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TECNICA Y TECNOLOGIA DE LOS TRABAJOS DE VOLADURA EN LAS MINAS

GALO HUMBERTO SOSA GONZALEZ (Dr. Ph. En Minera)

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GALO HUMBERTO SOSA GONZALEZ

TECNICA Y TECNOLOGIA DE LOS TRABAJOS DE VOLADURA EN LAS MINAS

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PRIMERA PARTE FUNDAMENTOS SOBRE VOLADURA

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N D I C E Pgs. ABREVIATURAS EMPLEADAS EN EL TEXTO INTRODUCCIN PRIMERA PARTE FUNDAMENTOS SOBRE VOLADURA CAPITULO I EXPLOSIN Y SUBSTANCIA EXPLOSIVA 1. Concepto de explosin 2. Impulso inicial 3. Estabilidad de la detonacin 4. Sustancia explosiva 5. Clasificacin de las substancias explosivas 6. Principales propiedades de las substancias explosivas 7 9 10 12 13 16 5 6

CAPITULO II PROPIEDADES DE LAS SUBSTANCIAS EXPLOSIVAS BSICAS 1. Substancias explosivas de iniciacin 2. Substancias explosivas de Brissance 3. Cargas de sustancia explosiva CAPITULO III 30 30 37

MATERIALES PARA LAS VOLADURAS 1. 2. 3. 4. Cpsulas detonadoras (fulminantes) Electrodetonadores (fulminantes elctricos) Mechas deflagrantes (lentas o comunes) Cordones detonantes 41 43 46 49

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CAPITULO

IV

Pags.

MTODO DE VOLADURA DEFLAGRANTE 1. Generalidades 2. Preparacin de las mechas de encendido ("guas") 3. Realizacin de los trabajos de voladura y tcnica de seguridad CAPITULO MTODOS ELCTRICOS DE VOLADURA 1. Generalidades 2. Red de conexin elctrica 3. Cables para las redes de conexin CAPITULO VOLADURAS CON CORDN DETONANTE 1. Generalidades 2. Tipos de conexiones con cordn detonante 3. Tcnica de seguridad CAPITULO VII MTODO DE VOLADURA CON CORDN NONEL 1. Generalidades 2. Detonador Nonel GT 3. Conectores y arrancadores 4. Mtodo de conexin 5. Funcionamiento del conector 6. Iniciacin de las voladuras con nonel 69 70 71 72 73 75 VI 64 64 67 V 58 58 61 53 53 55

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Pgs. CAPITULO VIII TCNICA DE SEGURIDAD 1. Generalidades 2. ndice de accin de las voladuras 3. Distancia de seguridad para la accin ssmica 4. Distancia de seguridad para las ondas de choque 5. Distancia de seguridad para impedir la transmisin de la detonacin de una carga de S.E. a otra 6. Distancia de seguridad para el lanzamiento de fragmentos 7. Reglas generales sobre tcnica de seguridad 8. Organizacin de los trabajos de voladura CAPITULO IX 79 79 81 83 86 88 90 92

AIMACT3SIAMIENTO, TRANSPORTE Y LIQUIDACIN DE SUBSTANCIAS EXPLOSIVAS Y MEDIOS PARA LAS VOLADURAS 1. Sitios para embodegaje 2. Enbodegaje de los materiales explosivos 3. Recepcin y entrega de materiales explosivos 4. Transporte de los materiales explosivos 5. Liquidacin de los materiales explosivos Anexos SEGUNDA PARTE VOLADURAS EN LOS TRABAJOS MINEROS CAPITULO X 93 97 99 100 101 103

LAS VOLADURAS EN LOS TRABAJOS SUBTERRNEOS 1. Trabajos de voladura en el franqueo de galeras y cmaras horizontales 2. Trabajos de voladura en el franqueo de piques 3. Voladuras lisas en los trabajos subterrneos 108 142 150

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Pgs. CAPITULO XI LAS VOLADURAS EN LOS TRABAJOS A CIELO ABIERTO 1. Las voladuras en la preparacin de nuevos niveles 2. Mtodos de arranque de la masa rocosa en las canteras 3. Mtodos de construccin de las cargas de S.E. 4. Esquemas para voladuras a cielo abierto 5. Voladuras lisas en los trabajos a cielo abierto 6. Mtodos de clculo de los parmetros para las voladuras a cielo abierto 156 159 168 172 192 201

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ABREVIATURAS EMPLEADAS EN EL TEXTO

S.E.

- Sustancia explosiva

M.D. - Mecha deflagrante M.C. - Mecha comn M.L. - Mecha lenta M.N. - Mecha negra M.D. = M.C. = M.L. = M.N. C.D. - Cordn detonante E.D. - Electrodetonador E.D.M.R. - Electrodetonador de microretardo C.D.M.R. - Cordn detonante de microretardo M.V. M.E. V.M.R. L.R.M. L.M.R. L.R.P.P. R.P.P. c.e. c.e.b. Medios de voladura Materiales explosivos Voladuras de microretardo Lnea de resistencia mnima Lnea de menor resistencia Lnea de resistencia por el piso Resistencia por el piso coeficiente de efectividad coeficiente de empleo del barreno

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INTRODUCCIN

La minera, fuente de los recursos de materia prima para el desarrollo de la industria, en cualesquiera de las formas que extraiga los minerales o sepa re las rocas estriles exige cono proceso inicial la separacin del material del macizo y su trozamiento en pedazos de determinadas dimensiones. En la prctica el nico mtodo efectivo de realizar el arranque y trozamiento de los materiales minerales tiles de gran resistencia es mediante el empleo de los trabajos de perforacin y voladura. En el mundo un 85% de los minerales se extraen con empleo de voladuras; en nuestro pas el ciento por ciento de la materia prima para el cemento se obtiene mediante el empleo de voladuras, la obtencin del oro de todos los yacimientos primarios se obtiene, igualmente con voladuras. La voladura no es sino el empleo de la colosal energa que se encierra en las substancias explosivas que cada vez tienen mayor empleo ya no solo en la minera, sino tambin en un sinnmero de ramas tcnicas. Con la ayuda de las voladuras, hoy en da, en nuestro pas se llevan a cabo construccin de canales para regado, construccin de tneles con diferentes finalidades (va, riego para construcciones hidroelctricas), excavaciones para construccin de presas, carreteras, se efectan investigaciones geofsicas, etc. Sin embargo, pese al sinnmero de obras que se efectan con ayuda de las voladuras, existe muy poco material, en nuestro medio, dedicado a esclarecer la tecnologa y la tcnica de las voladuras La presente obra tiene por objeto contribuir a llenar este vaco y permitir que nuestros ingenieros y tcnicos dedicados a estas labores y de manera especial los estudiantes que siguen la especialidad de minas puedan utilizarlo como texto de aprendizaje y consulta. El texto esta conformado bsicamente con la experiencia y el conocimiento adquirido en esta rama por especialistas, profesores y cientficos soviticos. El autor estar muy agradecido por las observaciones que se le hagan llegar sobre el texto, a fin de tomarlas en cuenta para su mejoramiento.

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CAPITULO

I

EXPLOSIN Y SUBSTANCIA EXPLOSIVA 1. CONCEPTO DE EXPLOSIN Explosin se denomina al desprendimiento extremadamente rpido de una gran cantidad de energa, ocasionado por la variacin instantnea del estado de la sustancia, que va acompaada de la destruccin y lanzamiento del medio que lo rodea y aparecimiento en l de la denominada onda de choque. El desprendimiento de energa se produce de manera principal como consecuencia de la formacin de una gran cantidad de calor debido al paso de un sistema inicial con pequea energa de ligazn entre sus partculas a otro sistema con partculas cuya energa de ligazn es mayor. En fsica es conocido que el paso -de un estado menos estable a otro ms estable, siempre va acompaado de desprend miento de energa cintica. El aumento de la energa cintica de una partcula -en movimiento, es equivalente el aumento de su temperatura. En la TRANSFORMACIN QUMICA EXPLOSIVA, caracterstica para la S.E.* comn, cuando se destruyen las ligazones de los tomos en las molculas, se produce una transformacin exotrmica de estas substancias en otras mucho ms estables, principalmente en gases. En este caso se desprende cerca de 1000 Kcal por cada Kg. de S.E. En las TRANSFORMACIONES EXPLOSIVAS NUCLEARES (explosin nuclear) se destruye no la ligazn molecular interior sino la ligazn nuclear interior y correspondientemente se desprende una gran cantidad de energa. As, por ejemplo, en el desprendimiento de todos los ncleos contenidos en un Kg. de uranio, deben desprenderse cerca de 2.10^10 Kcal. A diferencia de estos dos tipos de transformacin explosiva se encuentra el fenmeno de explosin bajo el cual no se produce ni reaccin qumica, ni -reaccin nuclear, sino que la causa de la explosin constituye la gran presin de los productos gaseosos que se producen en el interior de un recipiente hermticamente cerrado. En este caso se produce una "explosin" semejante a la explosin de balones con aire comprimido. Los sistemas de cartuchos basados en este principi se emplean en minas peligrosas por gas o por polvo, donde no es permitida las explosiones que van acompaadas con desprendimiento de llama. * S.E. - Sustancia Explosiva

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La cantidad de energa desprendida depende de la velocidad de rapidez de este proceso, o sea que la VELOCIDAD DE DESPRENDIMIENTO DE ENERGA (CALOR) CONSTITUYE LA SEGUNDA CONDICIN INDISPENSABLE DE LA REACCIN EXPLOSIVA. En las transformaciones explosivas de las substancias explosivas que dan en total cerca de 100 .Kcal/Kg., la reaccin en su masa se produce tan rpida mente (algunos kilmetros por segundo) que el calor no avanza a transmitirse al medio circundante y los productos gaseosos de esta reaccin exotrmica (productos de la explosin) resultan calentados hasta 2.500-4.500 grados. La velocidad con que se produce la reaccin est condicionada por el hecho de que en la misma sustancia explosiva existe suficiente cantidad de oxigeno indispensable para la transformacin de la sustancia inicial en productos gaseosos de explosin. En la reaccin ,1a presencia de los productos gaseosos constituyen la TERCERA CONDICIN INDISPENSABLE DEL FENMENO DE LA EXPLOSIN. El volumen de estos productos es centenas de veces mayor que el volumen de la sustancia inicial. Debido al alto calentamiento de estos productos y extremadamente rpida formacin de los mismos, sobre los productos de la explosin que se encuentran en el momento inicial en el volumen de sustancia empleada, se crea una presin de decenas y centenas de miles de atmsferas. Como resultado de esto los productos de la explosin se expanden violentamente y actan sobre el medio circundante en forma de potente golpe, ocasionando en l, el aparecimiento de una onda de choque y produciendo la destruccin, trozamiento y lanzamiento del medio. De esta manera, se puede llegar a la siguiente conclusin, el fenmeno de la explosin es posible bajo la presencia de tres factores indispensables: reaccin exotrmica, gran velocidad del proceso y gran presin de los gases producidos, los cuales en el proceso de su expansin producen trabajo mecnico. La potencia obtenida en una explosin se mide en magnitudes colosales. Por ejemplo, en una transformacin explosiva de 1 Kg. de trotilo, se desprende 1000 Kcal, las cuales son equivalente a 427.000 Kgm. Bajo una velocidad de deto nacin, para el trotilo, de 6.900 M/seg y longitud de la carga de 25 cm la detonacin de esta carga se termina en 0,25: 6.900 = 0,000036 = 36 microsegundos. Por lo tanto, la potencia desarrollada por 1 Kg de trotilo en este lapso es de 427.000/0.000036 = 11.900.000.000 kgm/seg = 158 x 106 C.F.

