11 Explosivos Industriales

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/ Capítulo 11 / J . EXPLOSIVOS INDUSTRIALES .J ./ 1. INTRODUCCION J Los explosivos químicos industriales se clasifican en dos grandes grupos según la velocidad de su onda de choque. J a) Explosivos rápidos y detonantes. Con velocida- des entre 2.000 y 7.000 mis; y b) Explosivos lentos y deflagrantes. Con menos de .J 2.000 mis. Los deflagrantes comprenden a las pólvoras, com- ' puestos pirotécnicos y compuestos propulsores para artillería y cohetería, casi sin ninguna aplicación en la minería o ingeniería civil, salvo en el caso de rocas ornamentales. Los explosivos detonantes se dividen en Primarios y Secundarios según su aplicación. Los Primarios por su alta energía y sensibilidad se emplean como iniciado- / res para detonar a los Secundarios, entre ellos pOde- mos mencionar a los compuestos usados en los deto- nadores y multiplicadores (fulminato de mercurio, --" pentrita,hexolita,etc.). LosSecundarios son los que se aplican al arranque de rocas y aunque son menos sen- sibles que los Primarios desarrollan mayor trabajo útil. / Estos compuestos son mezclas de sustancias explosi- vas o no, cuya razón de ser estriba en el menor precio de fabricación, en el mejor balance de oxígeno obte- - nido, y en las características y propiedades que con- --" fieren los ingredientes a las mezclas en lo relativo a sensibilidad, densidad, potencia, resistencia al agua, etc. .J Los explosivos industriales de uso civil se dividen a su vez en dos grandes grupos, que en orden de impor- - tancia por nivel de consumo y no de aparición en"el mercado son: --" .J A. Agentes explosivos .J .J Estas mezclas no llevan, salvo algún caso, ingre- dientes intrínsecamente explosivos. Los principales son: .J - ANFO - ALANFO - HIDROGELES - EMULSIONES - ANFO PESADO .J -" ./ B. Explosivos convencionales Precisan para su fabricación de sustancias intrínse- camente explosivas que actúan como sensibilizadores de las mezclas. Los más conocidos son: - GELATINOSOS - PULVERULENTOS - DE SEGURIDAD En este capítulo se exponen las características bási- cas de cada explosivo, las sustancias constituyentes y la influencia de diferentes parámetros sobre la eficien- cia alcanzada en las voladuras de rocas. 2. AGENTES EXPLOSIVOS SECOS Este grupo engloba, como ya se ha indicado, todos aquellos explosivos que no son sensibles al detonador y en cuya composición no entra el agua. El factor co- mún es en todos ellos el Nitrato Amónico,Fig. 11.1, por lo que seguidamente se analizarán algunas de sus pro- piedades. 2.1. Nitrato Amónico ElNitrato Amónico (NH4NO3)es una sal inorgánica de color blanco cuya temperatura de fusión es 160,6°C. Aisladamente, no es un explosivo, pues sólo adquiere tal propiedad cuando se mezcla con una pequeña cantidad de un combustible y reacciona violentamente con él aportando oxígeno. Frente al aire que contiene el 21% de oxígeno, el NAposee el 60%. Aunque el NApuede encontrarse en diversas formas, en la fabricación de explosivos se emplea aquel que se obtiene como partículas esféricas o prills porosos, ya que es el que posee mejores características para ab- sorber y retener a los combustibles líquidos y es fácil- mente manipulable sin que se produzcan apelmaza- mientas y adherencias. La densidad del NA poroso o a granel es aproxi- madamente 0,8 g/cm3, mientras que las densidades de las partículas del NAno poroso se acercan a la de los cristales (1,72 g/cm3), pero con valores algo infe- riores (1,40-1,45 g/cm3) debido a la microporosidad. El NA de mayor densidad no se emplea debido a que absorbe peor al combustible y por lo tanto reacciona /149

Transcript of 11 Explosivos Industriales

/

Capítulo 11/

J

. EXPLOSIVOS INDUSTRIALES.J

./ 1. INTRODUCCION

J Los explosivos químicos industriales se clasificanen dos grandes grupos según la velocidad de suonda de choque.

J a) Explosivos rápidos y detonantes. Con velocida-des entre 2.000 y 7.000 mis; y

b) Explosivos lentos y deflagrantes. Con menos de.J 2.000 mis.

Los deflagrantes comprenden a las pólvoras, com-' puestos pirotécnicos y compuestos propulsores para

artillería y cohetería, casi sin ninguna aplicación en laminería o ingeniería civil, salvo en el caso de rocasornamentales.

Los explosivos detonantes se dividen en Primarios ySecundarios según su aplicación. Los Primarios por sualta energía y sensibilidad se emplean como iniciado-

/ res para detonar a los Secundarios, entre ellos pOde-mos mencionar a los compuestos usados en los deto-nadores y multiplicadores (fulminato de mercurio,

--" pentrita,hexolita,etc.).LosSecundariosson losque seaplican al arranque de rocas y aunque son menos sen-sibles que los Primarios desarrollan mayor trabajo útil.

/ Estos compuestos son mezclas de sustancias explosi-vas o no, cuya razón de ser estriba en el menor preciode fabricación, en el mejor balance de oxígeno obte-

- nido, y en las características y propiedades que con---" fieren los ingredientes a las mezclas en lo relativo a

sensibilidad, densidad, potencia, resistencia al agua,etc.

.J Los explosivos industriales de uso civil se dividen asu vez en dos grandes grupos, que en orden de impor-- tancia por nivel de consumo y no de aparición en"elmercado son:

--"

.J

A. Agentes explosivos.J

.J

Estas mezclas no llevan, salvo algún caso, ingre-dientes intrínsecamente explosivos. Los principalesson:

.J

- ANFO- ALANFO- HIDROGELES

- EMULSIONES- ANFOPESADO.J

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./

B. Explosivos convencionales

Precisan para su fabricación de sustancias intrínse-camente explosivas que actúan como sensibilizadoresde las mezclas. Los más conocidos son:

- GELATINOSOS- PULVERULENTOS- DE SEGURIDAD

En este capítulo se exponen las características bási-cas de cada explosivo, las sustancias constituyentes yla influencia de diferentes parámetros sobre la eficien-cia alcanzada en las voladuras de rocas.

2. AGENTES EXPLOSIVOS SECOS

Este grupo engloba, como ya se ha indicado, todosaquellos explosivos que no son sensibles al detonadory en cuya composición no entra el agua. El factor co-mún es en todos ellos el Nitrato Amónico,Fig. 11.1, porlo que seguidamente se analizarán algunas de sus pro-piedades.

2.1. Nitrato Amónico

El Nitrato Amónico (NH4NO3)es una sal inorgánicade color blanco cuya temperatura de fusión es 160,6°C.Aisladamente, no es un explosivo, pues sólo adquieretal propiedad cuando se mezcla con una pequeñacantidad de un combustible y reacciona violentamentecon él aportando oxígeno. Frente al aire que contieneel 21% de oxígeno, el NAposee el 60%.

Aunque el NApuede encontrarse en diversas formas,en la fabricación de explosivos se emplea aquel que seobtiene como partículas esféricas o prills porosos, yaque es el que posee mejores características para ab-sorber y retener a los combustibles líquidos y es fácil-mente manipulable sin que se produzcan apelmaza-mientas y adherencias.

