Unidad Nro 1

EXPLOSIVOS

MATERIALES EXPLOSIVOS

CLASIFICACIÓN Y PROPIEDADES

. Introducción

. Clasificación de los Explosivos

. Explosivos Iniciadores

. Altos Explosivos Compuestos Definidos

. Composiciones Explosivas Militares

. Explosivos Industriales

. Pólvoras

. Propulsantes

. Conclusiones

TEMARIO

. Materiales Explosivos:

Se caracterizan por liberar una cantidad importante de energía en un

tiempo muy breve mediante una reacción química rápida.

. Tipos de Materiales Explosivos Sólidos

a) Mezclasb) Compuestos definidos exotérmicosc) Compuestos definidos endotérmicos

Introducción

Procesos ExplosivosDeflagración:a) La reacción química en el explosivo

se transmite por conducción térmica.b) Velocidad de propagación <1.000

m/s.c) Ausencia de onda de choque en el

explosivo.d) Provoca onda de choque en el

entorno.

Detonación:a) La reacción química en el explosivo

se transmite por onda de choque.b) Velocidad de propagación > 1.000

m/s.c) Provoca onda de choque en el

entorno de acción mas devastadora que la deflagración.

Materiales Explosivos: Clasificación

Explosivos

1. Primarios o iniciadores (Azida de Pb)

2. Secundarios o Altos Explosivos

a) Compuestos definidos (TNT, RDX)

b) Mezclas (Dinamita,ANFO)

Pólvoras:

1. Monobásicas

2. Bibásicas

3. Tribásicas

4. Otras pólvras

Propulsantes sólidos

1. Bibásicos

2. Compuestos

Definiciones

. Calor de explosiónCalor desprendido por la reacción química de un explosivo en atmósfera inerte.

. Calor de combustiónCalor desprendido en la reacción de máxima oxidación de un explosivo en presencia de oxígeno, agregado para tal fin.

. PotenciaCalor producido por la detonación de la unidad de masa de explosivo.

. Diámetro crítico Menor diámetro del cartucho de explosivo que permite la propagación de la detonación en el mismo.

Propiedades características:

•Gran sensibilidad a las acciones exteriores •Régimen único de descomposición: detonación•Energía liberada relativamente baja•Velocidad de detonación baja: 4.000 a 5.000 m/s

. Dominios de utilización:•Iniciación de explosivos secundarios•Inflamación de pólvoras

. Principales Explosivos Iniciadores utilizados:•Azida de plomo•Estifnato de plomo•Tetraceno

Explosivos Iniciadores

La azida de plomo pura es tan sensible que no puede ser utilizada en artificios iniciadores.

. Para reducir su sensibilidad, el producto industrial contiene de 5 a 10% de flegmatizantes (hidróxido de plomo, dextrina, alcohol polivinílico, etc.).

. Cuanto mayor es el contenido de flegmatizante menos sensible es el producto, pero también se reduce paralelamente su poder iniciador.

. Tiene buen poder de iniciación de la detonación.

. Se emplea en detonadores y espoletas para iniciar la detonación de explosivos secundarios.

Azida de Plomo

. Posee alta sensibilidad a la iniciación por llama.

•Tiene bajo poder de iniciación de la detonación.•Es muy sensible a la llama.•Su llama es apropiada para inflamar pólvoras.•Es poco sensible a la iniciación por impacto.•Es sumamente sensible a la electricidad estática.•Se usa en detonadores, mezclado con azida de plomo dextrinada y en cebos de municiones, mezclado con tetraceno y otros compuestos.

Estifnato de Plomo

Tetraceno

Su poder de iniciación es casi nulo.

• Posee baja estabilidad térmica, ya que se descompone a partir de los 75º C.

• Tanto su densidad cristalina como su densidad aparente son muy bajas.

• Posee una muy elevada sensibilidad al choque. • Tiene baja sensibilidad a la electricidad estática.• Se usa principalmente, en bajas proporciones, como constituyente

sensibilizante al impacto en detonadores,• mezclado con azida de plomo y en cebos a percusión junto con

estifnato de plomo y otros compuestos.

