V.O.D.)
Es la velocidad a la que la onda de detonacin viaja a travs de una columna de
explosivo, ya sea en un cartucho, en un tubo o en el barreno, y se expresa en m/seg., O
en km/seg.
La velocidad de detonacin de un explosivo es un indicador muy importante de que tan
eficiente es un explosivo, y est relacionado totalmente con la presin de detonacin de
los productos explosivos.
Existen factores que afectan a esta caracterstica tan importante como son: La superficie
de contacto entre el combustible y el oxidante, elementos indispensables en la
formulacin de cualquier explosivo, el grado de confinamiento, la temperatura, la densidad
y dimetro del producto as como el balance de oxgeno de su propia formulacin.
A continuacin se mencionan algunos mtodos que se utilizan para medir la velocidad de
detonacin de los explosivos y estos son: Cmara de alta velocidad, sondas electrnicas,
sonda de fibra ptica, sonda continua y algunos mtodos ms sencillos pero menos
exactos como lo es la placa de plomo donde las variaciones pueden ser del orden de +-
20%.
PRESIN DE DETONACIN
Se considera como la presin en la zona de choque adelante de la zona de
reaccin. El concepto bsico de esta definicin es de que una presin
repentina producto de la detonacin de un explosivo, fragmentar en lugar
de desplazar.
La presin de detonacin de un explosivo se da en funcin de su propia
densidad y velocidad de detonacin y se mide comnmente en libras por
pulgadas cuadrada o en kilobars.
Existen diferentes formulas para determinar la presin de detonacin de un
explosivo, sin embargo todas ellas consideran la velocidad de detonacin y
la densidad del explosivo en estudios, la formula ms comn es la
siguiente:
P=2.5 D X V2 X 10-6=Kbars
Donde:
P= Presin de detonacin en Kilobars
D= Densidad del producto en (g/cc)
V= Velocidad de detonacin en (m/seg.)
La presin de detonacin es critica para obtener un buen cebado del
explosivo o agente explosivo que se est iniciando y tiene influencia
directa con los resultados de una voladura.
La presin de detonacin es una informacin que junto con otras
caractersticas debe ser proporcionada por los fabricantes de
explosivos y que comnmente vienen en los folletos tcnicos que
los mismos distribuyen.
PRESIN DE EXPLOSIN (Presin en el barreno)
Esta no debe ser confundida con la presin de detonacin. La presin de explosin
es la presin que ejercen en el barreno los gases, producto de la explosin inicial,
estos gases pasan a travs de las grietas previamente formadas impulsado la roca
hacia la cara libre.
La presin de explosin es de un valor que va entre un 30% y un 70% del valor de la
presin de detonacin
BALANCE DE OXGENO
De una mezcla de oxidantes y combustibles, es la suma que resulta de los
valores de oxgeno de los ingredientes que componen dicha muestra. Por
ejemplo, si una mezcla tiene un exceso de ingredientes contribuyentes de
oxgeno, se le conoce como oxgeno positivo. De otra manera si la suma es
deficiente en oxgeno, la mezcla que resulte se le refiere como oxgeno
negativo.
ENERGA Y POTENCIA
Energa es la particularidad del potencial de un explosivo para
realizar un trabajo en funcin de la energa liberada por el
mismo cuando la reaccin de calor termodinmica se lleva a
cabo despus de iniciar a un explosivo.
La energa de un producto puede ser calculada de acuerdo a su
composicin qumica, pero tambin puede ser medida.
La fuerza del explosivo puede ser expresada en unidades
absolutas o comparndolo con la energa del ANFO, el cual es
el explosivo ms utilizado en cualquier parte del mundo, razn
por la cual se utiliza como parmetro de comparacin.
SENSIBILIDAD
Es la propiedad de la onda explosiva de propagarse de cartucho a cartucho
o de continuarse a travs de una columna.
Existen dos tipos de pruebas para medir la capacidad de detonacin de un
explosivo:
PRUEBA DEL "GAP" (Separacin)
Es la sensibilidad de un explosivo a la separacin, se mide en centmetros
(o pulgadas). Es la mayor distancia entre dos cartuchos alineados a travs
del cual un cartucho donante despus de ser iniciado con una cpsula No. 6
detonar al cartucho receptor.
La prueba estndar de la sensibilidad a la separacin requiere de un
cartucho de explosivo, que deber ser cortado en dos partes iguales. Las
dos mitades con el corte final, uno frente a otro, se enrollan en papel y
quedarn sujetados a una distancia igual al dimetro del cartucho. El tubo
de papel se hace con una hoja de papel kraft.
