ANFO De Wikipedia, la enciclopedia libre Saltar a navegación navegación,, búsqueda
Sacos de 25 kilogramos conteniendo ANFO. No debe confundirse con Anfo Anfo.. El NAFO o ANFO, del inglés inglés:: Ammonium Nitrate - Fuel Oil , es un explosivo de alto orden. Consiste en una mezcla de nitrato de amonio y un combustible derivado del petróleo,, desde gasolinas a aceites de motor . Estas mezclas son muy utilizadas petróleo principalmente por las empresas mineras y de demolición, debido a que son muy seguras, baratas y sus componentes se pueden adquirir con mucha facilidad. Las cantidades de nitrato de amonio y combustible varían según la longitud de la cadena hidrocarbonada del combustible utilizado. Los porcentajes van del 90% al 97% de nitrato de amonio y del 3% al 10% de combustible, por ejemplo: 95% de nitrato de amonio y 5% de queroseno queroseno.. El ANFO tiene como principal problema su gran facilidad para disolverse en agua dado su gran tendencia a la obsorción ( higroscopía higroscopía). ). Cuando al ANFO se le añade polvo añade polvo de aluminio el ANFO se convierte en una variedad aún más potente llamada AlANFO. La explosión del ANFO es sin destello, y la onda expansiva es muy poderosa en relación al poco monto que se ha de usar. Se utiliza ampliamente en las voladuras de suelos rocosos de tipo medio a blando, bien sea introduciendo en los barrenos el granulado mediante aire comprimido o bien en su otra forma de presentación que es encartuchado. Es necesario cebar fuertemente el barreno con detonador y cartucho de goma en fondo para producir su correcto funcionamiento, además su uso está contraindicado en barrenos con presencia de agua, a no ser que se use encartuchado. El ANFO también se suele mezclar con otros explosivos tales como hidrogeles o emulsiones para formar, en función del porcentaje de ANFO o ANFO Pesado (aproximadamente un 70% emulsión o hidrogel y 30% ANFO). El ANFO no ha estado exento de accidentes a pesar de su relativa seguridad de manipulación, el 6 de septiembre de 2010 2010,, en la Región de Antofagasta Antofagasta,, en la comuna de Sierra Gorda, Gorda, seis personas murieron despedazadas al manipularlo, de ellas, al menos [1]] tres tenían amplia experiencia en su uso en tronaduras tronaduras..[1
[editar editar]] Uso terrorista ANFO ha sido utilizado ocasionalmente en atentados terroristas. El primero fue en 1970 cuando unos estudiantes de la Universidad de Wisconsin-Madison que aprendieron el manejo y manipulación gracias a un libro editado por Wisconsin Conservation [2]] [3 [3]] Los coches bombas con ANFO Department titulado "Pothole Blasting for Widlife".[2
fueron pronto adoptados por el IRA IRA,, ETA y varios grupos integristas islámicos cuando atentaron contra las Torres Gemelas en los años 90. En Perú, el grupo armado PSP Sendero Luminosa hizo estallar en 1992 dos coche-bomba con 600 kilos de ANFO y dinamita en la calle Tarata, en el distrito de Miraflores en Lima, matando 40 civiles y causando destrozos en 300 metros a la redonda. Una variante más compleja del ANFO (con nitrato amónico nitrometano y combustible llamada ANNM) fue usada en 1995 en el atentado de Oklahoma. Oklahoma. Las bombas hechas con nitrato amónico de origen agrícola son menos sensibles y menos eficientes que las procedentes de la variedad de explosivos. Las Fuerzas Armadas Revolucionarias Colombianas FARC FARC,, las usan constantemente. En la serie colombiana "El " El Capo" Capo" aparecen los miembros del Capo Colombiano, Pedro Pablo León Jaramillo, usando un coche bomba equipado con ANFO para volar las comisiones del senado del Congreso de la República de Colombia Colombia,, asemejando las prácticas de las Fuerzas Armadas Revolucionarias de Colombia (FARC) y del Ejército de Liberación Nacional (ELN).
[editar editar]] Véase también •
ANCO, un explosivo similar, pero que usa carbón en vez de derivados del ANCO, petróleo.
[editar editar]] Referencias 1.
↑ Seis muertos por manipulación de ANFO en Chile
2.
↑ Mathiak, Harold A. (1965). Pothole Blasting for Wildlife . Wisconsin Conservation Department, Madison, Wisconsin 53701. p. 11.
3.
↑ Mike Davis, Buda's Wagon: A Brief History of the Car Bomb (Verso: New York, 2007): 53.
Obtenido de «http://es.wikipedia.org/wiki/ANFO «http://es.wikipedia.org/wiki/ANFO» » PERFORACIONES EN ROCA. INTRODUCCIÓN: Un túnel se presenta con frecuencia como una solución alternativa de otras a cielo abierto. Chile, nuestro país tiene una accidentada orografía a causa de grandes sistemas montañosos, esto ha dado origen a construcciones de túneles de carretera de razonables longitudes para poder enlazar en forma más expedita ciudades o lugares de importancia y facilitar los transportes más diversos. Además dado al notable crecimiento en la última década de la actividad económica de nuestro país ha sido necesario estudiar nuevas alternativas de transito a las ya existentes (túneles paralelos), mejorando así los niveles de servicios de nuestros caminos. Para seleccionar la mejor alternativa o solución es necesario proceder sistemáticamente; primero un estudio previo, que permita recomendar una solución (a veces varias) y el año óptimo de su puesta en servicio. Luego viene la etapa de anteproyecto de la o las soluciones recomendadas y por último el proyecto de la obra completa. A continuación se indican las fases que se deben considerar al construir un túnel: El objetivo de la obra subterránea La geometría del Proyecto: trazado y sección tipo La geología y geotecnia del macizo El sistema Constructivo La estructura resistente: el Cálculo Las instalaciones para la explotación •
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1.-TIPOS DE ROCA:
Rocas Igneas: Son las que provienen del Magma Ígneo, que es una masa de roca fundida, formada de silicatos, gases y vapor de agua, y que se ubica en la zona más externa del manto y en la zona inferior de la corteza terrestre. Rocas Extrusivas o Lavas: Si salen a la superficie de la tierra en estado de fusión, y luego se enfrían rápidamente. Ejemplo: Bansalto, Andesita,Oesidiana. Rocas Intrusivas: Si no alcanzan a llegar a la superficie de la tierra y se quedan en cavernas subterráneas. Ejemplo: Uranito, Diorita, Diabasa. Rocas hipabisales: Son aquellas que se forman en condiciones intermedias entre las intrusivas y las extructivas. Rocas sedimentarias: •
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Sedimentaria clásicas: (Clasto = partícula). Provienen de rocas desintegradas arrastradas por ríos y depositadas en capas que son sometidas durante un considerable período de tiempo a elevadas temperaturas y presiones.Ejemplos: Areniscas, conglomerados, Brechas. Sedimentarias químicas: Provienen del transporte de partes duras de organismos marinos mezclados con arena y arcillas, este transporte es provocado por las corrientes costeras. Ejemplos: Caliza, Dolomita, Sal, yeso.
Sedimentarias orgánicas: Están formadas por restos orgánicos. Ejemplos: Carbón, Diatomita. Rocas metamórficas: Provienen de un largo proceso de reclistarización de otras rocas, que se produce a altas temperaturas (entre 100 y 600 grados C) y altas presiones (miles de atmósferas), con un aumento de densidad. Las rocas metamórficas son rocas ígneas o sedimentarias que se han transformado mineralogíca y estructuralmente por un proceso que se llama Metamorfismo. 1.1.- Tipos de metamorfismos: Metamorfismo de contacto: Se trata del metamorfismo inducido en las rocas por su cercanía a rocas ígneas intrusivas. Los cambios son mayores al acercarse al contacto, se habla de Aureola de contacto. Metamorfismo regional: Se presenta en áreas extensas (miles de Km.2). Se estima que se debe a concentraciones periódicas de calor, ubicadas en profundidad, que suministraron la energía para causar este metamorfismo. 1.1.1.- Clasificación de las rocas metamórficas: •
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Rocas Foliadas: (Foliación: estructura en láminas por agregación de cristales en capas). La foliación más o menos plana en la roca, se debe a la Esquistocidad, que es una estructura paralela de origen metamórfico. Ejemplos: pizarras, con esquistocidad plana perfecta, esquistos, (metamorfismo regional de conglomerados y areniscas).