La densidad del NA poroso o a granel es aproxi-madamente 0,8 g/cm3, mientras que las densidadesde las partículas del NAno poroso se acercan a la delos cristales (1,72 g/cm3), pero con valores algo infe-riores (1,40-1,45 g/cm3) debido a la microporosidad.El NA de mayor densidad no se emplea debido a queabsorbe peor al combustible y por lo tanto reacciona

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~RATO AMONICO J

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AGENTEEXPLOSIVO

SECO-DENSIFICADO

AGENTE

EXPLOSIVO

SECO (ANFO)

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ALUMINIOPOLlESTIRENO

EXPANDIDOUREA

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AGENTEEXPLOSIVO

SECO-ALUMINIZADO(ALANFO)

AGENTE EXPLOSIVODE MUY BAJA

DENSIDAD PARAVOLADURAS DE

CONTORNO (ANFOPS) '--

AGENTE EXPLOSIVOPARA BARRENOS

CON ALTATEMPERATURA

Figura 11.1. Agentes explosivos secos con base Nitrato Amónico.

más lentamente con él en el proceso de detonación.Normalmente, el NAutilizado tiene una microporo-

sidad del 15%, que sumada a la macroporosidad seeleva al 54%.

En cuanto al tamaño de las partículas suele variarentre 1 y 3 mm.

El NA en estado sólido cuando se calienta por en-cima de 32,1°C, cambia de forma cristalina:

~ ortorrómbiCOtDensidad del cristal = 1,72 g/cm3+ 32YC

y Ortorrómbico Densidad del cristal = 1,66 g/cm 3

Esta transición es acompañada de un aumento devolumen del 3,6%, produciéndose seguidamente larotura de los cristales en otros más pequeños. Cuandolos cristales y se enfrían y existe algo de humedadtienden a aglomerarse formando grandes terrones.

La solubilidad del NAen el agua es grande y varíaampliamente con la temperatura:

A 10°C el 60,0% solubilidadA 20°C e1 65,4% solubilidadA 30°C el 70,0% solubilidadA 40°C el 73,9% solubilidag"

de ahí que el ANFO no se utilice en barrenos húmedos.

La higroscopicidad es también muy elevada, pu-diendo convertirse en líquido en presencia de aire conuna humedad superior al 60%. La adición de sustan-cias inertes hidrofílicas como el caolín o las arcillas en

polvo evitan que el NAabsorba humedad, aunque tam-bién disminuyen su sensibili.dad.

La temp~ratura ambiente juega un papel importanteen el proceso de absorción de la humedad.

En ocasiones, los granos de NA se protegen consustancias hidrófugas que impiden su humedeci-miento superficial.

El NA es -completamente estable a temperatura am-

150

'--

biente, pero si se calienta por encima de 200°C en unrecipiente cerrado puede llegar a detonar. La presen- '--cia de compuestos orgánicos acelera la descomposi-ción y baja la temperatura a la cual ésta se produce. Asícon un 0,1% de algodón el NA empieza a descompo-nerse a los 160°C. "-

TABLA 11.1

'--

'--

"-

2.2. ANFO'--

En 1947 tuvo lugar una desastrosa explosión deNitrato Amónico en Texas City (Estados Unidos), yaque esa sustancia se había intentado proteger con "-

parafinas, y sólo un 1% de ésta ya constituía un buencombustible sensibilizante del NA.

Aparte de la propia catástrofe, este hecho hizo "-centrar la atención de los fabricantes de explosivosen el potencial energético del NA y de sus posibilida-des como explosivo dado su bajo precio.

Cualquier sustancia combustible puede usarse con "-

el NA para producir un agente explosivo. En EstadosUnidos a finales de los años 50 se empleaba polvo decarbón pero, posteriormente, fue sustituido por "-combustibles líquidos ya que se conseguían mezclasmás íntimas y homogéneas con el NA. El productoque más se utiliza es el gas-oil, que frente a otros "-líquidos como la gasolina, el keroseno, etc., presentala ventaja de no tener un punto de volatilidad tanbajo y, por consiguiente, menor riesgo de explosio-nes de vapor.

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TEMPERATURA HUMEDADA PARTIRDE LA CUALAMBIENTE EMPIEZALA ABSORCION

10°C 76%21°C 64%32°C 59%

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---/ Foto 11.1. Gránulos o prills de nitrato amónico.

JLos aceites usados se han aprovechado también

como combustible, pero tienen los inconvenientes de

reducir la sensibilidad a la iniciación y propagación,

J la velocidad de detonación y el rendimiento energé-

tico. Debido a sus altas viscosidades tienden a per-

-, manecer en la superficie de los gránulos de NA ocu-

J pando los macroporos. Actualmente, no está justifi-cado desde un punto de vista económico la sustitu-

ción total o parcial del gas-oil por aceites usados

debido a los inconvenientes que entrañan estos pro-

J ductos.

El contenido de combustible juega un papel im-,

-. portantísimo sobre las diferentes propiedades del

J ANFO. La reacción de descomposición del sistema

equilibrado en oxígeno es:

3NH4NO3 + CHz ---> 3Nz + 7HzO + COzJ

produciendo unas 920 kcal/kg, que puede ser inferior

en los productos comerciales según el contenido en

materias inertes, y un volumen de gases de 970 1.La

mezcla estequiométrica corresponde a un 95,3% de

NA y un 5,7% de gas-oil, que eql!ivalen a 3,7 litros de

éste último por cada 50 kg de NA.

La influencia que tiene el porcentaje de combustible

sobre la energía desprendida y velocidadde detona-ción quedan indicadas en la Fig. 11.2.

Se ve pues que no interesan ni porcentajes inferiores

ni superiores al indicado si se pretende obtener el

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4 106

PORCENTAJE DE GAS-OIL

Figura 11.2. Variación de la Energia termodinámica y Velo-cidad de detonación del ANFO con el contenido de gas-oil.

máximo rendimiento en las voladuras. En ocasiones,como por ejemplo épocas de verano, se suele añadirmás gas-oil al ANFO, pues puede llegar a perderse porel calor hasta e150% del combustible, con una mermaimportante en la eficiencia. El control de calidad delANFO es sencillo, pues consiste en la extracción delgas-oil de una muestra por medio de éter, Fig. 11.3, Ymedida del peso de la misma antes y después del pro-ceso.

DESECADOR

ETER

MUESTRADEANFO

FILTRO

- BOMBADEVACIO

ETER Y GAS-OIL

Figura 11.3. Procedimiento de laboratorio para medir elporcentaje de gas-oil.

También el contenido de combustible afecta a lacantidad de gases nocivos desprendidos en la explo-sión (CO+NO),Fig. 11.4. Cuando en las voladuras loshumos producidos tienen color naranja, ello es un in-dicativo de un porcentaje insuficiente de gas-oil, o bienque el ANFO ha absorbido agua de los barrenos o no seha iniciado correctamente.

La variación de sensibilidad con la cantidad de com-bustible también es acusada, pues con un 2% de gas-oilla iniciación puede conseguirse con un detonador,

151

0,05

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Figura 11.4. Humos producidos por diferentes porcent'3.jesde gas-oil.

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PORCENTAJE DE GAS-OIL

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Figura 11.5. Sensibilidad del ANFO a la iniciación.

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aunque la energía disponible es muy baja, y con unacantidad superior al 7% la sensibilidad inicia! decrecenotablemente.