PRUEBA DE PROPAGACIN
La prueba de propagacin es con el objeto de asegurar la
continuidad de la detonacin entre cartucho y cartucho
dentro de un barreno.
En la prueba estndar de propagacin se requiere de 7
cartuchos a una temperatura de 25 grados centgrados,
una mecha y una cpsula del nmero 6. Los cartuchos
se colocan en serie, al primero de ellos (cartucho donante)
se le introduce la cpsula nmero 6 que previamente fue
engargolado a una mecha. Los 6 cartuchos restantes
(receptores) deben detonar para considerar la prueba
positiva a esa temperatura.
DIMETRO CRITICO
Se define como el dimetro mnimo al cual un explosivo detona. El dimetro
de un producto explosivo corresponde a la medida externa, incluyendo el
material de envoltura.
La formulacin de un explosivo toma en consideracin en que dimetro, el
producto ser obligado a detonar. Como regla general, un producto se debe
usar como mnimo en un tamao igual al doble de su dimetro crtico.
SENSITIVIDAD
Se considera como la propiedad que tienen los explosivos para ser detonados por
los iniciadores convencionales (cordn detonante, estopn elctrico, nonel o
fulminante).
Cuando se obtiene la carga mnima requerida para iniciar una columna explosiva,
el booster o primer se refiere a la iniciacin de explosivo que tiene un dimetro
ms grande. La cpsula mnima se refiere al cebo para los explosivos, de
dimetro ms pequeos sensible a la cpsula (comnmente nmero 6).
Un explosivo se caracteriza por ser sensitivo al cordn detonante.
CLASIFICACIN DE GASES
Cuando un explosivo es detonado, la mayora de los productos
resultantes son vapor o gases. Los principales elementos liberados
son vapores o gases y estos son los ms importantes: xido de
carbono, monxido de carbono, oxgeno, xidos de nitrgeno e
hidrgenos sulfurados.
Un explosivo con balance de oxgeno adecuado, producir una
cantidad mnima de gases nocivos y generar una liberacin mxima
de energa. El valor de oxgeno de un ingrediente es el peso (en
gramos) de oxgeno que contribuye o exige por 100 gr de explosivo
detonado.
La clasificacin de gases es la siguiente:
CLASE GASES TXICOS
por 200 gr de explosivo*
Pies cbicos
1 0.16
2 0.16-0.33
3 0.33-0.67
ESTABILIDAD
Es considerada dentro de los explosivos como la conservacin de
sus caractersticas fsico-qumicas de diseo en condiciones
normales de almacenamiento en un perodo de tiempo
determinado.
La estabilidad del explosivo bsicamente se refiere al tiempo
requerido para que la degradacin del producto tome lugar.
Para estimar la estabilidad de los productos explosivos, son
llevadas a cabo pruebas al aire libre. Estas pruebas requieren
llevar al producto entre dos extremos de temperatura, y entonces
detonar el producto. El nmero de pruebas que se realizan hasta
que el producto no detone, es un indicativo de la estabilidad del
producto.
RESISTENCIA AL AGUA
La resistencia de un explosivo al agua, se refiere a la habilidad de
detonar despus de haber estado sumergido en agua
manteniendo sus caractersticas fsico-qumicas. Las pruebas
diseadas para medir esta propiedad varan con las condiciones
de uso prometidas y la SENSITIVIDAD del producto.
La clasificacin de resistencia al agua es como sigue:
Resistencia Clasificacin
en horas
72 Excelente
24 Buena
7 Regular
1 Pobre
Existen varios factores que afectan la resistencia de los productos explosivos al agua
y estos son los siguientes: Tiempo de exposicin, presin hidrosttica, composicin
qumica y el empaque.
FLAMABILIDAD
Propiedad de los explosivos a la facilidad de incendiarse por temperatura,
friccin, golpe, contacto directo con flama, reaccin, qumica, etc.
EFICIENCIA
Se considera el porcentaje real de energa que genera un explosivo en el
momento de su detonacin. Es comn que a mayor velocidad de detonacin la
eficiencia de un explosivo tambin es mayor.
COMPRESIN
Es conocida como la capacidad que tiene un explosivo que al detonar generar
una fuerza que afectar a los materiales con los cuales se encuentre en
contacto.
