NDICE

Presentacin

Pagina

Introduccin Objetivos

UNIDAD I HISTORIA Y GENERALIDADES DE LOS EXPLOSIVOS Introduccin.. Objetivos Historia de los explosivos Definicin de explosivo Definicin de explosin Definicin de detonacin...... Definicin de deflagracin...... Definicin de combustin... Clases de explosiones.... Efectos en la explosin.. Naturaleza de las explosiones... Proceso de detonacin de un explosivo.. Energa liberada durante la reaccin de un explosivo... Importancia de los explosivos....

UNIDAD II CLASIFICACIN DE LOS EXPLOSIVOS

Introduccin... Objetivos Clasificacin de los explosivos Explosivos Militares.. Explosivos Comerciales Caractersticas de los Explosivos.. Agentes de voladura. Accesorios de voladura...... Cargas de demolicin.. Medidas de seguridad..... Evaluacin de la seccin...

UNIDAD III PROPIEDADES GENERALES DE LOS EXPLOSIVOS

Introduccin.. Objetivos Potencia Relativa Brisancia o Poder Rompedor Densidad.. Velocidad de Detonacin. Simpata o Transmisin de la Detonacin.

Sensitividad. Estabilidad.. Sensibilidad.. Resistencia a la Humedad. Categora de Humos.. Evaluacin de la unidad..

UNIDAD IV VOLADURAS Proceso de Fracturacin.. Condiciones o Parmetros en las Voladuras.. Parmetros de la Roca Parmetros del Explosivo Parmetros de Carga Condiciones de seguridad en la Voladura.. Evaluacin de la voladura.. Campos de aplicacin Perforacin Equipos de perforacin. Seleccin del equipo de perforacin.. Anexos.

Glosario.....

Bibliografa

La combustin de una sustancia explosiva como a plvora negra, un fenmeno que marco un paso importante en el desarrollo de los explosivos como factor predominante en el desarrollo de diversas actividades que se cumplen a diario en diversas aplicaciones como en la ingeniera civil y en la parte armamentista. A raz del uso de los explosivos se ha hecho necesario que el futuro ingeniero civil vea la necesidad de conocer y aplicar los diferentes mtodos y tcnicas en el manejo de este tipo de sustancias, lo cual le brindar una destreza y un amplio conocimiento para desarrollar trabajos de explotacin minera y otro tipo de actividades en los cuales el uso de los explosivos es fundamental para lograr ptimos resultados. La Escuela de Ingenieros militares por medio de este modulo de aprendizaje brinda herramientas esenciales para que el ingeniero civil adquiera los conocimientos necesarios en el uso general de los explosivos sus principales caractersticas qumicas de sus compuestos, la aplicacin de las medidas de seguridad que se han establecido para evitar y prevenir accidentes y ante todo conocer las diferentes propiedades fsicas que nos ayudaran a conocer los diferentes comportamientos que ejercen los explosivos en el momento de su detonacin y con esto saber el tipo de explosivo que mas se nos favorezca para llevar a cabo cualquier trabajo en el cual utilicemos explosivos.

OBJETIVO GENERAL

Identificar las caractersticas, usos y clasificacin de cada uno de los explosivos para planear, calcular, disear y ejecutar trabajos en actividades propias del campo ingenieril.

OBJETIVOS ESPECFICOS

Conocer los hechos ms importantes de la evolucin de los explosivos en las diversas pocas histricas. Conocer los conceptos bsicos y las generalidades utilizados en la ingeniera civil sobre el uso y manejo de los explosivos. Identificar y conocer la clasificacin general de los explosivos utilizados en los trabajos de ingeniera civil y sus subclasificaciones. Identificar la importancia en el conocimiento de las propiedades fsicas de los explosivos para que de esta manera sean empleados en los diferentes trabajos realizados por los ingenieros civiles.

UNIDAD 1INTRODUCCIN Durante el desarrollo de la historia de la humanidad, el ser humano ha descubierto la importancia del empleo de los explosivos para solucionar y facilitar trabajos ingeniera y minera que anteriormente no se podan realizar al no contar con los medios necesarios para cumplir con eficiencia y en un corto tiempo el desarrollo de los mismos. A pesar del gran avance que han experimentado los explosivos y sus accesorios a travs del tiempo, especialmente en lo que a seguridad en su manipulacin se refiere, esta actividad sigue siendo una de las ms peligrosas en el campo industrial, donde la imprudencia, imprevisin y los inexpertos irresponsables, no tienen cabida. Se debe tomar conciencia que todo esfuerzo que se haga para llegar a dominar las tcnicas, e introducirse en el espritu mismo de la seguridad aplicada al correcto empleo de los explosivos, permitir contribuir a salvar vidas. A partir del momento que es descubierta la plvora negra por las culturas orientales como primer explosivo a base de salitre, carbn vegetal y azufre, se empieza a emplear por parte de los chinos para la fabricacin de fuegos pirotcnicos y posteriormente al comprimirla se vi las propiedades que posea como carga impulsora y desde ese momento se convirti en el elemento principal como carga propulsora para proyectiles y su uso en voladuras a cielo abierto. La curiosidad del ser humano por experimentar y crear nuevas sustancias qumicas con propiedades explosivas di origen a la elaboracin de nuevos explosivos como el fulminato de oro, fulminato de mercurio, nitrato de amonio, TNT, etc, los cuales contaban con un mayor poder rompedor que la antigua plvora negra, facilitando la evolucin por el uso de explosivos de alto poder para la elaboracin de proyectiles para las armas de guerra, las cuales aumentaron su poder de destruccin, alcance y efectividad gracias al efecto destructivo que causaba en las diferentes guerras que fueron utilizados. La aparicin de nuevos explosivos a nivel mundial evolucion la industria armamentista pero a su vez se iban dando grandes adelantos en el campo de la ingeniera civil. Gracias al uso de los explosivos el ingeniero cuenta con una herramienta de gran importancia para llevar a cabo trabajos de voladuras y demoliciones reduciendo as el factor tiempo y economizando esfuerzos.

OBJETIVO GENERAL

Identificar y conocer los hechos ms trascendentales de la evolucin de los explosivos en las diferentes etapas del desarrollo de la historia, sus compuestos y utilidad para darles la importancia que stos han tenido en el desarrollo de la humanidad.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Identificarar de acuerdo al desenlace cronolgico la aparicin de los primeros explosivos y sus inventores.

Identificar las principales sustancias qumicas con que estaban compuestas las primeras sustancias explosivas y el uso inicial para lo que fueron creadas.

1.

GENERALIDADES El futuro ingeniero civil requiere de los conocimientos necesarios relativos a los orgenes y evolucin de los explosivos como elemento fundamental para la aplicacin en su empleo tcnico.

1.1

HISTORIA DE LOS EXPLOSIVOS Haciendo un bosquejo histrico del origen de los explosivos encontramos que entre los aos 221 y 207 A.C. los chinos descubren las propiedades del salitre (nitrato de potasio) que se utilizaba para fuegos de artificio antes del Siglo XII. El primer explosivo conocido fue la plvora, tambin llamada "plvora negra". Est en uso desde el siglo XIII, cuando, segn la historia, Marco Polo la conoci en su viaje a China. La Nitrocelulosa y la Nitroglicerina, ambas descubiertas en 1846, fueron los primeros explosivos modernos. Desde entonces, los nitratos, nitrocompuestos, fulminados y azides (compuestos que contienen nitrgeno del grupo N3, derivados del cido hidrazoico (NH3) han sido los principales compuestos explosivos utilizados solitariamente o mezclados con comburentes y otros agentes. El trixido de xenn, fue el primer xido explosivo desarrollado en 1962.

Figura 1-1 historia de los explosivos Fuente Grupo MARTE ESING

Si bien no hay datos contundentes del descubrimiento de la plvora negra, se le acredita este importante descubrimiento a los chinos en el siglo IX. Los primeros en emplearla fueron los emperadores de la dinasta Song, los cuales la utilizaron en las celebraciones como fuegos pirotcnicos.

La plvora fue el primer explosivo conocido en Europa; su frmula aparece ya en el siglo XII, en los escritos del monje ingls Roger Bacn quien fue el primero que hizo los primeros experimentos de que se tenga noticia, mezcla compuesta aproximadamente por un 73 a 77% de salitre; un 10 a 15% de carbn vegetal y un 8 a 15% de azufre.

Figura 1-2 ROGER BACON Fuente Grupo MARTE ESING

En 1.313, algunos inventores atribuyen el descubrimiento de la Plvora negra al seor Berthold Schwartz monje Alemn; quien le di un uso militar, cuyo descubrimiento le cost la vida y quien fu el primero que se sirvi de la plvora negra como elemento propulsor, los ingleses la utilizaron para lanzar piedras contra los franceses en la guerra de Crecy1 en 1346. En 1.340, los rabes utilizaron la plvora negra, en las cruzadas de Algeciras, cuando queran el control de Espaa (ciudad de Algeciras), dominio de los moros sobre los catlicos. En 1525, los franceses desarrollaron un nuevo procedimiento que consista en mezclar los tres componentes (reducidos a polvo) mojados (mtodo muy seguro que aun se utiliza hoy en da), formando obleas y dejando que se secaran posteriormente, luego se desmenuzaban y se pasaban por un tamiz, obteniendo la plvora en distintos tipos de grnulos, que se destinaban a diferentes usos, pistolas, mosquetes, caones y la ms fina, denominada polvorn, para el cebado de cazoletas, de todas ellas, este polvorn tena que estar formado por los granos mas finos y no por el polvo que se desprendiera, ya que ste solo era polvo de carbn y no de los tres componentes que forman la plvora. Esta plvora era ms eficaz y potente porque todos y cada uno de los granos tenan la composicin adecuada, adems al no quedar apelmazada en la recamara la combustin era ms rpida, limpia y potente.

1

Guerra de crecy: confrontacin blica entre feudales franceses e ingleses en el ao 1346.