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Sin embargo, la potencia de la explosin es mejor calcular no en funcin del tiempo indispensable para la detonacin de toda la carga de S.E., sino por el tiempo de expansin de los productos de la explosin hasta que llega al volumen que corresponde a la presin atmosfrica; la expansin hasta llegar a aquel volumen, de acuerdo con los resultados de filmaciones a alta velocidad, el proceso explosivo dura algunos milisegundos. En este caso, la potencia de 1 Kg de trotilo se expresa con una magnitud mayor al milln de caballos de fuerza. Pero esta potencia en condiciones reales en forma total no puede ser aprovechada, debido al cortsimo tiempo de accin, la inercia de la masa sobre la cual acta, as como tambin debido a las grandes prdidas improductivas en el calentamiento del medio que lo rodea y excesivo desprendimiento y lanzamiento del mismo, en el calor residual en los productos de la explosin despus de la expansin final y en las perdidas qumicas insalvables. En definitiva, el trabajo mecnico til con frecuencia, no sobrepasa el 1-2%, y en explosiones en medio duros es igual, aproximadamente a 8-9%. Sin embargo, la enorme cantidad de energa potencial encerrada en la S.E. inicial, constituye la causa para el empleo cada vez ms amplio de la energa de explosin.

2. IMPULSO INICIAL

Para activar la detonacin de la sustancia explosiva, es indispensable una accin exterior de potencia suficiente, llamada impulso inicial. La accin del impulso inicial y la activizacin en la sustancia explosiva para la transformacin explosiva se denomina INICIACIN. Para la iniciacin se pueden emplear diferentes tipos de energa: - Calorfica - Mecnica - Elctrica - Qumica (chispa, llama o calentamiento) (golpe, friccin, pinchn) (descarga) (reaccin rpida con intensivo desprendimiento de calor)

- La energa de la explosin de otra sustancia explosiva.

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La eleccin de uno u otro tipo de energa para producir el impulso inicial y su intensidad, depende de las propiedades de la sustancia explosiva que determinan su sensibilidad. Por ejemplo, para activar la transformacin explosiva en la plvora es suficiente la chispa o la llama, mientras que para la explosin, por ejemplo del trotilo, es indispensable un golpe muy fuerte que se puede crear solo con la explosin de otra S.E. ms sensible. La sensibilidad al impulso inicial es diferente, no solo para las diferentes substancias explosivas, sino tambin para una misma sustancia explosiva bajo diferente estado fsico. La sustancia explosiva en polvo exige, por regla general, un impulso inicial de menor potencia que la misma sustancia en estado prensado o fundido. Las substancias explosivas actuales que encuentran en los trabajos de voladura para la activizacin en ellas detonacin, por lo general exigen un impulso inicial en forma una pequea cantidad de otra sustancia explosiva que sensibilidad (S.E. de iniciacin). empleo prctico del proceso de de explosin de posee elevada

3. ESTABILIDAD DE LA DETONACIN

Cada una de las substancias explosivas tienen su velocidad ptima de difusin de la detonacin, la cual depende de la estructura qumica y estado fsico de la sustancia explosiva, grado de molido de sus partculas, densidad de su masa, etc. La velocidad ptima y constante de detonacin en la sustancia explosiva llega no en forma instantnea, sino a lo largo de un corto perodo de tiempo, llamado perodo de desarrollo de la detonacin. La duracin de este perodo de pende de las propiedades de la S.E. y potencia del impulso inicial que se emplea, o sea, de la cantidad de energa que transmite a la sustancia explosiva el impulso inicial y la superficie de contacto del artefacto de impulso inicial (INICIADOR) con su masa de sustancia explosiva. Cuanto mayor es la energa que desprende el impulso inicial y su superficie de contacto con la S.E. a activarse, tanto mayor ser la cantidad de partculas de sustancia explosiva que entren simultneamente a la transformacin explosiva y por consiguiente, tanto mayor ser la cantidad de calor que se desprenda, o sea que crece la presin de los productos de la

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explosin, lo cual influye en el desarrollo del proceso de detonacin. Si la potencia del impulso inicial es pequeo y resulta insuficiente para el desarrollo ptimo de la velocidad de detonacin, entonces la descomposicin explosiva se producir con menor y no constante velocidad, y por regla general, -esta velocidad paulatinamente ir disminuyendo y al final la detonacin se apagar (se producir una detonacin incompleta de la sustancia explosiva) o tambin la transformacin explosiva puede pasar a convertirse en un simple quemado de la S.E. (deflagracin)

Si la energa del impulso inicial es suficiente, la detonacin cuando alcanza su velocidad ptima y constante, para las condiciones dadas, por si mismo se difunde por toda la sustancia explosiva a cualquier distancia. Este carcter estable de la detonacin es posible si el dimetro de la sustancia explosiva es igual al dimetro crtico (dcr) propio de la sustancia explosiva para las condiciones dadas, o mayor que l. La esencia del asunto est en que el desplazamiento del frente de la onda de detonacin, mantiene una alta presin de los productos de la explosin que se transforma en zona de las reacciones qumicas; sin embargo, bajo una alta presin, prcticamente inmediato al frente de onda se inicia una dispersin de la sustancia en reaccin (pero que no ha reaccionado an en forma total), hacia los lados, fuera de los lmites del contorno de la sustancia explosiva. Si el tiempo de dispersin es mayor que el tiempo de reaccin qumica trq, durante el cual toda o casi toda la sustancia explosiva reacciona y se convierte en productos de explosin, entonces la presin en la onda de detonacin se mantiene en forma suficiente para conservar su desplazamiento y la detonacin es estable; si en cambio el tiempo de dispersin es menor que el de reaccin qumica, entonces la presin en la zona de reacciones qumicas, rpidamente decae y llega a ser insuficiente para alimentar el frente de la onda de detonacin y entonces la detonacin se apaga. En la Fig. 1.1. se muestra el proceso de desarrollo de la onda de detonacin.

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FIG. 1.1: Esquema de la onda de detonacin La magnitud del dimetro crtico para cada sustancia explosiva depende de la profundidad de la zona de reacciones qumicas y velocidad de lanzamiento de los productos de la explosin, los cuales constituyen funcin de la composicin qumica y estado fsico de la sustancia explosiva. Experimentalmente se ha establecido las siguientes magnitudes para los dimetros crticos (en mm): TEN-3,2; Hexqeno 4,4; tetrilo - 7; cido pcrico 9;-Trilita (trinitrotolueno) prensada 10; trilita (TNT) fundida - 30; ammonitas 15 -30. 4, SUSTANCIA EXPLOSIVA

Sustancia explosiva (S.E.) se denomina a las combinaciones qumicas o mezclas inestables que se transforma de manera extremadamente rpida, bajo la accin de determinado impulso, en otras substancias estables con desprendimiento de una gran cantidad de calor y gran volumen de productos gaseosos que se encuentran a muy grandes presiones, los cuales expandindose realizan uno u otro trabajo mecnico. Las substancias explosivas actuales constituyen composiciones qumicas (Exgeno, trilita y otros) o mezclas mecnicas (las S.E. nitroglicernicas, amoniacales). Las composiciones qumicas se obtienen elaborando con cido ntrico (nitrogenadas) diferentes hidrocarburos, o sea, introduciendo en las molculas de carburo de hidrgeno aquellas substancias como nitrgeno y oxgeno. Las mezclas mecnicas se preparan mezclando substancias ricas en oxgeno con substancias ricas en carbono.

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En dependencia de la cantidad de contenido de oxgeno en sustancia explosiva, la oxidacin de los elementos combustibles en proceso de transformacin explosiva puede ser total o incompleta; a veces oxgeno puede incluso quedar en exceso. En dependencia con esto diferencian substancias explosivas con balance positivo (con oxgeno exceso), cero y negativo (insuficiencia de oxgeno),

la el el se en

Las ms ventajosas se consideran las substancias explosivas que tienen balance de oxgeno cero, puesto que el carbono se oxida en forma completa hasta C02 y el hidrgeno hasta agua, cono resultado de lo cual se desprende el mximo posible de cantidad de calor de la sustancia explosiva dada. Un ejemplo de esta S.E. puede ser la Dinaftalita que es una mezcla de sustancia amoniacal y dinitro naftalina: C10H6 (N02)2 + 19 NH4NO3 = 10 C02 + 41H20 + 20N2 En el balance con exceso positivo, el oxgeno que queda sin emplear entra en unin con el nitrgeno, formando xidos de nitrgeno muy venenosos, los cuales absorben parte del calor lo que disminuye la cantidad de energa que se desprende en la explosin. Entre las S.E. con balance de exceso de oxgeno tenemos la nitroglicerina: 4C3H5 (ON02)3 = 12C02 + 10H20 + 5,5N2 + N02 De otra parte, en el balance insuficiente de oxgeno no todo el carbono pasa a gas carbnico, sino que parte de l se oxida, solamente hasta oxido de carbono (CO), el cual tambin es venenoso, aunque en menor grado que el xido de nitrgeno. El carbono duro que queda y su oxigenacin incompleta, hasta solo CO lleva a la disminucin de la energa desprendida en la explosin. Un ejemplo de este tipo de S.E. puede ser el trinitrotolueno (TNT) o trilita: C6 h2 (N02)3 CH3 - 3,5 CO + 3,5 C + 2,5 H20 + 1,5 N2 En condiciones reales, cuando los productos de la explosin realizan trabajos mecnicos se producen reacciones qumicas complementarias (secundarias) y la composicin real de los productos de la explosin se diferencian un poco de los esquemas de clculo indicados y la cantidad de gases venenosos en los productos de la explosin vara.

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5. CLASIFICACIN DE LAS SUBSTANCIAS EXPLOSIVAS

Las substancias explosivas (S.E.) pueden encontrarse en estado gaseoso, lquido y slido o encontrarse en forma de mezclas de substancias slidas o lquidas con substancias slidas o gaseosas. En la actualidad, cuando el nmero de diferentes substancias explosivas es sumamente grande (existen miles de nombres) la divisin de ellas exclusivamente por su estado fsico es insuficiente. Una divisin de este tipo no dice nada sobre la capacidad de trabajo (potencia) de las substancias explosivas, por la cual se podra establecer el campo de empleo de una u otra S.E.; no dice nada sobre las propiedades de las substancias explosivas por las cuales se puede establecer el grado de peligrosidad de las mismas en su manejo y embodegaje. Por esto en la actualidad se emplea otras tres clasificaciones de las substancias explosivas. De acuerdo con la primera clasificacin todas las substancias explosivas se dividen por su potencia y campo de empleo en: 1. Substancias explosivas de ENCENDIDO o INICIACIN (fulminato de mercurio, cido de plomo y Teneres); 2. Substancias explosivas de BRISSANCE: a. De elevada potencia (TEN, Hexgeno y Trilita o Trinitrotolueno); b. De potencia normal (Trilita, cido pcrico, S.E. Plsticas, Tetritol, Ammonita para rocas, ammonita con contenido de 50 - 60% de Trilita (Trinitrotolueno) y S.E. gelatinosas de nitroglicerina); c. De baja potencia (S.E. amoniacales, nitratos de amonio, a excepcin de las enumeradas ms arriba las S.E. nitroglicernicas en polvo y las cloratadas); 3. Substancias explosivas de proyectiles: plvora negra y plvora nitroglicernica y piroxilnica (de algodn) sin humo En esta clasificacin, naturalmente no estn todas las denominaciones de las S.E. En particular bajo la denominacin de S.E. amoniacales nitrogenadas (nitratos), existen decenas de composiciones diferentes, cada una de las cuales tiene su nombre particular.

