EXPLOSIVOS Y ACCESORIOS DE VOLADURA PERFORACIÓN Y VOLADURA II Ing. Rómulo Mucho / Bequer Inocente
EXPLOSIVOS Son productos químicos que encierran un enorme potencial de energía, que bajo la acción de un fulminante u otro estímulo externo reaccionan instantáneamente con gran violencia, generando: 1. Un fuerte efecto de impacto que tritura la roca. 2. Un gran volumen de gases que se expanden con gran energía, desplazando los fragmentos. Se fabrican con diferentes potencias, dimensiones y resistencia al agua, según se requiera.
EXPLOSIVOS Son productos químicos que encierran un enorme potencial de energía, que bajo la acción de un fulminante u otro estímulo externo reaccionan instantáneamente con gran violencia, generando: 1. Un fuerte efecto de impacto que tritura la roca. 2. Un gran volumen de gases que se expanden con gran energía, desplazando los fragmentos. Se fabrican con diferentes potencias, dimensiones y resistencia al agua, según se requiera.
FUNDAMENTOS Su acción se basa en procesos de combustión. Clases de combustión: simple y acelerada. COMBUSTIÓN SIMPLE Requiere : materias oxidante y combustible. calor, humos, vapor vapo r de agua, cenizas. Produce : calor, Reacción : lenta (varios minutos), disipante, sin presión. Trabajo : combustión o llama abierta. Ejemplo
: con carbón, madera, cigarrillo, gas domestico.
COMBUSTIÓN ACELERADA DEFLAGRACIÓN: Requiere
Produce Reacción
Trabajo Ejemplo
: oxidante + combustible + sensibilizador. calor,, humos, gases, vapor de agua, : calor cenizas. : rápida (segundos), expansión de gases con mediana a fuerte presión, paulatina, con más efecto de empuje que de impacto. Tiende a disiparse rápidamente. : mayormente expansivo y empujador.
: pólvora, ANFO débilmente iniciado o mal preparado.
COMBUSTIÓN ACELERADA DETONACIÓN: Requiere Produce
: oxidante + combustible + sensibilizador.
: calor, gases, vapor de agua, cenizas y onda de choque. Reacción : violenta (milésimas de segundo), expansión de gases a muy alta presión y temperatura asociada a onda de choque auto sostenida. Trabajo : impacto fuertemente triturador y expansivo. Ejemplo : altos explosivos, dinamitas, emulsiones, TNT.
EXPLOSIÓN Por otra parte, la explosión es un fenómeno de naturaleza física. Es consecuencia de la detonación y la secuente expansión de los gases a alta presión y temperatura. Es un efecto y no una causa. Existen explosiones de combustibles, aire comprimido y otros; pero éstas no generan una onda de choque como ocurre con los explosivos.
DESARROLLO DE UNA DETONACIÓN DETONACIÓN N Ó I C C A E R E D D A D I C O L E V
0
TRANSICIÓN
INICIACIÓN
DEFLAGRACIÓN
TIEMPO
VOLADURA Es la técnica más efectiva para la rotura de rocas y la explotación de minerales, efectuada mediante el empleo de explosivos. Pero, por la naturaleza de estos productos y de los métodos que se emplean, presenta también un alto potencial de riesgo para las personas que la efectúan, por lo que deben tomarse todas las precauciones para su ejecución. Es importante conocer los productos y los métodos empleados para su aplicación.
CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS EXPLOSIVOS MATERIALES EXPLOSIVOS
ALTOS EXPLOSIVOS
MATERIALES PIROTÉCNICOS
PROPELANTES
CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS EXPLOSIVOS MATERIALES EXPLOSIVOS
ALTOS EXPLOSIVOS
MATERIALES PIROTÉCNICOS
PROPELANTES
ALTOS EXPLOSIVOS PRIMARIOS
SECUNDARIOS
SIMPLES (MOLECULARES) •
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AZIDA DE PLOMO FULMINATO DE MERCURIO AZIDA DE PLATA
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NITROGLICERINA NITROGLICOL NITROMETANO
COMPUESTOS DINAMITAS
•
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ESTIFNATO DE PLOMO DIAMINODINITROFENOL
•
HIDROGELES (SLURRIES)
TNT
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RDX HNX TATB
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ANFO
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TERCIARIOS
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EMULSIONES PENTOLITA
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MONO NITROTOLUENO NITRATO DE AMONIO
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PERCLORATO DE AMONIO
CICLOTOL COMPOSICIÓN-B
Primarios (iniciadores): se emplean para la fabricación de detonadores. Secundarios (rompedores): se emplean para la rotura de rocas en voladura. Terciarios: se emplean para la fabricación de explosivos rompedores.
CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS EXPLOSIVOS MATERIALES EXPLOSIVOS
ALTOS EXPLOSIVOS
MATERIALES PIROTÉCNICOS
PROPELANTES
MATERIALES PIROTÉCNICOS
•
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•
•
THERMITA COMPOSICIÓN DE RETARDO COMPUESTOS DE IGNICIÓN PÓLVORA NEGRA
Se emplean en la fabricación de elementos de retardo y fulminantes.
CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS EXPLOSIVOS MATERIALES EXPLOSIVOS
ALTOS EXPLOSIVOS
MATERIALES PIROTÉCNICOS
PROPELANTES
PROPELANTES SÓLIDOS DE BASE SIMPLE
NITROCELULOSA
DE BASE DOBLE
LÍQUIDOS
DE BASE TRIPLE
COMPUESTOS
NC-NG-RDX
NITROCELULOSA (NC) NITROGLICERINA (NG)
NC-NG-RDX-AL-AP TMTN-HMX-AL-AP RDX-HTPB-AL-AP RDX-CBAN-AL-AP AL-HTPB-AP
MONO PROPELANTES
COMPUESTOS
NITROMETANO HIDRAZINA HAN HAN-DEN-HZO LH2-LOX LOX-FO
Pólvoras compuestas que se emplean como combustibles y propulsores en cohetería y artillería.
CLASIFICACIÓN PRÁCTICA DE LOS EXPLOSIVOS POR SU RÉGIMEN DE VELOCIDAD
POR SU SENSIBILIDAD A LA INICIACION
POR SU APLICACIÓN PRIMORDIAL
DEFLAGRANTES O EMPUJADORES DETONANTES O TRITURADORES ALTOS EXPLOSIVOS SENSIBLES AL DETONADOR No 8 AGENTES DE VOLADURA NO SENSIBLES AL DETONADOR No 8 (REQUIEREN UN CEBO O PRIMER D MAYOR POTENCIA) DE USO MILITAR DE USO INDUSTRIAL: EN MINERÍA, CONSTRUCCIÓN Y TRABAJOS ESPECIALES
EXPLOSIVOS COMERCIALES: COMPOSICION EXPLOSIVO TIPO DINAMITAS
COMPONENTES PRINCIPALES OXIDANTE SÓLIDO NITRATO DE AMONIO Y OTRAS SALES (MOLIDAS )
COMBUSTIBLE SÓLIDO MATERIALES ABSORVENTES: PULPADE MADERA, HARINA,CELULOSA
SENSIBILIZADOR LÍQUIDO NITROGLICERINA, NITROCELULOSA, GLICOL
ANFO Y OTROS SÓLIDO NITROCARBO- NITRATO DE AMONIO GRANULAR NITRATOS GRANULARES
LÍQUIDO AIRE PETRÓLEO DIESEL, O POROS VACÍOS DE AIRE EN ACEITES RESIDUALES, LOS PRILLS DE AMONIO CARBÓN (EVENTUAL ALUMINIO)
HIDROGELES SLURRY (DISPERSIÓN DE ACEITE EN AGUA)