Durante ms de tres siglos la plvora negra se utiliz con fines militares. En 1.627 se la comenz a utilizar con fines mineros, generalizndose rpidamente en el trabajo con barrenos en la construccin de caminos y tneles. En 1.628, Johann Thlde descubre el fulminato de oro (explosivo sensible), el cual fue utilizado como Carga base para los detonadores, compuesto capaz de detonar por impacto. En 1659, J.R. Glauber experiment con salitre y prepar por primera vez el nitrato de amonio (NH4NO3). Con respecto al salitre y la elaboracin de la plvora, se dice que el caliche, probablemente, se emple antes de 1.650 para la fabricacin de fuegos artificiales y cohetera.Figura 1-3 Glauber Fuente Grupo MARTE ESING

En 1788, el qumico francs Berthollet concibi la idea de reemplazar el salitre por el recin descubierto clorato de potasio, pero la idea termin en un rotundo fracaso por la imposibilidad de controlar la reaccin. Una nueva investigacin le permiti descubrir la plata negra o plata fulminante sustancia revolucionaria por su alto poder explosivo; compuesto de asombrosa inestabilidad y potencia, no tuvo aplicacin prctica como explosivo. En 1779, el ingeniero ingls Howard Echoward, prepara fulminato de mercurio como verdadero Detonador. En 1802, Brugnatelli descubri el fulminante de plata el cual muy rpidamente reemplaz el fulminante de mercurio. En 1807 el reverendo escocs Alexander John Forsyth pens en la aplicacin de los fulminatos como medio de ignicin para las armas de fuego, patent su famoso sistema, conocido como de "frasquito de perfume" debido a la forma del ingenio. Todos estos descubrimientos despertaron gran inters en Europa, ya que se trataba de explosivos de la ms alta potencia, en comparacin con la plvora negra, pero a su vez no encontraron aplicacin prctica debido a la peligrosidad al ser manipulados. Hacia 1830 comienzan los ensayos de fijacin directa del cido ntrico en la molcula de algunos cuerpos, facilitando al explosivo el oxgeno necesario para la combustin, a diferencia de la plvora negra en que el salitre es mezclado en forma mecnica, ste se hace en forma qumica. En 1838, Braconnot desarrolla la nitrocelulosa mezclando cido ntrico y cido sulfrico (al mezclar estos dos cidos se obtienen los grupos nitros

NO2 los cuales se adhieren al papel (celulosa), daba como resultado la nitrocelulosa. En 1846, se considera el ao de oro de los explosivos, se descubren las propiedades de la nitrocelulosa y por otra parte el qumico Italiano Ascansio Sobrero descubre la nitroglicerina de frmula C3H5(NO3)3, derivado de la glicerina mediante el tratamiento con una mezcla de cidos sulfrico y ntrico, explosivo potente pero sensible. Tuvieron que pasar algunas dcadas para lograr que estos altos explosivos lograsen ser manejables y pudiesen almacenarse con relativa confiabilidad En 1864, se descubre la plvora sin humo, la cual estaba formada a base de nitrocelulosa. Alfred Nbel, ingeniero qumico sueco, se interes por el uso la nitroglicerina como herramienta para la construccin. As fue como, luego de sus estudios, comenz a trabajar junto a su padre en el desarrollo de esa sustancia. Primero, en Rusia y despus en Suecia. Los experimentos terminaron con la vida de varias personas, entre ellas, la del hijo menor de los Nbel.

Figura 1-4 Alfred Nbel. Fuente Grupo MARTE ESING

La culpa que Alfred Nbel senta por lo sucedido lo impuls a seguir trabajando para encontrar una manera segura de manipular la nitroglicerina. As fue como en 1866 descubri que mezclando la nitroglicerina con un material estabilizante llamado kieselguhr (Diatomita, Tierra de diatomeas2) se transforma en una pasta moldeable mucho ms segura y ms cmoda de transportar. As fue como, con algunos retoques ms, naci la dinamita. El uso de sta hizo que muchas tareas pertenecientes al mundo de la construccin y la minera progresaran a una velocidad sin precedentes en la historia, permiti la explotacin de minas y la construccin de tneles, carreteras, canales, puertos y presas. Tambin sirvi para aumentar el poder destructivo de las armas. Aplicacin que se generaliz hasta el punto de hacerle acreedor, an a pesar de sus actividades humanitarias, del epteto "mercader de la muerte". Nbel patent 355 inventos, las patentes ms importantes de Nbel fueron en 1875, la dinamita goma, una dinamita moldeable, semejante a losKieselguhr (Diatomita, Tierra de Diatomeas): es una roca silcica, sedimentaria de origen biognico, compuesta por esqueletos fosilizados de las frstulas de las diatomeas. Se forma por la acumulacin sedimentaria de los esqueletos microscpicos de algas unicelulares y acuticas. Est compuesta de esqueletos opalinos fosilizados de la diatomea; los esqueletos se componen de la slice amorfa.2

explosivos plsticos actuales, luego en 1884, un mtodo para la destilacin continua de petrleo. Por ltimo en 1887 fabric la balstica, una mezcla de nitroglicerina y nitrocelulosa, consiguiendo un gran explosivo sin humo. En 1867, invent una cpsula detonante a base de fulminato de mercurio para provocar con seguridad la explosin de la dinamita, del algodn plvora y de otros explosivos. En 1875, continu con la creacin de la gelatina explosiva, masa viscosa, elstica, en la cual la nitroglicerina est retenida por un 7-8% de algodn plvora soluble, el algodn colodin. Con esta asociacin de dos explosivos en un tercero todava ms potente, la dinamita de base activa o dinamita 100%, lleg Nobel a la composicin ideal. En 1882, los Suecos Johnson y Norvin obtuvieron la dinamita gelatina, amasando nitrato de amonio con 60 a 70% de nitroglicerina los que se llamaron explosivos de seguridad. En 1884 se present otro hecho igualmente importante para la artillera, Duttenhofer gelatiniz la nitrocelulosa para su conversin en una plvora de impulsin, transformando el peligroso algodn plvora, por medios fsicos con agregado de solventes (mezcla de alcohol-eter), en una plvora progresiva. Los trabajos del francs Vieille, hacia 1885, fueron en este sentido para lograr una plvora laminar de nitrocelulosa, que posteriormente se hizo famosa con el nombre de plvora B. En 1887 nuevamente Alfred Nbel desarroll un nuevo tipo de plvora denominada balistita. Nobel aprovech la capacidad de la nitroglicerina para disolver nitrocelulosa y reemplaz en la formulacin los solventes voltiles y no explosivos (alcohol-eter) por un solvente explosivo y no voltil como es la nitroglicerina, consiguiendo un gran explosivo sin humo. Al ao siguiente obtenan en Londres los qumicos Abel y Dewar la ms potente de todas las plvoras de can, la cordita, formada por nitroglicerina y algodn plvora (nitrocelulosa) de alta nitracin. Una tercera plvora de nitroglicerina de mltiples aplicaciones, exenta de disolvente o plvora gelatinizada en seco la desarrollaron los alemanes antes de la 1er. Guerra Mundial. Otro avance de importancia fue realizado tambin por stos para la 2. Guerra Mundial con el uso de la plvora a base de dinitrato digliclico En el campo de los explosivos rompedores tambin se lograron avances significativos. El cido pcrico (plvora melinita) no tuvo rivales durante mucho tiempo, pero algunos accidentes ocurridos llevaron al desarrollo de un nitrocompuesto neutro, objetivo que desarrollaron los alemanes hacia 1900 con el trinitrotoluol.

En 1897 hizo su aparicin en Francia el primer explosivo con base de clorato, la cheddita3 y para la misma poca se hicieron los primeros ensayos con aire lquido como explosivo (oxiquilita) aunque no tuvo xito. En 1890 Curtius desarroll el cido nitrhdrico, cuyas sales cidas de sodio y de plomo fueron utilizadas hacia 1892. En ese mismo ao Thiele aisl un compuesto de la guanidina, que con el nombre de tetraceno hizo su aparicin en 1928 como carga antierosiva de los detonadores. En 1891, consiguieron Tollens y Wigand sintetizar el alcohol pentaeritrita para posteriormente ser preparado el altamente rompedor tetranitrato de pentaeritrita (pentrinita). En 1900, se descubre en Alemania el primer explosivo slido llamado 2,4,6- trinitrotolueno o TNT, el cual fue obtenido del aceite de carbn. En 1912, se descubre en Alemania la cida de plomo, utilizada en los detonadores. En 1945, segunda guerra mundial, empleo de los explosivos nucleares. En 1955, se descubre el ANFO (Amonium Nitrato mas Ful Oil). A partir del siglo XX y los impresionantes avances cientficos y tecnolgicos realizados hasta nuestros das, el mundo de los explosivos tambin se vi involucrado. Las dinamitas han cedido terreno a los modernos explosivos como lo son los hidrogeles, slurries y emulsiones. En la actualidad, el control y la precisin que se ha obtenido de los mismos, permite que sean aplicados con mayor seguridad y que se aumente su eficiencia y productividad.

3

CHEDDITA: Mezcla explosiva a base de clorato de potasio y dinitrotolueno.

1.2

DEFINICIN DE EXPLOSIVO

Figura 1-5 Sustancia explosiva ANFO Fuente: Grupo MARTE ESING

Se denomina explosivo a todo compuesto o mezcla de sustancias qumicas con capacidades para transformarse por medio de reacciones de oxidorreduccin, en productos gaseosos y condensados. El volumen inicial ocupado por el explosivo, se convierte en una masa gaseosa que alcanza altas temperaturas y como consecuencia muy altas presiones. Estos fenmenos son aprovechados para realizar trabajos mecnicos aplicados en el rompimiento de materiales ptreos, lo que constituye la tcnica de voladura de roca. Casi todos los materiales explosivos contienen oxgeno (cloratos y nitratos), solo excepcionalmente no lo contienen (yoduro de nitrgeno, fulminato de mercurio). Otros son mezclas de sustancias oxidantes con materiales fcilmente combustibles (azufre, carbn, etc.). Los elementos se encuentran mucho ms prximos ya que forman parte de la misma molcula explosiva. Por ejemplo el algodn fulminante, la nitroglicerina, el fulminato de mercurio, el cido pcrico.

1.3

DEFINICIN DE EXPLOSIN

Figura 1-6 Explosin Fuente: Grupo MARTE ESING

Se llama explosin al paso extremadamente rpido de una sustancia qumica de un estado a otro, se presenta como un escape sbito y repentino de gases, acompaado de altas temperaturas, sacudidas y ruidos estrepitosos. Los productos gaseosos originados se dilatan rpidamente, comprimiendo el aire circundante y formando una onda explosiva. La presin del gas se mueve hacia fuera como un fuerte viento detrs del frente de la onda explosiva llamado frente de choque. Cuando se produce una explosin, se forman gases altamente comprimidos que alcanzan altas temperaturas y crean presiones de alrededor de 700 toneladas por pulgada cuadrada (635.040 Kg. por cm2) en la atmsfera que rodea el punto de la explosin. Estos gases en expansin se propagan hacia el exterior con velocidades que llegan a alcanzar hasta 13.000 millas por hora (20.920,9 kilmetros por hora), comprimiendo el aire circundante que forma la onda de presin explosiva. La onda de presin explosiva se propaga hacia fuera en una formacin esfrica como la ola de un maremoto gigante, golpeando y destrozando todo objeto que encuentra a su paso. Cuanto mayor es la distancia que recorre la onda de presin desde el punto de detonacin, tanto mayor es su desaceleracin hasta que llega a convertirse en una onda sonora y luego a disiparse completamente.

Esta onda se llama onda de presin explosiva y forma lo que se conoce como frente de choque4. La tasa de disipacin de los efectos explosivos es proporcional a la raz cbica de la distancia entre la explosin y el objetivo. La presin de la detonacin se decae o se disipa rpidamente y la segunda fase es prcticamente inmediata o casi conjunta con la fase de la detonacin, esta es la fase de la propagacin de la onda del choque y de tensin. Cuando el frente de onda se mueve encontrar discontinuidades e interfaces y en estos puntos, una cierta energa se transfiere a travs y algo se refleja detrs.

Figura 1-7 Funcionamiento de los explosivos Fuente: CODELCO

Durante y despus de la detonacin, la onda de tensin se propaga y la alta temperatura y presin de la los gases se extienden por las grietas radiales y por cualquier fractura o empalme de la discontinuidad, la energa del explosivo tomar siempre la trayectoria de menos resistencia.