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La segunda clasificacin divide a las substancias explosivas por su composicin qumica, en: 1. Nitrocompuestas.- En substancias de este tipo existe de dos a cuatro nitro grupos (N02); a estas pertenecen el Tetrilo, TNT, hexgeno, Tetritol, Acido pcrico y la dinitronaftalina que entra en la composicin de algunas S.E. amoniacales. 2. Nitroetiles.- En las substancias de este tipo entran algunos grupos nitrogenados (ONO2). A estas substancias pertenecen el TEN, las S.E. nitroglicernicas y la plvora sin humos. 3. Sales de cido Ntrico.- Son substancias que contienen el grupo NO 3, cuyo principal representante es el nitrato de amonio (amoniacal) NH4 NO3, que entra en la composicin de todas las substancias explosivas amoniacales nitrogenadas. A este grupo tambin pertenecen el nitrato de potasio KNO3 que base de las plvoras negras (con humos) y el nitrato de sodio NaNO3, que entra en la composicin de las S.E. nitroglicernicas. 4. Sales de cido nitrohidrogenado (HN3), de las cuales se emplea solamente el nitruro de plomo. 5. Sales de cidos denotantes (HONC)de las cuales se emplea solamente el fulminato de mercurio. 6. Sales de cidos cloratados, as llamadas las cloratitas y percloratitas que son substancias explosivas en las cuales el componente principal que lleva oxgeno constituye el clorato y perclorato de potasio (KClO3 y KClO4). En la actualidad a estas se las emplea rara vez. Por la estructura qumica de la sustancia explosiva se puede establecer sus propiedades principales: sensibilidad, estabilidad, composicin de los productos de la explosin y por consiguiente sobre la potencia de la sustancia, la interaccin de ella con otras substancias (por ejemplo con el material de la envoltura y una serie de otras propiedades. Del carcter de la ligazn de los grupos nitrogenados con el carbono (en las nitrocomposiciones y nitroetiles) depende la sensibilidad de la sustancia explosiva a la influencia exterior y su estabilidad (mantenimiento de las propiedades explosivas) en condiciones de embodegage. Por ejemplo, un compuesto nitrogenado en el cual el grupo N02 est ligado directamente con el carbono (C-N02) es menos sensible pero ms estable que un nitroetil en el cual el nitrgeno est ligado con el carbono a travs de

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un oxgeno del grupo ONO2 (C-0-N02); esta ligazn es menos consistente y hace que la S.E. sea ms sensible pero menos estable. El nmero de grupos nitrogenados que entran en la composicin de la S.E. caracteriza la potencia de sta, as como el grado de sensibilidad a la influencia exterior. Cuanto mayor es el numero de grupos nitrogenados en la molcula de S.E., tanto ms potente y sensible es ella. As por ejemplo, el mononitrotolueno (que tiene un solo grupo nitrogenado) constituye un lquido aceitoso que no posee propiedades explosivas; el dinitrotolueno, que contiene dos grupos nitrogenados ya es una sustancia explosiva, pero con caractersticas explosivas dbiles; y, por ltimo, el trinitrotolueno (trilita) que tiene tres grupos nitrogenados constituye una sustancia explosiva totalmente aceptable por su potencia. Los compuestos nitrogenados dobles se emplean en forma muy limitada. En la mayora de las substancias explosivas actuales entran tres o cuatro grupos nitrogenados. La presencia de algunos otros grupos en la composicin de la S.E., tambin influye en sus propiedades. Por ejemplo, nitrgeno complementario (173) en el exgeno eleva la sensibilidad de ste. El grupo de carburo (CH3) en el TNT y Tetrilo hace que esta S.E. no interacte con el metal, mientras que el grupo hidrxido (OH) en el cido pcrico constituye la causa de una ligera interaccin entre la sustancia y el metal (a excepcin del estao) y el aparecimiento de los as llamados picratos de uno u otro metal, los cuales constituyen substancias explosivas altamente sensibles al golpe y a la friccin. Las substancias explosivas obtenidas mediante la substitucin del hidrgeno por el metal en el cido nitrohidrogenado o cido detonante condiciona la in consistencia extrema de las ligazones moleculares y por consiguiente, la sensibilidad particular de estas substancias hacia las influencias exteriores mecnicas y calorficas.

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Con respecto a los trabajos de voladura en la industria, existe una tercera clasificacin de las substancias explosivas, en dependencia de su permisibilidad para su empleo en unas u otras condiciones. De acuerdo con la clasificacin, se distinguen tres grupos principales de substancias explosivas: 1. S.E., permitidas para su empleo en trabajos a cielo abierto; 2. S.E., permitidas para su empleo en trabajos subterrneos en condiciones de seguridad, sin posibilidades de explosiones de gas y polvo de las minas, 3. S.E., permitidas, solamente para empleo en condiciones de peligro por explosiones de gas o polvo (S.E. de seguridad). El criterio para incluir a las substancias explosivas a uno u otro grupo sirve la cantidad de gases venenosos (nocivos) que se desprenden y la temperatura de los productos de la explosin (voladura). As, el TNT debido a la gran cantidad de gases venenosos que desprende en la explosin se puede emplear, solamente en trabajos a cielo abierto (construccin y canteras), mientras que las S.E. amoniacales (nitratos) se permiten utilizar tanto a cielo abierto como en trabajos subterrneos no peligrosos por gas ni polvo. Para los trabajos subterrneos donde es peligrosa la explosin de mezclas de gas y polvo, se permite el empleo de S.E. que se caracterizan por tener productos de explosin de baja temperatura. 6. PRINCIPALES PROPIEDADES DE LAS SUBSTANCIAS EXPLOSIVAS

Las principales propiedades de las substancias explosivas se determinan por sus caractersticas explosivas y fisicoqumicas. Las caractersticas explosivas son: Calor de la explosin Temperatura de los productos de la explosin Velocidad de detonacin Brissance Capacidad de trabajo (fugacidad)

Las propiedades fisicoqumicas son: - Sensibilidad a la influencia mecnica y calorfica - Estabilidad qumica y fsica - Densidad (peso por unidad de volumen)

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6.1. CALOR Y TEMPERATURA DE LA EXPLOSIN En fsica es conocido que la energa y el calor que se desprenden en el proceso de una reaccin se encuentran en dependencia directa, por esto la cantidad de calor que se desprende en una explosin, constituye una caracterstica importante de la sustancia explosiva. Cuanta mayor cantidad de calor se desprende tanto ms alta es la temperatura de calentamiento de los productos de la explosin y tanto mayor es la presin y por consiguiente, la influencia de los productos de la explosin sobre el medio que la rodea. El calor depende de la composicin qumica de la sustancia explosiva. Tericamente el calor se calcula de acuerdo con la ley de GESSA, o tambin se determina experimentalmente en bombas calorimtricas especiales de paredes gruesas, por la cantidad de calor que absorbe la masa de la bomba, cuando en su interior se hace explotar determinada cantidad de sustancia explosiva. Conociendo la cantidad de calor, se calcula fcilmente temperatura de la explosin, partiendo de la siguiente frmula: T = Q/Cv (I.1.) la

donde: Cv - capacidad calorfica de los productos de la explosin, tomando en cuenta su variacin por temperatura. 6.2. VELOCIDAD DE DETONACIN

De la velocidad de detonacin de la sustancia explosiva depende la velocidad del proceso de transformacin explosiva y por consiguiente, el tiempo durante el cual se desprende toda la energa encerrada en la sustancia explosiva y esto conjuntamente con la cantidad de calor que se desprende en la explosin caracteriza la potencia que desarrolla la explosin. Por consiguiente, da la posibilidad de elegir correctamente la sustancia explosiva para realizar uno u otro trabajo mecnico. Por ejemplo, para atravesar el metal es ms ventajoso obtener, en lo posible, el mximo de energa en un

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lapso de tiempo mnimo, mientras que para obtener el lanzamiento de un fundamento desde una excavacin dada (cono), esta misma energa es preferible obtenerla en un perodo de tiempo ms largo. La velocidad de detonacin para un mismo tipo de sustancia explosiva puede ser diferente y depende: De la composicin qumica y estructura de las molculas; De la densidad de la sustancia explosiva (Tabla 1.1) T A B L A I . 1

INFLUENCIA DE LA DENSIDAD DE LA S.E. EN LA VELOCIDAD DE DETONACIN (m/seg) DENSIDAD SUBSTANCIAS EXPLOSIVAS 1,0 1,3 6025 6875 gr/cm3 1,4 6315 7315 1,5 6610 7690 1,6 6960 7995

Trilita (T.N.T.) 4720 Hexogeno flegmatizado con 5% de parafina

Del dimetro de la masa de sustancia explosiva, la cual debe ser no menor que la crtica; sin embargo, cuando se aumenta el dimetro de la S.E. por encima del critico y hasta la magnitud, llamada dimetro lmite, la velocidad de detonacin crece paulatinamente (Fig. 1.2); el aumento ulterior del dimetro no influye en la velocidad de detonacin. En la velocidad de detonacin influye tambin la magnitud de las partculas (dispersin) y grado de humedad de las substancias explosivas higroscpicas. Cuanto menor son las partculas, tanto mayor es la velocidad de detonacin y viceversa, cuanto mayor es el contenido de humedad en las partculas de la S.E. tanto menor es la velocidad de detonacin, la cual paulatinamente llega a alcanzar su forma inestable y se apaga o incluso en absoluto no se desarrolla.

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La velocidad de detonacin se determina tericamente y se comprueba experimentalmente por diferentes mtodos. Los mtodos ms exactos son los que emplean oscilgrafo o registradores fotogrficos especiales.

6.3. VOLUMEN Y COMPOSICIN DE LOS PRODUCTOS DE LA EXPLOSIN

El volumen de los productos de la explosin constituye una caracterstica que influye de manera esencial en la capacidad de trabajo de la sustancia explosiva. Cuanto mayor es el volumen de los productos de la explosin, tanto mayor es su accin sobre el medio que lo rodea.

FIG. 1.2: Variacin de la velocidad de detonacin en dependencia del dimetro de la masa de S.E.

En la Tabla 1.2 se puede observar que el volumen de los productos de la explosin en las S.E. con brissance, oscila en lmites menores que la cantidad de calor de la explosin y la velocidad de detonacin y por esto, precisamente estos ltimos influyen, principalmente en la potencia de la S.E. En las S.E. de iniciacin el volumen de productos de la explosin es pequeo y por esto es ventajoso emplearlas a ellas para la obtencin de trabajos mecnicos.

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T A B L A I.2 CARACTERSTICAS EXPLOSIVAS DE ALGUNAS S.E. Denominacin de las Veloc. De Cantida Tempert. Volumen Brissanc Substancias explosivas ton. m/seg. d Calor product . Produc . e de de de la de la ex acuerdo explosi explos C pos 1/Kg a HESS n mm. / S.E. DE INICIACIN Mercurio (fulminato de mercurio) 4800 410 4300 315 --Nitruro de plomo 4800 1600 380 4080 310 --Teneres 410 2800 440 ----S.E. DE BRISSANCE CON ELE VADA POTENCIA 8400 Ten 7700 Hexogeno Tetrilo (tetrolita) S.E. DE BRISSANCE POTENCA NORMAL Trilita (T.N.T.) Acido pcrico Dinamita 62% S.E. DE BRISSANCE CON BAJA POTENCIA Ammonita 80/20 Dinamonas Ammonal 5000 950 2600 860 10-12 350 320-360 360 CON 6900 6000 8380 1410 1390 1095 7200 1000 1030 1210 3050 4040 3620 750 685 630 16 18 16 235 330 350 1410 3850 3915 780 900 750 24 24 18-20 500 490 390

Capacidad trabajo de acuerdo Trautzl cm3

-------

2500-4500 720-890 1940-2750 900-950 12-14 5030 1000 2440 800 16

La composicin de los productos de la explosin est condicionada por la composicin qumica de la S.E. Esta ltima por lo general consta de elementos tales como carbono, hidrgeno, oxgeno y nitrgeno y por esto, estos en la explosin se transforman en los siguientes productos estables: C02, H20, CO, N2, O y C. En Pequeas cantidades desprenden otros productos que son venenosos. La presencia o no de

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productos venenosos, permite resolver el problema del campo de empleo de una u otra sustancia.

