La Composición de Los Explosivos Químicos

8/16/2019 La Composición de Los Explosivos Químicos

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ASIGNATURA DE TRONADURA Cuarto Civil de Minas

LA COMPOSICIÓN DE LOS EXPLOSIVOS QUÍMICOS

El diseño de un explosivo, que tendrá ciertas cualidades específicas,

necesariamente requiere un entendimiento más exhaustivo de los compuestos explosivos

y sus respectivas reacciones, las que podrían ser discutidas aquí. Sin embargo, los

principios y procedimientos particular básicos no son difíciles de entender. Los usuarios

de explosivos debieran familiariarse con estos principios, porque la composici!n es una

mecla. "unto con las condiciones ambientales, ba#o las cuales son empleadas, es

controlada directamente su energía potencial, sensibilidad, habilidad para ser afectada por

la humedad, temperatura, y otras propiedades importantes.

$omo una regla general, los explosivos usados para prop!sitos comerciales o

industriales requiere que ellos sean raonablemente seguros de manipular, pero

suficientemente sensitivos para asegurar la liberaci!n de su propia energía. %ara todos

los prop!sitos prácticos la energía liberada es casi instantánea, con el desarrollo de altas

presiones, resultado de la evoluci!n de productos gaseosos altamente calentados. Los

procesos para la mayoría de los productos pueden ser considerados como una muy

rápida oxidaci!n en la forma de combusti!n. &sí, la mayoría de los compuestos contienen

un proveedor de oxígeno y un reductor, o una combinaci!n de varios compuestos

químicos que pueden ser usados #untos para desarrollar esas mismas funciones.

La más alta liberaci!n de energía, o calor de explosi!n '(e), generalmente ocurre

cuando un balance de oxígeno existe, o cuando todo el oxígeno disponible de los

proveedores ha sido usado por los reductores. Los productos usualmente deseados de

una explosi!n, son el vapor de agua '*+), el di!xido de carbono '$+), nitr!geno

molecular libre '-+), y s!lidos inertes no t!xicos como el &l+/, -a+, y $a.

La formaci!n de gases nocivos y t!xicos nunca es deseable, por e#emplo, $ y -. %or

e#emplo, la mecla típica balanceada de &-0 podría ser representada por la siguiente

ecuaci!n química en la cual / moles de nitrato de amonio '&-) son usadas para cada mol

de petr!leo '0), o1

MF/

1


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ASIGNATURA DE TRONADURA Cuarto Civil de Minas/-*2-/ 3 $*+ 4*+ 3 $+ 3 /-+

Si el &l fuera incluido en la mecla, son necesitados / átomos de oxígeno por cada

+ átomos de &l para producir &l+/, entonces para lograr un balance, la siguiente ecuaci!npodría ser representada por1

5-*2-/ 3 $*+ 3 +&l 6/*+ 3 $+ 3 5-+ 3 &l+/

Proporción de la mezcla

7sualmente las meclas explosivas contienen los elementos de $, *, -, y .

8ambi9n ciertos metales pueden ser incluidos tales como &l, $a, :, y -a. ;ependiendo

del n


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ASIGNATURA DE TRONADURA Cuarto Civil de Minasf!rmula correcta es $5*+$*/ '-+)/, podría ser arreglada en la forma de $4-/*=5. %or

simplicidad, sin embargo, podría ser deseable considerar + moles de 8-8, que produce

/-+ 3 =*+ 3 62 $ 3 4. %ara producir solamente $+, para 62 $ un total de +>

átomos de oxígeno es necesario, de los cuales hay presente solo 4. &sí, para + moles de8-8, una deficiencia de +6 átomos de oxígeno está presente, o 6?@ átomos para un

simple mol. En suma, cualquier compuesto puede ser analiado por su habilidad de

proveer o requerir oxígeno. La 8abla 6 lista algunos productos de la reacci!n ideales y

sus propiedades para ciertos ingredientes, frecuentemente usados en las meclas de

explosivos comerciales.