Ejemplo de composicióninflamadora de un cebo a percusión

35% estifnato de plomo8% tetraceno28% nitrato de bario7% perclorato de potasio5% siliciuro de calcio17% sulfuro de antimonio

Carga iniciadora (150/ 200 mg):

•80% azida de plomo dextrinada

•20% estifnato de plomo

Carga reforzadora (600/800 mg):

Pentrita o hexógeno cristalizados

Ejemplo de composición de la carga deun detonador iniciado por llama

Altos Explosivos: Productos definidos

•. Trotil (TNT)

•. Pentrita (PETN)

•. Hexógeno (RDX)

•. Octógeno (HMX)

•. Nitroglicerina (NG)

•. Nitrocelulosa (NC)

•. Tetril

El TNT de alta pureza se usa con fines militares.Su sensibilidad al impacto es muy pequeña.Su sensibilidad a la fricción es muy baja.Velocidad de detonación: 6.900 m/s.Manipulación y almacenamiento seguros.Alto poder explosivo.Fabricación relativamente segura.Costo relativamente bajo.Bajo punto de fusión (se carga por colada).Es el explosivo militar más usado, solo o con otros explosivos que mejoran sus efectos.

TROTIL (TNT)

Es un explosivo muy potente, muy denso y de elevada velocidad de detonación (8.350 m/s).Se presenta en forma de cristales blancos.Su elevada temperatura de fusión no permite la carga por colada, como el TNT.Tiene elevada sensibilidad al choque, a la fricción, a la iniciación y a la electricidad estática.Pura es utilizada en detonadores, reforzadores y cordones detonantes, para iniciar otros explosivos.Como explosivo secundario es utilizada flegmatizada con cera, TNT o polímeros sintéticos.

Pentrita (PETN)

Es más potente, más denso y de mayor velocidad de detonación (8.520m/s) que la pentrita, pero más caro.

Sus cristales blancos se funden a elevada temperatura, no pudiéndoselo cargar por colada.

Resiste sin descomponerse mayores temperaturas que la pentrita,por lo cual se lo usa en detonadores, reforzadores y cordones detonantes que deberán soportar altas temperaturas.

Es muy sensible al choque, a la fricción y a la iniciación.

Como explosivo secundario es utilizado sólo con fines militares flegmatizado con cera, TNT o polímeros sintéticos.

Hexógeno (RDX)

Octógeno (HMX).Es más potente, más denso y de mayor velocidad de detonación (9.100m/s)

que el RDX, pero es más caro.Sus cristales blancos se funden a elevada temperatura, no pudiéndoselo

cargar por colada.Resiste sin descomponerse mayores temperaturas que el hexógeno, por lo

cual se lo usa en detonadores, reforzadores y cordones detonantes que deberán soportar muy altas temperaturas.

Es muy sensible al choque, a la fricción y a la iniciación.Como explosivo secundario de alta performance es utilizado sólo con fines

militares flegmatizado con cera, TNT o polímeros sintéticos.

Es un líquido oleoso incoloro e inodoro, cuya manipulación es extremadamente peligrosa.

Es un explosivo muy potente.Tiene elevada sensibilidad al choque y a la iniciación.Es gelificada por la nitrocelulosa, obteniéndose un gel

mucho menos sensible que, según su composición y características,

se usará para fabricar dinamitas o bien pólvoras o propulsantes de potencial elevado.

Por sus propiedades vasodilatadoras se la emplea en medicina para tratar afecciones coronarias.

Como explosivo, la NG es usada en explosivos industriales pero no lo es en explosivos militares.

Nitroglicerina (NG)

Se presenta como pequeños copos blancos, similares a los de celulosa.

Cuando está seca es un explosivo potente muy sensible al choque, a la fricción y a la electricidad estática.

Sólo es utilizada flegmatizada o gelificada.Es empleada en la fabricación de explosivos

industriales, pólvoras y propulsantes, así como en otros usos civiles (tintas, lacas, barnices, etc.).