Tal como se ha indicado anteriormente con el NA,elagua es el principal enemigo del ANFO,pues absorbeuna" gran cantidad de calor para su vaporización yrebaja considerablemente la potencia del explosivo.En cargas de 76 mm de diámetro una humedad supe-rior al 10% produce la insensibilización del agente

DIAMETRO DE LA CARGA-76mm

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3 2.100IJ.J>

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PORCENTAJE DE AGUA

FALLOS\\

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10

Figura 11.6. Influencia del contenido de agua sobre la velo-cidad de detonación.

152

"-

explosivo. En tales casos el único recurso de empleoconsiste en envolver al ANFO en recipientes o vainasimpermeables al agua.

Las características explosivas del ANFO varían tam- ',-bién con la densidad. Conforme ésta aumenta la velo-

cidad de detonación se eleva, pero también es másdifícil conseguir la iniciación. Por encima de una den- '--sidad de 1,2 g/cm3 el ANFO se vuelve inerte no pu-diendo ser detonado o haciéndolo sólo en el área in-mediata al iniciador. "-

El tamaño de los gránulos de NA influye a su vez en ladensidad del explosivo. Así, cuando el ANFO se reducea menos de 100 mallas su densidad a granel pasa a ser0,6 g/cm3,lo que significa que si se quiere conseguir "-una densidad normal entre 0,8 y 0,85 g/cm 3 para alcan-zar unas buenas características de detonación será

preciso vibrarlo o compactarlo.Por otro lado, el diámetro de la carga es un paráme-

tro de diseño que incide de forma decisiva en la veloci-dad de detonación del ANFO. Fig. 11.7.

- 5000

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2.000

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'--o 50 100 150 200 300250 350

DIAMETRO DEL BARRENO (mm)

Figura 11.7. Influencia del diámetro de la carga sobre la "-velocidad de detonación.

El diámetro crítico de este explosivo está influen- '--ciado por el confinamiento y la densidad de carga.Usado dentro de barrenos en roca con una densidad agranel de 0,8 g/cm 3 el diámetro crítico es de unos 25 ,

mm, mientras que con 1,15 g/cm3 se eleva a 75 mm. '---5.400

.......

E;; 4.800o¡:¡eti5 4.200""wowo 3.600oeto

g 3.000...JW>

"-

'--

'--INICIADOR DE PENTOLlTA

(450 g)

rUBO DEFIBRA

"-TUBO DE TUBO DE TUBO DE BARRENO BARRENOPLASTICO ACERO HIERRO EN PIZARRA EN CALIZA

SIN CONFINAR CONFINADO

Figura 11.8. Variación de la velocidad de detonación con el "-confinamiento.

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(ñ.90 Z

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.-/La sensibilidad de iniciación del ANFO disminuye

conforme aumenta el diámetro de los barrenos. En la

~, práctica los multiplicadores de 150 g son efectivos en../ diámetros de carga inferiores a los 150 mm, y por en-

cima de ese calibre se recomiendan multiplicadores de400 a 500 g.

Aunque el ANFO se emplea predominantementecomo carga a granel, es importante saber que la ener-gía por metro lineal de columna disminuye con el de-

../ sacoplamiento. Cuando el confinamiento de la cargano es grande la "VD» y la presión máxima sobre lasparedes de los barrenos disminuyen.

.-/

.-/2.3. ALANFO

~

Como la densidad del ANFO es baja, la energía que../ resulta por unidad de longitud de columna es pequeña.

Para elevar esa energía, desde 1968 se viene aña-~, diendo a ese agente explosivo productos como el Alu-../ minio con unos buenos resultados técnicos yeconó-

micos, sobre todo cuando las rocas son masivas y loscostes de perforación altos.

Cuando el aluminio se mezcla con el nitrato amónicoy la cantidad es pequeña la reacción que tiene lugar es:

2AI+ 3NH4NO3-> 3Nz + 6HzO+ AlzO+ 1650 cal/g

../

./

Pero si el porcentaje de aluminio es mayor, la reac-ción que se produce es:

./2AI+ NH4NO3-> Nz + 2Hz + AlzO3+ 2300 cal/g

En la Fig. 11.9 se indica la energía producida por elALANFO con respecto al ANFO para diferentes canti-dades de metal añadidas.

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5 10 15 2bPORCENTAJE DE ALUMINIOEN EL ANFO

Figura 11.9. Efecto del Aluminio sobre la Energia desarro-llada con respecto a una misma cantidad de ANFO../

" El límite práctico, por cuestiones de rendimiento yeconomía se encuentra entre el 13 y el15 %. Porcenta-jes superiores al 25% hacen disminuir la eficienciaenergética.

Las especificaciones que debe cumplir el aluminioson: en cuanto al tamaño que se encuentre casi el

./

./

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100% entre las 20 y las 150 mallas y en cuanto a lapureza que sea superior al 94%.

En estos agentes explosivos, la pureza no es tancrítica como en los hidrogeles, ya que no es de temer laacción galvánica producida por los cambios de pH.Esto significa que restos o desechos de aluminio deotros procesos pueden emplearse en la fabricación delALANFO.

El límite inferior de tamaño es debido a que si el Al

está en forma de polvo pueden producirse explosionesincontroladas.

3. HIDROGELES

Los hidrogeles son agentes explosivos constituidospor soluciones acuosas saturadas de NA, a menudocon otros oxidantes como el nitrato de sodio y/o el decalcio, en las que se encuentran dispersos los com-bustibles, sensibilizantes, agentes espesantes y gelati-nizantes que evitan la segregación de los productossólidos.

El desarrollo de estos explosivos tuvo lugar a finalesde la década de los 50 cuando Cook y Farnam consi-guieron los primeros ensayos positivos con una mez-cla del 65% de NA, 20% de Al y 15% de agua.

Tras esos primeros resultados, Cook empezó a utili-zar como sensibilizante el TNT, y así comenzó en Ca-nadá la fabricación comercial bajo patente, extendién-dose después a Estados Unidos.

Posteriormente, se realizaron las primeras experien-cias con hidrogeles sensibilizados con aluminio. Estemetal planteaba serios problemas de empleo, puesreaccionaba con el agua a temperatura ambiente des-prendiendo hidrógeno. Para evitar ese fenómeno sepasó a proteger las partículas de aluminio con pro-ductos hidrófugos.

Ya en 1969 la Dupont desarrolló unos nuevos hidro-geles que se caracterizaban por no contener los com-puestos explosivos tradicionales, ni metales particu-lados como sensibilizantes fundamentales, sino queincorporaban como combustible sustancias orgánicascomo las derivadas de las aminas, parafinas, azúcares,etc.

En la Fig. 11.10 se indican los principales tipos deex'plosivos acuosos obtenidos a partir del NitratoAmónico, en dos grandes grupos que son los hidroge-

Iys y las emulsiones con sus mezclas.Gentrándonos en los hidrogeles que se emplean

actualmente, el proceso de fabricación se basa en elmezclado .de una solución de oxidantes con otra denitrato de monometilamina (NMMA) Y la adición dediversos productos sólidos y líquidos, tales como oxi-dantes, espesantes, gelatinizant'es, etc.

La solución de oxidantes está constituida por agua,

nitrato amónico y nitrato sódico, a la que se aportatio-urea y parte de las gomas que permiten conseguiruna viscosidad alta para retener las burbujas de gas. Elnitrato sódico tiene las ventajas de disponer de una

gran cantidad de oxígeno y de disminuir el punto decristalización de las soluciones salinas.

