EXPLOSIVOS
PROCESOS DE ROTURA POR EXPLOSIÓN El proceso de rotura que provoca un explosivo se origina por la gran cantidad de gases generados en una reacción química rapidísima. El gas caliente generado y las fuertes presiones alcanzadas son el origen de las roturas que se producen después de la explosión. Las presiones de los gases llegan a alcanzar los 10 5 Kg/cm2 , desarrollándose energías extraordinariamente altas, que llegan a superar los 20.000 MWh. El tiempo en que se produce toda la energía es muy corto y las velocidades que se alcanzan son hasta de 7000m/s. CARACTERÍSTICAS CARACTERÍSTICAS DE L OS EXPLOSIVOS Las principales características de los explosivos son las siguientes:
Estabilidad Química
Capacidad de mantener las características químicas inalteradas bajo condici ones de almacenamiento establecidas
Aptitud a la propagación
Se define como la capacidad de transmitir la detonación de un cartucho a otro yuxtapuesto, yuxt apuesto, o cuando entre ambos hay un medio ajeno. Se expresa en centímetros.
Velocidad de detonación
Es la velocidad de la onda de detonación que pasa a través del explosivo.Las velocidades de detonación de los explosivos comerciales está comprendida entre 2.500 y 6000 m/s.
Potencia explosiva
Es la capacidad que tiene el explosivo de producir rupturas mecánicas, que generalmente g eneralmente se expresan como referencia de un explosivo típico (goma pura) al que se le atribuye un coeficiente base de 100.
Resistencia a la Humedad
La resistencia al agua depende de los componentes químicos que tenga el explosivo, de tal forma que el nitrato amónico por contener menos proporción de sales oxidantes, menor es su resistencia a la humedad, caso contrario es el de la nitrogelatina que tiene propiedades impermeabilizantes.
Densidad del encartuchado
Se debe conocer la densidad de los cartuchos con el fin de determinar la concentración de explosivos por unidad de longitud de barreno. PRINCIPALES CONDICIONES PARA LA ELECCIÓN DE UN EXPLOSIVO
Tipo de Roca a volar
De acuerdo a los estudios geológicos y geotécnicos, se debe conocer la dureza y compacidad, así como la estratificación y fragmentación de la roca.
Fragmentación
El tipo de explosivo va a depender del tipo de roca y la fragmentación deseada, de tal forma que en términos muy generales si se desea obtener bloques muy grandes se debe utilizar pólvoras negras, en caso contrario si lo que se desea obtener es material para trituración se deberá utilizar explosivos rompedores, tal como gomas.
Humedad en el alojamiento de los barrenos
Para evitar posibles fallos en las voladuras.
Toxicidad
Se debe conocer, sobretodo en caso de voladuras en zonas poco ventiladas. TIPOS DE EXPLOSIVOS PÓLVORAS DE MINAS Son explosivos de tipo deflagrante, es decir, que explotan por combustión, a diferencia de los detonantes que explotan por detonación o explosión rápida. Son mezclas ternarias de: Azufre (proporción del 10 al 20 %)
Carbón vegetal (proporción del 15 al 18 %) Nitrato sódico o potásico (del 62 al 75 %) Los humos producidos durante el proceso de combustión son tóxicos por lo que debe extremarse la ventilación. Se emplean únicamente en terrenos blandos, en que se pretenda obtener grandes bloques y pequeña fragmentación.
EXPLOSIVOS CLORATADOS Están formados por clorato sódico o potásico, molidos en polvos extraordinariamente finos o aglomerados en una solución oleosa. Son muy sensibles a la humedad y a los golpes, por lo que no son de uso muy común, se han sustituido por explosivos en plovo.