SÓLIDO / LÍQUIDO NITRATO DE AMONIO Y OTRAS SALES (SOLUCIONES SALINAS)
SÓLIDO / LÍQUIDO PETRÓLEO, ACEITES, GOMA GUAR
SÓLIDO / LÍQUIDO
EMULSIONES (DISPERSIÓN DE AGUA EN ACEITE)
LIQUIDO NITRATO DE AMONIO Y OTRAS SALES (SOLUCIONES
LÍQUIDO ACEITES MINERALES EMULSIFICANTES PETRÓLEO,
GASIFICANTES
NITRATO DE MONOMETIL AMINA (NMMA) MONONITRATO DE ETILENO GLICOL (MNEG), ALUMINIO EN POLVO OTROS GASIFICANTES AIRE EN MICROBALONES ()MICROESFERAS DE VIDRIO) O AGENTES
ANFO PESADO: Mezcla de emulsión matriz con ANFO en proporciones variables ESPACIOS VACÍOS ENTRE PRILLS
PRILLS DE NITRATO DE AMONIO MEZCLADO PREVIAMENTE CON PETRÓLEO DIESEL (ANFO)
POROS EMULSIÓN
ESTRUCTURA DEL ANFO PESADO
RESUMEN DE PRODUCTOS PARA VOLADURA Explosivos rompedores encartuchados: Dinamitas (NG). •
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Emulsiones sensibles Hidrogeles sensibles.
Agentes de voladura a granel: ANFO. •
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ANFOs preparados reforzados. Emulsiones. Hidrogeles.
RESUMEN DE PRODUCTOS PARA VOLADURA Explosivos especiales: Para voladura controlada. Conos rompedores. •
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Boosters de Pentolita (Taladros largos).
•
Explosivos moldeables para plasteo.
PRODUCTOS EXSA SENSIBLES AL DETONADOR PRODUCTO
OXIDANTE
COMBUSTIBLE
SENSIBILIZADOR
1. Dinamitas: Gelignita Gelatina Especial Semexsa Exadit Exacorte Exasplit Geodit 2. Emulsiones: Semexsa - E Exagel - E Primagel Plastex 3. Hidrogel: Lurigel
Nitrato de Amonio (molido)
Materiales absorventes (harina de trigo y madera, celulosa y otros)
Esteres nitrados (Nitroglicerina / Nitroglicol)
Nitrato de Amonio (solución acuosa)
Hidrocarburos (sólidos y líquidos)
Aire (contenido en microesferas de vidrio)
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Nitrato de Amonio (sol. acuosa)
Hidrocarburos Nitrato de Mono(líquidos, sales) Metil Amina, Glicol, aluminio en plovo goma Guar
PRODUCTOS EXSA
NO SENSIBLES AL DETONADOR PRODUCTO
1. Emulsiones: Slurrex - E Slurrex - EG 2. ANFO Pesado: Slurrex - AP •
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•
3. Hidrogeles: Slurrex •
4. Agente de voladura granulados:
Examon P Examon V 5. Agente oxidante: Emulsión •
OXIDANTE
COMBUSTIBLE
SENSIBILIZADOR
Nitrato de Amonio (solución acuosa)
Hidrocarburos (líquido)
Aire (contenido en microesferas de vidrio)
Nitrato de Amonio granular (ANFO) y en solución (emulsión)
Emulsión matriz Hidrocarburos (líquidos)
Aire (contenido en microesferas de vidrio y en poros del Nitrato de Amonio) Burbujas de gas (generadas in situ por gassing químico)
Nitrato de Hidrocarburos Amonio (líquidos, sales de (solución acuosa) aminas), gomas Nitrato de Amonio (granular)
Hidrocarburos (líquidos y colorantes antiestáticos)
Nitrato de Amonio (solución acuosa)
Hidrocarburos (líquidos) emulsificantes
•
•
oxidante inerte •
Slurrex - MA
Aire (contenido en los poros del prill), aluminio
PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS Propiedades de tiro: Potencia relativa (Trauzl). •
PRUEBAS DE CONTROL DE CALIDAD POTENCIA RELATIVA: •
PRUEBA TRAUZL
ENSAMBLE: MECHA Y FULMINANTE Nº 06