La solución de NMMA se prepara calentando losbidones en los cuales se transporta, ya que ésta se

153

'--

"-

'-TNT

EXPLOSIVOS CONV.XPLOSIVOS CON N(1." GENERACION)

ALUMINIO

(2' GENERACION)

ALUMINIONITRATO AMINAMICROBALONES. yOTROS SENSIBILlZ.(3." GENERACION)

EMULSIFICANTESAGUA

MICROBALONES '--

HIDROGELSENSIBILIZADOPARA GRANDES

DIAMETROS

'--

AGENTE EXPLOSIVOHIDROGEL

ALUMINIZADO

EXPLOSIVOHIDROGEL

PEQUEÑO DIAMETRO',--

AGENTE EXPLOSIVOHIDROGEL

SENSIBILIZADOCON AIRE

EMULSIONES ANFO PESADO

'--

'--

Figura 11.10. Agentes explosivos acuosos producidos a partir del NA.

De.-60zo

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PORCENTAJE DE NA

80

Figura 11.11. Temperatura de cristalización del sistema NAINS/AGUA según la composipión y densidad.

encuentra solidificada al tener un punto de cristaliza-ción entre los 33 y 39°C. Este producto tiene unascaracterísticas como sensibilizante excelentes, pueses muy buen combustible con un balance de oxígenomuy negativo y alta densidad, y además es poco sensi-

154

"-

~

ble a efectos dinámicos subsónicos de choques y ro-ces. Las proporciones de NMMA en los hidrogeles os-cilan entre el 10 y el 35%.

La mezcla de aditivos sólidos está formada por alu- "-

minio, almidón, gomas y otras sustancias ell menorproporción.

El aluminio aumenta proporcionalmente la sensibi- '"lidad de los hidrogeles y las gomas, y el almidón sirvepara espesar las mezclas. En ocasiones se añaden com-puestos capaces de formar enlaces cruzados que pro- "-

ducen la gelatinización de los hidrogeles.Por otro lado, como el porcentaje de agua utilizado

no es suficiente para disolver todos los nitratos, ciertacantidad de éstos se añaden en estado sólido for- "-

mando parte de la fase dispersa.Para modificar la densidad se puede proceder a la

gasificaci6n química, generalmente con nitrito de so- "-

dio, o a la adición de productos de baja densidad,microesferas de vidrio, etc.

La mezcla de todos esos componentes se realiza de "-

forma continua o discontinua con mezcladoras dota-

das de agitación y que pueden estar instaladas enplantas fijas o sobre camiones.

En cuanto a las características de los hidrogeles, "-ya que en su composición no se utilizan sensibili-zantes intrínsecamente explosivos, poseen una se-guridad muy alta tanto en su fabricación como en su "-

manipulación. A pesar de esto, presentan una aptituda la detonación muy buena que hacen que algunoshidrogeles puedan emplearse en calibres muy pe- "-

queños e iniciarse con detonadores convencionales.La resistencia al agua es excelente y la potencia, que

es una característica fundamental de aplicación, esequivalente o superior a la de los 'explosivos conven- '-

"-

../En lo referente a los humos de voladura, los hidro-

geles sensibilizados con aluminio presentan unas cali-dades de humo mejores que las obtenidas con explosi-vos convencionales.

cionales, pudiendo ajustarse en función de la formula-ción del hidr'ogel. Las energias desarrolladas oscilan

../ en el rango de las 700 a las 1.500 cal/g.La densidad puede también modificarse, desde 0,8

hasta 1,6 g/cm J, partiendo de un valor básico com-prendido entre 1,4 Y 1,5. Mediante la adición de gasifi-

../ cantes químicos, como ya se ha indicado, o de aditivosde baja densidad puede reducirse tal parámetro. Esasdisminuciones influyen sobre los explosivos haciendo

./ que la velocidad de detonación aumente en muchoscasos, así como su sensibilidad.

EMULSIONES4.

Este grupo de explosivos, que es el de más recienteaparición en el mercado, mantiene las propiedadesde los hidrogeles ya citados, pero a su vez mejorados características fundamentales como son la po-tencia y la resistencia al agua.

El interés de estos productos surgió a comienzosde la década de los 60, cuando se investigaban lasnecesidades básicas de un explosivo para que seprodujera el proceso de detonación combinando unasustancia oxidante con un aceite mineral. Estosconstituyentes han permanecido químicamente inva-riables durante muchos años (nitrato amónico + gasoil), pero, sin embargo, la forma física ha cambiadodrásticamente.

En la Tabla 11.2 se resumen,en el orden cronológicode aparición de los explosivos, los oxidantes, combus-tibles y sensibilizadores empleados en la fabricaciónde cada uno de ellos.

Desde un punto de vista químico, una emulsión es unsistema bifásico en forma de una dispersión estable deun líquido inmiscible en otro.

Las emulsiones explosivas son del tipo denominado"agua en aceite» en las que la fase acuosa está com-puesta por sales inorgánicas oxidantes disueltas enaguay la fase aceitosa por un combustible líquidoinl11iscible con el agua del tipo hidrocarbonado.

El desarrollo de los explosivos ha llevado aparejadouna reducción progresiva del tamaño de las partículas,pasando desde los sólidos a las soluciones salinas consólidos y,por último, a las microgotas de una emulsiónexplosiva. Tabla 11.3.

Se comprende así, que la dificultad de fabricación de

INICIACION CON

I DETONADOR N' 8,~I

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oS

./ i54.500o«z~w 4.000o

../ \!5o:33.500oo..JW

./>

13.000

IIII

II

II

/I

I/

//

/

"INICIACIONCON .../MULTIPLlCADOR /'DE 17g. PENTO~

./ 1,30 1,351,10 1,15 1,20 1,25

DENSIDAD (g/cm')

1,00 1,05

Figura 11.12. Influencia de la densidad de los hidrogelessobre la velocidad de detonación y sensibilidad.

./

Como es obvio, la variedad de productos que puedenobtenerse con distintas composiciones es muy grande.Desde los hidrogeles encartuchados, semejantes a losexplosivos gelatinosos convencionales, hasta los verti-bles que tienen unas características reológicas quehacen que puedan tratarse como fluidos. En este úl-timo caso se pueden aprovechar beneficiosamente lasventajas derivadas de una carga mecanizada así comodel hecho de rellenar totalmente el hueco de los barre-nos perforados.

..-/

./

./

./TABLA 11.2

""'

./

""'

./

/

/

./

./

155./

.

EXPLOSIVO OXIDANTE COMBUSTIBLE SENSIBILlZANTE

.,.DINAMITAS SOLIDO SOUDO LIQUIDO

Nitratos Materias absorbentes Nitroglicerina(sensibilizantes) Gasificantes

ANFOS SOLIDO LIQUIDONitratos Aceites Poros

HIDROGELES SOLIDO/LIQUIDO SOLIDO/LIQUIDO SOLIDO/LIQUIDONitratos Aluminio TNTSoluciones salinas Sensibilizante NMMA, MAN

Aluminio en polvo.Gasificantes

EMULSIONES LIQUIDO LIQUIDOSoluciones salinas Aceites Gasificantes

Parafi nas

TABLA 11.3. D!MENSIONES DE LOS OXIDANTES EN LOS EXPLOSIVOS (Bampfield y Morrey, 1984)"-.

las emulsiones se encuentra en la fase aceitosa pues,por imperativo del balance final de oxígeno, el 6% enpeso de la emulsión, que es el aceite, debe englobar al94% restante que se encuentra en forma de microgo-taso

En la Tabla anterior las velocidades de detonación

de cada uno de los explosivos, que corresponden a undiámetro dado, reflejan la fuerte dependencia de laeficiencia de la reacción con el tamaño de las partícu-las.