Rocas no Foliadas: Al no ser Esquistosas, tienen como uniforme. Ejemplos: granulitas, corneanas, mármol. 2.- EL PROBLEMA DE LA EXCAVACION EN ROCA: Los medios necesarios para realizar una excavación varían con la naturaleza del terreno, que desde este punto de vista, se pueden clasificar en: Terrenos sueltos Terrenos flojos Terrenos duros Terrenos de tránsito Roca blanda Roca dura Roca muy dura •
I Suelos sueltos a semicompactos
II Suelos compactos a roca blanda III
Arenas, gravas, limos, tierra vegetal, arcillas medias con humedad media, escombros de roca. Se usa maquinaria de media a baja potencia: topadores frontales, excavadora universal. Arcillas duras, arcilla esquistosa, marga (roca blanda calizo-arcillosa), masa de roca altamente fisurada o estratificada, roca blanda y roca fragmentada por el uso de explosivos. Terrenos que necesitan disgregación con un escarificador o arado. Se usa maquinaria de media a alta potencia (más de 80hp) Roca caliza, pizarra, conglomerados y rocas medianamente
estratificadas, rocas muy alteradas y minerales blandos. Roca de dureza media
IV Roca dura
V Roca muy dura
Se usan máquinas de más de 140 hp, siempre se necesitará disgregación mediante explosivos de baja potencia o escarificadores pesados. Rocas calizas duras o silíceas, rocas ígneas y metamórficas y masas de rocas poco alteradas, cuarcita y minerales de baja densidad Sólo pueden ser excavados por máquinas especiales para cada caso, se usan explosivos de media potencia. Rocas ígneas no alteradas como granito, diorita, diabasa, rocas metamórficas duras, minerales densos. Se necesitan máquinas especialmente diseñadas y el uso de explosivos de alta potencia.
3.- CARACTERISTICAS Y PELIGROS DE LOS DISTINTOS TIPOS DE ROCA. Caliza: Fácil de excavar; consumo reducido de explosivos y barrenos. Pueden encontrarse cavernas, a veces de grandes dimensiones, y manantiales de agua importantes. No suelen hallarse gases peligrosos. Arenisca: Fácil de excavar; consumo de explosivos normalmente menor que en la caliza; mayor consumo de barrenos. No suele presentar discontinuidades ni se encuentran grandes manantiales de agua. Pizarras: De excavación fácil; según su naturaleza y de la inclinación de los estratos, suele encontrarse poco agua, aunque a veces se presentan manantiales importantes cuando la capa freática está sobre la excavación. Las pizarras pueden ir asociadas al yeso y al carbón; en el caso del segundo, puede existir el metano, gas explosivo muy peligroso; puede hallarse también el hidrógeno sulfurado, mortal, aunque en pequeñas cantidades. Rocas graníticas: Generalmente fáciles de excavar; no se necesita entibar y el revestimiento preciso es, normalmente, pequeño; el consumo medio de los explosivos es más del doble que en la arenisca normal; el de barrenos, depende de la naturaleza de la roca, que varía entre límites muy amplios; aunque, normalmente, las condiciones de esta roca son favorables, de vez en cuando pueden encontrarse manantiales de agua con grandes caudales. Rocas volcánicas: Las rocas volcánicas son costosas de barrenar y precisan importante consumo de explosivos; suelen encontrarse estratos de tobas descompuestas que dan lugar a grandes manantiales, como también gases peligrosos, tóxicos o explosivos. 3.1.- EL COSTO DE LA EXCAVACIÓN EN ROCA: El coste de la excavación en roca varía ampliamente con sus características, la diferencia de metros lineales de barreno precisos para excavar un metro cúbico es muy grande , de unos tipos de rocas a otras; puede ser más de el doble cuando la roca parte mal; como el rendimiento por hora de la perforación también varía ampliamente de 0.5 a 5 m. Lineales, y el consumo de explosivos también es muy distinto, se comprende que la variación del coste de la excavación en roca pueda oscilar grandemente, según el tipo de roca, e incluso, dentro de la misma clase, entre que parta bien o mal, característica que depende de el número o situación de los planos de rotura. Al fijar el precio de una excavación en roca, hay que proceder, por tanto, con la máxima prudencia, y previo un reconocimiento cuidadoso del terreno. Excavación con explosivos: Durante muchos años ha sido el método más empleado para excavar túneles en roca de dureza media o alta, hasta el punto de que se conoció también como Método Convencional de Excavación de Avance de Túneles. La excavación se hace en base a explosivos, su uso adecuado, en cuanto a calidad, cantidad y manejo es muy importante para el éxito de la tronadura y seguridad del personal, generalmente se usa dinamita. La excavación mediante explosivo se compone de las siguientes operaciones: Perforación Carga de explosivo Disparo de la carga Saneo de los hastiales y bóveda Carga y transporte de escombro Replanteo de la nueva tronadura Excavaciones mecánicas con Máquina: Se consideran en este grupo las excavaciones que se avanzan con maquinas rozadoras; con excavadoras, generalmente hidráulica - brazo con martillo pesado o con cuchara, sea de tipo frontal o retro-; con tractores y cargadoras (destrozas) e, incluso, con herramientas de mano, generalmente hidráulicas o eléctricas. •
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Excavación mecánica con máquinas integrales no presurizadas: Esta excavación se realiza a sección completa empleando las máquinas integrales de primera generación o no presurizadas. Otro rasgo común es que, en general, la sección de excavación es circular. Excavación mecánica con máquinas integrales presurizadas: La baja competencia del terreno suele asociarse a casos de alta inestabilidad y presencia de niveles freáticos a cota superior a la del túnel la primera solución aplicada a los escudos mecanizados abiertos para trabajar en estas condiciones fue la presurización total del Túnel. 5.- SECCION TRANSVERSAL DE UN TUNEL: La figura muestra un esquema de la sección transversal de un túnel. Calzada bidireccional con pistas de 4m c/u. Veredas peatonales de 0,85 m. a cada lado. Canaletas de drenaje de filtraciones y derrame de líquidos. Gálibo útil vertical mínimo de 5m., en todas las pistas de circulación vehicular. Pendiente longitudinal mínima, la que permita un adecuado drenaje. Zonas de aparcamiento en túneles de más de 1.000 m. •
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5.1.- Túneles de pequeña sección: La sección transversal de un túnel de pequeña sección puede ser alrededor de 4 m2. Esta área proporciona espacio para poder instalar la tubería de ventilación y el uso de equipos pequeños de excavación. Túneles de sección 4 a 6 m²: En este tipo de sección normalmente se puede utilizar perforadoras manuales neumáticas con empujadores. Atlas Copco fábrica tres máquinas para diferentes características de rocas: Puma BBC 16 W. Esta perforadora es muy eficaz para la perforación frontal en todo tipo de roca. Esta diseñada con un control centralizado tanto para la perforación como para controlar la fuerza de avance del empujador. Leopardo BBC 34 W. Perforadora para trabajar en todo tipo de roca, con un sistema de rotación apropiado para taladros largos. Esta diseñada con un control centralizado tanto para la perforación como para controlar la fuerza de avance del empujador. Pantera BBC 94 W. Perforadora semi pesada para trabajar en todo tipo de roca, con un sistema de rotación apropiado para taladros largos. Esta diseñada con un control centralizado tanto para la perforación como para controlar la fuerza de avance del empujador. •
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Para perforaciones de gran tamaño de barrenos paralelos, las perforaciones grandes se escarian a 64 ó 76 mm. El diagrama de perforación para un túnel tan pequeño comprende perforaciones de corte y contorno y el número de perforaciones puede ser del orden de 26 + 1 perforación de escariado, si la periferia es cargada con explosivo amortiguado o liviano. Si la periferia no es cargada con explosivos amortiguados,
el número de perforaciones es de 21 + 1.