CAVIDAD CILÍNDRICA DE 62 cm3 (*) EXPLOSIVO A ENSAYAR (10 g) MOLDE DE PLOMO DE DIMENSIONES ESPECÍFICAS (*) Se agrega 8 cm 3 para expansión producida por el detonador, total 70 cm 3
RESULTADO PRUEBA TRAUZL
DEFORMACIÓN EXTERIOR DEL MOLDE DE PLOMO EXPANSIÓN PRODUCIDA POR LA DETONACIÓN DE LA MUESTRA EXPLOSIVA EXPRESADA EN cm3, MENOS EL VOLUMEN DE LA CAVIDAD INICIAL
EXPLOSIVO PATRON: GELATINA EXPLOSIVA, 560 cm 3 (100%)
PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS Propiedades de tiro: Potencia relativa (Trauzl). Brisance o poder rompedor (Hess). •
•
PODER ROMPEDOR O BRISANCE: PRUEBA DE HESS Y MACRO HESS MACRO - HESS Cebo 1/2 cartucho
Funda de papel
1 kg de ANFO
HESS Funda de papel
Disco de acero E = 12,5 mm Fulminante Bloque de plomo 75 x 175 mm
100 g de Carga explosiva
Disco de acero Bloque de plomo 45 x 65 mm Plancha de acero de 1”
de espesor
RESULTADO DE PRUEBA HESS O MACRO HESS
Bloque Inicial Bloque Final (en mm)
PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS Propiedades de tiro: Potencia relativa (Trauzl). Brisance o poder rompedor (Hess). Velocidad de detonación, VOD (D`Autriche). •
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•
VELOCIDAD DE DETONACIÓN: METODO D’AUTRICHE
Tubo lleno con el explosivo a probar
d Detonador
Cordón Detonante
a Punto medio del cordón detonante coincidente con la marca inicial
VOD =
Plancha de plomo
Punto de encuentro de las ondas (muesca)
Velocidad del cordón detonante x d 2xa
PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS Propiedades de tiro: Potencia relativa (Trauzl). Brisance o poder rompedor (Hess). Velocidad de detonación, VOD (D`Autriche). Densidad (p.e.). •
•
•
•
DENSIDAD DE EXPLOSIVOS GRANULARES (VOLUMETRIA)
Embudo de plástico o acero inoxidable Nitrato de amonio, ANFO o ANFO pesado (no requiere embudo) Recipiente de plástico, con acero inoxidable con peso y volumen pre-establecidos.
PRUEBAS FISICAS DENSIDAD PARA PRODUCTOS ENCARTUCHADOS Se debe pesar el cartucho y sumergirlo en una probeta con un volumen conocido de agua. El peso del cartucho entre la diferencia de volumen nos da la densidad.
D = W/ V V 0 8 A X E M E S
Donde: D = densidad W = peso del cartucho V = diferencia de volúmenes
PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS Propiedades de tiro: Potencia relativa (Trauzl). Brisance o poder rompedor (Hess). Velocidad de detonación, VOD (D`Autriche). Densidad (p.e.). Presión de detonación - energía. •
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•
•
PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS Propiedades de tiro: Potencia relativa (Trauzl). Brisance o poder rompedor (Hess). Velocidad de detonación, VOD (D`Autriche). Densidad (p.e.). Presión de detonación - energía. Diámetro y densidad críticos. •
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•
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PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS Propiedades de tiro: •
Aptitud a la transmisión o simpatía (Factor de autoexcitación).
PRUEBA DE TRANSMISIÓN O SIMPATÍA DISTANCIAS ARBITRARIAS: 4 cm
8 cm
1/2 d
INVERSA
12 cm
d
DIRECTA
PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS Propiedades de tiro: •
•
Aptitud a la transmisión o simpatía (Factor de autoexcitación). Sensibilidad a agentes externos.
PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS Propiedades de tiro: •
•
•
Aptitud a la transmisión o simpatía (Factor de autoexcitación). Sensibilidad a agentes externos. Categoría de humos.
PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS Propiedades de tiro: •
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Aptitud a la transmisión o simpatía (Factor de autoexcitación). Sensibilidad a agentes externos. Categoría de humos. Resistencia al agua
GRANULOMETRÍA:
MALLA O TAMIZ
Tamizado manual para determinar el tamaño promedio de los gránulos o prills de nitrato de amonio Tamiz inoxidable USS con apertura no mayor a 3,36 mm (malla 6)
Tamiz inoxidable USS con apertura intermedia Tamiz inoxidable USS con apertura no menor a 0,59 mm (malla 30) Fondo ciego
PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS Dos de ellas son importantes respecto a la seguridad en su empleo: •
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La sensibilidad o capacidad para reaccionar con el fulminante o elemento detonador. La simpatía o capacidad para transmitir la onda de detonación en su masa y a otros explosivos.
ACCESORIOS DE VOLADURA A) INICIADORES: •
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•
•
Fulminante simple. Detonadores eléctricos (instantáneos y de retardo). Detonadores no eléctricos de retardo (shock). Miniboosters.
ACCESORIOS DE VOLADURA A) INICIADORES: FULMINANTE SIMPLE: Cápsula cilíndrica de aluminio que contiene una carga sensible (PET-azida de plomo) que estalla instantánea-mente con la llama transmitida por la guía o mecha de pólvora. Con potencias Nº 06 y Nº 08; se emplea para iniciar y detonar a la dinamita y otros altos explosivos. CÁPSULA DE ALUMINIO MEZCLA DE
CARGA
CARGA BASE
ACCESORIOS DE VOLADURA A) INICIADORES: DETONADOR ELÉCTRICO: La cápsula y su carga son similares al fulminante pero se activa mediante una pequeña resistencia al paso de una corriente eléctrica transmitida por alambres conductores. Se fabrica con potencias Nº 08 y Nº 10 en dos tipos: * INSTANTÁNEO: Su tiempo de disparo es prácticamente cero segundos. * DE RETARDO: Su tiempo de disparo va desde algunas milésimas de segundo (períodos cortos) hasta varios segundos (períodos largos).
DETONADOR ELÉCTRICO
HILOS DE ALIMENTACIÓN TAPÓN DE CIERRE
DETONADOR INSTANTÁNEO
VAINA METÁLICA INFLAMADOR OPÉRCULO PORTA RETARDO PASTA RETARDADORA CARGA PRIMARIA CARGA BASE
DETONADOR TEMPORIZADO
ACCESORIOS DE VOLADURA A) INICIADORES: DETONADOR NO ELÉCTRICO O DE SHOCK: Su función es prácticamente igual al eléctrico, pero se activa por medio de una manguera o tubo delgado flexible que transmite una onda de choque deflagrante desde una línea troncal de cordón detonante. El conjunto comprende al detonador, el tubo flexible transmisor y un conectador plástico “J” para empalmar el cordón. También son instantáneos y de retardo (período corto en milisegundos y período largo en medios segundos) con potencias Nº 10 y Nº 12.