La estructura de las emulsiones se observa en las

fotografías adjuntas, donde las microgotas de soluciónsaturada (oxidante) adoptan una forma poliédrica y node esferas, con una fase continua de aceite que lasenvuelve. En la Foto 11.2. c el tamaño de las microgo-

a. x 1.250

b. x 10.000

~

C. x 50.000

Foto 11.2. a, by c. Estructura de las emulsiones (Cortesíade Bamptield y Morrey, 1984).

156

"-.

\....

'-

tas comparado con el de un prill de nitrato amónico es "-

100 veces más pequeño.Para conseguir una sensibilización adecuada de los

explosivos cuando éstos no contienen sensibilizantes ,-químicos, sólidos o líquidos, se precisa un mecanismofísico como el de las burbujas de gas, que al ser com-primidas adiabáticamente producen el fenómeno de "-

"Puntos Calientes» que favorecen tanto la iniciacióncomo la propagación de la detonación.

Los agentes gasificantes que se utilizan estánconstituidos por poliestireno expandido o microes-feras de vidrio.

En lo referente a los tipos de emulsión, bajo esetérmino quedan englobados productos de diferentespropiedades relacionadas con las características dela fase conti nua y su efecto sobre la viscosidad yconsistencia.

"-

Según el tipo de combustible, gas-oil, parafinas,gomas, etc., las características reológicas de lasemulsiones son distintas, así como sus aplicacionesy métodos de empleo. También el tipo de agente "-

emulsificante que se utilice para reducir la tensiónsuperficial entre los dos líquidos inmiscibles y per-mitir la formación de la emulsión, puede ayudar aevitar los problemas de coagulación en grandes go-tas de la solución de nitrato amónico, así como elfenómeno de cristalización de las sales.

Otro aspecto a tener en cuenta es el enfriamiento delproducto desde el momento de su fabricación, que se

'-

AN (NITRATO AMONICO)

¡-

(91%)

'"

'"

ANFO+6%FO(GAS-OIL)

(94 0/oAN+6% Fa)

T(81%)

EMULSION

75% AN + 6 % Fa

+18 % AGUA Y 1,0 % EMULSIFICANTE

+18% AGUA

+1 % EMULSIFICANTE\"

Figura 11.13. Composición básica de una emulsión."

'-

EXPLOSIVO TAMAÑO (mm) ESTADO VELOCIDAD DE

DETONACION (km/s)

ANFO 2 Sólido 3,2DINAMITA 0,2 Sólido 4,0HIDROGEL 0,2 Sólido/Líquido 3,3EMULSION 0,001 Líquido 5,0-6,0

../

realiza a unas temperaturas próximas a los BO°C,hastael instante de empleo.

El esquema de preparación de las emulsiones, tantoencartuchadas como a granel, se representa en la Fig.11.14. A partir de los diferentes componentes: faseacuosa oxidante, fase combustible y agente emulsifi-

../ cante-estabilizante, y previo calentamiento de éstos,se procede a una intensa agitación dinámica obte-niendo una emulsión básica que posteriormente se

../ refina para homcigeneizarla yestabilizarlaeneltiempo.A continuación, se mezcla con los productos secosque se adicionan para ajustar la densidad o la potencia

../ del explosivo. Esos productos sólidos pueden ser:aluminio en polvo, agentes gasificantes reductores

"" de densidad, gránulos de nitrato amónico, etc.

../ El polvo de aluminio aunque aumenta la energíadesarrollada por el explosivo tiene un efecto reductorde la velocidad de detonación.

Por otro lado, la sensibilidad de la emulsión dismi-../ nuye conforme aumenta la densidad, siendo necesario

trabajar por encima del diámetro crítico y utilizar ini-ciadores potentes.

../

../ 'A'ECOMBUSTIBLE EMULSIFICANTES'ASE ACUOSA

ENCARTUCHAOO A GRANEL

../

MEZOAOOR-QEMULSlON

T-Q1

M<ROE'HRAS'HOMOGtNEIZAOOR ALUMINIO.

P"'LLS.

../

ENCARTrHADO

EH1ADOEMPAQUETADO

../CARGAA GRANEL BOMBEADOA

-9~DlRECTAAGEHTES GRANELEN ""0

GASIFK;ANTES

BOMBA CONTENEDORBARRENO

../

'ARRENO

../ Figura 11.14. Esquema de producción de emulsiones.

./

La tendencia actual hacia el empleo de las emulsio-nes en las operaciones de arranque con explosivosestriba en las numerosas ventajas que presentan:

../Menor precio, ya que en su fabricación no se pre-cisa el uso de gomas y féculas de alto coste.

- Excelente resistencia al agua.

- Posibilidad de conseguir productos con"/:jensida-des entre 1 y 1,45 glcm J.

- Elevadas velocidades de detonación, 4.000 a5.000 mis, con poco efecto del diámetro de en-cartuchado.

- Gran seguridad de fabricación y manipulación.

- Posibilidad de mecanizar la carga y preparar mez-clas con ANFO.

./

../

../

./Por el contrario, los inconvenientes que plantean

son los derivados de unas condiciones de preparaciónmuy estrictas, la alterabilidad por las bajas tempera-turas, la contaminación durante la carga si se utiliza agranel, el tiempo de almacenamiento y los períodosprolongados de transporte.

./

/

5. ANFO PESADO

En la tecnología actual de voladuras es incuestiona-ble que el ANFO constituye el explosivo básico. Diver-sos intentos se han dirigido hacia la obtención de unamayor energía de este explosivo, desde la trituraciónde los prills de nitrato amónico de alta densidad hastael empleo de combustibles líquidos de alta energía,como las nitroparafinas, el metanol y el nitropropano,pero comercialmente no han prosperado.

El ANFO Pesado, que es una mezcla de emulsiónbase con ANFO, abre una nueva perspectiva en elcampo de los explosivos.

El ANFO presenta unos huecos intersticiales quepueden ser ocupados por un explosivo líquido como laemulsión que actúa como una matriz energétíca. Fig.11.15.

GRANULOSDENITRATOAMONICO

Figura 11.15. Estructura del ANFO Pesado.

Aunque las propiedades de este explosivo dependende los porcentajes de mezcla, las ventajas principalesque presenta son:

- Mayor energía

- Mejores características de sensibilidad

- Gran resistencia al agua

- Posibilidad de efectuar cargas con variación deenergía a lo largo del barreno.

La fabricación es relativamente fácil, pues la matrizemulsión puede ser preparada en una planta fija ytransportada en un camión cisterna hasta un depósitode almacenamiento o ser bombeada a un camión mez-clador. Con estos camiones pueden prepararse in-situlas mezclas de emulsión con nitrato amónico y gas-oilen las proporciones adecuadas a las condiciones detrabajo. Fig. 11.16.

En la Fig. 11.17se muestra lavariación de la PotenciaRelativa en Volumen (ANFO = 100) en un ANFO Pe-sado en función del porcentaje de emulsión.

Puede verse cómo un ANFO Pesado 70/30 es supe-rior en potencia a un ALANFO del 5% y una mezcla60/40 es casi comparable a un ALANFO del 10%. Curio-samente, cuando la matriz de emulsión aumenta por

157

PUEDE CARGARSE FACILMENTE ,GENERALMENTE NO PUEDE C.

CARGA CON HELICOIDE

4.'[00 mi.6.000 mi,,

VELOCIDAD DE DETONACION TEORICA

Figura 11.16. Características de carga y resistencia al aguade diferentes tipos de ANFO Pesado (Ou Pont, 1986).