DIVISIN Y CLASIFICACIN DE LOS EXPLOSIVOS
Los explosivos se han clasificado de muchas maneras de acuerdo
a diferentes criterios, sin embargo los ms comunes son:
POR SU USO:
Industriales
Militares
Improvisados
POR SU VELOCIDAD DE DETONACIN:
Alto Explosivo
Agente Explosivo
POR SU FUNCIN EN LA DETONACIN:
Primarios
Secundarios
POR SU ESTRUCTURA QUMICA:
Compuestos orgnicos, contienen el grupo NO2
Nitro compuestos, grupo C-NO2Nitroesteres. Grupo: C - O - NO2Nitra minas. Grupo: C - N - NO2
EXPLOSIVOS INDUSTRIALES
Los explosivos Industriales, son aquellos que como su nombre lo
indica son utilizados en las diferentes industrias tales como la
minera, la construccin, canteras o en cualquier operacin donde
se requiera remover o romper roca, existen otras aplicaciones
donde se utilizan los explosivos como son el endurecimiento de
algunos metales o para soldar algunas tuberas de grandes
dimensiones y cables de alta tensin, tambin existen productos
explosivos para ser utilizados bajo el agua, sin embargo la
aplicacin ms comn es en las Industrias Mineras y de la
Construccin adems de manejarse en grandes volmenes.
CLASIFICACION DE LOS EXPLOSIVOS INDUSTRIALES
Los Explosivos Industriales son clasificados en dos grupos:
AGENTE EXPLOSIVO
* Anfos * Anfo pesado
ALTO EXPLOSIVO
* Dinamitas
* Hidrogeles y Slurries
* Emulsin
En Mxico los nicos productos de Alto Explosivo que se fabrican y utilizan son los
Hidrogeles y las Emulsiones, ya que las dinamitas por su alto riesgo de detonacin, La
Secretaria de la Defensa Nacional, a travs de la ley de Armas de Fuego y Explosivos de la
Direccin General de Armas de Fuego y Explosivos, prohbe su fabricacin y uso.
ANFO (Agente Explosivo), es la abreviacin de la mezcla explosivo de nitrato
de amonio y aceite diesel, en la cual el porcentaje de nitrato de amonio es
94.3% y diesel 5.7%. El ANFO es el agente explosivo ms utilizado en el
mundo debido principalmente a su precio y a la facilidad de su manejo, sin
embargo tiene la desventaja de no ser resistente al agua.
Un balance negativo de oxgeno o exceso de diesel incrementa la formacin
de monxido de carbono, puesto que los xidos de nitrgeno son ms
nocivos que el monxido de carbono. El ANFO deber tener un ligero
exceso de diesel
La aparicin de una gran cantidad de humos color caf-naranja-amarillos despus de
un disparo con ANFO, es usualmente el resultado de absorcin de agua. Sin
embargo esto puede ser causado por un contenido de diesel, insuficiente agregado
en forma incorrecta durante su fabricacin o por la evaporacin de diesel durante el
almacenamiento especialmente en polvorines localizados en regiones de altas
temperaturas.
Por esta razn los polvorines y las tolvas de almacenamientos son pintados de color
claro lo cual refleja el calor. En una prueba una tolva fue muestreada regularmente
durante los meses de verano, los datos mostraron que el ANFO puede perder 3% de
diesel en solamente una semana.
ALTOS EXPLOSIVOS
SLURRIES E HIDROGELES
Los slurries e hidrogeles son trminos de intercambio para explosivos
"gelatinizados" a base de agua como la mayora de los explosivos
industriales, los slurries son una mezcla de combustibles y oxidantes y
difieren de los otros explosivos, ya que su fase continua de sales oxidantes
disueltas en agua con ingredientes slidos es suspendida por agente
gelatinizante
Los slurries sensibilizados por pequeas burbujas de gas y un
ingrediente explosivo soluble en agua, tal como mononitrato de
etilen-glicol (EGMN), nitrato methylamino o nitrato ethanolamino.
Puede ser formulado como composicin de detonador sensitivo de
dimetro pequeo o productos sensitivos de dimetro medio a
grande y pueden ser desensibilizados por altas presiones.
EMULSIONES
Este es el nuevo concepto en la fabricacin de los productos explosivos. Es l ms
reciente producto desarrollado en la tecnologa de los explosivos comerciales.
En la introduccin de las emulsiones en la minera, sucedi lo contrario a lo acontecido
en la introduccin de otros productos explosivos, ya que aquellas fueron adoptadas
rpidamente, su aceptacin mundial se debe a sus caractersticas y su eficiente
desempeo en el campo.
Las emulsiones tienen numerosas caractersticas poco usuales. La interaccin ntima de
los combustibles-oxidantes produce detonaciones de muy alta velocidad. El medio de
reduccin de densidad va Microesferas de vidrio han demostrado que los criterios de
liberacin de energa y rendimiento de las emulsiones son optimizadas.