TUBO DE CHOQUE
DETONADOR NO ELÉCTRICO
SELLO DE GOMA
DIB SELLO ANTIESTÁTICO TREN DE RETARDO CON 1, 2 Ó 3 ELEMENTOS
CUSHION DISK AZIDA DE PLOMO
PETN
ACCESORIOS DE VOLADURA B) TRANSMISORES: Mecha o guía de seguridad, a fuego (pólvora). Mecha rápida o de ignición, a fuego (pirotécnica). Cordón detonante (núcleo explosivoPentrita). Línea silenciosa. •
•
•
•
C) CONECTADORES RETARDADORES: Conectadores pirotécnicos para mecha rápida-guía. Retardos para cordón detonante. •
•
ACCESORIOS DE VOLADURA B) TRANSMISORES: MECHA O GUÍA DE SEGURIDAD: También llamada mecha lenta; es un cordón flexible compuesto por un núcleo de pólvora negra recubierto por fibras de algodón, brea y un forro de plástico. El tiempo de combustión es constante y conocido (51 a 52 segundos/pie en promedio). Transmite una llama al fulminante simple para hacerlo detonar. CUBIERTA DE FIBRA Y FORRO PLÁSTICO
PÓLVORA NEGRA
ACCESORIOS DE VOLADURA B) TRANSMISORES: MECHA RÁPIDA DE IGNICIÓN: Cordón delgado y flexible que contiene una masa pirotécnica y dos alambres, cubiertos con un forro plástico que se quema con llama abierta a mayor velocidad (entre 10 y 60 segundos/metro). Se emplea para encender las guías de los taladros mediante cápsulas conectadoras, en forma secuencial.
ACCESORIOS DE VOLADURA B) TRANSMISORES: CORDÓN DETONANTE: Cordón explosivo resistente y flexible; con núcleo blanco de Pentrita, que explota prácticamente en forma instantánea en toda su longitud (7 000 m/s), se usa principalmente para transmitir la detonación a todos los taladros de una voladura e iniciarlos. Arranca con fulminante. RELLENO DE PENTRITA
CORDÓN FLEXIBLE
ACCESORIOS DE VOLADURA C) CONECTADORES RETARDADORES: CONECTADOR PIROTÉCNICO PARA MECHA RÁPIDA-GUÍA: Casquillo de aluminio con un ojal a corte lateral, que tiene una masa pirotécnica que recibe la llama de la mecha rápida y la transmite a la guía de seguridad, generando su encendido.
ACCESORIOS DE VOLADURA C) CONECTADORES RETARDADORES: RETARDOS PARA CORDÓN DETONANTE: Accesorios que se aplican para producir un desfase de tiempo en el encendido de taladro que están conectados a una línea troncal de cordón detonante; para permitir su salida en secuencia. Los tiempos de retardo son en milisegundos y pueden ser además de varios tipos: hueso, dual, MS, etc.
CLASIFICACIÓN DE LOS ACCESORIOS DE INICIACIÓN ACCESORIOS DE INICIACIÓN
NO ELÉCTRICO CONVENCIONAL MECHA DE SEGURIDAD. FULMINANTE SIMPLE MECHA RÁPIDA Y CONECTORES (IGNITER CORD)
CORDÓN DETONANTE Y RETARDOS RETARDO CONVENCIONAL RETARDOS EN MILISEGUNDOS
ELÉCTRICOS
MAGNADET DETONADORES INSTANTÁNEOS.
TUBOS DE CHOQUE SISTEMA DE MANGUERA DE CHOQUE CON DETONADORES DE RETARDO
DETONADORES DE RETARDO.
LÍNEAS TRONCALES CON RETARDO
DETONADORES DE RETARDO ELECTRÓNICO
SISTEMAS DEL EZ DET
PROCESO DE DETONACIÓN DE UN EXPLOSIVO PREPARACION DEL CEBO O PRIMA:
(1) DESPIECE
FULMINANTE MECHA DE SEGURIDAD
SEMEXSA 80
EXPLOSIVO ROMPEDOR (DINAMITA)
(2) ENSAMBLE SEMEXSA 80
EXPLOSIVO INICIADOR (PRIMARIO) MASA EXPLOSIVA
CHISPEO
(3) El detonador crea la onda de shock iniciadora (1).
La onda avanza a alta velocidad originando la reacción de la masa explosiva (2), inicialmente en un punto, que se amplía hasta ocupar el diámetro total del explosivo (3), donde éste adquiere su velocidad máxima de detonación (VOD) autosostenida.
FC 3
DETONADOR
PCJ 2
1