;ebiera ser reconocido que para meclas con oxígeno balanceado con más de +

ingredientes, allí puede haber m


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%ara determinar los moles de cada producto de la reacci!n, asumiendo que

solamente &l+/, $+, *+ y -+ son formados, el primer paso es determinar el n?) B 6?=> g total.

Los respectivos pesos para cada ingrediente en una tonelada podrían ser1

Libras D

-itrocelulosa 1 20001058

297× =5+ +>.6

&luminio1 20001058

27× =6 +.=

%arafina1 20001058

14× += 6./

-itrato &monio1 20001058

720× 6/5+ 5>.6

8otal1 +??? 6??.?

MF/

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A!LA "#$ Al%&no' in%redien(e' de e)plo'i*o'

Nom+re e)plo'i*o S,m+olo -&,mico .&nción

-itroglicerina ' - ) $/*= ' -/ )/ Explosivo base

8rinitrotolueno ' 8-8 ) $5*+$*/ ' -+ )/ Explosivo base

;initrotolueno ' ;-8 ) $4-+2*5 Explosivo base

;initrato Ethyl lycol ' E;- ) $+*2 ' -/ )+ Explosivo base,

anticongelante

-itrocelulosa $5*4 ' -/ )/ + Explosivo base,

gelatiniante

-itrato de amonio ' &- ) -*2-/ Explosivo base,

%ortador oxígeno

$lorato de potasio :$l/ Explosivo base,

%ortador oxígeno

%erclorato de potasio :$l2 Explosivo base,

%ortador oxígeno

-itrato de sodio -a-/ %ortador de oxígeno ,

Feduce

punto congelaci!n

-itrato de potasio :-/ %ortador oxígeno

%ulpa de madera $5*6?= &bsorbente, combustible

%etr!leo $*+ $ombustible

%arafina $*+ $ombustible

MF/

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ASIGNATURA DE TRONADURA Cuarto Civil de MinasLampblacG $ $ombustible

8ia $a$/ &ntiácido

Hetal aluminio &l $ataliador

xido de Iinc In &ntiácidoHetal magnesio Hg $ataliador

:ieselguhr Si+ &bsorbente,

Haterial anticostra

xígeno líquido + $ombustible

$ontinuaci!n 8abla/1

&ufre S ;epresante

$ompuestos nitro orgánicos Jase explosiva,

Feduce el punto de

$ongelamiento

Haterial anticostra

La formaci!n de gases peligrosos resulta cuando las meclas no están

balanceadas. %or e#emplo, si uno de los reductores no fueran incluidos en la mecla

anterior, podría haber un exceso de oxígeno aportado por el nitrato de amonio. &sí el i!n

nitrato no podría ser completamente reducido y - o -+, o ambos, podrían ser

producido en con#unto con el -+. En el caso de que no hubiera nitrocelulosa, un total de

2@ átomos de oxígeno podrían estar presentes. %or otro lado, si solamente la parafina

fuera omitida, entonces C moles de &- deben ser reducidos en / moles, a un total de

solamente 5 moles.

Knversamente, si hay menos que la cantidad requerida de oxígeno disponible, el

resultado podría ser que solamente, o en alguna medida, se forme $, más que todo

$+. 8ambi9n algo del &l podría no reaccionar, quedando como un residuo, o forma un

!xido distinto del &l+/. ;onde hay considerable deficiencia de oxígeno, un residuo negro

de carb!n será siempre encontrado despu9s de la tronadura.

MF/

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De(erminación de la ener%,a po(encial#$

%ara determinar el total de la energía potencial de una mecla explosiva , es

necesario asumir que la reacci!n podría ser un proceso adiabático exot9rmico, en la cual

todo el calor generado es usado para calentar los productos de la explosi!n. &


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siempre los calores de formaci!n para la mayoría de los compuestos son negativos, o en

otras palabras, el calor es liberado cuando ellos son formados.