~ 140ZW:2':J--10130.>ZW<:t:::: 120.1- 5% Al ANFOt:¡--1W~

::! 110 /U /z /w /b /CL _--¿ANFO100 ..

o 10 20 30 40 50EMULSION EN LA MEZCLA (%)

~ 10% Al ANFOd = 1,30

60

Figura 11.17. Variación de la potencia y densidad de unANFO Pesado según el porcentaje de emulsión (Bampfield y

Morrey, 1984).

encima del 40% la potencia disminuye debido a que laseparación de las partículas de ANFO resulta elevadapara que éstas actúen eficientemente como puntoscalientes y propagadoras de la onda de choque.

E 1755<:t(!)

~ 150u<:t--1Wo 125oD::1-W:2'<:t 100.o

DENSIDAD

PESO DELINICIADOR

(gramos)

75O

1,0e/9020 30' 40 50

EMULSION EN LA MEZCLA (%)6010

Figura 11.18. Variación de la sensibilidad del ANFO Pesadocon el porcentaje de emulsión de la mezcla (Bampfield y

Morrey, 1984).

158

La densidad de la mezcla aumenta con el porcentajede emulsión. alcanzándose la energía máxima para unvalor de ésta de 1,3 g/cm 3 aproximadamente.

En la Fig. 11.18 se indica la variación de la sensibili-dad del ANFO Pesado conforme aumenta el porcentajede emulsión. La sensibilidad disminuye al incremen-tarse la densidad, siendo necesario cada vez un inicia-dor de mayor peso. Para u na densidad de 1,33 se nece-sita un multiplicador de Pentolita de 450 g como mí-nimo.

Con la reciente aceptación del ANFO Pesado en laindustria, esos mismos explosivos pero aluminizadoshacen posible pensar en una mejora de la eficiencia delas operaciones y ahorro de costes, al tratarse de pro-ductos de una alta potencia volumétrica y con un preciorelativamente bajo.

El aluminio incrementa la energía total producida, lapotencia relativa en volumen, la temperatura y la pre-sión de detonación. El efecto de la adición de aluminioa un ANFO Pesado 70/30 (ANFO/emulsión) se muestraen la Fig. 11.19.

PRES/ON DE DETONAC/ON

o1-ZW:;::)<:t

POTENCIA VOLUMETRICA (Relativa al ANFO de O.85g/cm8)

o 5 10 15 20 25PORCENTAJE DE ALUMINIO

Fig. 11.19. Efecto de la adición de aluminio a unANFO Pesado 70/30 (ANFO/emulsión) sobre las

diferentes propiedades características.

La Tabla 11.4. recoge las potencias del ANFO, lasemulsiones y diversos ANFOS Pesados preparados apartir de nitrato amónico poroso de baja densidad, ydistintos porcentajes de aluminio.

La.reacción del aluminio durante la detonación dalugar a la formación de óxidos sólidos y no productosgaseosos. El volumen de gas que se genera por elexplosivo es, por esto, reducido. El calor de formaciónde los óxidos de aluminio es muy alto, 16.260 kJ/kg,resultando una ganancia considerable del calor deexplosión que aumenta la temperatura de los gases.Este aumento de la temperatura ayuda a reducir elvolumen de los gases, desarrollando éstos un mayortrabajo al estar más calientes. La adición de aluminiofacilita el desarrollo de una mayor cantidad de trabajopara una misma cantidad de explosivo, pudiéndoseentonces aumentar la piedra y el espaciamiento de los

]O 90 60 7,0 60 5? 4,0 30 2,0 10 9% ANFO

o 10 20 30 40 50 60 70 BO 90 100, , , , , , , , , ,% EMULSION

].10 1.24 1.331.35 1.29 1.29 1,30, , " " ,DENSIDAD

9 NINGUNA , MARGINAL , EXCELENTE 100

RESISTENCIA AL AGUA

NO PUEDE SER BOMBEADO , DIFICIL ,PUEDE SER FACILMENTEBOMB.

BOMBEABILlDAD

TABLA 11.4.

Fuente: CROSBY y PINCO (1991).

esquemas, mientras que se mejora la fragmentaciónresultante de las voladuras.

La Fig. 11.20. permite definir la composición óptimade un explosivo para obtener una potencia dada. Laspotencias relativas en volumen con respecto al ANFOvarían entre 1,0 Y 1,9.

. 15o214~::>13--J<1:12w011

~ 10<1:

~ 9

.~ 8((

o 7a.6

rt

5

4

3

2

1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9

POTENCIA VOLUMETRICA(Relativa al ANFO de 0,85 g/cm3)

Fig. 11.20. Potencias relativas obtenidas con diversos porcen-tajes de aluminio contenido en ANFOS Pesados.

6. EXPLOSIVOS GELATINOSOS

Alfred Nobel en 1875 descubrió que una gran canti-

dad de nitroglicerina (NG) podía disolverse y quedarretenida en nitrocelulosa (NC), obteniéndose un pro-ducto con consistencia plástica de fácil uso y manipu-lación en aquella época. Esa gelatina explosiva for-mada por e192% de NG y e18% de NC tenía un balancede oxígeno nulo y desarrollaba una energía inclusosuperior que la NG pura.

"'Posteriormente, con intención de reducir la potenciade esa mezcla explosiva se añadieron sustancias oxi-dantes y combustibles, en las proporciones adecuadaspara mantener el balance de oxígeno, de manera queademás de reducir considerablemente el coste de fa-bricación se conservaba la consistencia gelatinosa.Así, el porcentaje de NC-NG de las gelatinas explosivasactuales oscila entre el 30 y el 35%, y el resto corres-ponde a los oxidantes como el nitrato amónico, a loscombustibles y a otros productos especiales que sir-ven para corregir la higroscopicidad de los nitratos. Apesar de la pequeña cantidad de NG, las potenciasresultantes no son tan bajas como parecerían a sim-ple vista, pues se alcanzan niveles próximos al 80%de la goma pura.

159

POTENCIA RELATIVA EN

EXPLOSIVO DENSIDADPOTENCIA RELATIVA EN VOLUMEN RESPECTO AL

(g/cm')EN PESO (ANFO = 100) ANFO de 0,85 g/m'

(ANFO = 1,00)

ANFO 0,85 100 1,00

AI/ANFO (5% Al) 0,88 112 1,16

AI/ANFO (10% Al) 0,91 123 1,32

AI/ANFO (15% Al) 0,94 134 1,48

NCN EMULSION (0% Al) 1,15 78 1,06

NCN EMULSION (5% Al) 1,21 91 1,30

NCN EMULSION (10% Al) 1,27 103 1,54

NCN EMULSION (15% Al) 1,30 117 1,79

ANFO + 10% EMULSION 0,93 98 1,07

(0% Al)ANFO + 20% EMULSION 1,01 96 1,14

(0% Al)ANFO + 30% EMULSION 1,11 93 1,21

(0% Al)ANFO + 40% EMULSION 1,20 91 1,28

(0% Al)ANFO + 50% EMULSION 1,29 89 1,35

(0% Al)ANFO + 30% EMULSION 1,14 105 1,41

(5% Al)ANFO + 30% EMULSION 1,16 116 1,58

(10% Al)ANFO + 30% EMULSION 1,19 127 1,78

(15% Al)

Las ventajas principales de estos explosivos que sehan utilizado con mucha profusión hasta épocas re-cientes son:

- Potencias elevadas.