Las emulsiones sensitivas se preparan en forma de mezcla de agua en aceite en las que
existen 2 fases presente, una fase externa y otra fase interna. Esto es anlogo a la
mezcla de agua y aceite.
Ambas fases estn separadas. Pero con una agitacin apropiada y un emulsificante, un
lquido puede ser disperso en otro, formando una emulsin.
INICIADOR DE ALTA PRESIN DE DETONACIN
Un iniciador de alta presin de detonacin (Booster), es una carga
explosiva, usualmente como su nombre lo indica, es un producto de
alta velocidad y presin de detonacin, usado para mejorar la
iniciacin de materiales explosivos de menor SENSITIVIDAD.
Un iniciador de alta presin puede ser un simple cartucho de
explosivo comercial o un iniciador de alta presin fabricado tal como
un iniciador de pentolita
27
SISTEMAS DE INICIACIONSISTEMAS DE INICIACION
Es una combinacin de dispositivos explosivos y componentes accesorios diseados para transmitir una seal e iniciar una carga explosiva desde una distancia segura y cuando es deseado.
Clasificacin de los Sistemas de Iniciacin
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Clasificacin de los Sistemas de Iniciacin
Elctricos No Elctricos Elctrnicos
SISTEMAS DE INICIACION
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SISTEMAS NO ELECTRICOS
Ignitacord
Tipo "A"
Conector Th
Fulminantes
No. 6, 8 y 12
Mecha de Seguridad
Detacord
E-Cord
Reforzado
Cordn Detonante
EZDet
EZTL
Conector MS
Tipos
MS y LP
Iniciador No Elctrico
de Retardo
Sistemas No Elctricos
30
Mecha de Seguridad
30
Su velocidad de combustin es de 135 segundos por metro, con una variacin de ms o menos un 10 %.
MECHA DE SEGURIDAD
30
Los conectores Th aseguran la transmisin de la flama del Ignitacord a la mecha de seguridad. Es un casquillo de aleacin de cobre que contiene en su base una mezcla de ignicin.
CONECTOR TH
IGNITACORD
El Ignitacord es a la vez un mecanismo de ignicin y retardo; permite
encender las mechas en un orden determinado, controlado por la longitud del
Ignitacord entre cada conexin a un conector. Requiere iniciar en un solo punto
para retirase a un lugar seguro
CORDON IGNITACORD (THERMALITA)
VELOCIDAD: 43 seg/m + - 10 %
32
Nombre Ncleo Granos/pie Gramos/mt Resistencia
a la Tensin
Reforzado
E-Cord
Detacord
PETN
PETN
PETN
50
25
18
10.6
5.3
3.8
90 Kgs
68 Kgs
63 Kgs
Tipos y Caractersticas
CORDON DETONANTE
32
33
INICIADORES NO ELECTRICOS DE RETARDO
TIPOS
LP: CON RETARDOS EN FRACCIONES DE SEGUNDO, SE APLICAN EN DONDE EXISTE UNA CARA LIBRE. LA POTENCIA DEL FULMINANTE ES 12 (CUELES)
MS: RETARDOS EN FRACCIONES DE MILISEGUNDOS, GENERALMENTE SE APLICAN DONDE EXISTEN DOS CARAS LIBRES. LA POTENCIA DEL FULMINANTE ES No 8 (REBAJES)
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Tiempos de los LP y MS
Perodo Tiempo
1 25 ms
2 50
3 75
4 100
5 125
6 150
7 175
8 200
9 250
10 300
11 350
12 400
13 450
14 500
15 600
MS
Perodo Tiempo
1 0.20 seg
2 0.40
3 0.60
4 1.00
5 1.40
6 1.80
7 2.40
8 3.00
9 3.80
10 4.60
11 5.50
12 6.40
13 7.40
14 8.50
15 9.60
LP
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INICIADORES NO ELECTRICO DE RETARDO
EZDET: es una unidad con retardos de fondo y superficie, constantes en milisegundos. Permite una configuracin o reconfiguracin de voladura simple y rpida EZTL: es una lnea de retardos de superficie, en milisegundos, que no requieren el empleo de cordn detonante.
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INICIADORES NO ELECTRICOS DE RETARDO
CONECTORES MS, bidireccionales, proporcionan
tiempos de retardo en milisegundos entre barrenos
conectados con cordn detonante.
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Formar Cuadro con Cordn Detonante
38
Conectando
39
Sistemas Electrnicos
SISTEMAS DE INICIACION
ELECTRONICOS
DIGIDET
IKON
EZ-TRONIC
UNITRONIC
40
APLICACIN ACTUAL
Control de Vibraciones
(frecuencias)
Fragmentacin
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