Diagrama de perforación. Explosivos apropiados: Dinamita encartuchada o emulsión en tiros de corte y destoza. Explosivo amortiguado o liviano con un diámetro de 17mm en tiros de contorno, o 40 a 80 gramos por metro en cordón detonante. (detonadores no eléctricos tipo NONEL) Tuneles de seccion 6 - 20 m²: Cuando aumenta la sección transversal de una galería es posible usar un equipo de perforación más eficiente. Atlas Copco provee tres poderosos equipos de perforación para túneles pequeños: Rocket Boomer H 104-38 COP 1238, de un brazo, equipo pequeño para áreas de túneles de 6 a 20 m². Boomer H 281-38 COP 1238, de un brazo, equipo de alta capacidad para áreas de túneles de 6 a 31 m². Boomer H 282-38 COP 1238, de dos brazos, equipo de alta capacidad para áreas de túneles de 8 a 45 m². El equipo puede ser suministro para el traslado por vía férrea o sobre carretera, con ruedas de goma. •
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El diagrama de perforación para un corte de barreno paralelo. Se sugiere que el diámetro del barreno sea de 48 mm. y la profundidad de perforación 3,30 m usando una barra con hilo R32 con una longitud de 3,66 m. El diámetro de la perforación del escariador se sugiere que sea de 76 mm. Secuencia de disparo: El diagrama de perforación en un área de túnel de 16,2 m². El número de perforaciones puede ser del orden 45 + 1 perforación de escariado si las paredes y el techo son cargadas con explosivo amortiguado o liviano. Para voladuras normales sin contorno amortiguado, el número de perforaciones es de 37 + 1perforación de escariado.
Explosivos apropiados: Dinamita, emulsión o explosivos acuosos encartuchados. Para trabajos de cargio más eficientes, se puede usar ANFO o emulsión bombeable. 5.3.-Túneles de mediana sección: Los túneles de sección entre 20 a 60 m2 son comúnmente empleados en la construcción de plantas hidroeléctricas, construcción de caminos, ferrocarriles minería cavernas o depósitos subterráneos, etc. Atlas Copco provee una amplia gama de equipos de perforación para el desarrollo de túneles de mediana sección. Rocket Boomer 282, equipo de perforación electro hidráulico con dos brazos paralelos para secciones de túneles de 8 - 45 m². Rocket Boomer M2, equipo de perforación electro hidráulico de alta potencia con dos brazos paralelos para secciones túneles hasta de 45m². Rocket Boomer L2, equipo de perforación electro hidráulico de alta potencia para áreas de túneles hasta de 90 m². •
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Diagrama de perforación y secuencia de disparo.
El diámetro sugerido para los barrenos escariados es de 89 mm con dos barrenos en el cuele. El área del túnel es de 59 m² y el número de barrenos a tronar es de 82 tiros. Explosivos apropiados: ANFO o explosivos de emulsión bombeables del tipo SSE (Explosivos Sensibles en el Sitio) en el cuele y tiros de destroza. Las paredes y techo deben volarse cuidadosamente a fin de evitar un exceso de rotura (sobre excavación). Los explosivos apropiados son cargas de tubos de 17 mm o cordón detonar de 40-80 gr. /m. Con equipo de perforación de alta eficiencia, la carga de la voladura también debe ser eficiente para disminuir el tiempo del ciclo de trabajo. Los explosivos SSE poseen la ventaja de que no son explosivos hasta que sean bombeados dentro del barreno. La concentración de la carga se puede cambiar durante el cargio del barreno de manera que no se requiere ningún explosivo especial para las perforaciones del contorno. Para un trabajo de carga eficiente con el camión de carga de SSE, la plataforma de servicio del equipo de perforación se puede usar junto con el equipo de carga del camión de SSE.
Explosivos apropiados: ANFO o explosivos de emulsión bombeables del tipo SSE (Explosivos Sensibles en el Sitio) en el cuele u tiros de destroza. Las paredes y techo deben volarse cuidadosamente a fin de evitar una rotura excesiva (sobre excavación). Los explosivos apropiados son cargas de tubos de 17 mm o cordón de detonación de 40 - 80 gr. /m. Con equipo de perforación de alta eficiencia, la carga de la voladura también debe ser eficiente a fin de disminuir el tiempo del ciclo de trabajo. Los explosivos SSE poseen la ventaja de no ser explosivos hasta que se bombeen dentro del barreno. La concentración de la carga se puede cambiar durante el cargio del barreno de manera que no se requiere ningún explosivo especial en los barrenos del contorno. Para un trabajo de carga eficiente con el camión de carga SSE, la plataforma de servicio del equipo de perforación se puede usar junto con el equipo de carga del camión SSE. 5.4.-Túneles de gran sección: Los túneles gran sección sobre 60m2 son comúnmente empleados para la construcción de caminos, líneas férreas, plantas hidroeléctricas, galerías de avance cavernas de almacenamiento subterráneo etc. La cobertura mayor que es posible perforar en sección completa es de 168 m², pero normalmente a ningún túnel de dicho tamaño se le vuela la sección completa debido a otros factores que limitan el área práctica, uno de los factores a considerar es el número de períodos de los sistemas de iniciación existentes. Los sistemas eléctricos normalmente poseen 12 periodos mientras que los sistemas con cargas de tubos o cordón detonante alcanzan a 25. La sección práctica de un túnel de tamaño grande es alrededor de 100 m². Los métodos de perforaciones y voladuras para túneles de gran sección son iguales a los métodos para túneles de mediana sección. En secciones transversales mayores, es práctico efectuar más de una voladura para llegar a la sección total. Si el túnel es demasiado ancho para una perforación y voladura de sección completa, la sección
transversal se puede dividir en un túnel piloto y barreno lateral al ancho deseado.
Si el túnel es alto, se puede volar primero una galería piloto y después un banco horizontal y banqueo vertical hasta que se obtenga la altura deseada. La razón del banqueo horizontal después de la galería es que normalmente no hay espacio para que el equipo pueda perforar en la galería. En el banqueo horizontal se puede usar el mismo equipo usado para perforar la galería.
Aunque es posible perforar túneles hasta de 168 m² de sección completa, las limitaciones en los sistemas de iniciación hacen que sea más práctico dividir la sección transversal en una galería y banco horizontal. En el ejemplo siguiente un túnel con una altura de 15 m y 12 m se divide en una galería de 7,5 m de altura y un banco horizontal con una altura de 4,5 m.
Galería.
Explosivos apropiados: ANFO o explosivos de emulsión bombeables del tipo SSE (Explosivos Sensible en el Sitio) en el cuele y tiros de destroza. Las paredes y el techo deben volarse cuidadosamente a fin de evitar roturas excesivas (sobre excavación). Los explosivos adecuados son cargas de tubos de 17 mm o cordón detonante de 40 - 80 gr. /m. Secuencia de disparo: El mismo tipo de explosivos y sistemas de iniciación se recomiendan para el banqueo horizontal. Para instalar estaciones de energía hidroeléctrica y cavernas para el almacenamiento de aceite, etc.
El banqueo vertical se puede aplicar cuando existe suficiente altura para el equipo de perforación. El diagrama de perforación para los bancos verticales depende del diámetro de los barrenos. En el banqueo vertical los barrenos de mayor tamaño se pueden usar para economizar la operación. Como en otras operaciones, se deben usar explosivos eficaces en función de los costos como ANFO y SSE (Emulsiones Sensitivas al Terreno). Preferentemente se debe usar un sistema de tubos de impacto no eléctrico. El túnel piloto se puede colocar en cualquier lugar de la sección del túnel pero tal vez sea práctico colocarlo lo más bajo posible a fin de que la excavación hacia el túnel piloto sea lo más fácil posible. 6.-PERFORACION O BARRENADO: Existen diferentes equipos y accesorios para realizar un barrenado o perforación en roca, las que de acuerdo con la forma en que se desarrollan su trabajo, se dividen en máquinas rotativas y de percusión. Maquinas Rotativas: Realizan la perforación por medio de una herramienta cortante giratoria en forma de corona, que puede estar revestida de materiales en movimiento granallas. El efecto cortante es determinado por la velocidad de rotación, el poder abrasivo de la corona, la presión ejercida por el mecanismo de avance y el peso de varillaje y de herramientas. La naturaleza de la roca, además de los factores señalados determina la velocidad de avance. Maquinas de Percusión: Las máquinas de percusión realizan su trabajo por medio de una herramienta cortante o trepano que golpea sobre el fondo de la perforación; los bordes agudos de la herramienta cortan la roca y el mecanismo de rotación de la maquina hace girar la broca a una nueva posición por cada golpe. Los factores que fundamentalmente determinan la velocidad de avance son: el número de golpes por minuto y la naturaleza de la roca. Perforadoras de Percusión: •
“Jacklegs”: Debido a su facilidad para barrenar en cualquier posición, esta máquina fue la más utilizada en las galerías de Ralco y Pangue. Además es liviana, fácil de manejar y basta con un solo operario para realizar barreno.