Nitrocelulosa (NC)

Explosivo puro: TNT. Composiciones explosivas:

•Mezclas explosivo –cera (hexoceras, pentoceras)•Mezclas a base de TNT (hexolitas, pentolitas)•Explosivos a ligante termoplástico (polímero sintético termoplástico más hexógeno u octógeno)

•Explosivos compuestos (polímero sintético termoestable más hexógeno u octógeno)

•Otras mezclas (explosivo plástico moldeable a mano a base de pentrita, etc.)

Explosivos Militares

. Explosivos a base de nitroglicerina:Dinamitas

. Explosivos a base de nitrato de amonio:Explosivos nitrato de amonio-gasoil (NAGO o ANFO)Barros explosivos o hidrogeles (Slurries)Emulsiones explosivasANFOs pesados (mezclas ANFO–emulsión)

. Explosivos especiales

Explosivos Industriales

Altos Explosivos, sensibles al detonador Nº 8:

•Dinamitas•Barros explosivos o hidrogeles (Slurries) sensibilizados•Emulsiones explosivas sensibilizadas•Explosivos especiales

.Agentes de Voladura, insensibles al detonador Nº 8:

•Explosivos nitrato de amonio-gasoil (NAGO o ANFO)•Barros explosivos o hidrogeles (Slurries)•Emulsiones explosivas•ANFOs pesados (mezclas ANFO – emulsión)

Explosivos Industriales

Dinamitas .

•Gelatinas PurasAmoniacales

•Semigelatinas

•GranularesPurasAmoniacales

Composición de las Dinamitas

•Nitroglicerina (Componente energético)•Nitroglicol (Reduce el punto de congelamiento de la nitroglicerina)

• Nitrocelulosa (Gelifica la mezcla nitroglicerina – nitroglicol)

• Sales oxidantes (Nitrato de amonio, nitrato de sodio, nitrato de potasio, cloratos o percloratos)

• Combustibles (Aserrín, almidón, gomas sulfurosas o •vegetales, polvos carbonosos, parafina o fuel oil)• Antiácidos (Estabilizan la NG neutralizando ácidos excedentes: Carbonato de calcio, yeso, óxido de cinc, etc.)

. Nitroglicerina + Nitroglicol.…40 %

. Nitrocelulosa.…………..…… 1 %

. Nitrato de Sodio………..…… 44,2%

. Azufre……………………..…. 6,2%

. Carbonato de Calcio……….. 1,4%

. Materiales Carbonosos…….. 7,2%

Dinamita Gelatinosa Pura Típica

. Nitroglicerina + Nitroglicol….. 26,2%

. Nitrocelulosa…………………. 0,4%

. Nitrato de Amonio…………… 8,5%

. Nitrato de Sodio……………... 49,6%

. Materiales Carbonosos…….. 8,9%

. Azufre………………………… 5,6%

. Antiácidos……………………. 0,8%

Dinamita Gelatinosa Amoniacal Típica

. Nitroglicerina + Nitroglicol…….. 40%

. Nitrato de Sodio………………... 44%

. Antiácidos………………………. 2%

. Materiales Carbonosos………… 14%

Dinamita Granular Pura Típica

. Nitroglicerina + Nitroglicol………. 14%

. Nitrato de Amonio……………….. 36%

. Nitrato de Sodio…………………. 39%

. Antiácidos………………………… 1%

. Materiales Carbonosos…………. 10%

Dinamita Granular Amoniacal Típica

• Son sensibles a los detonadores Nº 6 y Nº 8 y a otros iniciadores como el cordón detonante, directamente.

• Tienen elevada potencia y gran poder rompedor.• Poseen alta densidad (1,05 a 1,5 g/cm³).• Su velocidad de detonación es elevada (3 a 6.000m/s).• Tienen gran resistencia al agua y estabilidad química.• Almacenadas adecuadamente, su vida útil es larga,• Poseen muy buena capacidad de transmisión de la detonación a

distancia.• Es apta para trabajos con alta presión hidrostática, con muy baja

temperatura y cuando se desea una propagación de barreno a barreno por simpatía.