1.4

DEFINICIN DE DETONACIN

Es el proceso fisicoqumico caracterizado por su velocidad de reaccin y formacin de gran cantidad de productos gaseosos, a elevadas temperaturas que adquieren una gran fuerza expansiva. En la detonacin la velocidad de las primeras molculas gasificadas es tan grande que no ceden su calor por conductividad a la zona inalterada de la4

Frente de choque: direccin en que viajan las diferentes ondas de choque.

carga, sino que la transmiten por choque deformndola y produciendo su calentamiento y explosin adiabtica con generacin de nuevos gases. El proceso se repite con un movimiento ondulatorio que afecta a toda la masa explosiva (onda de choque).

1.5

DEFINICIN DE DEFLAGRACIN

Es el proceso exotrmico en que la transmisin de la reaccin de descomposicin se logra en la conductividad trmica La deflagracin es el cambio que se origina por la accin y presencia del fuego sobre determinadas sustancias las cuales se queman. Este cambio fsico qumico originado se da con una velocidad en un perodo no mayor a los 2000 m/seg. Ejemplo el quemado de sustancias explosivas como la polvora. 1.6 DEFINICIN DE COMBUSTIN

Es la presencia de un combustible y un comburente mediante oxigeno indispensable.

1.7

CLASES DE EXPLOSIONES

Los explosivos por su forma de reaccin pueden clasificarse en: mecnica, qumica, nuclear. a. MECNICA Una explosin mecnica consiste en la conversin gradual de una sustancia, como el agua, en gas o vapor. La presin creciente del vapor dentro de un recipiente sobrepasar la resistencia estructural del recipiente como, por ejemplo, cuando explota una caldera de vapor. b. QUMICA Una explosin qumica es la conversin casi instantnea de una sustancia slida, liquida o gaseosa en un gas de mucho mayor volumen, sta acta por procesos de reaccin qumica de detonacin producidos por efectos de una onda de choque. Todos los explosivos fabricados, salvo los nucleares, son explosivos qumicos.

c. NUCLEAR Una explosin nuclear puede ser provocada por fisin5, o divisin del ncleo de un tomo, o por fusin, o sea, la unin mediante considerable presin de los ncleos de los tomos. Los nucleares estn vinculados a la desintegracin de materiales reactivos, como Uranio 235 y Plutonio, proceso que desprende inmensas cantidades de energa. Su empleo actual es en el campo militar. 1.8 EFECTOS EN LA EXPLOSIN El cambio de una sustancia explosiva a un estado gaseoso se considera como una explosin, la cual en el momento en que se desarrolla en su mxima expresin hace que se originen cambios fsicos que alteran el estado original de los cuerpos en el medio. Se debe tener en cuenta que su efecto depende bsicamente de la cantidad y tipo de sustancia explosiva que haya reaccionado, del mayor efecto de la explosin depende que se presenten ciertos secuelas que trataremos a continuacin. a. SOBREPRESIN

Figura 1-8 Efecto de sobrepresin. Fuente: Grupo MARTE ESING

La sobrepresin es la acumulacin concentrada de la presin normal existente en el medio ambiente, que por medio de una explosin, hace que por milsimas de segundos sta se concentre en determinados lugares, comprimiendo los elementos y materias existentes en ellos, causndoles daos fsicos. Las ondas de sonido disminuyen su intensidad con la distancia de acuerdo con ciertas leyes de atenuacin. Las variables de inters en este caso sonFisin del tomo: se da en el momento en que se borbandea el ncleo del tomo con neutrones lo cual hace que se divida el tomo liberando gran cantidad de neutrones.5

la sobrepresin del aire Sp, que es equivalente al ruido generado por las voladuras, la distancia al punto de detonacin Ds y la carga mxima de explosivo por unidad de retardo Q. La ley de atenuacin de la onda de sonido puede ser calculada para cada caso en particular si se dispone de mediciones del ruido generado por un cierto nmero de voladuras, a diferentes distancias. En el caso en que no se disponga de esta informacin, se puede utilizar la siguiente expresin:Sp = 82( Ds / Q 1 / 3 ) 1.2

Donde: Sp: Sobrepresin en (lb/in2) Ds: Distancia al punto de la voladura en (ft) Q: Carga Operante en (lb) La expresin anterior fue tomada del Manual para el uso de Explosivos de Du Pont S.A. (1983) que gobierna la atenuacin de voladuras no confinadas.

b. Trmico (Calor de explosin)

Figura 1-9 Efecto trmico. Fuente: Grupo MARTE ESING

El efecto trmico es la produccin de calor causado por la explosin. ste varia en funcin del explosivo detonado, por lo general un explosivo lento tendr un efecto incendiario de mayor duracin que un explosivo alto, sin embargo, este ltimo producir una temperatura mucho mayor, a menos que los materiales en cuestin sean muy combustibles, el efecto trmico ser normalmente insignificante.

Los efectos trmicos generalmente causan menos dao que los efectos explosivos, salvo cuando se emplean mezclas de combustibles hidrocarbricos, aire y los explosivos lentos son de 4 a 28 veces mayor que el calor producido por la detonacin de TNT. Una explosin puede ocurrir tanto al aire libre a presin atmosfrica constante, como en una cmara confinada donde el volumen es constante. En ambos casos, la reaccin libera la misma cantidad de energa, pero un explosivo no confinado gasta una parte determinada de energa al empujar el aire circundante. En una explosin confinada, se dispone de todo el calor liberado como energa til.

c. Fragmentacin

Figura 1-10 Efecto de fragmentacin. Fuente: Grupo MARTE ESING

Una bomba de fragmentacin ordinaria se construye colocando un explosivo dentro de un recipiente frgil como, por ejemplo, un tubo de metal. El explosivo detonado rompe entonces el recipiente y produce fragmentos que son lanzados a gran velocidad dependiendo del tipo de explosivo utilizado. Estos fragmentos se propagan volando en lnea recta y pueden causar danos o la muerte a grandes distancias. d. Efecto de concentracin Las ondas de presin pueden torcerse, deformarse y concentrarse rebotando en superficies reflectoras (por ejemplo, barreras o capas trmicas atmosfricas) para causar un refuerzo de la presin explosiva. Tales reacciones pueden hacer que estas ondas se propaguen a distancias extraordinarias. Las inversiones de la temperatura atmosfrica de baja altura pueden ocasionar un efecto de concentracin importante y una desviacin de los vientos fuertes pueden provocar una concentracin a favor del viento.

e. Onda de choque La rpida expansin de los materiales de la bomba produce un impulso de altas presiones, tambin llamado onda de choque, que se mueve desde la bomba en explosin hacia fuera con mucha rapidez.

Figura 1-11 Ondas de choque. Fuente: Grupo MARTE ESING

La rpida expansin de la bola de fuego genera una onda de choque como cualquier explosin, pero de una potencia muy superior, ya que puede aplastar o barrer elementos dandolos muy seriamente o destruyndolos por completo, ya que ms que "empujar" por su duracin lo que hace es estrujar.

f. Onda sonora La onda sonora es un pequeo exceso de presin que transmite con una velocidad solo dependiente de la naturaleza del medio en que se propaga. En una mezcla de gas oxhdrico dicha velocidad de la onda sonora sera de 514 m/seg., a cero grados centgrados. g. Presin impelente

Figura 1-12 Presin impelente. Fuente: Grupo MARTE ESING

La onda de presin impelente se forma en el instante de la detonacin y comprime la atmsfera que la rodea. Este aire comprimido se conoce como el frente de choque. sta es el ms potente y destructiva de los efectos producidos por la detonacin de los altos explosivos.

h. Presin depresiva

Figura 1-13 Presin depresiva. Fuente: Grupo MARTE ESING

La onda de presin depresiva sigue a la onda impelente y forma un vaci parcial, lo que hace que el aire comprimido y desplazado invierta su marcha y se precipite hacia llenar el vaci creado por la onda de presin impelente. Esta precipitacin hacia dentro del aire desplazado mover tambin los objetos que encuentre en su camino hacia el punto detonacin. Aunque la onda depresiva o de presin es menos potente y dura mucho ms que la onda impelente. i. Presin incidente Es la presin que viaja en ngulos rectos (90 grados) en direccin de la trayectoria del frente de choque. Una persona que se encuentre de pie detrs de una barrera en la lnea de la trayectoria del frente de choque de la explosin experimentara una presin. j. Presin dinmica Es el resultado de la velocidad de fuertes vientos y la mayor densidad del aire detrs del frente de choque.

k. Presin reflejada Cuando la onda de presin explosiva golpea cualquier superficie en su trayectoria, se produce una amplificacin rpida de la presin como resultado de la acumulacin y la reflexin de la onda al rebotar en la superficie. Esta reflexin se produce, aunque la superficie expuesta falle o se derrumbe. La onda reflejada se aleja de la superficie objetivo y se disipa a la misma velocidad proporcional a la raz cuadrada de la distancia recorrida desde la superficie reflejada. Cualquiera que sea la direccin, la presin se refleja siempre en ngulos rectos con la superficie expuesta. La superficie reflejada no determina la amplificacin de la onda reflejada. Una pared de concreto reforzado y una ventana de cristal producirn la misma reflexin de la misma onda incidente. Esto se debe a que la onda de choque explosiva viaja a una velocidad ms rpida que el tiempo de respuesta de la superficie reflectora. Por consiguiente, la onda se ha reflejado y se ha disipado antes de que la estructura expuesta pueda responder al incidente experimentado. l. Efectos atmosfricos y terrestres Cuando se detona un explosivo en la superficie del suelo, parte de la energa penetra en la tierra como una onda de choque terrestre y parte se refleja volviendo a pasar a la atmsfera. La onda reflejada se combina y refuerza la onda incidente en la atmsfera.

Figura 1-14 Destruccin por efectos de la explosin. Fuente: Grupo MARTE ESING.

En situaciones reales, el suelo disipa parte de la energa en forma de craterizacin y sacudida terrestre. El grado de disipacin vara en funcin del tipo de superficie de que se trate. Si se produce una

craterizacin importante, la energa explosiva de aire equivalente ser 1,8 veces la cantidad explotada en la superficie. La pendiente de la superficie terrestre influye en el efecto de una onda explosiva, las que se inclinan gradualmente ocasionan un aumento formando una onda Mach6. Otros factores que influyen en los efectos de las ondas explosivas son los cambios de la temperatura ambiente y de la presin, las estaciones, la altitud, la humedad relativa, la niebla, la lluvia y la irregularidad de las superficies del suelo.

m. Efectos biolgicos

Figura 1-15 rganos afectados por la explosin. Fuente: Grupo MARTE ESING.

La capacidad del cuerpo humano para soportar los efectos de la presin explosiva vara en funcin de la duracin, la cantidad de presin y la orientacin del cuerpo respecto a la direccin de la onda explosiva (de pie o en posicin boca abajo).El siguiente cuadro indica los efectos explosivos de corta duracin sobre personas no protegidas, donde LPC7 es libras por pulgadas cuadradas:6

ONDA MACH: Es la velocidad con que viaja la onda explosiva respecto a la atmsfera dividida entre la velocidad del sonido en el mismo medio y con las mismas condiciones. IPC: Libras de explosivo por pulgadas cuadradas. es la medida que hace relacin al poder efectivo de la explosin de una cantidad, y el efecto causado a determinadas distancias en pulgadas cuadradas.7

En el presente cuadro se puede evidenciar el efecto ocasionado por una determinada cantidad de sustancia explosiva la cual de pendiendo del tipo de explosivo detonado y la distancia entre la carga y una persona puede causar daos biolgicos que van desde ruptura de tmpano hasta la muerte.