El procedimiento para calcular el valor de (e para cualquier explosivo puede ser

ilustrado usando un e#emplo como la mecla de nitrocelulosa, &l, parafina, y &-. El primer

paso es determinar la ecuaci!n para la reacci!n, o1

$5-/*466 3 &l 3 $*+ 3 C-+*2/ @ &l+/ 3 4$+ 3 ++@ *+ 3 6?@ -+

En seguida, de la 8abla +, los respectivos calores de formaci!n para los

ingredientes y productos de la explosi!n son agrupados de acuerdo a la expresi!n (e B

(p (r

&sí1

(p B @ &l+/ 3 4 $+ 3 ++@ *+ 3 6?@ -+

y (p B @ ' /CC ) 3 4' C2.6 ) 3 ++@ ' =4.> ) 3 ?

(p B +6=>.4 :cal. para 6?=> g

8ambi9n1 (r B $5-/*466 3 &l 3 $*+ 3 C-+*2/

y (r B 2=.4 3 ? 3 ' 4.? ) 3 C' >4./ )

(r B >/>.2 :cal. para 6?=> g

&sí 1 (e B ' +6=>.4 ) ' >/>.2 )

(e B 6/+?./ :cal. para 6?=> g

%ara convertir (e a otras unidades, los factores respectivos se listan en la 8abla + ,

por e#emplo1

(e B ' 6/+?./ ) ' 6??? ) N '6?=> ) B 6+=?.? calNg

o (e B ' 6+=?.? ) ' 2=2 ) N '+=+ ) B ++=? Jtu N libra

y (e B ' 6+=?.? ) ' 62?/ ) B ' 6+=?.? ) ' 62?/ ) B 6 4== ??? ftlb Nlb

MF/

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Los efectos del calor potencial cuando los explosivos no están balanceados, opuesto a

meclas con oxígeno balanceado, son mostrados en la 8abla /. Se puede observar que eluso en motores de combusti!n interna es utiliando una explosi!n controlada, la cual

cuando le falta oxígeno siempre produce mon!xido de carbono, o $, gas metano, $* 2.

$uando se mecla con una porci!n adecuada de aire explota cuando se enciende, como

ha sido demostrado por explosiones en la minería y ba#o otras circunstancias. *ay

muchos e#emplos donde la pulveriaci!n de polvos de carb!n bituminoso '$5*6?=), que

es una mecla de muchos hidrocarbonos, gas natural, etc., han explotado y causado

considerable daño. -o es difícil ver de la 8abla /, que la energía liberada de una mecla

explosiva puede ser tremenda en magnitud, pero si es correctamente controlada y

entendida, la energía puede ser colocada para usos constructivos.

Oer a continuaci!n 8abla +.

&l g 2/.? 36?.4

&l+ g 4?.? /6.4

$orundum &l+/ S 6?+.? /CC.6

$alcite $a$/ S 6??.? +>>.=

%araffin $*+ g 62.? 4.?

0ormaldehyde $*+ g /? +4.4

0ormic acid $*++ g 25 >5.4

Hethyl alcohol $*/* l /+ =4

-itromethane $*/+- l 56 +6./Hethane $*2 g 65 64.C

7rea $*2-+ s 5? 4C.C

&cetylene $+*+ g +5 3=2.+

MF/

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xalic acid $+*+2 s C? 6C4.5

Ethylene $+*2 g +> 6+.=

Ethylene glycoldinitrate $+*2'-/)+ $+*25-+ l 6=/ =5

Ethyl alcohol $+*=* l 25 55.2Ethane $+*5 g /? +?.+

F;A $/*55-5 s +++.6 36>./

%ropane $/*> g 22.6 +2.>

lycerine $/*>/ l C+.6 36=C.4

-itroglycerine $/*='-/)/ $/*=C-/ l ++4.6 >+.4

Jutane $2*6? g =C +C.>

%E8- $=*>6+-2 s /65.6 6+/

%entane $=*6+ g 4+.6 /=

%itric acid $5*/4-/ s ++C =/.=

%henol $5*=* s C2.6 3/C.+

Jenene $5*5 g >2.6 36C.>

-itrocelluloseand -itrostarch $5*4'-/)/+ $5*466-/ s +C4.6 2=.4

&cetic acid $+*2+ l 5? 665.2

$ellulose $5*6?= s 65+.+ 64?.=

Starch $5*6?= s 65+.+ +?=.+

;extrose P lucose $5*6+5 s 6>?.+ 3/?/.5*exane $5*62 g >5.+ 2?