En las voladuras a cielo abierto (al aire libre) la presencia de gases venenosos en los productos de la explosin no tienen mayor importancia, aunque por ejemplo, no debe entrarse al cono (a la Excavacin) formado por la voladura en el suelo despus de la explosin ya que los gases venenosos no ventilados pueden producir envenenamiento. En las voladuras de gran cantidad de sustancia explosiva (cientos y miles de toneladas), la cantidad de gases venenosos es de mucho peligro ya que la nube de gases puede ser transportada por el viento a grandes distancias conservando su capacidad de envenenamiento. En la realizacin de trabajos de voladura en sitios cerrados y en el subsuelo (en tneles y minas), despus de cada voladura es indispensable ventilar muy bien el espacio o galeras, antes de permitir la entrada de las gentes. Las condiciones en las cuales se realiza la voladura, tambin puede in fluir ventajosa o desventajosamente en la formacin de la cantidad de gases venenosos. Por ejemplo, la presencia de humedad en el medio que rodea a la S.E., permite gracias a la reaccin CO + H20 -* H2 + C02, una ms total oxidacin del carbono hasta llegar a C02, disminuyendo la cantidad de CO en los productos de la explosin. La envoltura de papel en la cual se encuentran los cartuchos de S.E., por el contrario, elevan la cantidad de CO en los productos de la explosin. El volumen y composicin de los productos de la explosin se determina por clculo y se comprueba experimentalmente, mediante la explosin de cierta cantidad de S.E. en bombas de acero especiales, hermticamente cerradas. El volumen de los productos de la explosin se establece por la presin de los gases en el interior de la bomba y sobre su composicin mediante el anlisis del gas en muestras tomadas de la bomba. 6.4. BRISSANCE DE LA. S.E. Brissance en una sustancia explosiva se denomina a la capacidad de trozamiento del medio que rodea a la S.E. (madera, metal, roca, etc.)

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La influencia de la explosin sobre el medio que lo rodea se caracteriza por la instantaneidad del salto de la presin hasta muy altas magnitudes y luego, despus en vista de la expansin de los productos de la explosin, la presin en ellas cae rpidamente hasta la presin atmosfrica y menos, subiendo luego hasta la atmosfrica (Fig. 1.3).

FIG. 1.3: Grfico del salto y cada de la presin en el tiempo duran te la detonacin de la S.E.

En vista de la pequesima duracin del tiempo, durante el cual se mantiene la sobre presin por sobre la atmosfrica, la accin de la explosin tiene -el carcter, as llamado, de impulso. El impulso total corresponde al trabajo total de la explosin y es igual a la superficie del exceso de presin. A la accin del brissance corresponde solamente una pequea parte del impulso, dispuesto directamente cercano a la presin de pico, la cual es proporcional al cuadrado de la velocidad de detonacin y densidad de la sustancia explosiva (P = K D^2 ). Por consiguiente el brissance es tanto mayor cuanto ms grandes son estos valores. El brissance se determina por la prueba de HESS (prueba de compresin del cilindro de plomo) de la siguiente manera: sobre una plancha de acero, (Fig. 1.4) se coloca un cilindro de plomo de 60 mm de altura y 40 mm de dimetro; sobre la parte superior del cilindro se coloca una placa de acero de 41 mm de dimetro y 10 mm de grosor. Sobre la placa se coloca un cilindro de papel de dimetro de 40 mm, lleno con 50 gr. de S.E. en polvo con densidad de 1 gr/cm3 , (se vaca con dbil prensamiento del mismo hasta la densidad exigida). La presin de la explosin que se trasmite a travs de la placa de acero, aplasta el cilindro de pleito, dndole a este la forma de hongo. La diferencia entre la altura inicial y final del cilindro caracteriza el brissance de la sustancia explosiva.

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a b FIG. 1.4: Prueba de HESS para la determinacin del brissance de la sustancia explosiva: a) Antes de la explosin; b) cilindro de plomo aplastado por la explosin: 1. plancha de acero; 2. cilindro de plomo; 3. placa de acero; 4. sustancia explosiva; 5. iniciador de la explosin (tubo de encendido).

6.5. CAPACIDAD DE TRABAJO DE LA S.E.

La capacidad de trabajo (fugacidad) de la sustancia explosiva se exterioriza en forma de lanzamiento del terreno desde el cono o excavacin, formacin de huecos en suelos y rocas peascosas y trituracin de ellos. Esta caracterstica corresponde al impulso total, cuya magnitud se determina por clculo y puede ser medida en condiciones de laboratorio con detectores especiales de piezo cuarzo y oscilgrafos. Para determinar la capacidad de trabajo de la S.E., generalmente se opta por un mtodo ms sencillo que es la prueba en la bomba de Trautzl. La bomba es de plomo en forma de cilindro con altura y dimetro de 200 mm; por el eje del cilindro se deja un canal con dimetro de 25 mm y profundidad de 125 mm (Fig. 1.5), en el cual se introduce 10 gr. de S.E. con densidad de 1 gr/cm . y todo el resto del canal vaco se rellena con arenas de cuarzo, que pase el tamiz con 144 aberturas en 1 cm .

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Despus de la explosin en la bomba se forma un espacio en forma de pera, cuyo volumen se mide, llenando todo el canal con cierta cantidad de agua exactamente medida. La diferencia entre el volumen inicial y el volumen despus de la explosin, expresada en centmetros cbicos constituye la caracterstica relativa de la capacidad de trabajo (fugacidad) de la sustancia explosiva.

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FIG. 1.5: Prueba de Trautzl para la determinacin de la capacidad de trabajo de la S.E. a) Bomba de plomo, en corte; b) bomba cargada, en corte; c) bomba despus de la explosin.

6.6.

SENSIBILIDAD DE LA SUBSTANCIA EXPLOSIVA

La sensibilidad constituye una de las caractersticas ms importantes de la S.E., ella determina la posibilidad y campo de empleo prctico de la sustancia dada. La demasiada sensibilidad de la sustancia explosiva la hace a ella muy peligrosa e incmoda para su manejo. Por ejemplo, el yoduro de nitrgeno es tan sensible que explota al simple choque de la ua con l. De otro lado, la muy baja sensibilidad de la sustancia explosiva dificulta la activizacin de la transformacin explosiva de su masa con medios simples, lo cual tambin limita su empleo. Un ejemplo de este tipo de sustancia explosiva es el nitrato de amonio. Adems de los factores qumicos (composicin, numero de nitrogrupos, carcter de la ligazn interior de las molculas) en la sensibilidad de la substancia explosiva influye su estado fsico, magnitud de los cristales (granos de la substancia) as como la presencia de mezclas.

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Por el estado fsico las substancias explosivas actuales se dividen en prensadas, en polvo, fundidas y en polvo con relleno lquido de los intervalos entre los granos (partculas) de la sustancia. Las substancias lquidas poseen la menor sensibilidad y las en polvo la mayor sensibilidad a la influencia mecnica. La disminucin de la sensibilidad de la sustancia explosiva hacia la influencia mecnica se observa bajo el aumento dlas dimensiones de los granos de la sustancia en polvo. Diferentes mezclas actan de manera muy importante en la sensibilidad de las S.E. hacia la influencia mecnica exterior que puede aparecer cuando no existe un buen manejo o embodegaje de la S.E. Aquellas mezclas como la arena, el vidrio, el corindn, aserrn metlico, etc., elevan la sensibilidad de la sustancia explosiva, mientras que el cebo, la parafina, el agua, el aceite, por el contrario disminuyen la sensibilidad. Las primeras mezclas se llaman SENSIBILIZADORAS y su presencia en la masa de substancia explosiva se limita en la industria a travs de normas rgidas. Las segundas mezclas se llamas FLEGMATIZANTES y a ciertas substancias explosivas ms sensibles se les agrega especialmente para darle a la substancia la suficiente seguridad en su produccin y manejo de la misma. Por ejemplo, en el exgeno prensado o en el TEN se agrega cerca del 5% de parafina; el ten que entra en la preparacin del cordn detonante es flegmatizado. La elevacin de la sensibilidad de la sustancia explosiva cuando en ella existe la presencia de una mezcla sensibilizadota se explica por la concentracin de energa en las aristas agudas de los cristales de la mezcla, cuando se comprime la sustancia por el golpe, lo cual lleva al aparecimiento de calentamientos sectoriales bajo menor fuerza de golpe. La accin flegmatizante de la mezcla se encierra en el hecho de que el flegmatizante recubre las partculas de sustancia explosiva con una pelcula delgada, la cual suaviza el golpe de las partculas entre s y dificulta la destruccin de su red cristalina. La sensibilidad de la sustancia explosiva a la accin mecnica (en forma de golpe) se determina, generalmente en instalaciones especiales mediante la cada de una pesa sobre la muestra de S.E. (Fig. 1.6) y se puede

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caracterizar por: - Altura de cada de la pesa de determinado peso, bajo el cual siempre se produce la explosin de la muestra. - Porcentaje de explosiones que se producen cuando se arroja siempre el mismo peso de una misma altura. Para la iniciacin de la sustancia explosiva se establecen los lmites de sensibilidad superior e inferior. El lmite superior se considera aquella altura mnima de cada de un peso dado, bajo la cual se produce 100% de explosiones, y lmite inferior se considera aquella altura mxima bajo la cual no se produce ni una sola explosin (0%). En la Tabla 1.3, se puede observar que las substancias explosivas de iniciacin poseen una marcada elevada sensibilidad en comparacin con todas las otras S.E.

FIG.

1.6:

Esquema para la determinacin de la sensibilidad de las substancias explosivas: a) esquema para determinar el nmero de explosiones en funcin de la altura de cada de la pesa; b) graficacin de la frecuencia de las explosiones.

La sensibilidad a la friccin para ciertas substancias explosivas se establece por el ngulo de inclinacin del pndulo, bajo el cual no existe

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explosin. Las S.E. que se emplean en el ejrcito se ensayan a la sensibilidad al disparo de balas con una determinada arma desde una determinada distancia. La sensibilidad de la sustancia explosiva caracteriza por aquella temperatura que bajada en 5 de una pequea muestra (0,05 gr) de S.E. durante el minutos de calentamiento de ella en un recipiente lleno de material fundido. al impulso calorfico se C no produce la explosin lapso de tiempo de cinco especial de doble pared

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T A B L ACARACTERSTICAS FISICOQUMICAS DE LAS SUBSTANCIAS EXPLOSIVASSENSIBILIDAD AL GOLPE

1.3

DENOMINACIN DE LAS SUBS TANGAS EXPLOSIVAS Fulminato de Mercurio Nitrato de Plomo Teneres TEN Hexgeno Tetril Trotil Acido Dinamita 62% Amonita para rocas N2 1 Amonita 80/20 (N 6) Amonal (8% A) Dinamon

SENSIBILIDAD A ESTABILIDAD BAJO Altura de ca da % de explosiones bajo AL CALENTAM. LA BALA CALENTAMIENTO C del peso de 2 altura de cada de 25 cm T Kg/cm. de la pesa de 2 Kg. 2 3-4 11 28 28 30 60 45 25 60 - 70 75 - 85 8,5 - 5,5 (pesa de 0,1 Kg) 23-7 (pesa de 1 Kg) 180 310 276 215 230 195 290 300 205 320 310 ---Explota Idem Se descompone bajo 50 Se descompone bajo 200

SENSIBILIDAD

ESTABILIDAD BAJO HUMEDAD No explota bajo 10% de humedad No es hidroscpico Poco hidroscpico No es hidroscpico idem idem idem Poco hidroscpico No es hidroscpico Hidroscpico idem idem idem

ESTABILIDAD A LA LUZ Se descompone lentamente Se descompone Estable idem idem Se negrea en superficie Estable idem idem idem idem idem

18,2 - 12,5 (pesa de 1,4 Kg) 100 78 - 80 50 - 60 4-12 24 - 32 80 - 100 20 30 16 - 32 8-10 ----

idem Se descompone bajo 50 idem Se descompone bajo 141 idem Se descompone bajo 203 idem Se descompone bajo 150 No explota Estable Explota idem idem No explota Estable idem idem idem idem idem idem

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La temperatura de explosin permite establecer la posibilidad de emplear la sustancia dada en condiciones de altas temperaturas, por ejemplo en el torpedeo de pozos de petrleo a grandes profundidades, donde la temperatura en el pozo, con frecuencia, sobrepasa los 150 C. Hay que tomar en cuenta que la temperatura de explosin de ninguna manera caracteriza el grado de encendido de la S.E. bajo la accin de una llama o chispa, lo que a veces es indispensable conocer. En estos casos se efectan ensayos especiales de acuerdo con las condiciones de empleo.