PRESIN (lpc/kpa) 5/34 15/103 30 - 40/207 - 275 80/550 100 -120/687 - 824 130 -180/893 - 1237 200-250/1374-1717

EFECTOS Ligera posibilidad de ruptura del tmpano 50% de posibilidad de ruptura del tmpano Ligera posibilidad de daos a los pulmones Daos graves a los pulmones Ligera posibilidad de muerte 50% de posibilidad de muerte 100% de muerte probable

El efecto que causa la sustancia explosiva en el instante de hacer explosin se encuentra establecida por el poder explosivo que genera el TNT. 1.9 NATURALEZA DE LAS EXPLOSIONES

Cuando se produce una explosin, se forman gases que alcanzan un alto grado de temperatura que se desplazan a largas velocidades y crean presiones de alrededor de 700 toneladas por pulgada cuadrada (635.040 Kg. por cm2) en la atmsfera que rodea el punto de la explosin. Estos gases en expansin se propagan hacia fuera a velocidades que llegan a alcanzar hasta 13.000 millas por hora (20.920,9 kilmetros por hora), comprimiendo el aire circundante que forma la onda de presin explosiva.

Figura 1-16 Naturaleza de las explosiones. Fuente: Grupo MARTE ESING.

La onda se propaga hacia a afuera en una formacin esfrica como la ola de un maremoto gigante, golpeando y destrozando todo objeto que encuentra a su paso. Cuanto mayor es la distancia que recorre la onda de presin desde el punto de detonacin, tanto mayor es su desaceleracin hasta que llega a convertirse en una onda sonora y luego a disiparse completamente.

Esta onda se llama onda de presin explosiva y forma lo que se conoce como frente de choque. La tasa de disipacin de los efectos explosivos es proporcional a la raz cbica de la distancia entre la explosin y el objetivo. Las vibraciones que generan las voladuras se transmiten desde el lugar de la detonacin por el terreno generando dos tipos de onda: "Ondas Internas" y "Ondas superficiales. e igualmente se transmiten en el aire, generando las ondas areas.

1.9.1 Ondas Internas o de cuerpo Las ondas Internas transmiten la deformacin elsticamente en el interior del medio y se dividen en ondas compresionales o primarias ( P ) y ondas de corte o secundarias ( S ). Las ondas compresionales o longitudinales producen compresin o expansin del medio sin deformacin angular y la partcula material vibra en la direccin de propagacin de la onda. Son ms rpidas que las ondas S y producen cambios de volumen, pero no deforma el material por el que se propagan. Las ondas de corte o transversales generan un movimiento de partculas perpendicular a la direccin de propagacin de la onda. La velocidad de las

ondas transversales es mayor que la de las ondas superficiales. El material por el cual se propagan experimenta cambios de forma pero no de volumen.

1.9.2 Ondas Superficiales Las ondas superficiales son aquellas que se generan y propagan a lo largo de interfases producidas por fuertes variaciones en las propiedades elsticas del medio. Es en la superficie terrestre donde dichas ondas se transmiten con mayor energa, debido al brusco cambio que constituye la interfase tierra-aire. La amplitud de la oscilacin de las partculas decrece en este caso de modo exponencial con la profundidad. Los dos tipos fundamentales de onda superficial son las ondas Rayleigh y las ondas Love. La onda Love produce vibracin de las partculas slo horizontalmente, en forma transversal a la direccin de la propagacin; para su transmisin se requiere la existencia de un medio estratificado con una capa de baja velocidad en la superficie. La onda Rayleigh, en cambio, produce un movimiento elptico retrgrado de las partculas en el plano vertical, su propagacin puede darse en medios con o sin estratificacin. En cuanto a la distribucin de la energa transportada por los diferentes tipos de ondas, numerosos investigadores como Miller y Pursey (1955), Vorobiev (1973), afirman que las ondas Rayleigh transportan entre el 70 y 80% de la energa total. En el manual de voladuras de Du Pont se dice que este tipo de ondas dominan el movimiento de la superficie del terreno a distancias de las voladuras de varios cientos de metros, son las ondas Rayleigh las que constituyen un mayor riesgo potencial de daos en las estructuras que se encuentran a distancias superiores a los 500 m.

1.9.3 Onda Area La onda area es la onda de presin que va asociada a la detonacin de una carga explosiva, mientras que el ruido es la parte audible e infrasnica del espectro, desde 20 Hz a 20 kHz. Las ondas areas son vibraciones en el aire de baja frecuencia, con valores generalmente por debajo de los 20 Hz. De acuerdo con Wiss y Linehan (1978), las fuentes de estas perturbaciones son las siguientes: Movimiento del terreno provocado por la explosin.

Escape de los gases por el barreno al proyectarse el retacado. Escape de los gases a travs de las grietas creadas en el frente del macizo rocoso. Detonacin del cordn iniciador al aire libre. Desplazamiento del frente del banco al progresar la voladura. Colisin entre los fragmentos proyectados.

Las caractersticas de la onda area son difciles de predecir pues se ven afectados por factores climatolgicos y topogrficos. La onda area, contiene una gran cantidad de energa de baja frecuencia que puede llegar a producir daos directamente sobre las estructuras, pero generalmente son ms comunes las vibraciones de alta frecuencia que se manifiestan como ruido de ventanas, puertas etc.

1.10

PROCESO DE DETONACIN DE UN EXPLOSIVO.

Una vez que se ha iniciado el explosivo, el primer efecto que se produce es la generacin de una onda de choque o presin que se propaga a travs de su propia masa. Esta onda es portadora de la energa necesaria para activar las molculas de la masa del explosivo alrededor del foco inicial energizado, provocando una reaccin en cadena. A la vez que se produce esta onda la masa del explosivo que ha reaccionado produce una gran cantidad de gases a una elevada temperatura. Si esta presin secundaria acta sobre el resto de la masa sin detonar, su efecto se suma a la onda de presin primaria, pasando de un proceso de deflagracin a otro de detonacin.

velocidad de reaccin

detonacin transicin deflagracin iniciacin Tiempo

Figura 1-17 Proceso de detonacin. Fuente: Grupo MARTE ESING.

En el caso en que la onda de presin de los gases acten en sentido contrario a la masa de explosivo sin detonar, se produce un rgimen de

deflagracin lenta, de tal forma que al ir perdiendo energa la onda de detonacin primaria llega a ser incapaz de energizar al resto de la masa de explosivo, producindose la detencin de la detonacin.

Roca Comprimida Onda Reflexin Gases expandindose

Zona reaccin Onda de choquePrimaria Plano o tensin C-J Frente de detonacin Roca intacta Explosivo intacto

Figura 1-18 Proceso de detonacin. Fuente: Grupo MARTE ESING.

La detonacin consiste en la propagacin de una reaccin qumica que se mueve a travs de un explosivo a una velocidad superior a la del sonido en dicho material, transformando a ste en nuevas especies qumicas. En la figura, se aprecia que en la cabeza de la reaccin viaja un choque puro que inicia la transformacin qumica del explosivo, que tiene lugar a travs de la zona de reaccin para terminar en el plano llamado de Chapman- Jouget ( C-J ), donde se admite el equilibrio qumico, por lo menos en las detonaciones ideales. En los explosivos comerciales se producen reacciones qumicas importantes por detrs del plano C-J, pudiendo afectar el rendimiento del explosivo pero no a la velocidad de detonacin. El ancho de la zona reaccin primaria es inversamente proporcional a la potencia del explosivo, siendo ste de milmetros en los explosivos potentes hasta varios centmetros en el caso del anfo. Por detrs del plano C-J se encuentran los productos de reaccin y en algunos casos las partculas inertes. La mayora de los productos son gases que alcanzan temperaturas entre los 1500 - 4000 C, y presiones que oscilan alrededor de los 500 - 1400 MPa. Los gases en estas condiciones de presin y temperatura se expanden rpidamente y producen un choque u onda de tensin alrededor del medio que les rodea.

1.11 ENERGA EXPLOSIVO

LIBERADA

DURANTE

LA

REACCIN

DE

UN

Los tipos de energa que son posibles que se generen en este tipo de reaccin son calor, luz, sonido, presin gaseosa y energa de choque. Las 4 primeras son comunes para todos los explosivos deflagrantes y detonantes, mientras que la ltima slo la liberan los explosivos rpidos, debido a que la genera una onda de choque.

Figura 1-19 Energa liberada durante una explosin. Fuente: Grupo MARTE ESING.

De todas ellas, slo las 2 ltimas son capaces de efectuar trabajo til e indirectamente el calor al calentar los gases e incrementar su presin, pero como son diversas las proporciones con que se liberan en los diferentes explosivos, el usuario tiene la posibilidad de seleccionar el ms adecuado a una determinada aplicacin. a. Energa de choque.

Es una forma de energa cintica generada por la onda de choque, cuya magnitud es funcin del producto de la velocidad de detonacin al cuadrado por la densidad del explosivo, o lo que es lo mismo, de la presin ejercida por la onda detonante que se propaga a travs de la columna, denominada presin de detonacin. Es importante hacer hincapi en que la presin detonante generada por un cartucho de explosivo rpido no es igual en todas direcciones, siendo mxima en la direccin que se va desplazando la onda de choque, y por lo

tanto en el extremo opuesto al de su iniciacin, y cerca de cero en sus paredes laterales. Por estas razones, para obtener el mximo efecto fracturador de la presin detonante de una carga explosiva no confinada, es necesario asegurar la mxima rea de contacto con el material que se desea quebrar, e iniciarla desde el extremo opuesto a la superficie de contacto explosivo- material. Si por el contrario se optara por colocar el cartucho de explosivo apoyado sobre su cara lateral y se iniciara desde uno de sus extremos, de modo que la detonacin se desplazara paralelamente a la superficie del material, los efectos de la presin detonante se reducirn seriamente, quedando sujeto principalmente al impacto de la expansin final de los gases. b. Energa gaseosa.

Generada por el gran incremento de volumen que experimenta un explosivo slido, liquido o una mezcla de ambos confinado en un pequeo espacio denominado tiro, al reaccionar y transformarse en un gran nmero de molculas livianas, en un brevsimo lapso. La presin gaseosa denominada tambin presin de explosin , depende del nmero de molculas livianas liberadas por unidad de peso del explosivo, de la temperatura que alcanzan los gases por la accin del calor desprendido en el proceso, y de la relacin de los dimetros del explosivo y del tiro.

1.12

IMPORTANCIA DE LOS EXPLOSIVOS

La utilizacin de los explosivos en actos rebeldes es una de las facetas ms grises de esta mezcla reactiva de productos combustibles y oxidantes. Su utilidad se extiende a reas tales como la ingeniera civil, la minera, el entretenimiento (fuegos artificiales) y la defensa militar. Esta ltima es una de las ms polmicas ya que uno de los debates ms animados se ha generado en torno al comercio y fabricacin de las minas terrestres, especialmente las antipersonales. Variadas organizaciones han puesto en relieve las terribles consecuencias de estas armas que, una vez sembradas, permanecen activas durante dcadas, convirtindose en un peligro para la poblacin civil y obstaculizando la recuperacin econmica de la zona afectada. Sus defensores alegan su gran utilidad tctica, amn de su bajo coste, y sugieren establecer un marco jurdico internacional que regule adecuadamente su uso. Por otra parte, los atentados con bombas y otros tipos de artefactos se han convertido en un modus operandi comn de organizaciones terroristas para manifestar una situacin de disconformidad. El propsito claro de grupos tales como la ETA y la guerrilla colombiana es ejercer presin sobre las instituciones establecidas. Los resultados son, normalmente, la prdida de vidas o daos en importantes obras de infraestructura. Bien conocidos son

los ataques contra oleoductos tales como el Cao Limn Coveas, el segundo ms importante de Colombia.

a.