“Guagua”: Es una máquina liviana equipada con mangos, para trabajar con ella a pulso. Debido a su poco peso y pequeño tamaño, es muy apropiada para barrenar en lugares estrechos. Este tipo de perforadora es de uso general en trabajos de superficie y en el interior de túneles. 6.1.- Barrenos: La forma más corriente de empleo de explosivos en cámara cerrada es el barreno. En la roca a remover se practican una serie de agujeros de diámetro y profundidad variable, bien a mano o bien con medios mecánicos (martillos perforadores); la carga de explosivos se coloca en el fondo del orificio, con una altura tal que en la parte superior quede espacio suficiente para cerrar la salida de la manera más perfecta posible, rellenando con material escogido, bien comprimido, para evitar que los gases encuentren en el orificio del barreno la línea de menor resistencia, en cuyo caso se perdería una parte importante de la eficacia de la explosión; cerrar herméticamente es fundamental para el rendimiento de la explosión. La longitud del cierre no debe ser menor de 200 mm. para 100 grs. de carga, y 50 mm. Más para cada 100 grs. más de explosivos, con un máximo práctico de 50 mm.; el cierre puede hacerse con arena fina o arcilla ligeramente húmeda, terminando con yeso o cemento rápido. Cuando el cierre no está bien hecho, sale por él, en pura pérdida, parte de la fuerza de la explosión; entonces se dice que el barreno ha dado "bocazo". Los barrenos que por cualquier causa no hubieren hecho explosión después de haberles dado fuego, no deberán de ninguna manera vaciarse, se volarán con nuevos barrenos colocados, como mínimo, a 25 cm. de distancia. •
Las dimensiones convenientes de los barrenos, diámetro y longitud, dependen de la naturaleza de la roca y de la forma de llevar el trabajo; en el rendimiento interviene, además, un factor importante: la disposición relativa y separación de los orificios. El diámetro de los agujeros varía, normalmente, de 30 a 90 mm., habiéndose llegado en canteras hasta 100 mm.; la longitud depende del tipo de trabajo a realizar y de la separación. En trabajos especiales de cantera se llega a barrenos de mayor diámetro, hasta 200 mm., empleándose para ello sondas rotativas a gran velocidad de corona de diamante; en trabajos de excavación estos diámetros excepcionales no son recomendables, pues precisan fuertes cargas y se producen escombros de gran volumen, que es imprescindible cuartear para poderlas cargar al medio de transporte; la reducción de piedras de gran tamaño a uno conveniente para su carga, el "taqueo", es trabajo enojoso y caro, que retrasa el transporte de escombros y complica la explotación normal del tajo. La determinación del diámetro, longitud del terreno, separación entre éstos, su disposición relativa y carga de explosivo son factores todos ellos que influyen decisivamente en la economía de la explotación; al tratar de los diferentes trabajos que interesan, se dan datos de orientación; pero hay que tener presente, que solo una cuidadosa experimentación, al comenzar la explotación, asegurará la solución correcta. Perforación de barrenos: La perforación de barrenos puede hacerse a mano o mecánicamente.
Perforación a mano: Para la perforación a mano se utilizan de acero fundido o de hierro con la punta de acero, su sección es generalmente, octogonal, de punta afilada con diferentes formas, según la naturaleza de la roca; cuando es muy dura, se emplea la forma c), mientras que, para rocas de mediana dureza, se emplea la b); el ángulo varía de 60º a 90º; el rendimiento óptimo para cada clase de roca, se obtiene con un ángulo determinado, que es conveniente fijar experimentalmente antes de empezar los trabajos. Para ejecutar el agujero de un barreno, se empieza por preparar en la roca una superficie plana, normal a la dirección en que se ha de practicar; el agujero se inicia con golpes de barra, teniendo cuidado de hacer girar esta a cada golpe; cuanto más pequeño sea el ángulo que se haga girar la barra, más perfecto será el agujero practicado. Cuando la roca en la cual se ejecuta el barreno está seca, la operación se ayuda echando agua en el agujero, con lo cual se hace más fácil la maniobra y se evita el excesivo calentamiento de la barra. Es muy importante que el agujero sea circular, bien derecho, el acero de las barrenas debe ser duro y presentar una gran resistencia al choque; se emplean para las puntas de las barras aceros especiales al cromo, manganeso o wolfram. Perforación mecánica: Cuando la obra a realizar es importante, la perforación a mano resulta lenta y costosa; por ello resulta, salvo raras excepciones, económicamente recomendable recurrir a la perforación mecánica; su rapidez es, por lo menos, tres veces la de perforación a mano; el agujero resulta más regular y su coste es menor; se pueden alcanzar 5 o 6 mt. de profundidad con un diámetro hasta de 90 mm. Los sistemas de perforación están fundados en dos principios distintos: 1.- Sistema de percusión a).- De percusión directa b).- De martillo 2.- Sistema de rotación a).- Presión débil y gran número de revoluciones b).- Presión fuerte y rotación lenta En relación con el sistema motor, las perforadoras pueden ser: a).-Neumáticas b) Hidráulicas c).-Eléctricas
Las perforadoras corrientemente empleadas en la construcción de túneles son neumáticas de percusión; requieren una presión de aire de aire de 5 a 8 atmósferas; y el aire comprimido se produce en compresores, generalmente móviles. Las perforadoras hidráulicas se utilizan principalmente en excavación de galerías de avance de los túneles con roca de gran dureza; trabajan con una presión de aire de 25 a 100 atmósferas. Las perforadoras eléctricas pueden ser de percusión o de rotación; son más económicas que las anteriores, pero hasta ahora solo son utilizables, para roca de pequeña dureza. Perforadoras neumáticas : Para poder realizar la labor completa tienen que ejecutar los siguientes movimientos: •
Un movimiento, de ida y de vuelta del émbolo al cual va unida la barra. Un movimiento de rotación de la barrena.
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Un movimiento de avance de la perforadora, en su conjunto, para seguir el avance del agujero.