- Altas densidades, desde 1,2 hasta 1,5 glcm 3.

- Elevadas velocidades de detonación, entre 5.000y 6.000 mis.

- Gran resistencia al agua y estabilidad química.

Los inconvenientes más importantes que presentanson:

- Riesgo de accidentes en la fabricación y trans-porte.

- Sensibles a estímulos subsónicos y por consi-guiente elevado peligro si la maquinaria golpea oimpacta con restos de explosivo.

- Produce dolores de cabeza, pues la NG dilata losvasos sanguíneos.

- Reducida flexibilidad para la utilización en condi-ciones ambientales extremas.

- Elevados costes de fabricación.

Las principales aplicaciones de estos explosivos secentran en el arranque de rocas duras y muy duras,como cargas de fondo, y en voladuras bajo presión deagua y en barrenos húmedos.

7. EXPLOSIVOS PULVERULENTOS

Aquellas mezclas explosivas sensibilizadas con NGpero con un porcentaje inferior al 15%, tienen unaconsistencia granular o pulverulenta.

Dentro de este grupo de explosivos caben distinguiraquellos que poseen una base inerte y los de baseactiva. Los primeros, actualmente en desuso, fuerondesarrollados por Nobel en 1867 y se componían de NGy kieselghur o tierra de infusorios calcinada. Los debase activa, se fabrican en su mayoría sustituyendo lassustancias inertes por una mezcla de oxidantes y com-bustibles que aportan una potencia adicional.

El primer oxidante utilizado fue preferentemente elnitrato sódico, que se sustituyó después por el nitratoamónico de mayor eficiencia energética. Té\.,p1biéneneste caso se emplean aditivos especiales para reducirla higroscopicidad del NA.

En otros explosivos pulverulentos parte de la NG essustituida, total o parcialmente, por TNT.

Las características que poseen estas mezclas explo-sivas son:

- Potencias inferiores a las de los gelatinosos.

- Velocidades de detonación y densidades inferio-res, de 3.000 a 4.500 mis yde 0,9 a 1,2glcm 3 respec-tivamente.

- Muy poca resistencia al agua.

- Adecuados para rocas blandas y semiduras comocarga de columna.

160

"-

8. EXPLOSIVOS DE SEGURIDAD

Se denominan Explosivos de Seguridad, en otros \,países Permisibles, a aquellos especialmente prepara-dos para su uso en minas de carbón con ambientesinflamables de polvo y grisú. Su característica princi- "-

pal es la baja temperatura de explosión. .Actualmente, los Explosivos de Seguridad se clasifi-

can en dos grupos. El primero, es el que en su compo- "-sición se encuentra un aditivo que juega el papel deinhibidor de la explosión, generalmente cloruro só-dico, que según su granulometría, porcentaje, etc., au-menta con mayor o menor intensidad el grado de se- "-guridad frente a una atmósfera inflamable.bio manual, mientras que las de sección redonda se uti-lizancuandolas perforadorasdisponende cambiadores '-

El segundo grupo, de más reciente aparición y de-nominadosde SeguridadReforzadao de Intercambio "-lónico, consiguen rebajar la temperatura de explosiónmediante diversos ingredientes que al reaccionar en elmomento de la detonación forman al inhibidor en esemismo instante. Estos explosivos suelen estar consti- '-tuidos por un pequeño porcentaje de Ng, un combus-tible, y el par salino nitrato sódico-cloruro amónico. Lareacción que tiene lugar es: '-

NaNO3 + NH4CI --+ NaCI + NH4NO3

el nitrato amónico actúa después como oxidante y elcloruro sódico en estado naciente es el que tiene ungran poder refrigerante, mucho mayor que en los ex-plosivos de seguridad clásicos.

Si, por un fallo, un cartucho de explosivo de inter-cambio iónico detona al aire o bajo unas condicionesde confinamiento débiles, los fenómenos que tienenlugar son la descomposición explosiva de la nitrogli-cerina y la acción inhibidora del cloruro amómico yaque no se produce la reacción del par salino. En cual-quier caso, se evita la deflagración que sería muy peli-grosa en una atmósfera inflamable.

Las características prácticas de los explosivos deseguridad son: una potencia media o baja, velocidadesde detonación entre 2.000 y 4.500 mis, densidades en-tre 1 y 1,5 g/cm3 y mala resistencia al agua, salvo enalgún compuesto.

'-

\..

\..

\..

, 9. POLVORAS \..

Actualmente, la pólvora para uso minero tiene lasiguiente composición: Nitrato Potásico (75%), Azufre(10%) y Carbón (15%). Presentándose siempre granu-lada ygrafitada, con dimensiones que oscilan entre 0,1mm y 4 mm y envasada generalménte en bolsas de 1,2,5 Y5 kg.

La velocidad de combustión depende de la densidadde la pólvora y condiciones de confinamiento, y essiempre inferior a los 2.000 mis, por loque obviamentees un explosivo deflagrante.

La potencia que desarrolla con respecto a la gomapura es del orden del 28%, y la energía específica de

\..

'-

./

23.800 kgm/kg, con una temperatura máxima de unos200°C. La resistencia al agua es muy mala.

Hoy en día, la utilización de la pólvora se ha reducidoa la extracción de bloques de roca ornamental y alarranque de materiales muy elastoplásticos como losyesos, que rompen mejor bajo el efecto continuado de

/ los gases que por una tensión puntual instantánea. Setrata pues de aprovechar el gran empuje de los gasesmás que el efecto rompedor que es bajo.

./

./

./ 10. EXPLOSIVOS DE DOS COMPONENTES

./ Los explosivos de dos componentes, también llama-dos explosivos binarios, están constituidos por dos sus-tancias que individualmente pueden clasificarse comono explosivas.

Cuando se transportan o almacenan separadamente,normalmente, no están reguladas como si fueran explo-sivos, aunque sí deben ser protegidas de los robos.

El explosivo binariQ más común es una mezcla denitrato amónico pulverizado y nitrometano, aunque tam-bién se han utilizadootros combustibles de ,cohetes. Losdos componentes se suelen transportar al área de tra-bajo en recipientes separados, y a continuación el com-bustible líquido es vertido en el recipiente de nitratoamónico. Depués de un tiempo de espera predetermi-nado la mezcla se vuelve sensible al detonador y yaestá lista para su uso.

Los explosivos binarios se utilizancuando se requie-ren pequeñas cantidades de explosivos, como sucedeen obras especiales de cimentaciones, nivelaciones,zanjas de cables, etc.

Cuando los consumos son elevados, el mayor precioy el inconveniente de tener que preparar las mezclasen el lugar de trabajo les hacen poco atractivos frente alos explosivos convencionales.

/

/

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/

Foto 11.3. Preparación de un cartucho de explosivo binario(Cortesia de Kinepak, Inc.).

11. EXPLOSIVOS COMERCIALIZADOSEN ESPAÑA

En las Tablas 11.5 y 11.6 se resumen las característi-cas técnicas principales de los explosivos comercialesen España por la UEE, S. A.

Como puede observarse existen siete familias de ex-plosivos: ANFOS, hidrogeles, emulsiones, ANFOS Pe-sados, gelatinosos, pulverulentos y de seguridad.

Además de indicarse los campos de aplicación de los

distintos tipos de explosivos, se dan los valores ca-racterísticos de diferentes propiedades.

La potencia relativa, expresada en tanto por ciento, serefiere a la goma pura, que se toma como explosivo pa-trón asignándole el valor 100. Las pruebas realizadaspara medir la energía disponible para producir los efec-tos mecánicos son las del bloque de plomo (Traulz) ymortero balístico.