6.7. ESTABILIDAD DE LA SUBSTANCIA EXPLOSIVA

La estabilidad de la sustancia explosiva se determina por la posible duracin y plazo de embodegaje, as como tambin por las condiciones de embodegaje y empleo de la S.E. en los trabajos de voladura. Estabilidad se denomina a -la capacidad de la sustancia explosiva de conservar, en condiciones normales de embodegaje y empleo, constantes sus caractersticas fisicoqumicas y explosivas. Las substancias explosivas inestables pueden, bajo determinadas condiciones, disminuir e incluso perder totalmente su sensibilidad o viceversa elevar mucho su sensibilidad que se vuelven peligrosas para su manejo y hay que eliminarlas. Ellas tienen capacidad a la autodescomposicin y bajo condiciones conocidas al autoincendio y cuando hay grandes cantidades de estas substancias pueden llevar a la explosin. La ESTABILIDAD FSICA, toma en cuenta aquellas propiedades de las substancias explosivas como higrocopia, solubilidad, envejecimiento, endurecimiento y prensamiento. Ciertas substancias explosivas tienen capacidad de absorber la humedad del aire atmosfrico y bajo determinado grado de humedad que se mide, generalmente en porcentaje de contenido de humedad, al inicio disminuye su sensibilidad a la detonacin del impulso inicial normal y luego con el humedecimiento posterior, pierden totalmente su capacidad de explotar e incluso pueden llegar a disolverse en el agua. La presencia de una pequea cantidad de humedad puede ocasionar la variacin de la densidad de la sustancia explosiva higroscpica, posibilitando la ligazn de sus partculas y la formacin de un cuerpo demasiado denso, que

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posee baja capacidad de recepcin del impulso inicial. Este fenmeno se denomina prensamiento. El grado de humedecimiento de la S.E. se determina mediante su pesado y subsiguiente secado hasta obtener un peso constante. Empleando la expresin: (Gini Gconst)/Gcons x 100% (I.2) Se puede calcular el porcentaje de contenido de humedad en la sustancia. El envejecimiento es caracterstico para las substancias explosivas de mezcla y constituye una consecuencia de la auto redistribucin de los componentes de la mezcla en toda la masa de sustancia con el tiempo, lo cual se refleja negativamente en las propiedades de la S.E. La estabilidad fsica de ciertas substancias explosivas depende de la temperatura del medio que la rodea, bajo la cual se produce el congelamiento de los componentes lquidos (en las S.E. nitroglicercas) o el endurecimiento de la sustancia (en las plsticas) o la variacin de la estructura de los cristales (en el nitrato de amonio). En estos casos varan las propiedades de la S.E. La ESTABILIDAD QUMICA de la S.E. se determina por el grado de consistencia de las ligazones interiores de las molculas, presencia de componentes y mezclas voltiles. Los ms estables qumicamente, son los compuestos nitrogenados, las substancias explosivas de iniciacin y las S.E. amoniacales - saltricas. Si estas substancias no tienen ciertas mezclas de carcter cido, entonces ellas no vara sus propiedades durante largos perodos de tiempo que a veces se cuentan por decenas de aos. Por esto, precisamente se explica en parte, su preferencia para el empleo en los trabajos de voladura. Menor estabilidad qumica poseen las S.E. nitroglicernicas que mantienen sus propiedades, solamente durante algunos meses. Las mezclas, especialmente de carcter cido ocasionan en la S.E. reacciones qumica complementarias, generalmente acompaadas con desprendimiento de calor, el cual acelera el proceso de autodescomposicin natural y calentamiento de la masa de sustancia explosiva hasta la temperatura de inflamacin, o sea, posibilita la autoinflamacin de la sustancia explosiva. La estabilidad qumica de la S.E. se determina mediante el calentamiento de una pequea cantidad de S.E. durante determinado tiempo con

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control simultneo del aparecimiento y velocidad de descomposicin de la sustancia en ensayo. Este control se puede realizar de las siguientes maneras: - Por la variacin de calor del indicador bajo la accin de los productos de des_ composicin de la S.E. - Por la variacin (crecimiento) de la presin de los productos de descomposicin en vasijas hermticas en las cuales se coloca la sustancia de ensayo . - Por la variacin (prdida) de peso de la sustancia en ensayo debido a la salida de los productos de descomposicin. Comparando los ndices de tiempo obtenidos por observacin, por estos mtodos, con las normas establecidas para la S.E. dada para condiciones standars y tcnicas, se establece su grado de utilidad y seguridad para su empleo y embodegaje. 6.8. DENSIDAD DE IA SUBSTANCIA EXPLOSIVA

Por densidad de la S.E. se comprende el peso de ella por unidad de volumen. De la densidad depende la sensibilidad de la S.E. al impulso inicial, velocidad de detonacin y brissance. La capacidad de detonacin en las substancias explosivas se mantiene,-solamente bajo determinadas densidades para cada sustancia explosiva, que se encuentran entre 0,8 y 1,7 gr/cm . Cuando disminuyen o elevan (sobreconsolidacin) estas densidades disminuye la sensibilidad de la S.E. al impulso inicial e incluso, apareciendo la transformacin explosiva no alcanza la velocidad de detonacin y se apaga. La influencia de la densidad se puede ver en la Tabla 1.1.

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CAPITULO

II

PROPIEDADES DE LAS SUBSTANCIAS EXPLOSIVAS BSICAS

1. SUBSTANCIAS EXPLOSIVAS DE INICIACIN Las S.E. de iniciacin poseen la sensibilidad ms alta a la influencia exterior. El desarrollo del proceso de detonacin en ellas, o sea, la velocidad de detonacin estable se alcanza en un cortsimo perodo de tiempo, casi instantnea y por esto ellas son capaces de detonar en muy pequeas cantidades (del orden de dcimas de gramo) bajo simples impulsos iniciales como chispa, llama, incandecencia, activando a su vez la transformacin explosiva de otras substancias explosivas menos sensibles. Las S.E. de iniciacin con una alta sensibilidad y dbil caracterstica explosiva, no permiten ser empleadas en calidad de substancias explosivas bsicas para la obtencin de trabajo mecnico. Entre las S.E. que se emplean en calidad de iniciadores de la detonacin tenemos las siguientes: fulminato de mercurio (Hg (ONC)2); Nitruro de Plomo (Pb(N3)2); Teneres (C6H(N02)CO2PbH20) cuyas siglas son TNRS, que es una sal de plomo que se llama Trinitroresorcinato de plomo. El primero se emplea exclusivamente para cpsulas detonadoras (fulminantes), electrodetonadores y cpsulas de flagrantes. El nitruro de plomo se emplea para cpsulas detonadoras (fulminantes) y electrodetonadores (fulminantes elctricos). El TNRS, tiene baja capacidad de iniciacin por eso se lo utiliza conjuntamente con el nitruro de plomo para cpsulas detonadoras y electrodetonadores.

2. SUBSTANCIAS EXPLOSIVAS DE BRISSANCE

El nombre de substancias explosivas de brissance obtuvieron de la palabra francesa "brisser" que significa trozar, romper. Las S.E. de brissance a diferencia de las S.E. de iniciacin no detonan bajo impulsos iniciales simples como la chispa o la llama. Para activar en ellas la detonacin es indispensable un impulso inicial en forma de explosin de una pequea cantidad de sustancia explosiva de iniciacin y cuando tienen baja sensibilidad es necesario una explosin del as llamado detonador intermedio construido de otras substancias explosivas ms sensibles, la cual explota a su vez por la detonacin de la S.E. de iniciacin ejemplo: Nitrato de amonio (baja sensibilidad) , cartucho de dinamita (ms sensible) y

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fulminante (comn o elctrico) de S.E. de iniciacin. Las substancias explosivas de brissance, constituyen las substancias (explosivas) bsicas que se utilizan en enormes cantidades para el abastecimiento de municiones (balas para artilleras, bazucas, minas, bombas para aviones, barcos, etc.) y tambin para la industria en trabajos de voladura con finalidades militares y civiles. 2.1. SUBSTANCIAS DE BRISSANCE CON ELEVADA POTENCIA

A este grupo pertenecen las substancias explosivas (explosivos) que poseen elevada velocidad de detonacin (7500 - 8500 m/seg) y que desprenden gran cantidad de calor en la explosin (ms de 1000 Kcal/kg). Simultneamente estas substancias tienen cierta gran sensibilidad al impulso inicial, ellas explotan con cualesquier cpsula detonadora (fulminante), as como tambin con golpe de una bala. Bajo la accin del fuego se quema y arde intensamente con llama amarilla clara y no desprende humo; cuando arde en cantidades mayores a un kilogramo, el fuego puede pasar a explosin. Entre estas substancias explosivas tenemos las siguientes: Fulminato de mercurio.

- TEN (C(CH2ONO2)4) o llamado tambin Tetranitropentaeritrit, polvo de color blanco. El Ten se emplea en las cpsulas detonadoras (fulminantes comunes), lectrodetonadores y cordn detonante y en los detonadores intermedios. Al Ten tambin lo llaman Pentrita y lo emplean en mezcla con el Trinitrotolueno, formando los llamados Pentolitas, tambin lo mezclan con Trinitrotolueno y nitroglicerina (Pentrinitas) formando S.E. plsticas.

- HEXOGENO (C3H6 (N02) 3N3) o Trimetilentrinitroamin, que se obtiene de la urotropina (preparado medicinal), polvo blanco insoluble en el agua. Se lo emplea en cpsulas detonadoras y electrodetonadoras. El Hexgeno en mezclas con el nitrato de amonio se lo emplea en trabajos de voladura en la industria; en la URSS, bajo el nombre de "Amonita para Rocas Peascosas", para la explotacin de las rocas ms resistentes.