Principales Ventajas de las Dinamitas

. Su alta sensibilidad a estímulos subsónicos, con riesgos de reacción al impacto, a la fricción, al calor extremo y otros.

. La acción vasodilatadora de la nitroglicerina provoca cefaleas al inhalar sus vapores.

. Su costo es relativamente alto.

Principales Desventajas de las Dinamitas

Composición:94% Nitrato de Amonio Poroso6% GasoilSu costo es bajo.Es un explosivo muy seguro, debido a su baja sensibilidad a las acciones exteriores.Se utiliza cargando los barrenos a granel.Es poco sensible a la iniciación, por lo cual debe iniciarse con un cebo enérgico.Tiene un diámetro crítico muy grande.Es muy poco resistente a la humedad.Su densidad es relativamente baja.Tiene bajo poder rompedor, pero genera alto volumen de gases (explosivo empujador o expansor).

ANFO

Composición de los Hidrogeles o Slurries

. Oxidantes (Nitrato de amonio más nitrato de sodio y, eventualmente, nitrato de calcio)

. Combustibles (Hidrocarburos, materiales carbonosos y/o sulfurosos, aluminio, aminas, etc.)

. Agua

. Sensibilizantes (TNT, NC, pólvoras, nitrato de monometilamina, burbujas de aire o microesferas)

. Gelificantes (Goma Guar)

. Reticulantes (Bórax, compuestos de antimonio, polímeros sintéticos, etc.)

Ventajas de los Slurries

. La solución acuosa establece un contacto íntimo entre los ingredientes y provee un medio continuo para el pasaje de la onda de detonación.

. Por contener agua, son seguros para transportar, acarrear y almacenar.

. El agua reduce los gases tóxicos generados.

. El agua absorbe calor y reduce la temperatura de los productos de detonación (Aptos minas de carbón).

. Su consistencia gomosa resiste el agua del barreno.

. Potencia volumétrica mayor que la del ANFO.

. En barrenos con agua se hunde por mayor densidad.

. No provoca dolor de cabeza por no contener NG.

Desventajas de los Slurries

. La presencia de agua en la composición disminuye su potencia gravimétrica y su sensibilidad a la iniciación.

. Las temperaturas bajas aumentan el diámetro crítico.

. La presión hidrostática aumenta la densidad del Slurry incrementando el diámetro crítico. Si se llega a la densidad crítica el Slurry no detonará.

. Las sales oxidantes de Slurries conteniendo pequeños porcentajes de agua tienden a cristalizar durante el almacenamiento.

. Costo mayor que el ANFO.

Emulsiones Explosivas

Consisten básicamente en:

. Una fase continua combustible insoluble en agua (aceite mineral, cera o fuel oil).

. Una fase discontinua oxidante en forma de pequeñas gotitas (F < 2 µ) de solución acuosa de nitrato de amonio y, a veces,nitrato de sodio y/o calcio.

. Un agente emulsificador (oleato de sodio, lecitina u otro).

. Un agente sensibilizador (burbujas de gas o microesferas de vidrio o plástico (F = 60 a 70µ)).

Composición Clásica de una Emulsión Explosiva

. Nitrato de amonio…..…….. 70,7%

. Nitrato de sodio……..…….. 10,7%

. Agua…………………..……. 7,3%

. Aluminio………………..…... 5,0%

. Aceite mineral y cera…..…. 3,1%

. Microesferas……………..… 2,4%

. Emulsificador………………. 0,8%

Ventajas de las Emulsiones Explosivas

* Su densidad es alta.* Poseen elevada potencia.* Tienen excelente resistencia al agua.* Su manipuleo es seguro debido a su baja sensibilidad a las acciones mecánicas exteriores.