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Un movimiento de retirada de la barrena en el agujero. 7.- CARGA Y TRONADURA: •
Explosivo; Es una mezcla de sustancias químicas que cuya rápida descomposición debido a la combustión, produce un gran volumen de gas, a gran temperatura. Los explosivos pueden emplearse colocando la carga en un espacio perfectamente cerrado; al provocarse la explosión, la fuerza expansiva del gas origina una fuerte presión que, venciendo la elasticidad, cohesión y peso de la roca, la quebranta y separa del resto. En esta forma se utilizan los explosivos de cualquier tipo, rápidos o lentos. Los explosivos más usados en obras civiles son la pólvora, la dinamita, las mezclas a base de nitrato de amonio, petróleo y las emulsiones gelatinosas, las características principales son la densidad, que determina la cantidad de energía en el barreno, velocidad de detonación determinando la potencia y por ultimo, la sensibilidad del explosivo a los efectos térmicos y mecánicos. La clasificación de los explosivos comerciales es la siguiente: Explosivos lentos (pólvora negra). Explosivos violentos (dinamitas). Explosivos de gran seguridad. Materiales para tronaduras (mecha y detonadores). 1.-Explosivos lentos (pólvora negra): Es una mezcla de carbón, azufre y nitrato de potasio o de sodio, en las siguientes proporciones de peso: 62% nitrato de potasio o sodio. 20 % azufre. 18 % carbón vegetal. La pólvora negra se fabrica, principalmente, en dos formas. Granular y en cartuchos. La pólvora granular se envasa en tarros de fierros, aproximadamente de 20 Kg. La pólvora en cartuchos es una pólvora aprensada en cilindros los que tienen una perforación para pasar las mechas o fulminantes de encendido. La pólvora es inflamable a 300 º C. 2.- Explosivos violentos (dinamita): Puede presentarse en diversas composiciones, cuyas características son variables, en general, puede decirse que la dinamita esta formada por nitroglicerina absorbida en alguna sustancia porosa inerte ( mezcla de nitrato de sodio con pulpa de maderas y otros ), que adquiere la consistencia de una pasta. La dinamita absorbe humedad, lo que la hace menos sensible y de menor rendimiento en el trabajo. Tipos de dinamitas: Dinamita común o dinamita estable, a base de nitroglicerina: Este tipo contiene solamente nitroglicerina como explosivo violento. El porcentaje de nitroglicerina varía entre 15-60% en peso. Produce gases nocivos, por lo que debe manejarse cuidadosamente, no debe usarse en lugares cerrados, se usa especialmente para trabajos bajo agua. Dinamita extra o dinamita amónica: La dinamita amónica es una dinamita estable de nitroglicerina, a la que se ha agregado nitrato de amonio. La potencia varia entre un 20-60%, produce gases nocivos en menor cantidad que la dinamita común, no resiste la humedad. Puede usarse en túneles con buena ventilación y rocas de dureza media fulminantes. Gelatina explosiva: Es un producto parecido a la goma, formado por una mezcla de algodón impregnado en ácido nítrico y nitroglicerina liquida. Es uno de los explosivos más poderosos y violentos que se conocen. •
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Dinamita gelatinosa: Se obtiene disolviendo pólvora en nitroglicerina su potencia puede variar, es denso y tiene características plásticas, se puede taquear bien dentro de los barrenos con lo que se obtiene una gran velocidad de explosión, es resistente al agua casi no produce gases nocivos, usa en rocas duras y túneles. Dinamita gelatinosa amoniacal o Amón gelatina: Este explosivo ha sustituido la parte de nitroglicerina por nitrato de amonio, para hacerlo menos inflamable, es in congelable, muy potente y produce gases poco nocivos, resistente al agua, y más barata que las anteriores. 7.1.-Materiales para tronadura: En las operaciones de carguío y tronadura se utilizan otros elementos aparte de explosivos, como son: mechas o guías, detonadores y cebos. 7.1.1.- MECHAS: Mechas o guías para minas: Están constituidas por núcleo central o reguero de pólvora, cubierta por una o varias capas de tejido de algodón o cáñamo y de sustancias impermeabilizantes. El objeto de la mecha es llevar el fuego de una manera uniforme y continua, al detonador o a la carga explosiva. Las capas exteriores de la mecha evitan que chispas o llamas del exterior enciendan la pólvora del núcleo, por esto, el encendido de la mecha debe iniciarse por un extremo. Mecha o cordón detonante: Posee un núcleo de tetanitrato de pentocritrito o trilita, dentro de una envoltura impermeable, reforzada por cubiertas que la protegen. La velocidad de detonación es muy alta, 6000 m/s aproximadamente; tiene muy buena resistencia a la tensión es liviana y flexible, razón por la cual es fácil manejar y conectar. 8.1.2.-DETONADORES: Fulminantes Corrientes: Consisten en una cápsula de cobre de mas o menos 6 a 12 mm de diámetro por 30 a 60 mm de longitud, que se llenan aproximadamente, hasta la mitad, con una mezcla explosiva a base de fulminante de mercurio, pentrita, tetrilo, dejando un espacio vacío para fijar la punta de la mecha. Los fulminantes son los explosivos más sensibles al calor, fricción y golpes, por lo cual deben manejarse con mucho cuidado. Fulminantes o Estopines Eléctricos: Son iguales que los descritos anteriormente, pero dotados de un sistema para hacerlos explotar por medio de la corriente eléctrica. Dentro de la cápsula del fulminante hay dos conductores de corriente, que llevan unidos los extremos interiores por un puente de alambre de platino muy fino, o de otro metal de gran resistencia, que al hacer pasar una corriente eléctrica se pone incandescente. Este puente esta colocado sobre el fulminato y se cubre con algodón - pólvora o fulminato de mercurio en polvo. El espacio que queda libre esta cerrado con un tarugo, enseguida va colocado un material impermeable, finalmente un aglutinante, a base de azufre, el que se mantiene adherido en su sitio por las corrugaciones de la cápsula. Los conductores de cobre aislados que sobresalen de la cápsula, son de una longitud que varía de unos centímetros hasta unos 75 metros. Tipos de estopines eléctricos: Instantáneos: Todos los fulminantes se inician al mismo tiempo. Milisegundos: Estos estopines son de retardo y tienen diferencias entre números de serie, que va de los 25 milisegundos a los 750 milisegundos, de acuerdo con la procedencia de la fabricación. Ordinarios de tiempo: Los retardos entre números de las series son aproximadamente del orden del medio segundo y vienen numerados como 0, 1, 2, 3, 4, 5,6. Las normas nacionales prohíben el uso de estopines de distinto tipo en una serie. 7.1.3 CEBOS O PRIMARIAS: Estos cebos o primarias se utilizan para detonar explosivos de gran seguridad que necesiten una gran velocidad de detonación. 8.- ENTIBACIÓN: Se entiende como entibación al conjunto de elementos que se colocan durante la ejecución de un túnel, cuando las condiciones de la roca lo requiere, y cuya finalidad es doble: Proteger con seguridad suficiente al personal Asegurar la estabilidad de la excavación, respetando la forma y dimensiones exigidas en el proyecto. El diseño debe ser hecho en forma racional, es decir, debe proyectarse el tipo de sostenimiento que efectivamente se requiere para cada caso y en la cantidad realmente necesaria. Si se sigue este camino, el diseño resulta ser además, económico y seguro. La importancia del sostenimiento es decisiva pues de el depende la estabilidad del túnel. El revestimiento solo se aplica normalmente, bastante tiempo después que la roca ha alcanzado un equilibrio final, salvo en los casos donde se coloca por razones de tipo hidráulico o estático. Forma de actuar de una entibación: Según su comportamiento estructural pueden ser: •
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Rígida: Cuando es prácticamente indeformable, es decir, no permite desplazamiento de la roca.
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Flexible: Cuando permite deformaciones controlada de la roca.
Según la presión que puede ejercer o recibir se distinguen dos formas de actuar de una entibación puede ejercer una presión de estabilización contra la roca si se aplica durante la fase de la descompresión; limita las deformaciones permitiendo la redistribución de tensiones y posibilita a la roca poder resistir por si misma las presiones del cerro al no perder totalmente sus propiedades mecánicas. Puede recibir una presión de descompresión o de soporte, la presión la ejerce la roca totalmente suelta que al haber perdido sus propiedades mecánicas, ya no es capaz de transmitir esfuerzo y sólo actúa libremente por su propio peso. Esta pérdida se debe por una parte, a un paro hecho sin ningún cuidado, que deja a la roca excesivamente agrietada. Cuando la galería de avance se realiza en roca consistente puede limitarse a “cabezales” apoyados en cajas expresamente realizadas en las paredes de la galería; el cabezal debe quedar exactamente encajado en ellas; entra oblicuamente y luego se va forzando hasta ponerlo normal al eje; si hay huelgos en algún sentido, se retaca el cabezal con cuñas de madera que lo fijen. Cuando el terreno produzca empujes de gran importancia, puede resultar preciso unir los pies derechos, en su base, por rollizos transversales estampidores, que eviten que, por los empujes horizontales, puedan moverse los asientos de aquellos. La distancia entre los cuadros, normalmente de 1 m. A 1,50 m., puede ser menor si la naturaleza del terreno así lo exige; los rollizos serán de diámetro variable entre 25 y 30 cm. Cuando la cohesión del terreno es pequeña, la excavación se forra con tablas, cuyo espesor varía de 1 a 3 pulgadas (2,5 a 7´5 cm) .Cuando la presión del terreno sea muy grande, se puede recurrir a reforzar los cuadros, añadiendo otros nuevos interiormente o bien a colocar puntales o tornapuntas. El último sistema tiene el inconveniente que las nuevas piezas reducen el espacio libre ya por sí pequeño, cuando el terreno es muy incoherente, es preciso forrar no solo las paredes y el techo si no también el fondo y el frente; en algunos casos la incoherencia del terreno obliga a que el revestido de las tablas vaya por delante de la excavación; para ello las tablas se van hinchando en el terreno por delante de aquella, se levantan las tablas de forro el frente y las longitudinales se hincan a golpes de mazo en una pequeña longitud que luego se excava en toda la sección o bien solo en una pequeña zona. 8.2.- Mecanismo de las maquinas perforadoras para entibaciones:
Componentes fundamentales: Los componentes fundamentales de las perforadoras son: El cilindro, el émbolo o pistón, las válvulas de paso para el aire y el agua, el mecanismo de rotación, el tubo de inyección de agua o bombilla, las conexiones para aire comprimido y agua, con sus respectivas llaves de paso. Otros componentes importantes son: la bocina, que sirve para sostener el culatín de las brocas y transmitir el movimiento giratorio, el freno u orquilla provista de resortes para la retención de la broca, los tirantes, que mantienen unidos las partes que componen la carcaza de la máquina. Funcionamiento: El aire comprimido a la presión de 80 a 90 libras por pulgada cuadrada, origina un movimiento de percusión y otro de rotación. El movimiento de percusión es el que produce el avance, y el de rotación tiene por objeto cambiar la posición de la cabeza para cortar mejor la roca y darle la forma a la perforación. Los movimientos y golpes se transmiten a la broca o barra, en cuyo extremo va colocada la cabeza, que es la herramienta que corta la roca. El agua entra por el cabezal de la máquina continúa por la bombilla, sigue por el orificio central de la broca, y es inyectada al frente de la perforación, a través del orificio de la cabeza misma. La arena resultante es acarreada fuera del hoyo por el agua y el aire comprimido. Normalmente es necesario entibar la excavación; solamente en terrenos muy consistentes es posible reducirla o suprimirla a un mínimo cuando el túnel tenga una profundidad pequeña y por la consistencia del terreno no sea precisa la entibación, hay que procurar que el revestimiento vaya inmediatamente después de la excavación, pues no hay que olvidar cuanto se dijo a cerca del comportamiento del terreno: una excavación que se mantiene perfectamente sin entibar recién ejecutada, puede derrumbarse al cabo de un cierto tiempo, aunque sea parcialmente, con grave peligro para el personal y con grave trastorno económico. Con objeto de lograr la máxima economía en el volumen del material, mano de obra y rapidez en las operaciones de montaje y desmontaje, la forma de entibar los túneles debe estar inspirada en los siguientes principios: a) Todos los elementos de la estructura deben trabajar a compresión, evitando disposiciones que produzcan flexiones; b) La longitud de las diferentes piezas debe reducirse con puntales, para evitar la flexión; c) Las juntas de unión deben ser sencillas, para evitar gastos inútiles en su ejecución y en la mano de obra de montaje y desmontaje; d) La disposición general de la estructura debe permitir la fácil extracción de los escombros y ejecución de la fábrica del revestimiento; e) Se deberá disponer la entibación de manera que pueda ser fácilmente reforzada sin modificar la disposición general; debe preverse al proyectarla donde y como debe ser colocada la madera de refuerzo, si se necesitase con objeto de que no estorbe el trabajo; f) No ha de ser posible cambiar, si fuese necesario, los distintos elementos de la entibación produciendo el menor trastorno en el conjunto; g) Con el objeto de que el material de la entibación no sea sometido a trabajo excesivo, se debe llevar la obra de revestimiento lo más cerca posible de la excavación; se obtendrá de este modo no solamente una economía en el volumen total de la madera a emplear, si no también en sus dimensiones.
El material corrientemente usado es la madera. Como las cargas a que la entibación esta sometida alcanzan, a veces, valores enormes ( 200 toneladas por metro cuadrado y aún superiores), las escuadrías que es posible dar al material no pueden ser las precisas para que los coeficientes de seguridad alcanzan los valores corrientes de 3 y 4, pues resultaría carísimo y no quedaría en la excavación espacio para que los trabajos se desenvolviesen; como los coeficientes de seguridad que se adoptan son muy bajos, hay que observar constantemente la entibación y sustituir, antes de su rotura, aquellas piezas que empiecen a averiarse. Las maderas corrientemente empleadas son el pino y el abeto.
8.3.- Sistemas de excavación: La excavación de un túnel en terreno consistente se realiza efectuando primero una pequeña galería denominada galería de avance, que posteriormente se ensancha hasta alcanzar la sección total del túnel; el ensanche de la galería de avance se llama “destroza “. Las dimensiones de la galería deben ser estrictamente precisas para que un hombre pueda trabajar: 2,5 a 3,5 m. de ancho por 2 a 3 m. de alto. La galería de avance va adelantada en relación a la excavación de la sección total, unos 15 o 20 m. La situación de la galería de avance en relación con la sección total del túnel y el orden en que se realice el ensanchamiento depende de la naturaleza del terreno; en todo caso habrá que tener presente: a) La rapidez de la excavación y carga de los productos obtenidos; b) Posibilidad de fácil evacuación de los productos de la excavación; a este fin se ha de tenerse en cuenta que la entibación que se proyecte no estorbe la colocación de las vías y el movimiento en ellas de las vagonetas encargadas del transporte; c) Que el revestimiento de la excavación pueda realizarse con la mayor rapidez y facilidad. Los explosivos rápidos se pueden también utilizar colocándolos, sencillamente, al lado de la roca que se trata de desintegrar; al producirse la explosión, la fuerza viva de la masa de aire y gas, la onda explosiva, produce el efecto deseado; este procedimiento se utiliza especialmente en la desintegración de trozos de roca, previamente extraídos por el sistema de cámara cerrada, pero que son de tamaño excesivo para su carga o manipulación. 9.- APERNADO EN ROCA: Luego que la “Us Bureau of Mines”, diera a conocer las bondades que presentan los pernos de anclaje, se ha intensificado cada vez más la utilización e investigación de la técnica del apernado de roca como medio de entregar su estabilidad a las excavaciones subterráneas. El éxito que logre este sistema de soporte radica principalmente en reducir los movimientos de la roca que rodea la abertura pese a ser un elemento activo del sistema de soporte. El apernado de roca puede actuar de diferentes formas sobre el comportamiento del terreno circundante a la cavidad, en primer lugar representa un electo que aumenta la resistencia del deslizamiento entre bloques. Además, se ha propuesto que el apernado puede representarse como un aumento de cohesión del terreno que rodea la excavación. El apernado basa gran parte de su eficiencia al hecho que puede colocarse rápidamente junto a la frente. La selección apropiada del sistema de anclaje se realiza considerando las condiciones de excavación y la vida útil del túnel. Mediante la colocación sistemática del anclaje se consigue el valor más significativo del apernado. De esta forma es posible aproximarse a una estructura de roca reforzada continua y de propiedades homogéneas, la que tendrá mayores probabilidades de éxito, como sistema de fortificación. Inicialmente se pensaba que el apernado servía para anclar los bloques de roca suelta a la roca más sólida que se encuentra detrás de ellos. Pero su empleo para este propósito es limitado, más aún los pernos ubicados en forma desordenada y puntual puede comprometer la estabilidad general del túnel.´ Principio sobre apernado de roca: Cuando efectuamos una excavación subterránea se produce una redistribución de las solicitaciones preexistentes, esto es, se altera el equilibrio inicial. Alrededor de la cavidad se produce, concentraciones de presiones que en la mayoría de los casos provocan la ruptura y el desprendimiento de la roca. La función del soporte es controlar los cambios de las solicitaciones y limitar los movimientos de la roca. El principio fundamental del apernado de roca es mantener el equilibrio original, modificando estructuralmente la roca para hacerla auto soportante. El empleo de pernos de anclaje para el soporte de una cavidad se puede clasificar en cuatro grupos, de acuerdo a su forma de actuar. El perno actúa soportando bloques inestables individuales, en este caso, el perno debe resistir el peso de la roca, suspendida con coeficientes de seguridad 3, de esta manera se aseguran las estimaciones de cargas erróneas y se previenen los anclajes imperfectos. Los pernos de roca consolidan las distintas capas o estratos de roca, impidiendo el deslizamiento entre ellas, formando vigas más resistentes que las placas individuales. Además, de las propiedades resistentes y la calidad del terreno interesan el efecto del tiempo, el nivel de tensiones originales, el comportamiento mecánico y las posibilidades de meteorización del terreno o de alteración de las propiedades de los pernos al momento de revestir. Los materiales que se emplean en el revestimiento han de poderse colocar con facilidad, pues no hay que olvidar las condiciones difíciles de trabajo en la construcción de túneles: se dispone de poco espacio, la luz es mala y, frecuentemente hay agua. Los revestimientos han de ser consistentes, inalterables a la
acción de agentes atmosféricos, impermeables al agua y capaces de resistir la acción de los gases que el tráfico produzca. 5
Dinamita De Wikipedia, la enciclopedia libre Saltar a navegación, búsqueda La dinamita es un explosivo compuesto por nitroglicerina y dióxido de silicio.