- TETRILO (Tetrolita) (C6H2 (N02) 3N (N02) CH3) o Trinitrofenilmetilnitroamin,

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polvo cristalino amarillo claro. Al Tetrilo no se lo puede mezclar con el nitrato de amonio ya que bajo su interaccin se desprende calor, lo cual puede llevar a que la mezcla se inflame. El tetrilo se emplea en cpsulas detonadoras y detonadores intermedios. En los Estados Unidos se emplea en mezclas con el TNT llamndolo Tetritol y por su potencia es igual a 1,2 de la potencia de la Trilita (TNT). 2.2. SUBSTANCIAS EXPLOSIVAS DE POTENCIA NORMAL Las substancias explosivas de este grupo, a excepcin de la dinamita, poseen gran estabilidad, soportan largo embodegaje y son poco sensibles a cualquier tipo de accin externa, lo cual las convierten para su manejo en totalmente seguras. Sin embargo, una desventaja importante de estos explosivos constituye la gran cantidad de gases nocivos que se desprenden en el proceso de su transformacin explosiva, lo que limita su empleo en trabajos subterrneos (tneles, minas). El alto costo de estas S.E. no permite su amplio empleo en trabajos de voladura en la industria donde la economa juega un importante papel. Para detonar las S.E. de potencia normal es indispensable fulminantes N 8. Entre estas S.E. tenemos las siguientes: - TRILITA (C6H2 (NO2) 3CH3) o Trinitrotolueno, llamado a veces Tolueno o Tritolueno y conocido por las siglas TNT, es un polvo cristalino de color amarillo con tinte gris. El TNT, constituye el explosivo patrn para todos los ejrcitos.

- ACIDO PICRICO (C6H2 (N02)30H) o Trinitrofenol, llamado a veces Melinit y en Japn Shimoze, es un polvo amarillo brillante. El cido pcrico no debe mezclarse con el nitrato de amonio, ya que en este caso se produce el desprendimiento del cido ntrico con calentamiento e incluso inflamacin de la mezcla. A las substancias explosivas de potencia normal pertenecen tambin las dinamitas de 62%, las ammonitas, que contienen 50% y ms de TNT, las ammonitas para rocas peascosas y las S.E. plsticas. Las propiedades de estas S.E. (a

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excepcin de las plsticas) son idnticas a las propiedades de las S.E. nitroglicernicas y amoniacales salitrosas (nitratos de amonio), puesto que ellas son solamente recetas particulares de stas ltimas. Las dinamitas son S.E. con nitroglicerinas que tienen no menos de 40% y se producen en forma de dinamitas plsticas (gelatinas explosivas, dinamitas gelatinosas), semiplsticas y en forma de polvo. Se las emplea ampliamente en los Estados Unidos y entre nosotros y se los expenden empaquetados en forma de cartuchos. 2.3. SUBSTANCIAS EXPLOSIVAS DE BAJA POTENCIA Las substancias explosivas de este grupo poseen bajo brissance a consecuencia, naturalmente de la presencia en ellas de menor cantidad de calor y velocidad de detonacin (no ms de 500 m/seg); por esto, ellas por su accin de brissance son inferiores a las S.E. de brissance de potencia normal pero iguales por su capacidad de trabajo. En realidad en las voladuras con S.E. amoniacales (nitratos de amonio) en fundamentos y rocas peascosas el volumen de material que se lanza o destroza no es menor que en el caso de voladuras con S.E. de potencia, normal. El bajo brissance se refleja, cuando se emplean las S.E. para romper materiales tan resistentes como el metal, piedras, hormign, etc. Entre los principales tipos de S.E. de baja potencia se encuentran las S.E. de nitrato de amonio y nitroglicernicas en menor grado. Las S.E. amoniacales saltricas constituyen mezclas mecnicas de nitrato de amonio con substancias explosivas o combustibles. Estas mezclas se emplean en forma de polvo, en forma granulada o prensada. Sin embargo, la densidad de estos productos es menor que la densidad del resto de productos prensados de S.E., as por ejemplo, la densidad de las S.E. prensadas de nitrato de amonio no sobrepasa el 1,30 - 1,35 gr/cm3, mientras que en las substancias que no contienen nitrato de amonio la densidad alcanza 1,55 3 1,7 gr/cm . Por otro lado, mientras ms se prensa las S.E. de nitrato de amonio, esta se vuelve menos sensible al impulso inicial, por esto para activizar la detonacin en paquetes prensados, adems de cpsulas detonadoras (fulminantes) N- 8 es indispensable un detonador intermedio. El principal componente de las S.E. amoniacales saltricas es el nitrato de amonio (NH4 NO3), sustancia rica en oxgeno. Las propiedades presentes en el nitrato de amonio son las que determinan las propiedades de

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las S.E. preparadas a base de ella; los otros componentes de la mezcla influyen solamente en el grado de potencia de la S.E El nitrato de amonio se emplea ampliamente en la agricultura como abono mineral. Como S.E. es muy dbil (cerca de 350 Kcal/Kg., con velocidad de detonacin de alrededor de 2000 m/seg; el brissance en total es de 1,5 2mm y su capacidad de trabajo es de cerca de 200 cm.), y de baja sensibilidad al impulso inicial de la S.E., para su explosin es indispensable un potente detonador intermedio. Por esto en calidad de S.E. independiente el nitrato de amonio no se puede utilizar. El nitrato de amonio es muy higroscpico, el se humedece incluso al aire libre absorbiendo la humedad del aire. Cuando el contenido de humedad es mayor al 3%, la S.E. de nitrato de amonio se detona con fulminante N 8 y cuando el contenido de humedad es de 5%, en general pierde su capacidad de detonacin. En la actualidad al salitre (nitrato de amonio) fundido que se lo emplea en substancias explosivas, se agrega sulfato de hierro y cidos gelatinosos, lo cual le permite estar ms largo tiempo en el agua sin perder sus propiedades explosivas. Adems para elevar su impermeabilidad y disminuir la propiedad de prensamiento del nitrato de amonio, las substancias explosivas a base de nitrato de amonio, se preparan no en forma de polvo sino en forma granulada. El prensamiento es un fenmeno en la que el nitrato pierde su pulverulencia (granulacin) y se convierte en una masa consistente, con frecuencia difcil de suavizarla incluso con mazo de madera. La S.E. de nitrato de amonio en estado de prensamiento, disminuye su sensibilidad al impulso inicial. Cuando el contenido de humedad es de 0,2% la S.E. de nitrato de amonio no se prensa. Para disminuir el prensamiento a veces se agrega tintes (fucsina) los cuales recubren los granos de nitrato e impiden la disolucin de la capa superficial. Sin embargo, al agregar hierro, tintes o granularlo, solamente en forma parcial disminuye el humedecimiento y el prensamiento de la sustancia explosiva; estos procesos se llevan a cabo ms lentamente. El nitrato de amonio, tambin posee la propiedad de polimorfismo: cuando se calienta o enfra y pasa por temperaturas -16 + 32 C, se produce la recristalizacin del nitrato hmedo, acompaada del aumento de volumen en los cristales. Esto lleva a la ruptura de las cortezas no suficientemente

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resistentes o a una sobreconsolidacin de la S.E. con cortezas ms resistentes. Para evitar estos fenmenos en los nitratos fundidos se introduce un 8% de cloruro de calcio. El nitrato de amonio cuando est hmedo , desprende amonaco libre que produce la corrosin de metales. Adems, el amonaco libre entra en reaccin con ciertas S.E. formando compuestos ms sensibles. El bajo precio del nitrato de amonio y la posibilidad de mezclarlo fcilmente con agregados explosivos o combustibles, permite obtener diferentes S.E. baratas que satisfacen diferentes condiciones de empleo. En estos casos los componentes que se agregan al nitrato, a veces centralizan una u otra propiedad negativa del nitrato. As la introduccin de 6% de diesel eleva su impermeabilidad pero un aumento posterior, por el contrario produce una accin flegmatizante. El aserrn de madera disminuye el prensamiento y el carbn de piedra por el contrario, aumenta el prensamiento del nitrato. Entre las substancias explosivas a base de nitrato, tenemos las siguientes: - LAS AMMONITAS en las cuales el nitrato se lo mezcla con S.E. (con ms frecuencia con TNT y dinitro-naftalina) y se le agrega, a veces, otros ingredientes no explosivos. - DINAMON , es una mezcla de nitrato de amonio con combustibles no explosivos; en calidad de substancias combustibles se emplea la turba, aserrn de madera, harina de corteza de pino, brea, carbn, etc., o sea, substancias ricas en carbono. - AMMONAL, es una sustancia explosiva en la cual adems de ingredientes explosivos y combustibles, se agrega polvo de aluminio, este eleva grandemente la cantidad de calor y la temperatura de los productos de la explosin. As por ejemplo el "ammonal para rocas peascosas" desprende en la explosin 1270 -1290 Kcal/Kg. mientras que las ammonitas solo 800 - 900 Kcal/Kg.

Todas las S.E. de nitrato de amonio son lo suficientemente seguras para su manejo y empleo; ellas no explotan por golpes o friccin; quemadas al aire libre arden con llama amarilla, tranquilamente sin explotar. A estas substancias explosivas hay que almacenarlas (embodegarlas) en lugares secos, bien ventilados. Antes de emplearlas a las substancias prensadas, debe

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aplastrselas para reblandecerlas hasta estado de polvo; las que estn humedecidas deben cercarse a la sombra al aire libre. Las substancias explosivas de nitrato de amonio que se emplean en la industria civil se prepara bsicamente de nitrato de amonio granulado ya sea en cartuchos cubiertos de papel parafinado o en sacos de cinco capas de papel grueso. El dimetro de los cartuchos es de cerca de 30 mm (25 - 28) y su longitud depende de la cantidad de sustancia explosiva en el cartucho (de 100 a 300gr). Los sacos de S.E. vienen con peso de 25-30 Kg. La S.E. de nitrato de amonio tambin se la produce en bancos cilndricos de metal con bordados especiales para la colocacin de la cpsula detonadora (fulminante) En la actualidad en los trabajos de voladura se emplean tipos especiales de S.E. de nitrato de amonio: - ANFO, (en la URSS se la conoce como IGDANIT) que es una mezcla de nitrato de amonio con cierta cantidad (5-6%) de combustible lquido, generalmente diesel y se prepara en las bodegas o en el sitio de trabajo, directamente antes de ser cargada en los huecos para voladuras. En los huecos se vaca simultnea mente el nitrato y el aceite desde dos tanques montados en un carro con dosificadores.

- AKVANIT (y AKVATOL) son mezclas de amonita con agua (4 -10%) y espesador (3-4%) y constituyen substancias plsticas o masas viscosas que rellenan totalmente el volumen de los barrenos y calas. En la tabla II.1, se indica algunas S.E. que tienen amplio empleo en la URSS. SUBSTANCIAS EXPLOSIVAS NITROGLICERINICAS: Se emplean en los trabajos de voladura en la industria y en ciertos pases en el ejrcito. Estas S.E. constituyen mezclas de nitroglicerina (o nitroglicerina y nitroglicol) con nitrato de potasio o sodio y rara vez con nitrato de amonio y agregado de harina de madera, sodas, tiza y otros componentes. Estas substancias explosivas (S.E.) en dependencia del porcentaje de nitroglicerina y nitroglicol (lquidos, S.E. muy sensibles) se obtienen en forma de substancias plsticas, semiplsticas, gelatina o en forma de polvo aceitoso. Las composiciones que contienen 50% o ms de nitroglicerina se denominan gelatinas o dinamitas - gelatinas. Las composiciones en polvo contienen no ms de 30% de nitroglicerina y tienen variados nombres: en Alemania "Donarit", en la URSS "Pabedit" o "Detonit".