* No producen cefalea.* Pueden formularse tanto emulsiones sensibles al detonador y al cordón detonante en cartuchos de pequeño diámetro, como insensibles al detonador, ya sea encartuchadas como a granel.

Desventajas de las Emulsiones Explosivas

. Tienen menor tiempo de vida útil que las dinamitas.

. Tienen menor coeficiente de autoexcitación que las dinamitas, por lo cual su capacidad de transmisión de la detonación por simpatía se ve reducida, con mayores posibilidades de provocar fallas cuando en el barreno algo se interpone entre dos cartuchos sucesivos.

. La presión generada por un cordón detonante o por la columna de explosivo de un barreno próximo puede romper las microesferas y desensibilizar la emulsión.

Diferencias entre Explosivos Militaresy Explosivos Industriales

Los explosivos militares difieren de los explosivos industriales por:

•Las condiciones técnicas de empleo.

•La forma de adaptación a las condiciones de seguridad.

•La importancia relativa del costo de los explosivos.

Gelificación de la Nitrocelulosa

. La nitrocelulosa seca es un explosivo peligroso, sensible al choque y a la fricción.

. La gelificación transforma la nitrocelulosa constituida por fibras más o menos porosas que presentan una gran superficie de combustión, en una materia plástica o material homogéneo cuya superficie de combustión queda limitada a la del objeto fabricado.

. Dicha combustión es relativamente lenta, controlable y por capas paralelas. Fue así posible utilizarla en las armas, en reemplazo de la pólvora negra

Pólvoras Nitrocelulósicas

. GELIFICANTE NO ENERGÉTICO(mezcla éter-alcohol o acetona):

PÓLVORA MONOBÁSICA

. GELIFICANTE ENERGÉTICO(nitroglicerina)

PÓLVORA BIBÁSICA

. GELIFICANTE + OTRO COMPUESTO ENERGÉTICO(nitroglicerina + nitroguanidina):

PÓLVORA TRIBÁSICA

Pólvoras Monobásicas

. Son las más utilizadas en las armas convencionales, es decir las armas portátiles (pistolas, fusiles, fusiles ametralladores y pistolas ametralladoras) y las armas de tiro colectivo (ametralladoras y cañones clásicos).

. Tienen forma de granos laminares o cilíndricos (plenos, tubulares o multiperforados).

Composiciones Típicas

. 98 % de nitrocelulosa

. 1 % de estabilizante

.1 % de sales minerales. solventes residuales. 88 % de nitrocelulosa

. 1 % de estabilizante

. 10 % de plastificantes

. 1 % de sales minerales. solventes residuales

Pólvoras Bibásicas

. Son más energéticas que las pólvoras monobásicas, debido al potencial elevado de la nitroglicerina, pero son también mucho más calientes y más erosivas de las armas.

. Se utilizan en la munición de mortero (ánima lisa), en munición para cañón sin retroceso, en munición para cañones antitanques (AMX 13), otros usos especiales.

. Tienen forma de granos laminares (balísticas para mortero) o cilíndricos.

Composición Típica de una Balística

. 59% de nitrocelulosa

. 40% de nitroglicerina

. 1% de estabilizante

. Se utiliza en los cohetes pequeños y medianos.

. Una composición típica contiene:

•67% de nitrocelulosa

•30% de nitroglicerina

•2% de modificadores balísticos

•1% de estabilizante

Propulsante Bibásico

Propulsante Compuesto

. Es el propulsante de los grandes cohetes, aunque a veces se usa en cohetes chicos o medianos.

. Una composición típica contiene:

•12% de elastómero (polibutadieno)

•68% de sal oxidante (perclorato de amonio)

•20% de aluminio en polvo (combustible)

CONCLUSIONES

. Los Materiales Explosivos constituyen una forma condensada de energía que puede ser usada básicamente para:

Propulsar un proyectil.

Romper un material

. El conocimiento de las propiedades de los Materiales Explosivos permitirá:

Utilizar más eficientemente el Material Explosivo empleado.

Adoptar las medidas de seguridad adecuadas para evitar accidentes.