La densidad de encartuchado es una característica

muy interesante de los explosivos, que depende en granpprte de la granulometría de los componentes sólidos ytipo de materias primas empleadas en su fabricación.

La velocidad de detonación señalada corresponde aensayos realizados con cartuchos de 26 mm de diáme-tro, cebados con un detonador del número 8.

Finalmente, se indica el calor de explosión y la resis-tencia al agua. Esta última refleja el comportamiento delos explosivos ante la humedad y depende de su com-posición. A medida que aumenta la proporción de salesoxidantes disminuye la resistencia al agua, especial-mente en el caso del nitrato amónico, por ser muy hi-groscópico. Por el contrario, las gomas y los hidrogelesson los explosivos que mejor se comportan en ambien-tes húmedos o bajo agua.

Por otro lado, en la Tabla 11.6 se reflejan las dimen-siones de los cartuchos de los diferentes tipos de explo-

sivos que se comercializan, el peso aproximado y el tipode encartuchado empleado.

161

mf\)

TABLA 11.5 CARACTERISTICAS DE LOS EXPLOSIVOS UEE

Fuente: UNION ESPAÑOLA DE EXPLOSIVOS, S. A.

/' /

TIPO DE POTENCIADENSIDAD VELOCIDAD DE CALOR DE

RESISTENCIANOMBRE COMERCIAL RELATIVA DETONACION EXPLOSION PRINCIPALES APLICACIONESEXPLOSIVO

("lo)(g/cm')

(m/s) (cal/g)AL AGUA

Nagolita > 70 0,80 2.000 925 Mala Voladura de rocas blandas y como carga decolumna de barrenos

ANFOS Alnafo >80 0,80 2.000 1.175 Mala Voladura de rocas blandas y semiduras

Naurita > 70 0,80 2.000 1.108 Mala Para barrenos con temperaturéj.s elevadas

Riogel2 > 72 1,15 3.500 860 Excelente Carga de fondo de barrenosPara trabajos subterráneos

HIDROGELES

Riogur R/Riogur F > 72 1,10 3.500/7.000 860 Excelente Voladuras de contorno

Riomex E 20/24 > 65/> 70 1,15 5.000 713/863 Excelente Carga de fondo de barrenos

'it Para trabajos subterráneos

EMULSIONES Riomex V 20/24 > 67/> 72 1,25 5.000 694/869 Excelente Carga de barrenos de mediano y gran calibrea cielo abierto

Riomex V 150/154 ). 67/> 72 1,25 5.000 655/852 Excelente Carga de barrenos de mediano y gran calibrea cielo abierto

",

Emunex 3.000 > 75 1,10 3.300 833 Mala Voladura de rocas blandas y semiduras, y,carga de columna de barrenos

ANFOSPESADOS Emunex 6.000/8.000 > 65/> 70 1,20/1 ,25 4.500 795/744 Buena-Excelente Carga de barrenos de mediano y gran calibre

a cielo abierto

Goma 1-ED > 90 1,45 6.000 1.205 Muy buena Voladura de rocas muy duras a cielo abiertoy en interior

GELATINOSOS .Goma 2E-C > 85 1,40 5.200 1.114 Buena Carga de fondo de barrenos

Voladura de rocas duras a cielo abierto

y en interior

Amonita 2-1 > 70 1,00 3.000 802 Débil Voladura de rocas semiduras y blandasPULVE.RULENTOS Ligamita 1 >77 1,10 3.500 998 Mala Voladura de rocas semiduras y blandas

Pe r migel > 54 1,10 2.800 705 Excelente Explosivo Tipo 11.Voladura en minas de carbón

Explosivo de seguridad n.O9 > 45 1,60 4.000 767 Excelente Explosivo Tipo 11.Voladuras en minas de carbónEXPLOSIVOSDE Explosivo de seguridad n.' 20 SR > 37 1,15 1.800 537 Mala Explosivo Tipo 111.Voladuras en minas de carbónSEGURIDAD

Explosivo de seguridad n.' 30 SR > 35 1,10 1.700 358 Mala Explosivo Tipo IV . Voladuras en minas de carbón

/ TABLA 11.6 PESOS Y MEDIDAS DE LOS EXPLOSIVOS DE UEE

/

/

I

I

/

I

/

/

/

(1) Pesos indicados por metro lineal de explosivoFuente: UNION ESPAÑOLA DE EXPLOSIVOS 163

TIPODEEXPLOSIVO DIAMETRO LONGITUD PESOAPROX. TIPODEENCARTUCHADO(mm) (mm) (g)

22 200 110 Papel parafinado26 200 150 Papel parafinado

Goma 1E-D 26 400 300 Papel parafinado29 200 175 Papel parafinado

. Goma2E-C 32 200 215 Papel parafinado40 240 420 Papel parafinado45 400 850 Papel parafinado

50 450 1.250 Plástico flexible55 390 1.250 Plástico flexible65 530 2.500 Plástico flexible

Goma 2E-C 75 400 2.500 Plástico flexible80 440 3.125 Plástico flexible85 520 4.166 Plástico flexible85 620 5.000 Plástico flexible

Explosivos para50 450 1.00055 450 1.000

prospecciones sísmlcas 65 200 500 Encartuchado «Jumbo» enGoma 2E-C Jumbo 40170 65 365 1.000 plástico rígido rasgable

Riogel Jumbo 40/70 65 620 2.000

Amonita 2-1 26 200 120 Papel parafinadoLigamita 1 32 200 175 Papel parafinado

Explosivo de seguridad n.O926 200 156 Papel parafinado32 200 220 Papel parafinado

Explosivo de seguridad n.O20 SR 26 200 130 Papel parafinadoExplosivo de seguridad n.O30 SR 32 200 200 Papei parafinado

55 526 1.000 Plástico flexible65 524 1.390 Plástico flexible

Nagolita 75 443 1.565 Plástico flexible85 459 2.083 Plástico flexible

125 509 5.000 Plástico flexible

NagolitaA granel Sacos de plástico de 25 kgAlnafo

Naurita26 250 152 Plástico flexible32 250 227 Plástico flexible40 350 521 Plástico flexible45 500 781 Plástico flexible50 500 1.190 Plástico flexible55 500 1.389 Plástico flexible

Riogel 2 65 535 2.083 Plástico flexible75 500 2.500 Plástico flexible85 500 3.125 Plástico flexible

110 500 5.000 Plástico flexible125 535 7.000 Plástico flexible140 540 10.000 Plástico flexible160 500 11.000 Plástico flexible200 380 . 11.667 Plástico flexible

26 250 152 Plástico flexiblePermigel1 29 250 187 Plástico flexible

32 ., 250 227 Plástico flexible

Riogur R18 500 250 (1) Vaina rígida con manguitos

de acoplamiento con aletas

Riogur F17 80 m 250 (1) Manguera flexible22 60 m 418 (1) Manguera flexible

26 250 155 Plástico flexible32 250 230 Plástico flexible40 350 500 Plástico flexible

Riomex E20/24 55 500 1.389 Plástico flexible65 535 2.083 Plástico flexible85 500 3.125 Plástico flexible

Riomex V 20/24 A granel Carga mecanizadaRiomex V 150/154 A granel Carga mecanizada

Emunex 3.000 A granel Sacos de plástico de 25 Ócarga mecanizadaEmunex 6.00017.500/8.000 A granel Carga mecanizada

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