EXPLOSIVOS AMONIACALES La base de su fabricación es el nitrato de amonio. Son muy sensibles a la humedad por lo que su uso está indicado casi en forma exclusiva para lugares muy secos. Son poco sensibles a los choques, lo cual los hace de fácil manejo. Son insensibles al frío lo que los hace muy útiles en condiciones de clima severo. Se fabrican en forma de polvo y son sensibilizados con pequeñas cantidades de nitroglicerina u otros compuestos, por lo que son muy prácticos para la carga en los barrenos. Se fabrican también en forma granular. Se puede combinar el nitrato de amónico con nitrato sódico, agua y trilita con el fin de formar un “slurry” (papillas explosivas) de gran efecto, sin embargo se deben utilizar en rocas
muy sanas, para que la papilla no se derrame por las posibles grietas que pueda presentarse en rocas. Otra mezcla que se utiliza es el nitrato amónico con el gasoil, solo que es de mayor costo que los “slurries”.
DINAMITAS La nitroglicerina es un líquido obtenido por la actuación del ácido nítrico sobre la glicerina. Su fórmula es: C3H5(NO2)3O3
Y su propiedad más destacada es su sensibilidad a los choques, que la hacen extraordinariamente peligrosa por debajo de los 8º C, temperatura a la cual se hiela y cristaliza. Las dinamitas son poco sensibles a la humedad, aunque tienen gran facilidad de explosión, incluso con detonados poco potentes. Son bastante estables y mantienen sus características durante mucho tiempo.
EXPLOSIVOS GELATINIZADOS Estos explosivos que son los de más energía conocidos, están compuestos por nitroglicerina y nitrocelulosa; además en su composición hay nitrato sódico o potásico (como sales oxidantes), y un combustible que permite un balance de oxígeno suficiente. Las mayores ventajas de los explosivos gelatinizados son su consistencia plástica (de ahí el nombre de gelatinizados), su gran densidad y elevada resistencia al agua. En general tienen una gran potencia, extraordinaria sensibilidad a la explosión, aptitud a la propagación y velocidad de detonación. CEBOS EXPLOSIVOS Como se mencionó ante solo la pólvora negra actúa por combustión, es decir, por la presencia de fuego. En los demás es necesario iniciar la explosión mediante una carga muy potente que transmite su efecto al resto de la masa. Los explosivos que forman estos detonantes son, en general, a base de fulminato de mercurio. Existen varios tipos:
DETONADORES NORMALES Son el instrumento empleado como cebo para producir la detonación de los distintos explosivos, y se añaden a los cartuchos que se han de explotar. Por la carga que tienen incorporada se pueden clasificar en varios tipos, que van del No 3 al No 8. Los detonadores se emplean conectados o atados a mechas de seguridad.
DETONADORES ELÉCTRICOS Se diferencian de los anteriores en que su explosión se produce al pasar por ellos una corriente eléctrica de determinada intensidad. Se pueden distinguir dos tipos principales: Instantáneos Retardados o de retardo
Los primeros se utilizan en voladoras de poca dimensión, los segundos en aquellas en que sea conveniente una progresión de la explosión, de un taladro a otro, por el hecho de una mayor carga almacenada. Dentro de los detonadores eléctricos de retardo, se pueden establecer dos tipos: De intervalo de segundo (separación de uno a otro se mide en segundos) De microrretardo (separación entre dos consecutivos se mide en milésimas de segundo Ventajas de los detonadores eléctricos:
Gran seguridad en su manejo
Imposibilidad material de producirse explosiones incontroladas
Posibilidad de explosión simultanea de muchos detonadores
Posibilidad de disparo a grandes distancias
Fallo casi nulo en el disparo
Puede controlarse el momento exacto de la voladura
Mayor economía por todo lo anterior y del costo efectivo de los materiales empleados.
SELECCION DE EXPLOSIVOS
Damos a continuación una serie de explosivos comerciales de uso extendido. (Unión Española de Explosivos S. A.). A) GOMA 2E-C. PEQUEÑO DIAMETRO La GOMA 2E-C es un explosivo de consistencia gelatinosa, sensibilizado con nitroglicerina/nitroglicol. Su alta energía y gran resistencia al agua lo hacen apropiado para la voladura de cualquier tipo de rocas en las condiciones más extremas.