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Todas las substancias explosivas nitroglicernicas se fabrican en cartuchos con papel tipo pergamino o parafinado. Las composiciones a base solo de nitroglicerina se congelan (endurecen) con temperaturas de 8 -12 C y las mezclas de nitroglicerina y nitroglicol, se endurecen con temperaturas de 18 - 20 C. Estas S.E. en estado de endurecimiento son muy sensibles al golpe, la friccin y revientan con facilidad cuando se las pedacea quitado el papel. Las S.E. de nitroglicerina y nitroglicol "EXUDAN" poco a poco desde las capas interiores del cartucho hacia la periferia y se acumula dicho sudor en la superficie del cartucho en forma de gotitas y la convierten a la S.E. en muy peligrosa para su manejo. Las dinamitas gelatinosas cuando se las mantiene guardadas, paulatinamente se consolidan (endurecen) debido a que expele pompas de aire desde el interior de su masa. Este fenmeno que se denomina ENVEJECIMIENTO disminuye la sensibilidad de la dinamita al impulso inicial y lleva a que la voladura no salga (se " sople"). La exudacin de los componentes lquidos y el envejecimiento limitan el tiempo (plazo) de existencia efectiva de las substancias nitroglicernicas para su empleo sin peligro (generalmente seis meses), despus de lo cual deben ser liquidadas. 3. CARGAS DE SUBSTANCIA EXPLOSIVA Para obtener diferentes tipos de trabajos mecnicos es indispensable, as mismo, diferentes cantidades de sustancia explosiva, as por ejemplo, para destrozar un rbol es necesario menor cantidad de S.E. que para destrozar metal con iguales dimensiones. La cantidad de sustancia explosiva determinada por los clculos correspondientes y preparados para la voladura se denomina CARGA. En dependencia de la disposicin de la carga en relacin al objeto a ser destrozado, las cargas pueden ser: - DE CONTACTO EXTERIOR, Si la carga est pegada a la superficie del objeto a destrozarse (Fig. II.1, a). - A DISTANCIA, Si la carga se encuentra a cierta longitud del objeto a

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destrozar se (Fig. II.1, b). - INTERIOR, Si la carga se coloca en el interior del objeto a destrozarse (Fig. I.l.1, c).

FIG. II. 1: Tipos de carga de S.E.: a) de contacto; b) a distancia; c) interior. T A B L A ALGUNAS SUBSTANCIAS EXPLOSIVAS DE NITRATO DE AMONIO NOMBRE COMPOSICIN BRISSANC CAPACID. E mm. DE TRAB. 360-380 14-16 dem 13-15 dem DENSIDAD gr/cm3 1-,12 dem 0,9-1,1 dem II.1

AMMDNITA N 6 ZHV Mezcla de nitrato de amonio y TNT; polvo en cartuchos o sacos. AMMDNITA N 6 K AMMONITA N 7 AMMONITA N 7 ZHV GRANULITA 80/20 GRANULITA AS

Amnnita N2 6 con agregado de colodem rante. Mezcla de nitrato de amonio con TNT 350-360 y polvo de madera. Polvo en cartuchos o en sacos. DEM, pero con nitrato resistente al dem agua. Polvo en cartuchos y sacos. Mezcla de nitrato de amonio granulado con TNT en escamas. Polvo en Mezcla de nitrato de amonio con aceite mineral y polvo de aluminio. Polvo en sacos. 350-370 350-400

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GRANULITA S-2 IGDANIT (ANFO)

Nitrato de aceitado, harina 315-340 De madera (polvo).Polvo en sacos Mezcla de nitrato de amonio granu- 320-330 lado con combustible lquido (Diesel) 450-480

15-16 23-24 17-20 18-21

0,85 0,85 1,40-1,58 1-1,3 1-1,3

AMMONITA PARA ROCAS Ammonal prensado en mezcla con hePEASCOSAS xgeno; briquetas (pedazos) con dimetro de 36 y 45 mm AKVATOL 65/35 DETONITA 10-A DETONIT 15A-10 Granulita en mezcla con agua y espesador, lquido o en sacos.

Mezcla de nitrato de amonio, TNT, 425-450 nitrotiles y otros. Polvo en cartuchos. Mezcla semiplstica de nitrato de 460-480 amonio TNT, nitroteres en cartuchos.

Puesto que las construcciones a destrozarse y los materiales tienen diferentes formas, entonces a las cargas, especialmente a las exteriores de contacto, con la finalidad de utilizar al mximo la energa de la voladura, tambin debe drseles una u otra forma. Por la forma las cargas de S.E. pueden ser: - CONCENTRADAS, Si la forma es parecida a un cubo o esfera y el lado ms largo de la carga no es mayor a tres veces el lado ms pequeo de la carga (Fig. II.2, a). - ALARGADA, Si el lado de la carga que est pegada al objeto a destrozarse no es menor a cinco veces el largo de los otros lados (Fig. III.2, b). - EN FIGURA, Si la carga de contacto para que est bien pegada a todas las partes del elemento en figura, tiene que repetir su forma y por lo general consta de algunas partes (Fig. II.2, c). - ACUMULADA, Cuando en el cuerpo de la carga existe diferentes tipos de huecos, que permiten concentrar la energa en la direccin deseada (Fig. III.2, d, e).

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d

e

Forma de las cargas: a) concentrada; b) alargada; c) en figura; d) acumulada con hueco cnico; e) acumulado con hueco esfrico. Las cargas de ciertos pesos se expenden preparadas con envolturas metlicas, plsticas resistentes, o suaves. Las cargas de S.E. en briquetas (pedazos) o en polvo se encierran en diferentes tipos de envoltura: telas, cajones, barriles, etc. Las cargas de S.E. higroscpicas, si a ellas se las coloca en el suelo o van a estar en aire hmedo, es indispensable ponerlas en envolturas hermticas (de caucho, encauchadas, o muy bien impermeabilizadas).

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C A P I T U L O III MATERIALES PARA LAS VOLADURAS

1. CAPSULAS DETONADORAS (FULMINANTES) Para activar la detonacin en S.E. de brissance se emplea la as llamada CAPSULA DETONADORA O FULMINANTE. La iniciacin segura de casi todas las substancias explosivas actuales se logra con la cpsula detonadora N 8 (Fig. III.1). El fulminante constituye una cpsula cilndrica cerrada por un lado y abierta por el otro, en la cual est prensado un (1) gramo de Tetril (Ten o hexgeno) y una taza con S.E. de iniciacin. El fulminante (cpsula detonadora) N 8A, tiene cpsula de aluminio, la taza de aluminio contiene 0,2 gr de nitruro de plomo y 0,1 gr de teneres. En las cpsulas detonadoras N 8C, la taza de cobre o latn contiene 0,5 gr de fulminato de mercurio. La taza tiene un orificio en el centro, cerrado por la parte inferior por una malla de seda que impide se derrame la S.E de iniciacin. La longitud de un fulminante es de 45 -50 mm y el dimetro 6,8 -7,65 mm. La longitud de la parte libre de la cpsula (desde la taza al labio superior) es de 17 - 23 mm, lo cual permite introducir libremente en la cpsula la mecha deflagrante (corriente) o cordn detonante y fijarlo con seguridad. La construccin descrita de las cpsulas detonadoras es casi similar para todos los tipos de fulminantes de las diferentes marcas y prcticamente se producen dos tipos: N 6 y N8. El fulminante N 6 tiene menor peso en su carga secundaria (cerca de 0,8gr). La detonacin de un fulminante se puede producir con los siguientes elementos: - CHISPAS de una mecha deflagrante (voladura deflagrante o comn) - LLAMA de un inflamador elctrico (voladura elctrica) - Detonacin del cordn detonante - Accin de la onda de choque (voladura con detonacin a distancia) - Llama de un inflamador de cpsula (fulminante inflamable)

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Las cpsulas detonadoras (fulminantes) son altamente sensibles a la accin exterior no mayor. Ellas pueden detonar fcilmente por golpes, chispas, calentamiento, friccin, as como tambin por aplastamiento de la cpsula, por esto se debe manejar los fulminantes con mucho cuidado. No se deben dejar caer, ni golpearlos. A los fulminantes se los debe cuidar de la humedad, especialmente cuando estn cargados con fulminato de mercurio. A los fulminantes se los debe guardar en lugares secos y separados de las substancias explosivas.

a

b

c

FIG. III. 1: Cpsula detonadora (fulminante) N 8: a) de aluminio; b) de cobre (acero o cartn); c) caja con 100fulminantes;1. cpsula; 2. taza; 3. orificio en la taza; 4. teneres; 5. nitruro de plomo; 6. fulminato de mercurio; 7. Tetril (TEN o Hexgeno). Antes de emplear las cpsulas detonadoras (fulminantes) se las debe examinar con mucho cuidado y rechazar aquellas en las cuales existen fisuras o abolladuras en la cpsula, corrosin en forma de manchas o pelcula continua en el interior de la cpsula, as como tambin aquellas que muestran empolvamiento de las paredes de la cpsula con el componente de iniciacin. Todas estas cpsulas detonadoras (fulminantes) deben ser liquidadas, no deben ser empleadas a fin de evitar desgracias. Los fulminantes se guardan y transportan en cajas de cartn o metlicas, en las cuales se colocan 100 unidades en posicin vertical con la abertura hacia arriba (Fig. III.1). A los sitios donde se va a efectuar los trabajos de voladura los fulminantes se los lleva en las mismas cajas o con ms frecuencia preparados para su empleo pero metidos en sacos de lona y separados de la substancia explosiva. Es totalmente prohibido llevar los fulminantes en los bolsillos.

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Los fulminantes deben extraerse de las cajas uno por uno y solamente para preparacin o empleo inmediato. 2. ELECTRODETOSIADORES (FULMINANTES ELCTRICOS)

Los electrodetonadores o fulminantes elctricos (Fig. III.2) son fulminantes N 8 en cuya cpsula se ha introducido una instalacin especial que transforma la energa elctrica en calor (en forma de llama). Esta instalacin se denomina electroinflamante (electroencendedor) y consta de dos alambres (de cobre o acero) con envoltura aislante, entre los cuales en sus extremos se encuentra soldado o prensado un alambre delgado llamado puente; este puente est cubierto de una substancia de composicin inflamable que se coloca en forma de gota slida y recubierta con laca para impedir el humedecimiento de la composicin inflamable. La parte inferior de la cpsula detonadora se halla corchada con un tapn plstico impermeable. Para la fijacin del electroinflamante la cpsula va plisada. El puente se fabrica de una aleacin de platino e aleacin de nquel y cromo (Nicromo). El dimetro del puente iridio es de 0,025 mm y el de nquel - cromo de 0,030 mm. La puente es de 2-3 mm. La longitud de los alambres de conexin suelen ser de 1,5 - 3 - 4 m. iridio o de de platino longitud del generalmente

Cuando la corriente elctrica pasa por el electroinflamante, el puente se vuelve incandescente y calienta a la composicin inflamante pegada a l. Cuando la temperatura de la composicin en el punto de unin con el puente alcanza la temperatura de encendido, la composicin arde y cuando el encendido se difunde por las capas y alcanza la superficie de la gota, la llama que se forma en este proceso, venciendo el espacio vaco que se encuentra entre la gota y la S.E. de iniciacin, produce la detonacin de esta ultimado sea, la explosin del electrodetonador (fulminante elctrico). El tiempo que pasa desde el momento de paso de la corriente hasta el momento de encendido de la composicin inflamable se denomina tiempo de encendido , y el tiempo desde el momento que comienza a arder la composicin inflamable hasta el momento de detonacin del fulminante y ruptura de la corriente, se llama tiempo de transmisin y, correspondientemente, el tiempo total transcurrido desde el momento de paso de la corriente hasta la detonacin del electrodetonador (fulminante

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elctrico) se denomina tiempo de funcionamiento t: T = + (III.1)

La construccin de los fulminantes elctricos en general es parecida y a veces se diferencian por la forma de fijacin del puente a los alambres. Algunos electrodetonadores se fabrican con tapa de plstico (Fig. III.2,b) y rosca exterior con la finalidad de fijar slidamente electrodetonador a las briquetas y cargas. Estos electrodetonadores llevan marcacin especial. Todos los detonadores elctricos detonan despus de transcurridos algunos milisegundos de conectada la corriente elctrica, sin embargo en forma convencional se los denomina electrodetonadores (fulminantes elctricos) instantneos. Adems de los electrodetonadores instantneos tambin se emplean los electrodetonadores (fulminantes elctricos) de accin retardada y de micro retardo. La detonacin de estos se produce no en forma "instantnea" despus del paso de la corriente, sino despus de transcurrido cierto lapso de tiempo, determinado por el retardador introducido en el electrodetonador (fulminante elctrico). El retardo (composicin retardante) en forma de pilarcillo prensado se coloca en la taza del fulminante sobre la substancia explosiva de iniciacin (Fig. III.2).