Diagrama de la dinamita; contenido y forma de utilización. Es una mezcla grisácea y aceitosa al tacto, considerada un explosivo potente (comparado con la pólvora, el fulminato de mercurio y otros explosivos débiles).
Contenido [ocultar ] •
1 Etimología
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2 Historia
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3 Producción
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4 Usos y propiedades
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5 Véase también
[editar] Etimología La palabra dinamita viene de la palabra griega δυναμις (dunamis, «potencia», «movimiento») y el sufijo, también griego, -ιτης (-itēs ), que indica «inflamación», «irritación». Alfred Nobel lo llamó su «Polvo de Seguridad para Explotar».
[editar] Historia Fue inventada por Alfred Nobel en 1866 y patentada en 1867, lo que unido a la explotación de los campos petroleros de Bakú (Azerbaiyán) le hizo ganar su gran fortuna, base del Premio Nobel. La nitroglicerina, descubierta en 1847 por el químico italiano Ascanio Sobrero, era un explosivo muy potente, incluso demasiado delicado para la guerra. Su empleo en tiempo de paz para abrir carreteras a través de las montañas y para mover toneladas de tierra con diversos propósitos era también peligroso. Y el índice de mortalidad era mayor aún si se utilizaba descuidadamente. La familia de Alfred Bernhard Nobel (1833-96), un inventor sueco se dedicaba a la
manufactura de nitroglicerina. Cuando, en cierta ocasión, una explosión mató a uno de sus hermanos, Nobel decidió dedicar todos sus esfuerzos a domesticar el explosivo. En 1866 halló que una tierra absorbente llamada (Diatomita) era capaz de esponjar cantidades enormes de nitroglicerina. El kieselguhr humedecido podía moldearse en barras de manejo perfectamente seguro, pero que conservaban el poder explosivo de la propia nitroglicerina. Nobel llamó a este explosivo de seguridad 'dinamita'. La invención de nuevos y mejores explosivos hacia finales del siglo XIX fue la primera contribución importante de la química a la guerra desde la invención de la pólvora cinco siglos antes.
[editar] Producción La dinamita se solía fabricar mezclando nitroglicerina y tierra de diatomeas con un alto contenido de dióxido de silicio. Esta última actuaba como una especie de esponja, absorbiendo y estabilizando la nitroglicerina, haciendo su uso como explosivo más seguro y práctico. Se solía vender en forma de tubos de cartón llenos con el compuesto, que medían entre 10 cm y 15 cm de largo por 2,54 cm de diámetro.
[editar] Usos y propiedades Por su alta estabilidad, la dinamita reemplazó rápidamente a la nitroglicerina en aplicaciones como las demoliciones y la minería, y como relleno explosivo en los proyectiles de artillería y cargas de demolición militares. La dinamita es además químicamente más inerte que la nitroglicerina pura, lo que hace posible su almacenamiento seguro, aunque sólo a medio plazo, ya que con el paso del tiempo y con una temperatura de más de 30 °C la nitroglicerina se escurre del dióxido de silicio y la dinamita "suda" nitroglicerina, que se concentra en gotas muy sensibles al movimento, al calor y a la descomposición química en productos químicos más inestables. La dinamita es tan estable, que generalmente los cartuchos de dinamita nuevos y en buenas condiciones no explotan aunque se expongan al fuego, siendo necesario utilizar un detonador para hacerlas estallar. Debido a la constante mejora en los explosivos y técnicas de demolición, así como los problemas que plantea su almacenamiento y la producción de nitroglicerina para su elaboración, la dinamita ha sido reemplazada comercialmente por otros explosivos como el trinitrotolueno (TNT)
[editar] Véase también •
TNT
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Goma 2
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Titadine
Obtenido de «http://es.wikipedia.org/wiki/Dinamita» DINAMITA Alfredo Nobel averiguó que empapando la nitroglicerina en una tierra mineral porosa llamada tierra de diatomeas o kieselgur, se obtenía una mezcla exenta de algunos de los inconvenientes de la nitroglicerina líquida. Al nuevo producto se le dio el nombre de dinamita, químicamente inerte, no alteraba la reacción química cuando se hacía detonar la nitroglicerina sin embargo, en una tierra porosa era mucho más fácil de manejar que la nitroglicerina líquida. Las primeras dinamitas se clasificaban por la cantidad de nitroglicerina de la mezcla, de modo que el producto obtenido mezclando 60 partes de nitroglicerina y 40 partes de kieselgur se llamaba “dinamita 60%”. Pronto se descubrió que sustituyendo el kieselgur por otros minerales podían hacerse explosivos aún más potentes. Por ejemplo: empleando una mezcla de nitrato de sodio finamente pulverizado y pulpa de madera se obtenía una explosivo que era bastante más potente que la dinamita primitiva que contuviese la misma cantidad de nitroglicerina. Estos explosivos se llamaron “dinamitas de absorbente activo” para distinguirlas de las primeras dinamitas, y pronto reemplazaron a ésta últimas.
Años después se fabricaron dinamitas que empleaban nitroalmidón en lugar de nitroglicerina. El término dinamita se convirtió en un término genérico para los explosivos de alta potencia usados en trabajos de minería, ingeniería, en canteras, construcción de pozos, perforación de túneles y otras operaciones de voladura de superficie y subterráneas. En las dinamitas amoniacales o dinamitas de nitrato de amonio, cantidades de nitrato amoniacal reemplazan una parte de la nitroglicerina y también parte del nitrato de amonio. En la medida en que el nitrato de amonio reemplaza al nitrato de sodio aumenta la cantidad de gases producidos por el explosivo. Casi todos los explosivos de voladura contienen cantidades sustanciales de nitrato de amonio. En 1875 descubrió Nobel otra manera de hacer explosivos sólidos con nitroglicerina líquida utilizando la acción coloidógena de la nitroglicerina sobre la nitrocelulosa; se basaba en el uso de nitrocelulosa con un contenido de nitrógeno que es convertido por la nitroglicerina en una masa gelatinosa. Cuando se hacen mezclas de 88-92 partes de nitroglicerina y 12-8 partes de nitrocelulosa soluble, resulta un producto firme que se conoce como gelatina explosiva; es un explosivo especialmente potente para barrenos. Las llamadas “dinamitas gomosas”, se caracterizan por su mayor densidad y resistencia al agua que las dinamitas ordinarias de absorbente activo con nitrato de sodio ó pequeñas cantidades de nitrato de amonio. Las dinamitas de nitroglicerina y los dinamitas conocidas de nitroalmidón tienen análogas propiedades explosivas generales no son idénticas en todos los aspectos. El nitroalmidón es un material sólido polverulento que no se congela a temperaturas atmosféricas como la nitroglicerina. No produce dolores de cabeza cuando se ponen en contacto con la piel desprotegida o cuando se aspiran pequeñas cantidades de los gases que quedan en la atmósfera después de una explosión. La adición de materiales anticongelantes, como dinitrotolueno, diglicerina nitrada, azúcares nirados los nitroglicoles, reduce tanto la tendencia de la nitroglicerina a congelarse que se ha eliminado sustancialmente la necesidad de congelar los explosivos de nitroglicerina que habían sido sometidos a temperaturas bajas. En las fórmulas, se acostumbra considerar los materiales anticongelantes asociados a ella. Los azúcares, los glicoles, la glicerina, suelen agregarse a la glicerina antes de nitrarla. DINAMITAS DE NITROGLICERINA La parte de una dinamita de nitroglicerina que no es el componente o, los componentes orgánicos nitrados, suelen componerse de una mezcla de: pulpa de madera u otro material carbonáceo cuyo objeto es absorber la nitroglicerina líquida; nitrato de sodio para suministrar oxígeno disponible al material carbonáceo, y carbonato de calcio, óxido de cinc para neutralizar los indicios de acidez que puedan producirse por la descomposición de los nitratos presentes. Es conveniente que el material absorbente combustible y el material oxidante estén en proporciones equilibradas. Debe haber suficiente nitrato para oxidar completamente el material absorbente combustible. Si hay demasiado nitrato el explosivo produce óxidos de nitrógeno los productos de la explosión y no libera tanta energía. La existencia de una cantidad excesiva de absorbente combustible origina cantidades excesivas de monóxido de carbono en los gases producidos en la explosión. La presencia