VENTAJAS
Alta potencia y velocidad de detonación.
Elevada densidad.
Gran resistencia al agua.
Producción mínima de gases tóxicos.
Excelente resistencia a temperaturas extremas y al envejecimiento.
APLICACIONES
Avance de túneles y galerías.
Voladuras en presencia de agua.
Carga de fondo en voladuras a cielo abierto.
Utilización manual y/o con cargador neumático.
CARACTERISTICAS Potencia relativa (%) 85
Densidad de encartuchado 1,40 Velocidad de detonación (m/s) 5.200 Energía (kcal/kg) 1,114 Resistencia al agua Buena Iniciación Detonador n.° 8. B) GOMA 2E-C. MEDIANO Y GRAN DIAMETRO La GOMA 2E-C es un explosivo de consistencia gelatinosa, sensibilizado con nitroglicerina/nitroglicol. Su alta energía específica y gran resistencia al agua lo hacen apropiado para la voladura de cualquier tipo de rocas en las condiciones más extremas. La Goma 2E-C encartuchada en plástico flexible es un explosivo de gran rendimiento y gran seguridad en su manejo.
VENTAJAS Alta potencia y velocidad de detonación. Elevada densidad. Gran resistencia al agua. Excelente resistencia a temperaturas extremas y al envejecimiento. APLICACIONES Voladuras a cielo abierto. Voladuras en interior. Prevoladuras.
Carga de fondo. Explotaciones con presencia de agua. Rocas de gran dureza.
CARACTERISTICAS Potencia relativa (%) 85 Densidad de encartuchado 1,40 Velocidad de detonación (m/s) 5.250 Energía (kcal/kg) 1,114 Resistencia al agua Buena Iniciación Detonador o cordón detonante apropiado.
C) AMONITA 2-I
Explosivo en polvo sensibilizado con nitroglicerina/nitroglicol, con resistencia al agua reducida.
APLICACIONES Rocas de dureza media y alta. Carga de columna.
CARACTERISTICAS Potencia relativa (% BG) 85 Densidad de encartuchado 0,95 Velocidad de detonación (m/s) 3.000
Resistencia al agua Regular Iniciación Detonador Nº 8 D) NAGOLITA La NAGOLITA es un agente explosivo compuesto por nitrato amónico poroso "grado explosivo" y aceite mineral. Presenta textura granular, que le confiere una alta fluidez ylo hace idóneo para la carga a granel en barrenos. Debido a su fácil disolución, no está recomendada su utilización a granel en barrenos que tengan agua en su interior. En este caso deberá utilizarse bien encartuchada, o bien poniendo una funda de plástico a lo largo de los mismos. Debe de prestarse especial atención a su utilización en rocas muy agrietadas o con oquedades significativas, que puedan dar lugar a acumulaciones excesivas de explosi vo, al objeto de seleccionar el sistema de carga más adecuado.
VENTAJAS Carga a granel. Gran seguridad en su manejo. Eficacia en voladuras de mediano y gran calibre.
APLICACIONES Explotaciones a cielo abierto sin presencia de agua. Carga de columna en voladuras. Trabajos en general, donde se r equiera energía de tipo medio.
CARACTERISTICAS Densidad (g/cm3) 0,76 - 0,80 Velocidad de detonación (m/s) 2.000 Energía (kcal/kg) 925 Resistencia al agua Mala
Iniciación Multiplicador, carga de fondo o cordón detonante apropiado (10 g/m mínimo). E) RIOGEL 2. MEDIANO Y GRAN DIAMETRO El RIOGEL 2 es un hidrogel sensibilizado con nitrato de monometilamina. Es un explosivo de consistencia gelatinosa, excelente resistencia al agua y alta energía específica.