APLICACIONES COMERCIALES

Desde la aparicin de la plvora negra como primer explosivo, se di un gran adelanto en la industria de la minera por el uso de explosivos para la explotacin de minerales y otros tipos de materiales ptreos, los cuales se hicieron de mas fcil extraccin por la utilizacin de materiales explosivos que minimizaron y redujeron el tiempo y esfuerzo que se tena que hacer antes de la aparicin de este tipo de sustancias. Con el paso de los aos los explosivos evolucionaron creando nuevas sustancias que superaban el poder explosivo de la plvora negra y aumentaban la produccin en el trabajo en las diferentes aplicaciones comerciales en que eran empleados, desde entonces el uso de explosivos en el mbito comercial se a convertido en pieza fundamental para el desarrollo de todo tipo de trabajos de minera. - MINERA

Figura 1-20 uso de explosivos en minera. Fuente: Grupo MARTE ESING.

La industria de la minera ha sido la mas beneficiada con el uso de los explosivos para realizar trabajos que serian de difcil ejecucin sin poner en uso este tipo de sustancias, es importante sealar que el uso de los explosivos en la minera a reducido de forma consecutiva el tiempo para realizar trabajos de voladura que anteriormente llevaban largos periodos de tiempo para realizarlos. La minera encontr en el uso de los explosivos el elemento fundamental para la explotacin de materiales y minerales, gracias al uso de explosivos

de caractersticas ssmicas evolucion el trabajo en canteras y en la localizacin de hidrocarburos por parte de las ondas generadas por las sustancias explosivas las cuales tienen la capacidad de transmitir seales que son captadas por medio de un receptor electrnico. INGENIERA:

Figura 1-21 uso de explosivos en ingeniera. Fuente: Grupo MARTE ESING.

La aplicacin de los explosivos en las voladuras para construccin de obras de ingeniera constituye uno de las mas importantes aplicaciones y ha permitido ejecutar la fragmentacin de la roca, ya sea mineral o estril, para facilitar el movimiento de tierras en proyectos de construccin de carreteras, presas, tneles. DEMOLICIONES

El uso de los explosivos de alto poder en trabajos de demoliciones a tomado gran importancia debido a la gran variedad de cargas para demoler que se pueden encontrar para realizar diferentes trabajos, como la ruptura de estructuras en hormign o demoliciones controladas de edificaciones las cuales por el uso de los explosivos se puede desarrollar en forma rpida y controlada.

Figura 1-22 uso de explosivos en demoliciones. Fuente: Grupo MARTE ESING.

Si analizamos detalladamente el efecto producido por los explosivos podemos evidenciar que entre mayor efecto tenga la sustancia explosiva, mayor ser el efecto que cause en un blanco. En los trabajos de corte de estructuras en acero o metlicas el uso de explosivos plsticos ha marcado la pauta debido a la concentracin trmica que alcanza en el momento de la explosin aprovechando este poder para fundir las estructuras y facilitando la labor del ingeniero en los trabajos de corte de materiales metlicos.

-

INDUSTRIA

En el campo de la industria el uso de los explosivos ha sido de gran importancia, debido al incremento y desarrollo que ha alcanzado por el uso de este tipo de sustancias. Para buen desenpeo, los explosivos han enmarcado cambios importantes que la han fortalecido en el campo de la produccin de nuevos proyectiles de guerra, los cuales centran su poder de reaccin en base a las sustancias explosivas que las componen.

-

MEDICINA

El uso de sustancias explosivas para el tratamiento de enfermedades hacen de los explosivos materias importantes. El uso de la nitroglicerina en medicina ha creado un frmaco que facilita la formacin de cido nitrito (NO) en el organismo, lo que provoca la relajacin de los vasos sanguneos, la disminucin del trabajo del corazn y el aumento de la sangre que llega al miocardio.

Otro uso importante dado a la nitroglicerina en medicina es como vasodilatador para el tratamiento de enfermedades coronarias, el infarto agudo al miocardio y la insuficiencia cardiaca congestiva.

-

AVANCE DE LA CIENCIA

Con la aparicin de la plvora negra se di un gran adelanto en cargas propulsoras que a medida que fueron transcurriendo los aos se convirtieron en cargas de mayor concentracin capaces de desplazar cuerpos que poseen un peso excesivo.

Figura 1-23 Lanzamiento trasbordador espacial. Fuente: Grupo MARTE ESING.

Por medio de la utilizacin de los explosivos se da un hecho de gran importancia para la humanidad, como lo es la conquista del universo, gracias al poder de propulsin que generan determinadas sustancias explosivas. Como ejemplo podemos citar los transbordadores espaciales que en nuestros das hacen presencia en el espacio exterior. Hechos como los enunciados anteriormente convierten a los explosivos en elementos de gran importancia para el desarrollo del hombre y acompaan el diario vivir del ingeniero civil que los emplea para los diferentes trabajos en los cuales tienen aplicabilidad.

b.

APLICACIONES BLICAS

En pginas anteriores habamos visto la importancia de los explosivos en el desarrollo de la industria, pero hay usos menos beneficiosos para la humanidad en su aplicacin, hay situaciones negativas que son importantes nombrar como el uso de los explosivos en la elaboracin de armas de destruccin, las cuales han sido cruciales en el desarrollo de las guerras que han en marcado la vida cotidiana de nuestra humanidad.

Figura 1-24 Misil Tomahawk. Fuente: Grupo MARTE

dLos explosivos son utilizados en otros campos menos beneficiosos para la humanidad. Grupos terroristas como ETA, ALQUAEDA FARC, ELN, AUC los usan para crear pnico y presionar entes gubernamentales en beneficios propios. Este es el empleo menos beneficioso que han originado los explosivos a travs de nuestra historia.

Con formato: Numeracin y vietas

UNIDAD 2

INTRODUCCIN

Para el desarrollo de trabajos con explosivos por parte del ingeniero civil, se hace necesario y de gran importancia el manejo de la terminologa usada, es conveniente adems que el ingeniero civil interprete en forma correcta la clasificacin y caractersticas generales que presentan las diferentes sustancias explosivas con las cuales debe contar para el desarrollo de trabajos de voladuras y corte de estructuras. Mediante el desenlace de la leccin el ingeniero contar con herramientas suficientes para desarrollar trabajos con explosivos en forma adecuada y acertada, el conocimiento y aprendizaje de las diferentes caractersticas que presentan le ayudar y orientar para determinar e identificar el explosivo que ms se adapte a sus necesidades. Es de gran importancia para la manipulacin y empleo de los explosivos en el campo de la ingeniera civil, el saber clasificar y determinar las diferentes sustancias y composicin qumica que presentan y la forma adecuada en que se deben emplear, de esta manera se optimizar l trajo y los resultados finales sern mejores.

EVALUACIN DE LA SECCIN 1

Marque con una X las respuestas que considere correctas.

1. La plvora negra es una sustancia explosiva que tuvo sus orgenes en: a. b. c. d. e. ____ ____ ____ ____ ____ Rusia. La mesopotamia. Arabia. China. Occidente.

2. La plvora negra es una sustancia explosiva compuesta por: a. b. c. d. e. ____ ____ ____ ____ ____ Fulminato de mercurio, carbn vegetal. cido sulfrico, glucosa. Salitre, clorato de potasio, carbn vegetal. Azufre, carbn vegetal, salitre. Ninguna de las anteriores.

3. la primera persona que le di uso a la plvora negra como elemento propulsor fue: a. b. c. d. e. ____ ____ ____ ____ ____ Alfred Nobel. Berthold Schwartz. Howard Echoward. Alexander John Forsyth. Roger Bacn

4. A qu ao se le considera el ao de oro de los explosivos: a. b. c. d. e. ____ ____ ____ ____ ____ 1250. 1492. 1346. 1867. 1846.

5. La nitroglicerina fue descubierta por: a. b. c. d. e. ____ ____ ____ ____ ____ Alfred Nobel. Berthold Schwartz. Johnson y Norvin. Alexander John Forsyth. Ascansio Sobrero.

6. En 1864 se descubre la plvora sin humo la cual se encontraba elaborada a base de: a. b. c. d. e. ____ ____ ____ ____ ____ Glicerina. Nitrato de amonio. Nitroglicerina. Nitrocelulosa. Azufre, carbn vegetal, salitre.

7. La guerra de Crecy originada en el ao 1346 fu un conflicto entre: a. b. c. d. e. ____ ____ ____ ____ ____ Negros y blancos. Moros y rabes. Romanos y feudales. Feudales Franceses e ingleses. Ninguna de las anteriores.

8. Complete las siguientes afirmaciones de acuerdo con las siguientes opciones: - Alfred Nbel. - Ascansio Sobrero. - Roger Bacn.

a. ____________ Descubri la nitroglicerina. b. ____________ Fue la persona que hizo los primeros experimentos con ____________ que se tengan noticia. c. En el ao 1866 ____________ invent la dinamita.

OBJETIVO GENERAL

Identificar y conocer la clasificacin general de los explosivos utilizados en los trabajos de ingeniera civil y sus subclasificaciones para que el ingeniero haga buen uso de ellos en el campo que le corresponde. Orientar en forma acertada al ingeniero civil en el uso y caractersticas generales que presentan las sustancias explosivas y la forma adecuada para su utilizacin en trabajos de ingeniera civil.

OBJETIVOS ESPECFICOS

Identificar las principales clasificaciones de los explosivos de acuerdo a sus caractersticas qumicas, a su velocidad de detonacin y a su uso.

Citar los principales explosivos de tipo comercial y militar con que cuenta el ingeniero civil para desarrollar diferentes trabajos.

Describir los agentes y accesorios de las voladuras y su manejo

Citar los diferentes elementos secundarios utilizados para llevar a cabo un ptimo trabajo en voladuras.

Reconocer la importancia del empleo y aplicacin de las medidas de seguridad en todos los trabajos relacionados con el manejo, transporte y almacenamiento de los explosivos.

Describir las caractersticas y usos principales de las cargas de demolicin que conllevaran en determinados casos a facilitar un trabajo de demoliciones determinado.

2. CLASIFICACIN En forma general y teniendo en cuenta las diferentes caractersticas que presentan los explosivos en su composicin qumica y los cambios fsicos que originan en el momento de producir explosin, podemos identificar la clasificacin general de stos teniendo como parmetros generales potencia del explosivo, empleo en determinados trabajos y efectos mecnicos que cumplen como sustancia explosiva. Con lo enunciado anteriormente se ha dado la siguiente clasificacin: 2.1 EXPLOSIVOS MILITARES

Figura 2-1 explosivo militar Carga de demolicin M 118. Fuente: Grupo MARTE ESING.