Hannitol $5*625 s 6>+.+ 3/64./

8rinitrotoluene $5*+$*/'-+)/ $4*=5-/ s ++4.6 6/

8etryl $4*=>-= s +>4.+ 3C./;initrotoluene $4*52-+ s 6>+.6 5.C

Comp&e'(oA!LA /.órm&la .orma Mol#0%( Qp or Q

MF/

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Con(in&acióna+la/18oluene $4*> l C+.+ 36+

*eptane $4*65 g 6??.+ 22.C

ctane $>*6> g 662./ 2C.>

-onane $C*+? g 6+>./ =2.4-icotine $6?*62-+ l 65+.+ =.+

$amphor $6?*65 s 6=+./ +79.8

MF/

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$l g =6.= 3//

ClO3 g >/.= 3/4.4$ g +> +5.2

$+ g 22 C2.6

*3 ion 6 3=+.6

* ion 64 36?.2

Qater *+ g 6> =4.>

%eroxide *++ l /2 24.6

*idrocloric acid *$l l /5.= 2?$arbonic acid *+$/ l 5+ 654

*-/ g => 34?./

-itric acid *-/ l 5/ 2C.2

Hercury fulminate *g$++-+ S +>2.4 352

Sylvite :$l s 4=.5 6?2.+

%otassium chlorate :$l/ S 6++.= C/.=

%otassium perchlorate KClO4 s 6/>.5 6?/.5

Salt peter :-/ S 6?6.6 664.>$austic potach :* S =5.6 666.>

:+? S C2.+ >5.2

&rcanite :+S2 S 6/=.+ /2+.4

%ericlase Hg S 2?./ 62/.>

*alite -a$l S =>.= C>.+

Sodium chlorate -a$l/ S 6?5.= >=.4

Sodium perchlorate -a$l2 s 6++.= C+.+

-a+$/ s 6?5 +4?./

Soda niter -a-/ S >= 6?6.=

$austin soda -a* S 2? 6?+

-a+ S 5+ CC.2

-3 ion 62 3>=.6 &mmonia -*/ g 64 66

Sal ammoniac -*2$l S =/.2 4=.2

&mmonium hydroxide -*= l /=.6 >4.5- g /? 3+6.5

-+ g 25 3>.6

MF/

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$l g =6.= 3//

ClO3 g >/.= 3/4.4$ g +> +5.2

$+ g 22 C2.6

*3 ion 6 3=+.6

* ion 64 36?.2

Qater *+ g 6> =4.>

%eroxide *++ l /2 24.6

*idrocloric acid *$l l /5.= 2?$arbonic acid *+$/ l 5+ 654

*-/ g => 34?./

-itric acid *-/ l 5/ 2C.2

Hercury fulminate *g$++-+ S +>2.4 352

Sylvite :$l s 4=.5 6?2.+

%otassium chlorate :$l/ S 6++.= C/.=

%otassium perchlorate KClO4 s 6/>.5 6?/.5

Salt peter :-/ S 6?6.6 664.>$austic potach :* S =5.6 666.>

:+? S C2.+ >5.2

&rcanite :+S2 S 6/=.+ /2+.4

%ericlase Hg S 2?./ 62/.>

*alite -a$l S =>.= C>.+

Sodium chlorate -a$l/ S 6?5.= >=.4

Sodium perchlorate -a$l2 s 6++.= C+.+

-a+$/ s 6?5 +4?./

Soda niter -a-/ S >= 6?6.=

$austin soda -a* S 2? 6?+

-a+ S 5+ CC.2

-3 ion 62 3>=.6 &mmonia -*/ g 64 66

Sal ammoniac -*2$l S =/.2 4=.2

&mmonium hydroxide -*= l /=.6 >4.5- g /? 3+6.5

-+ g 25 3>.6

Con(in&ación a+la/1 &mmonium nitrate -+*2/ S >?.6 >4./

MF/

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ASIGNATURA DE TRONADURA Cuarto Civil de Minas-+ g 22 36C.=

-+/ g 45 364.2

-+2 g C+ 3+./

-+= g 6?> 3/.5

3 ion 65 3=C.+

Lead aide %b-5 S +C6./ 366?