VENTAJAS Insensibilidad ante impactos, fricción y fuego. Alta potencia y velocidad de detonación. Elevada densidad. Excelente resistencia al agua. Excelente resistencia a temperaturas extremas y al envejecimiento.
APLICACIONES Explotaciones a cielo abierto. Voladuras en interior. Prevoladuras. Voladuras con presencia de agua. Carga de fondo
CARACTERISTICAS Potencia relativa (%) 85 Densidad de encartuchado 1,20 Velocidad de detonación (m/s) 4.500
Energía (kcal/kg) 865 Resistencia al agua Excelente Iniciación Se recomienda el uso de un detonador de (potencia núm. 8) o cordón detonante apropiado. F) RIOGUR. EXPLOSIVO PARA LABORES DE PRECORTE Y RECORTE El RIOGUR es un explosivo de velocidad y potencia adecuadas para su empleo en voladuras de contorno, gran resistencia al agua y altamente seguro frente a choques o rozamiento y puede ser iniciado mediante un detonador de la misma forma que un explosivo comercial.
APLICACIONES El RIOGUR es un explosivo especialmente fabricado para ser utilizado en barrenos de pequeño diámetro, en trabajos de precorte o recorte, desmontes, túneles o canteras, y para el corte de bloques de rocas ornamentales. Por su naturaleza química, el RIOGUR no produce efectos fisiológicos (dolores de cabeza), al no contar entre sus componentes con nitroglicerina. Los gases producidos en su detonación, son de menor toxicidad que los producidos por los explosivos convencionales.
CARACTERISTICAS Potencia relativa 73 (%) Velocidad de detonación RIOGUR R 3.300 (m/s) Velocidad de detonación RIOGUR F 7.000 (m/s) Densidad 1,07 Resistencia al agua Buena Humos Buenos
G) RIOMEX MEDIANO DIAMETRO SERIE E20/E24 La serie RIOMEX E20, E21, E22, E23 y E24 es un conjunto de cinco emulsiones encartuchadas sensibles al detonador nº 8. Tienen buenas características explosivas, destacando su alta velocidad de detonación. Su resistencia al agua es mejor que la de cualquier otro explosivo . Como sus componentes no son explosivos, el RIOMEX es muy poco sensible a estímulos subsónicos tales como el choque, calor, roce, etc.
VENTAJAS Alta energía y velocidad de detonación Excelente resistencia al agua Manipulación sencilla Buena resistencia a altas y bajas temperaturas No produce dolor de cabeza durante su manejo
APLICACIONES Minería y obras públicas Voladuras a cielo abierto Banqueo, zanjas, prevoladuras Voladuras de interior, realces, cámaras Voladuras submarinas
CARACTERISTICAS Producto Densidad de cartucho Energía Kcal/Kg.
Potencia relativa por peso (RWS) % Anfo=100 Potencia relativa por volumen (RBS) % Anfo=100 Velocidad de detonación (m/s). Cartucho comercial RIOMEX E20 1,15 666 71 103 4.500 RIOMEX E21 1,15 700 75 108 4.800 RIOMEX E22 1,15 841 90 130 5.000 RIOMEX E23 1,15 912 98 141 5.000 RIOMEX E24 1,15 938 101 145 5.200 H) POLVORAS DE MINA Es una mezcla ternaria de azufre, carbón vegetal y nitrato potásico. Al ser iniciada en los barrenos, convenientemente distribuida, produce una acción de empuje sobre la roca, arrancando bloques sin fragmentarlos.
APLICACIONES Se utiliza fundamentalmente en las labores de arranque de rocas ornamentales, tales como mármoles, granitos, etc., así como en pequeños trabajos de excavación.
CARACTERISTICAS Textura Granular Presentación En bolsas de papel de 2,5 kg. Iniciación Mediante mecha lenta o inflamador eléctrico