Estos explosivos presentan caractersticas especiales para ser empleados en trabajos de uso militar, sus caractersticas generales como la alta velocidad de detonacin, facilita trabajos mecnicos de demoliciones y corte de estructuras, fueron elaborados para suplir las necesidades en la vida militar como cargas explosivas de proyectiles de guerra y bsicamente cargas de demolicin y corte. Se clasifican teniendo en cuenta le velocidad de detonacin y las caractersticas qumicas con las cuales han sido fabricados.

2.1.1 DE ACUERDO A SU VELOCIDAD DE DETONACIN Si tenemos en cuenta la velocidad de detonacin8 de los explosivos podemos identificar que algunos tienen mayor capacidad para transformarse que otros, esta condicin depende bsicamente de los compuestos qumicos que lo contienen y el medio en que se desplaza. De acuerdo a la velocidad de detonacin se clasifican en: a. EXPLOSIVOS DEFLAGRANTES, LENTOS O PROGRESIVOS

Figura 2-2 Plvora negra explosivo deflagrante. Fuente: Grupo MARTE ESING.

Estos explosivos tales como la plvora negra, y plvora sin humo, son los que cambian lentamente de su estado natural al estado gaseoso a una velocidad menor de 2000 metros por segundo. La reaccin que causa el cambio se denomina deflagracin. b. EXPLOSIVOS DETONANTES O ROMPIENTES

Figura 2-3 PENT explosivo rompiente. Fuente: Grupo MARTE ESING.8

VELOCIDAD DE DETONACIN: Es la velocidad con que el explosivo se transforma de su estado natural a un estado gaseoso.

Estos explosivos son los que cambian rpidamente de su estado natural a su estado gaseoso a una velocidad mayor de 2000 metros por segundo. La reaccin que causa el cambio de este tipo se denomina detonacin. Cuando se produce el estallido de un explosivo detonante la onda llamada ONDA DETONADORA EXPLOSIVA, se transmite por el total de la masa del explosivo convirtindolo casi instantneamente en gases. Estos gases ocupan durante un instante un espacio ligeramente mayor que el ocupado por el explosivo. 2.1.2 DE ACUERDO A SU REACCIN QUMICA

De acuerdo a las diferentes sustancias y compuestos qumicos con los que son elaborados los explosivos hacen que estas sustancias sean de mayor o menor poder, el efecto destructor y la accin mecnica que cumplen pueden variar dependiendo de su configuracin qumica. Estos explosivos estn sujetos a reaccionar por medio de diferentes acciones iniciadoras y teniendo encuenta la formulacin qumica van a determinar parmetros para su uso y la accin explosiva que producirn en su trabajo mecnico. Se clasifican en:

a. EXPLOSIVOS QUMICOS

Figura 2-4 Sustancia qumica explosiva. Fuente: Grupo MARTE ESING.

Son todos los explosivos que nosotros vemos, todo tipo de elemento que se inicia con un detonador y da un rendimiento de trabajo y produccin con base a la detonacin y los que podemos manipular.

b. EXPLOSIVOS NUCLEARES Son aquellos cuyo rendimiento de produccin se fundamenta o se basa en la radiacin, se puede obtener produccin a largo plazo o despus de su activacin, merecen manipulacin, almacenamiento, y transporte totalmente especial, en estos tenemos los que se elaboran basndose en materiales radioactivos tales como el uranio, plutonio, etc. c. EXPLOSIVOS ESPECIALES: Son todos aquellos que renen condiciones y caractersticas especiales para ser utilizados en grandes profundidades y situaciones de temperatura y presin en las mismas. Estas sustancias tienen como caracterstica que no producen detonacin, su efecto mecnico lo cumplen al producir abundante masa en el momento en que es mezclada con otros adictivos, la carga produce facturacin en las rocas o barrenos en que son empleadas elevando la seguridad en su empleo. 2.2 EXPLOSIVOS COMERCIALES

Figura 2-5 Explosivo de Uso comercial PENTOFEX. Fuente: Grupo MARTE ESING.

Son elaborados para ser utilizados en el mbito comercial, en la explotacin de canteras, voladura a cielo abierto, en tneles, etc. Estos presentan una elevada estabilidad teniendo encuenta que la mayora de estos productos no reaccionan ante agentes externos como la friccin, choque o el exceso de altas temperaturas. Esta clase de sustancias a diferencia del explosivo de uso militar no es utilizada como cargas de demolicin y corte, debido a su baja velocidad de detonacin y a su configuracin.

La composicin qumica de estos productos se basa en el uso de los nitratos y emulsiones que le brindan seguridad para su manejo en el campo de la minera y trabajos de ingeniera en general.

2.2.1 SENSIBLES AL DETONADOR No. 08 Para de terminar la sensibilidad de un explosivo al detonador comn No.8, se realizan pruebas en la cual se somete al explosivo a la accin del detonador, si ste reacciona a esta accin se le denomina explosivo sensible al detonador, al no reaccionar se le denomina no sensible al detonador. En este grupo encontramos todos los explosivos que inician su proceso de ignicin con el detonador No. 08, ejemplo, dinamita, Indugel Plus, etc.

2.2.2. INSENSIBLES AL DETONADOR No. 08 Se caracterizan por su baja sensibilidad al detonador y su elevada estabilidad, para la iniciacin de estos explosivos se requiere adicionar una carga reforzadora o booster. Son empleados como carga principal en las voladuras a cielo abierto, debido a sus bajas velocidades de detonacin, las cuales facilitan la acumulacin de gases que permiten un mayor efecto de fracturacion en rocas y en trabajos generales de ingeniera. Los explosivos insensibles al detonador son llamados agentes de voladura, entre ellos tenemos los slurries, hidrogeles, emulsiones, Indugel AV. 800, etc, estas sustancias necesitan de un booster, para iniciar su proceso de explosin ya que el detonador No. 08 no es lo suficientemente potente para la ignicin.

2.3

CARACTERSTICAS DE LOS EXPLOSIVOS

A continuacin haremos referencia a las principales caractersticas de los explosivos en su composicin qumica, poder rompedor y capacidades para ser utilizados en diferentes medios y usos comerciales.

RDX (CICLONITA)

Figura 2-6 Explosivo RDX. Fuente: Grupo MARTE ESING.

El RDX es altamente sensitivo y tiene un efecto destructor, es uno de los explosivos militares ms poderosos. El RDX se usa por s solo como la carga de base en las cpsulas detonantes M-6 elctricas. Par el uso del RDX, como carga de demolicin, carga rompedora, de corte y la elaboracin de explosivo mixto se debe desensibilizar para lograr convertirlo en una sustancia estable y fcil de manipular. Entre las caractersticas principales que posee este explosivo es el alto grado trmico que alcanza en su momento de detonar, las temperaturas pueden oscilar entre los 4000 a 5000 grados centgrados. El principal uso del RDX, es para la elaboracin de explosivos mixtos de gran poder explosivo como las composiciones A, B y C, a los cuales les aumenta su poder, alcanza una velocidad de detonacin de 8.350 m/seg. La abreviacin RDX proviene de las siglas en ingls Royal Demolition Explosive. Tambin se conoce como ciclonita o exgeno. El nombre qumico del RDX es 1,3,5-trinitro-1,3,5- triazina. Es un polvo blanco y es sumamente explosivo. Es usado en explosivos y tambin en combinacin con otros ingredientes no explosivos. No se conocen ni el sabor u olor del RDX. Es un producto sinttico que no ocurre naturalmente en el medio ambiente. Cuando se quema con otras sustancias produce humo. TRINITROTOLUENO (TNT) El 2,4,6-trinitrotolueno es un slido amarillo, sin olor, que no ocurre naturalmente en el ambiente. El TNT es el explosivo militar ms comn y

por s solo o como parte de un explosivo mixto9, es ampliamente usado como carga multiplicadora, rompedora o de demolicin.

Figura 2-7 Explosivo TNT. Fuente: Grupo MARTE ESING.

Se usa como un explosivo estndar para la evaluacin de otros altos explosivos militares, viene en presentaciones de 1 libra, y de libra. Posee una velocidad de detonacin de 6.900 m/seg, es usado en proyectiles militares, bombas y granadas, en la industria, y en explosiones bajo el agua. La produccin de 2,4,6-trinitrotolueno en los Estados Unidos se lleva a cabo solamente en arsenales militares. Slido color amarillo claro a caf oscuro. Soluble en acetona, alcohol y aceite caliente. Prcticamente insoluble en agua. Punto de fusin 80 C. Sustancia qumica muy estable. Explosivo militar utilizado internacionalmente. Muy seguro y no higroscpico.

PENT El Pentranitrato de Pentaeritrita Slido cristalino color blanco, es altamente sensitivo y es uno de los explosivos militares ms poderosos, comparable a la ciclonita (RDX) y a la Nitroglicerina. El PENT se usa en algunas cargas multiplicadoras, los cordones detonantes y en algunas cpsulas detonantes. Es casi insoluble en agua, y puede usarse en demoliciones subacuticas, alcanza una velocidad de detonacin de 8.300 m/seg.

9

EXPLOSIVO MIXTO: son aquellos explosivos que estn elaborados a base de varias sustancias explosivas que aumentan su poder y en determinadas mezclas desensibilizan las sustancias explosivas para hacerlas seguras para su empleo.

Figura 2-8 Explosivo PENT. Fuente: Grupo MARTE ESING.

- Soluble en acetona. - Punto de fusin 140 C. - Relleno cordn detonante. - Explota por percusin. HMX El HMX viene de la sigla en ingls High Melting Explosive. Tambin se conoce como octgeno y tetramina de ciclotetrametileno. Es un slido incoloro, poco soluble en agua, solamente una pequea cantidad de HMX se evaporar al aire; sin embargo, puede encontrarse en el aire adherido a partculas suspendidas o a polvo. No se conocen ni el sabor u olor del HMX, velocidad de detonacin 9124 m/s. TETRIL

Figura 2-9 Explosivo TETRIL. Fuente: Grupo MARTE ESING.

EL Tetril se usa por s solo como una carga multiplicadora y tambin se usa en algunos explosivos como carga de ruptura o demolicin. El Tetril es ms sensitivo y ms poderoso que en TNT; se encuentra fabricado a partir de PENT y RDX. , Velocidad de detonacin 7.100 m/seg. TETRITOL Explosivo mixto contiene un 75% de tetril y un 25 % de TNT, se usa como carga de demolicin, es ms poderoso y tiene mayor potencia rompedora

que el TNT y es menos sensitivo que el Tetril, alcanza una velocidad de detonacin de 7.000 m/seg.

NITROGLICERINA Potente explosivo, de frmula C3H5(NO3)3, derivado de la glicerina mediante el tratamiento con una mezcla de cidos sulfrico y ntrico. Es un lquido pesado, aceitoso, incoloro o ligeramente amarillo, con una densidad de 1,60 g/cm3 y un olor suave a quemado. Produce dos formas cristalinas: Una con un punto de fusin de 2,8 y otra de 13,5 Se C, C. solidifica a 12 C. La nitroglicerina arde lentamente si se calienta al aire libre, pero explota al calentarla en un recipiente cerrado o si alcanza una temperatura de 218 Es muy sensible a los golpes por lo que resu lta peligrosa de C. transportar. Aunque fue descubierta en 1846, la nitroglicerina no se utiliz como explosivo hasta que el ingeniero e inventor sueco Alfred Nobel la emple para fabricar dinamita en 1866. La nitroglicerina es hoy en da un explosivo comn, y generalmente se mezcla con materiales inertes y porosos como el aserrn, al detonar, produce alrededor de 10.000 veces su propio volumen de gas, es ocho veces ms potente que la plvora. Se emplea en el campo de la medicina como agente dilatador en venas y arterias en dosis de 0,2 a 0,6 mg. La Nitroglicerina es uno de los explosivos ms rpidos y poderosos, comparable con el RDX y PENT, y se usa con base explosiva de las dinamitas comerciales.