S+ g 52.6 46

S/ g >?.6 C=.6(uart Si+ s 5?.6 +?=

Iincite In S >6.2 >/.+

PESOS ATOMICOS

Al = 27 C = 12!1 Ca = "!!# Cl = $%"& ' = 1!1

'( = 2!!&1 ) = $*!* M( = 2"$1 N = 1" Na = 2$

O = 1& P+ = 2!721 S = $2!7 Si = 2#!* ,n = &%$7

.ACO2ES DE CONVE2SIÓN

1 l+ = "%" (- 1 .al/(- = 1"!$ 0tl+/ l+ 1 TU = 2%2 .al

A!LA 3#$

CALO2 DE EXPLOSI4N 5 Qe 6 PA2A COMPUESOS EXPLOSIVOSSELECCIONADOS 7 ME8CLAS

MF/

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A COMPUESTOS

Qe QeFormula Producto cal/!m "t#l$/l$

% &alt 'eter ( K)O3 K 2O* )O* O2 +956 +1*334*950

% &) ( )a)O3 )a2O* )O* O2 +860 +1*206*580

% ) ( )2,4O3 ,2O* )2* )O2 #663 #888*520

% )- ( C3 )3,5O9 ,2O* )2* )O* CO2 #1*468 #2*060*170

% -) ( C2 )2,4O6 ,2O* )2* )O #1*620 #2*285*770

CaCO3 CaO* CO2 +425 +596*275

% P) ( C5 )4,8O12 ,2O* )2* CO2* CO #1*402 #1*967*57

% ( C3 )6,6O6 ,2O* )2* * CO #1*220 #1*711*240

% )C )& ( C6 )3,7O11 ,2O* )2* CO2* CO #1*402 #1*966*870

% etrl ( C7 )5,5O8 ,2O* )2* CO* C #1*009 #1*415*210

% Pcrc acd ( C6 )3,3O7 ,2O* )2* CO* C #779 #1*092*940

% ) ( C7 )3,5O6 ,2O* )2* CO* C #986 #1*383*220

% ) ( C7 )2,6O4 ,2O* )2* CO* C #1*054 #1*478*480

% Celluloe ( C6,10O5 ,2O* C #777 #1*089*710

% &tarc ( C6,10O5 ,2O* C #517 #725*770

% ead ode ( P$)2 )2* P$ #370 #519*110

% FO ( C,2 ,2* C #500 #701*500

,ClO3 KCl* O3 #87 #122*480

ME,C3AS

2C,2 + 3O2 % 23/77 ( ,2O* CO2 #2*337 #3*278*950

C + O2 %27/73 ( CO2 #2*139 #3*000*600

MF/

15


16/16


C + 2) % 7/93 ( ,2O* )2* CO2 #868 #1*217*800

C,2 + 2) % 8/92 ( ,2O* )2* CO #761 #1*067*960

C,2 +3) % 6/94 ( ,2O* )2* CO2 #897 #1*257*790

C,2 +5) % 3/97 ( ,2O* )2* CO2* )O #580 #813*040

Celluloe + 12 ) % 15/85 ( ,2O* )2* CO2 #911 #1*277*570

2C,2 + 9) +2l % 3/90/7 ( ,2O* )2* CO2* l2O3 #1*160 #1*626*920

2C,2 + ) + 2&) % 10/29/61 ( ,2O* )2* CO2* )a2O #693 #971*580

% matol ( 53)+ 10 ) %65/35( ,2O* )2* CO* C #500 #701*500

% matol ( 21)+ 2 ) %79/21( ,2O* )2* CO2 #1*310 #1*840*000

% O)( 10) + 21l %80/20( ,2O* )2* CO* C* l2O3 #3*938 #5*525*300

% P)O ( 14) + 10P) %50/50( ,2O* )2* CO* C #998 #1*400*330

% COMP. ( 70) + 100 +103 :a; + 8 PO

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