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FIG. III.2: Electrodetonadores (fulminantes): a) electrodetonador instantneo; b) electrodetonador de tapa con rosca; c) electrodetonadores de retardo y microretardo; 1. fulminante; 2. puente; 3.composicin inflamable; 4. alambres para conexin; 5. tapa - corcho; 6. tapa-niple; 7. niple con rosca; 8. cpsula de cobre o acero; 9. taza; 10. redecilla de recubrimiento de la S.E.; 11. retardador; 12. fulminato de mercurio; 13. S.E. de brissance de elevada potencial (Tetril, Ten o hexgeno). Los electrodetonadores de retardo se producen con perodos de retardo de 0,5; 0,75; 1; 1,5; 2; 4; 6; 8 y 10 segundos. Los electrodetonadores de microretardo pueden tener diferentes perodos de retardo, por ejemplo: 25-50-75-200-150-250 mls; 15-30-45 60-75-90-105 -120 mls. En la tabla III.1, se indica los electrodetonadores con retardo y microretardo de la firma ATLAS Poweer de EE.UU.

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T A B L A

III. 1

ELECTRODETONADORES DE LA "ATLAS POWER COMPANY" EIEC. DETON N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 1 2 3 4 5 TIEMPO ELEC. TIEMPO ELEC. TIEMPO (Miliseg) DETON N (Miliseg) DETNN2 (Miliseg) 8 25 50 75 100 125 150 175 200 250 8 500 1000 1500 2000 2500 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 6 7 8 9 10 300 350 400 450 500 550 650 750 875 1000 3000 3500 4000 4500 5000 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 11 12 13 14 15 1125 1250 1375 1500 1625 1750 1875 2000 2125 2250 5500 6000 6500 7000 7500

OBSERVACIONES ELECTRODETONADORES ROCK MASTER, diseados para un control exacto de la secuencia de explosin. Para reas congestionadas, gran produccin y Mnimo de ruido y vibracin. Son de 3 tiempos de retardo (25-50 y 125 mls) en grupos de diez con un total de 30 perodos. Tienen alambres largos. Electrodetonadores TIME MASTER en serie de 16 perodos con retardo de 500 mis. Se emplea en trabajos subterrneos. Tienen alambres largos. Electrodetonadores Kalmaster. Es una serie de 12 perodos con retardos de 75-50 y 100 mis en la serie. Se emplea en trabajos subterrneos de minas de carbn y vienen marcados de color para su identificacin.

1 (blanco) 25 2 (lavanda) 100 3 (azul) 175 4 (salmn) 250 5 (gris obs curo) 300

6 (oro) 350 7 (rojo) 400 8 (gris claro) 450 9 500 10 (blanco-azul) 550 11 (blanco-rojo) 650 12 (blanco-gris-obs curo) 750

Los puentes de encendido en los electrodetonadores de retardo y microretardo son de nquel - cromo con dimetro 0,030 mm. La introduccin del retardo hace que la longitud de la cpsula del electrodetonador alcance 65 - 90 mm. Los electrodetonadores de todos los tipos van en cajitas de cartn con 30 a 40 unidades cada una. Varias de estas cajitas se colocan en cajas de zinc que se sueldan y se colocan a su vez en cajas de madera. El manejo de los electrodetonadores debe efectuarse con cuidado al igual que con los fulminantes comunes. Adems no se debe templar muy fuerte

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los alambres ni tratar de arrancar de la cpsula a los mismos. Antes de emplear los electrodetonadores se debe comprobar su estado, para esto los extremos de los alambres se conectan a los botones de un medidor resistivmetro, galvanmetro) y se mide ya sea su resistencia o conductividad elctrica. Se debe limitar a la medicin de la conductividad elctrica solamente cuando se va a detonar un solo fulminante o en las voladuras de grupos de electrodetonadores con mquinas-explosoras de condensadores. En todo el resto de casos se debe medir la resistencia de los electrodetonadores con el "Puente de Winston" (resistivmetro). Los electrodetonadores conectados con una misma red elctrica (que se detonan simultneamente con una misma fuente de corriente) deben ser seleccionados de tal manera que sus magnitudes de resistencia mxima y mnima no se diferencien entre s en ms de 0,3 ohm. Para no poner en peligro a las personas que realizan las mediciones, en caso de detonacin de las cpsulas, ellas deben estar detrs de tabiques de tabla, triplex o plancha de metal o introducir los fulminantes elctricos en la tierra (arena) a 5 -10 cm. de profundidad, o en ltimo caso separarlos de la gente a distancia de 25 - 30 m. Los electrodetonadores con los alambres de conexin rotos o con resistencia mayor que la normal (Tabla III.2) as como tambin los electrodetonadores con las cpsulas aplastadas o con fisuras o los alambres no bien fijados a la cpsula es prohibido utilizarlos; ellos deben ser liquidados de acuerdo con especificaciones especiales (Ver liquidacin de materiales explosivos). 3. MECHAS DEFLAGRANTES (LENTAS O COMUNES) Las mechas deflagrantes (M.D. - M.C. - M. L.) se emplean para el encendido de las cpsulas detonadoras (fulminantes) y plvoras negras. Estas mechas estn constituidas por una alma de plvora negra de granulacin fina, encerrado en una envoltura de algunas capas de papel o hilo de algodn (Fig. III.3), entre las cuales se pone una o dos capas de asfalto. En el alma de plvora existe una gua (se coloca en el proceso de su produccin) de hilo. El dimetro de la mecha es de 4,8-6 mm. En dependencia del tipo de envoltura las mechas lentas se producen de tres tipos que se diferencian por los colores, entre otros los siguientes: de envoltura plstica de color blanco; gris - negro con doble asfalto y de color gris -negro con una capa de asfalto.

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La mecha con envoltura plstica se puede emplear para las voladuras bajo el agua, las de doble capa asfltica para las voladuras en sitios hmedos y las de una capa asfltica en los trabajos en lugares secos.

FIG. III. 3: Mecha deflagrante, lenta o comn: 1. Envoltura de la mecha; 2. alma de plvora; 3. hilo-gua. La velocidad de quemado de las mechas deflagrantes, de todas las marcas., al aire es de aproximadamente 1 -1,3 cm/seg. Generalmente la velocidad con que se quema un segmento de mecha de 60 cm debe encontrarse entre los 60-80 seg; bajo el agua la mecha arde hasta unos 5 m de profundidad; la velocidad de quemado de la mecha bajo las aguas es mayor que en el aire. Para que los trabajos de voladura sean seguros un gran significado tiene la velocidad constante y uniforme de quemado de la mecha, puesto que en caso de que las cargas de S.E. detonen antes o despus del tiempo calculado pueden producirse desgracias. La causa de un quemado rpido puede ser prensamiento dbil del alma de plvora o la presencia de intervalos vacos entre el alma y la envoltura de la mecha. El quemado muy lento puede estar ocasionado por el excesivo prensamiento de la plvora en el alma de la mecha o por la ausencia completa de alma por tramos y transmisin del fuego por el quemado de la envoltura. Cuando el quemado es demasiado rpido el "artillero" puede no avanzar a llegar a un sitio seguro y la voladura alcanzarlo; por el contrario, cuando el quemado es demasiado lento, el artillero despus de haber esperado el tiempo indicado, puede salir de su escondite y al acercarse al sitio de ubicacin de las cargas de S.E., caer en la zona de accin de la voladura retrazada. Por esto antes de emplear la mecha, debe sometrsela a observacin exterior y ensayo de velocidad de quemado. En la observacin de la

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mecha, todos los sitios con cortes o fisuras en la envoltura, huellas de humedad, envoltura suelta (especialmente en los extremos de la mecha) o que tengan otros defectos deben ser cortados. Para comprobar la velocidad de quemado de la mecha, primero se cortan 23 cm. de mecha del inico; luego se corta un pedazo de 60 cm y se prende, midiendo el tiempo de quemado del pedazo con un cronmetro. La mecha que se apaga durante la prueba o que indica un tiempo de quemado menor a los 60-80 seg. no debe ser permitida emplersela. La mecha deflagrante o lenta debe guardrsela en sitios secos y ventila dos. No se debe permitir que la mecha est en contacto con aceites, grasas, petrleo, keroseno, gasolina ya que daan la mecha. A la mecha no debe sometrsela a acciones mecnicas (flexionamiento, tensiones, etc.) ya que se hecha a perder la envoltura o se altera el alma de la plvoraDENOMINACION DE LOS PARAMETROS Cpsula detonadora Material del puente Dimetro del puente mm Alambre para conexin Longitud de los alambres, m. Dimetro de los alambres, mm. Resistencia, ohm Resistencia calculada, ohm Intensidad de corriente no peligrosa a, Intensidad de corriente mnima para el encendido, a Intensidad calculada mnima a: a) En voladuras con un solo electrodetonador en conexiones en paralelo: - con corriente continua - con corriente alterna b) En voladuras de grupos de electrodetonadores con conexin en serie: - con corriente continua - con corriente alterna Impulso de encendido, a m/seg.1,0 1,5 0,7- 4 1,0 2,5 0,6-2,5

TIPO DE ELECTRODETONADORES N 8A Platino - iridio 0,025 cobre 1,5 0,5 0,9 - 1,5 2,5 - 0,05 - 0,2 N 8C a N 85 Niquel - cromo 0,030 cobre o hierro 2-3 0,5 1,6 - 4,2 * 4 0,05 0,4

0,5 1,0

0,5 1,3

* Cuando los alambres son de acero la resistencia puede ser 2,9-9,5 ohm (en dependencia de la longitud de los alambres).

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4. CORDONES DETONANTES

El cordn detonante (Fig. III.4) consta de alma detonante y envoltura. El alma del cordn detonante se prepara de S.E. de potencia elevada: Ten. A travs del alma pasan dos guas de hilo de algodn que sirve para la distribucin uniforme del Ten a lo largo del cordn (por cada metro de cordn hay 12 -13 gr de Ten o pentrita).

FIG. III.4: Cordn detonante: 1. Substancia explosiva (Ten o Pentrita); 2. envoltura; 3. gua. El dimetro de los cordones detonantes es de 4,8 - 6,1 mm. Para los trabajos de voladura se producen cordones detonantes, generalmente de tres tipos que se diferencian por los colores de su envoltura. El cordn detonante, montado con TEN tiene una velocidad de detonacin de 6.500 m/seg. Para el encendido del cordn es necesario unir slidamente al cordn una cpsula detonadora o un electrodetonador (Fig. II1.5) al mismo que se fija con cinta aislante o se amarra con piola.

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FIG. III.5: Encendido del Cordn detonante: a) con una sola lnea de cordn; b) hasta con seis lneas de cordn detonante; c) con ms de seis lneas de cordn; 1. extremos a encenderse del cordn detonante; 2. fulminante; 3. mecha deflagrante; 4. mecha de iniciacin (de encendido); 5. cartucho - cebo de S.E.; 6. cpsula detonadora (fulminante) en el otro extremo del cordn detonante donde se encuentra la carga de S.E. Cuando se dispara bala sobre el cordn detonante, este puede detonar. Cuando el cordn se emplea bajo el agua o en sitios hmedos, sus extremos deben ser impermeabilizados con cinta aislante o grasas.