- Liquido aceitoso color amarillo claro. - Sabor dulce. - Prcticamente insoluble en agua. - Su inhalacin produce dolor de cabeza. - Muy sensible al golpe, friccin o choque. - Ms denso que el agua, soluble en alcohol, acetona y cloroformo. - Aumenta su sensibilidad por accin del calor o fro excesivo. - Velocidad de detonacin de 7.700 m/seg.

NITRATO DE AMONIO El nitrato de amonio es un explosivo de baja sensibilidad, estable e insensible al calor y a las descargas elctricas. Es una sal higroscpica, debido a esto presenta dificultades para ser utilizado en voladuras con presencia de humedad. Es el componente principal en la elaboracin de los explosivos ssmicos y en la mayora de los agentes de voladura, para su iniciacin requiere la presencia de una carga reforzadora que aumente la capacidad del detonador. Es utilizado para la elaboracin de explosivos mixtos y para cargas direccionales y de brecha.

PLVORA NEGRA

Figura 2-10 Plvora Negra. Fuente: Grupo MARTE ESING.

Entre las numerosas sustancias explosivas, la plvora negra, por su composicin, preparacin y empleo, constituyen un grupo especial diferente a los dems explosivos, de gran importancia universal debido a su aplicacin a las armas de fuego, compuesta de 75% de nitrato de potasio, 15% de carbn vegetal y 10% de azufre. El nitrato de potasio se expresa qumicamente como KNO3, y es una sal del cido ntrico (HNO2) con el potasio (K). Este componente por sus cualidades de fuerte oxidante, es el que aporta el oxigeno para la combustin de la plvora, ya que sin la presencia de ste (el oxigeno) no puede haber combustin. El Azufre es un elemento qumico slido y cristalino de un color amarillo muy caracterstico. Entra en la composicin de la plvora negra ya que

facilita la propagacin de la combustin, aumentando la velocidad adems de mejorar la estabilidad ya que es un elemento insensible a la humedad. El azufre en estado natural tiene la propiedad de fundir a los 115 C y de quemar a los 250 C. El Carbn utilizado para la preparacin de la plvora negra debe ser seleccionado con mucho cuidado por la gran importancia que asume como combustible base de nuestra mezcla, este debe ser lo ms puro posible, es decir que tenga la menor cantidad de cenizas. La mayor parte de los residuos que deja la combustin de la plvora negra son cenizas de carbn y pueden llegar a ser el 50% del peso original de la plvora. Para su iniciacin se emplea una mecha de seguridad o un inflamador elctrico, enciende instantneamente a 300 grados centgrados al aire libre quema lentamente. Confinada quema a 180 m/s, cuando es de granos gruesos, y de granos finos 680 m/s. La Plvora negra es el ms antiguo de los explosivos y propulsores conocidos, es la base fundamental para la elaboracin de la mecha de seguridad.

COMPUESTO C-4

Figura 2-11 Composicin C-4. Fuente: Grupo MARTE ESING.

El compuesto C-4 es un explosivo mixto que contiene 91% de RDX y 9% de plastificante no explosivo, es conocido como barra de demolicin M112. El compuesto C-4 con el tiempo reemplazar el compuesto C-3 como carga de demolicin y tambin se usa como carga rompedora. Tiene ms potencia rompedora que el compuesto C-3 y es moldeable a una amplia gama de temperaturas (-70GF a + 170GF); Es el ms estable y est menos sujeto a la erosin por causa del agua cuando se usa para demoliciones subacuticas, es la base fundamental para la fabricacin de las minas kleymor, alcanza una velocidad de detonacin de 8.040 m/seg.

- Color blanco. - Explosivo moldeable. - Resistente al agua. - Utilizado en las cargas de demolicin y corte. - Alcanza un alto grado de temperatura al explotar. - Utilizado en demoliciones submarinas. - Produce humo en el momento en que se quema. PENTOLITA

Figura 2-12 Composicin C-4. Fuente: Grupo MARTE ESING.

La Pentolita es una mezcla de PENT y TNT. Se usa una mezcla de 50% de PENT y 50% de TNT como carga multiplicadora en ciertos modelos de cargas direccionales debido a su alto poder de velocidad de detonacin que alcanza 7.450 m/seg., Es la base fundamental para la fabricacin de los torpedos bangalores, cargas huecas, cargas defensivas dirigidas, sismofex, pentofex, entre otros. La Pentolita es utilizada como carga de demolicin adaptable a diferentes presentaciones de 1, , , 1/8 de kilogramo y como carga reforzadora para la iniciacin de los explosivos insensibles al detonador, es resistente a la humedad, sustancia explosiva estable.

DINAMITAS Nbel invent la dinamita en 1866 y despus fund compaas y laboratorios en ms de 20 pases alrededor del mundo. Es poseedor de ms de 350 patentes, tambin se dedic a escribir poesa y drama, y hasta consider seriamente el convertirse en escritor. Invent la dinamita haciendo absorber nitroglicerina por un alga llamada diatomea (Tierra de diatomeas). Adems de ser menos peligrosa que la nitroglicerina era ms cmoda de transportar porque se poda llevar en forma de barras.

El uso de la dinamita hizo que muchas tareas pertenecientes al mundo de la construccin y la minera progresaran a una velocidad sin precedentes en la historia. Sin embargo, la dinamita tambin fue de gran utilidad en la fabricacin de explosivos, aplicacin que se generaliz hasta el punto de hacerle acreedor, an a pesar de sus actividades humanitarias, del epteto "mercader de la muerte". La mayora de las dinamitas, con la notable excepcin de la dinamita militar, contienen nitroglicerina y varias combinaciones de absorbentes, oxidantes, anticidos y reactivos depresivos del punto de congelacin. Las dinamitas se usan para voladura y demoliciones de tipo general, incluyendo el despeje de campos, la formacin de crteres y zanjas.

DINAMITA MILITAR La dinamita militar es un explosivo mixto que contiene 75% de RDX, 15% de TNT y 10% de desensibilizadores y plastificantes que minimizan la sensibilidad del RDX. Est empacada en cartuchos cilndricos de papel recubierto de parafina y de 1/2 libra de peso, con dimetro nominal de 1.25 pulgadas y longitud nominal de 8 pulgadas.

Figura 2-13 Dinamita Militar. Fuente: Grupo MARTE ESING.

El mejoramiento y evolucin de los productos explosivos, se ha realizado con la colaboracin entre los usuarios y los fabricantes; por esto, INDUMIL ofrece dinamitas plsticas (FEXAGEL) y pulverulentas (SEMIGEL). Se emplea principalmente para el retiro de tocones, contra construcciones militares, y para operaciones de cantera, de zanjeo y de demolicin, es apropiada para demolicin submarina. La dinamita militar no se congela ni suda durante su almacenamiento, y su composicin no es higroscpica, los recipientes no requieren el cambio de

posicin durante su almacenamiento. sta es ms segura para almacenar, manejar y transportar que 60% de las dinamitas comerciales. A menos que sea necesario, no se debe usar dinamita comercial en las reas de combate, no es eficaz como carga de corte o de ruptura. FEXAGEL

Figura 2-14 Dinamita Fexagel. Fuente: Grupo MARTE ESING.

Corresponde al grupo de las gelatinas especiales, en las cuales parte del Nitrogliceroglicol, se ha reemplazado por nitratos y otros compuestos, manteniendo su balance de Oxgeno positivo. Cuenta con un amplio campo de aplicacin; desde voladuras de rocas de consistencia mediana a rocas extremadamente duras. SEMIGEL Corresponde al tipo de dinamitas pulverulentas con baja incorporacin de Nitrogliceroglicol, el cual se reemplaza por nitratos y otros compuestos, manteniendo su balance de oxgeno positivo. Su resistencia a la humedad es limitada, por lo que el papel de su envoltura ha sido parafinado interna y externamente, especialmente adecuada para la mayora de las explotaciones mineras en rocas de dureza media tales como cantera, industria del cemento y similares, no se recomienda su uso en barrenos con agua, pues se dificulta el cargue y puede deteriorarse rpidamente al romperse la envoltua. INDUGEL PLUS

EsFigura 2-15 Indugel Plus. Fuente: Grupo MARTE ESING.

un explosivo a base de nitrato de amonio, slurries gelatinosos, polvo de aluminio y agua, es utilizado para trabajos de voladura en canteras, ideal para la voladura de rocas, es altamente resistente a la humedad, alcanza una velocidad de 4.300 a 4.700 m/seg. 1. Elevada seguridad en su manejo debido a su baja sensibilidad al roce y al impacto. 2. Excelente resistencia al agua. 3. Explosivo denso, fcilmente sumergible en agua y con alta energa especfica. 4. No produce dolores de cabeza durante su almacenamiento y empleo. 5. Sensible a detonador N 8. 6. Cartuchos con numeracin codificada visible e invisiblemente. 7. Encartuchado en tubos de polietileno grapados en sus extremos y embalados en cajas de cartn con un peso de 25.0 Kg. peso neto y 26.2 Kg. de peso bruto.

Presentacin del explosivo Indugel en referencia al producto elaborado por la industria militar colombiana FEXAR. 26 X 250 32 X 250 38 X 250 44 X 250 CAJA 154 TACOS PESO 162 grs. CAJA 102 TACOS PESO 245 grs. CAJA 72 TACOS PESO 347 grs. CAJA 54 TACOS PESO 463 grs.

AMATOL Mezcla de nitrato de amonio y TNT. Era usado como carga base en los torpedos bangalores, debe almacenarse en recipientes hermticos, ya que posee nitrato de Amonio el amatol es un compuesto higroscpico, posee una velocidad de detonacin de 4.900 m/seg. COMPUESTO A3

Figura 2-16 Compuesto A3. Fuente: Grupo MARTE ESING.

Explosivo mixto, contiene el 91% de RDX y 9% de cera que cubre las partculas de RDX, las desensibiliza y sirve de aglutinador, utilizado como carga multiplicadora en las ms recientes cargas direccionales y torpedos bangalores, tambin se usa como carga principal en los proyectiles de alto explosivo plstico, velocidad de detonacin de 8.100 m/seg, es el explosivo mixto a base de RDX de mayor poder. COMPOSICIN B

Figura 2-17 Composicin B. Fuente: Grupo MARTE ESING.

Explosivo mixto, contiene aproximadamente 60% de RDX, 39% de TNT y 1% de ser, se utiliza como carga principal de las cargas direccionales debido a su potencia destructora y a su alta velocidad de demolicin, a la vez es utilizada en la elaboracin de granadas de mortero y de mano, alcanza una velocidad de detonacin de 7.800 m/seg.

COMPUESTO B4 Contiene 60% de RDX, 39.5% de TNT y 0.5% de silicato de calcio, explosivo altamente resistente a la humedad, se usa como carga principal en los ms recientes modelos de torpedo bangalores y cargas direccionales, alcanza una velocidad de detonacin de 7.800 m/seg. EXPLOSIVO SSMICO

Figura 2-18 Explosivos Ssmicos. Fuente: Grupo MARTE ESING.

Se emplean en la exploracin ssmica con el fin de ubicar yacimientos de hidrocarburos como petrleo, gas y otros recursos naturales. Este explosivo se suministra como dinamita gelatinosa y es envasado en cartuchos plsticos sellados hermticamente. La constancia de sus caractersticas de detonacin garantiza la calidad de los registros sismogrficos. La excelente resistencia al agua que caracteriza a los explosivos ssmicos, especialmente en pozos sometidos a altas presiones hidrosttica, garantiza un ptimo rendimiento. No requiere reforzadores ni explosivos primarios, inicindose con un detonador sismogrfico. Los cartuchos tienen tapa porta fulminante con rosca para el acoplamiento axial de varios cartuchos en columna. 2.4 AGENTES DE VOLADURA

En el uso de explosivos comerciales en trabajos de ingeniera civil a sido de gran importancia por el incremento de los agentes de voladura, estos explosivos tienen como caracterstica general que no es sensible al detonador comn No. 8, requieren de una carga reforzadora que aumente el poder del detonador. Estas sustancias explosivas estn reglamentadas en el uso de la ingeniera civil, orientando su empleo en las voladuras a cielo abierto y en tneles, debido a su alto estabilidad que las hace seguras para su manipulacin. ANFO

Figura 2-19 Anfo. Fuente: Grupo MARTE ESING.

Agente de voladura a base de nitrato de amonio y otros compuestos como combustibles que mejoran sus propiedades explosivas. Debido a su alto contenido de nitrato de amonio es extremadamente sensible a la humedad por lo cual no puede ser utilizado en barrenos con agua.

El nitrato de Amonio es un ingrediente especial en casi todos los explosivos comerciales, incluyendo a la dinamita y a los hidrogeles. Desde su introduccin en 1950, los productos ANFO han encontrado un uso extensivo en una gran variedad de aplicaciones en voladuras a cielo abierto y en terreno seco. Su uso y manejo es muy seguro, debido a que no es sensible a choque y friccin. Preferiblemente debe usarse el cordn detonante de bajo grmaje a todo lo largo del barreno. Muy seguro en su uso y manejo. Ninguna resistencia al agua. Insensible al choque y friccin. No produce dolores de cabeza durante su almacenamiento y empleo. No sensible al Detonador No. 8. Se recomienda su empleo en dimetros superiores a 50 mm. Empacado en bolsas con 25.0 Kg. de peso neto. Velocidad de detonacin de 1000 a 2500 m/s. PRODUCTO ANFO FEXAR ANFO DESCENTRALIZADO ANFO INSITU DIMENSIN PESO POR EMPAQUE ( Kg. ) 25 25 GRANEL

ALANFO Son agentes de voladura que contienen en su formulacin aluminio, aumentando su densidad con respecto a los anfos normales; Se utiliza en obras civiles, minera, canteras, etc. y, como carga de columna en voladuras. No se recomienda utilizar Alanfo en barrenos donde se presenta agua, ya que el Nitrato de Amonio es higroscpico. CARACTERSTICAS TCNICAS: PARMETROS DENSIDAD VOLUMEN DE GASES CALOR DE EXPLOSIN VELOCIDAD DETONACIN POTENCIAL RESISTENCIA AL AGUA UNIDAD DE MEDIDA ANFO ALUMINIZADO g/cm3 0.89 lt/Kg. 891.13 Kcal/Kg. 1219.78 m/s 2300 Kj/Kg 5103.55 horas NULA

HIDROGELES Son explosivos introducidos en los aos sesenta. Como su nombre lo indica son explosivos gelatinizados a base de agua y tienen un desempeo similar a las dinamitas pero con grandes ventajas en lo referente a seguridad, tienen gran resistencia al agua y una consistencia que facilita su manejo. Estn sensibilizados por varias sustancias como aluminio, nitrato de monometilamina. Por lo regular se usan como carga de fondo o cuando los barrenos tienen gran cantidad de agua. Tienen el inconveniente de no acoplarse al mismo dimetro del barreno, produciendo una prdida de energa ya que se utilizan encartuchados.

INDUGEL AV 800

Figura 2-20 Indugel AV 800. Fuente: Grupo MARTE ESING.

Agente de voladura resistente al agua, elaborado a base de emulsiones y de nitrato de amonio, elevada seguridad en su manejo debido a su insensibilidad al roce y al impacto, baja toxicidad y buena resistencia al envejecimiento, no produce dolores de cabeza durante su almacenamiento y empleo, alcanza una velocidad de detonacin de 4.600 m/seg. USOS - En voladuras a cielo abierto sin presencia de agua. - Explotacin de calizas en mediana minera, canteras u obras de construccin. - Explotacin de roca blanda o semidura, usando iniciador multiplicador de fondo. CARACTERSTICAS Muy seguro en su uso y manejo. Ninguna resistencia al agua. Insensible al choque y friccin.

No produce dolores de cabeza durante su almacenamiento y empleo. No sensible al detonador No. 8. Se recomienda su empleo en dimetros superiores a 50 mm. Empacado en bolsas con 25.0 Kg. de peso neto. DIMENSIN Dimetro x largo en mm 75 X 500 85 X 460 127 X 420 UNIDADES POR CAJA 10 8 4

PRODUCTO INDUGEL AV 800 INDUGEL AV 800 INDUGEL AV 800 SLURRIES

Figura 2-21 SLURRIES. Fuente: Grupo MARTE ESING.

Son explosivos de base Acuosa y mezcla de nitrato de amonio, de consistencia viscosa son utilizados para la elaboracin de los indugeles. Constituidos por una mezcla de componentes oxidantes y reductores capaces de reaccionar violentamente cuando se les activa mediante un iniciador, todos estos componentes actan dispersos en un medio acuoso. Son empleados en la voladura de rocas de dureza media en calibres pequeos, medianos, tanto interior como exterior, barrenos hmedos, tanto en voladura subterrnea como a cielo abierto y en demoliciones. La ventaja que presenta es que contiene componentes intrnsicamente explosivos en su formulacin, porque en su fabricacin y manejo son muy seguros.

EMULSIONES Las emulsiones son materiales explosivos que contienen cantidades importantes de oxidantes disueltos en gotas de agua, rodeados de un combustible que es incapaz de mezclarse.

Figura 2-22 EMULSIONES. Fuente: Grupo MARTE ESING.

Como en todos los explosivos el balance de oxigeno en las emulsiones es muy importante para su eficiencia y su ptimo desarrollo. Esencialmente esto nos lleva a relacionar una fase acuosa de oxidante (nitrato de amonio liquido) y una fase aceitosa de combustible (fuel oil y emulsificantes). Sabiendo que el combustible es muy concentrado la relacin de volumen entre estas dos fases es de 90:10 Las emulsiones son una mezcla de dos lquidos no solubles entre si. Una fase acosa y una fase aceitosa, las cuales por su fuerza de adherencia e inestabilidad termodinmica existe una tendencia a separacin de las fases. Cierto compuesto activo es un agregado conocido como emulsificante a la fase aceitosa (combustible), el cual permite una estabilidad entre las fases en su homogenizacin. Generalmente son hechas en mezclas calientes, las cuales en su enfriamiento experimentan cristalizacin en los oxidantes creando un mayor contacto intimo entre las fases. Esta mayor intimidad entre las fases acuosa y aceitosa en las emulsiones da como resultado: Velocidades de detonacin ms altas Dimetros crticos ms pequeos Iniciadores mas pequeos Siendo estos un indicativo de una reaccin mas eficiente.

Formacin de una fase interna con partculas de solucin oxidante agrupadas entre si nos dan severos resultados en sus propiedades y caractersticas: Primero, la cercana de las partculas resultan en una viscosidad alta evitando agregar gelatinizantes. Segundo, cada partcula de oxidante es rodeada por una capa de combustible creando mayor intimidad entre las fases. Tercero, la fase continua de aceite nos da una barrera que determina en la emulsin la gran resistencia al agua.

2.5 ACCESORIOS DE VOLADURA Como su nombre lo indica en este grupo clasificamos todos aquellos accesorios que son necesarios para complementar el proceso de explosin en los explosivos dentro de stos encontramos:

CORDN DETONANTE

Figura 2-23 Cordn Detonante Fuente: Grupo MARTE ESING.

Es tubo flexible que contiene en el ncleo un explosivo de alta velocidad se utiliza para: a) Detonar otros explosivos de alta velocidad con los cuales tiene contacto. b) Transmitir una onda de detonacin desde el cordn detonante a otro cordn detonante, fulminante no elctrico o booster. En la prctica el cordn detonante se aplica en los trabajos a cielo abierto, para la explosin de cargas localizadas en perforaciones. En este proceso tiene mxima importancia la detonacin completa de las cargas, cuando el cordn detonante se prolonga por toda la longitud de las perforaciones. Su envoltura tiene 3 capas: una interior, en la cual se encuentra la sustancia explosiva, una capa exterior cubierta con masilla y el recubrimiento del cordn que es plstico de diferentes colores.

El dimetro del ncleo es de acuerdo al gramaje con que cuenta el cordn viene en presentaciones de 3, 6, 12, 40, 80 gramos, su velocidad de detonacin es de 7.500 a 8.000 m/seg. Es utilizado a menudo en canteras grandes y minas para iniciar explosivos altos y hoy es particularmente comn en las voladuras suaves.

MECHA LENTA

Figura 2-24 Mecha Lenta Fuente: Grupo MARTE ESING.

La mecha de seguridad es el medio por el cual se transmite el fuego de una velocidad uniforme hasta un detonador ordinario o hasta el explosivo. La mecha de seguridad est conformada por un ncleo de plvora negra rodeado de varias capas de hilados y materiales impermeables que lo hacen resistente a la humedad, abrasin y esfuerzos mecnicos, est provista de un recubrimiento de plstico o brea que le proporciona una buena seguridad de funcionamiento bajo el agua, y cuyo tiempo de combustin es de 130 seg./mt con una tolerancia de ms o menos 10 Seg. MEDIDAS DE SEGURIDAD CON LA MECHA LENTA a. Debe mantener en buen estado la cubierta, en clima frose debe calentar ligeramente la mecha antes de su empleo, para evitar que se parta el impermeable. b. No usar tramos menores de 60 cm. c. No corte la mecha si no unos segundos antes de ser utilizada. Corte unos 4 cms para asegurarse que la plvora no se encuentre hmeda. d. No asegure la mecha a las cpsulas con herramientas diferentes a las recomendadas por tcnicos en explosivos (pinzas M-2). e. El encendido de la mecha debe ser el adecuado, no emplear mtodos que retarden el ejercicio o que afecten la capa exterior de la misma. a. Cuando encienda la mecha verifique que las chispas no hagan contacto con el explosivo. b. Nunca tenga explosivos ni detonadores en la mano mientras est encendiendo la mecha.

MICRO RETARDOS

Figura 2-25 Micro Retardos Fuente: Grupo MARTE ESING.

El retardo para cordn detonante es un accesorio de voladura conformado por un protector plstico moldeado adecuadamente dentro del cual va ensamblada una cpsula de aluminio que contiene el elemento de retardo y un fulminante respectivo. En ambos extremos del plstico hay un dispositivo que permite