de grandes cantidades de estos gases es un inconveniente, sobretodo cuando la dinamita se usa en trabajos subterráneos de minería la envoltura del explosivo interviene en las reacciones que se producen en la explosión; por consiguiente, tambien se tiene en cuenta este factor al formular las dinamitas. Se emplea un pequeño porcentaje adicional de nitrato de sodio con el fin de que la entrada del papel o la parafina de la envoltura de la reacción no haga aumentar la cantidad de mónoxido de carbono. Las dinamitas sencillas poseen una velocidad relativamente elevada de detonación que aumenta a medida que crece la cantidad de nitroglicerina de la formula. Tienen también buenos volúmenes de gases. Las dinamitas sencillas se usaron en los trabajos de minería y de cantería; en rocas duras y resistentes pero que no eran lo bastante tenaces para exigir el uso de la gelatina explosiva o de las calidades de la dinamitas gomosas. El costo de las dinamitas sencillas es algo mayor que otros explosivos que dan resultados sustancialmente iguales en trabajos de voladura, en los últimos años su uso ha sido suplantado en gran parte por las “dinamitas amoniacadas” y las “dinamitas gomosos amoniacales”. DINAMITAS AMONIACALES Contienen nitrato amónico que reemplaza una parte del nitrato orgánico. Puesto que el nitrato de amonio tiene un potencia explosiva exterior a la de nitroglicerina, es necesario emplear en la formula más nitrato de amonio que la cantidad de nitroglicerina que reemplaza. Los otros componentes son los mismos que las dinamitas sencillas, suele emplearse una cantidad ligeramente mayor de antiácido porque las mezclas de nitrato de amonio y nitroglicerina producen más acidez que las mezclas de nitrato de sodio y nitroglicerina. Son muy usadas en minas y canteras. Aunque son algo menos resistentes al agua que las dinamitas sencillas y bastante menos resistentes al agua que las dinamitas gomosas, su resistencia al agua es suficiente para la mayoría de los fines de minería y cantería. Tienen excelentes características tanto en lo que respecta al vigor del golpe que producen en el instante de la detonación (potencia rompedora) como la presión sostenida que el efecto de empuje que sigue al choque (volumen de gases). Puesto que las dinamitas amoniacales son algo más baratas que otros explosivos, no sólo tomando como base el peso,
sino también con arreglo a la cantidad real de energía que proporcionan, son hoy explosivos de voladura de mucho uso en las operaciones ordinarias en minas y canteras. GELATINA EXPLOSIVA Y DINAMITAS GOMOSAS La gelatina explosiva consiste en nitrocelulosa en aproximadamente 12% de nitrógeno asociada con nitroglicerina para formar un gel bastante firme. La relación usual es aproximadamente 11.5 partes de nitroglicerina por 1 parte de nitrocelulosa soluble. El otro componente de la gelatina explosiva es una pequeña cantidad de un material antiácido, como carbonato de calcio, carbonato de magnesio y óxido de cinc. Las dinamitas gomosas forman una serie de explosivos de la que la gelatina explosiva es miembro “100%”, y cada una de las otras variedades es una mezcla de nitroglicerina algo menos gelatinizada y un absorbente activo. En las dinamitas gomosas de una potencia menor se usa azufre como parte del absorbente activo. Las dinamitas gomosas se caracterizan por una densidad elevada y una resistencia excelente al agua. Son explosivos potentes desde el punto de vista del volumen de los gases producidos y de la potencia rompedora. Su uso más importante es en las operaciones y en los trabajos de exploración sísmica. En los últimos años las dinamitas gomosas han reemplazado a las dinamitas sencillas porque son algo menos sensibles a la detonación, ejercen una porción algo mayor que su potencia explosiva como fuerza de empuje y conservan velocidades de detonación suficientemente grandes. Dinamitas gomosas amoniacales. Se formulan para reunir, las mejores cualidades de las dinamitas sencillas y de las dinamitas amoniacales, consiste en una dinamita amoniacal en la que la nitroglicerina existe en forma de un coloide de nitrocelulosa. No tienen una resistencia al agua igual a la de las dinamitas gomosas, pero resisten mejor el agua que las dinamitas amoniacales. Dinamitas semigomosas. Tienen una composición intermedia entre la de las dinamitas gomosas amoniacales y de las dinamitas de nitrato amoniaco, y son dinamitas amoniacales a las que se ha añadido nitrocelulosa para formar un gel duro. Físicamente, las dinamitas semigomosas son más plásticas que las amoniacales son algo menos sensibles en las pruebas de rozamiento y del choque que las dinamitas gomosas. Sin embargo, su sensibilidad es suficiente para asegurar una respuesta satisfactoria a la acción de una carga detonante. Explosivos de nitrato de amonio. Es un componente importante de un grupo de dinamitas, pero lo es también de otro grupo de explosivos en los que se halla en proporciones sustancialmente mayores que en las dinamitas amoniacales. Estos explosivos son de dos tipos diferentes: 1) explosivos en los que se usa un sensibilizador que es detonante, para aumentar la sensibilidad a la detonación del nitrato de amonio; 2) explosivos en los cuales el material que se emplea para sensibilizar el nitrato de amonio no es por sí mismo detonante. Los explosivos de nitrato de amonio se caracterizan en general por una velocidad de detonación pequeña y un volumen de gases elevado. En las canteras muestran a menudo un efecto fragmentador mayor del que podría esperarse de su velocidad relativamente pequeña de detonación, y esto se atribuye a que el gran volumen de los productos gaseosos de su explosión ejerce un efecto que no guarda proporción con la potencia rompedora. En general, se les atribuye una potencia de 65% a base del peso. La mayoría tienen velocidades de detonación comprendidas entre 2000 y 3500 m/s y en la prueba del péndulo balístico tiene un efecto igual a 1.5-1.25 veces del TNT. POTENCIA DE LAS DINAMITAS. La cantidad de energía que produce un explosivo puede determinarse por el calculo partiendo de los factores termoquímicos de los componentes y de los productos de la reacción, o bien inflamando una porción del explosivo con una fuerte bomba calorimétrica construida especialmente. La manera como un explosivo comercial de voladura desarrolla su energía en la explosión suele ser una guía mucho más importante para averiguar su rendimiento en cualquier clase de trabajo especial que la energía total del explosivo medida en una bomba calorimétrica. Las dinamitas normales son intermedias, entre las gomosas y las amoniacales y muestra un empuje excelente. Los explosivos de nitrato de amonio encuentran su uso en los trabajos de voladura en que no se necesita una potencia voladora muy grande y lo que se desea es un empuje grande; para estos trabajos dan excelentes resultados. Para los trabajos que exigen el máximo efecto posible de fragmentación suelen dar excelentes resultados la gelatina explosiva y las dinamitas gomosas. El encerramiento es necesario pues en el tipo de descarga que consiste en poner la carga de explosivo directamente o no ejerce toda su potencia explosiva.
Para la mayoría de los tipos de voladura, el efecto máximo posible de fragmentación no sólo es innecesario sino que puede ser indeseable y para esta índole deben preferirse las dinamitas amoniacales i las de nitrato amónico a las dinamitas gomosas (más rompedoras). Para los trabajos de voladura en los que es conveniente obtener el volumen máximo de gases dan excelentes resultados los explosivos de nitrato de amonio. PROPULSORES Se define como explosivo para impulsar proyectiles. Clasificados por explosivos bajos se diferencian de los explosivos detonantes de alta potencia en que permite controlar determinados límites de velocidad con que se libera la energía por la autocombustión. Sin este elemento de control pueden sufrir la detonación y actuar como explosivo de alta potencia la posibilidad de control decide la clasificación del material. Propiedades balísticas de los propulsores. En la inflamación de una pólvora propulsora en un cañón, es necesario considerar dos factores: la rapidez con que se libera la energía y la energía por la pólvora. Estos dos factores se caracterizan por la “balística interior”. La energía térmica potencial de una pólvora propulsora, cuando se inflama en un cañón, es convertida en energía cinética del proyectil. La energía total que puede comunicarse al proyectil esta determinada por la longitud del proyectil, el cañón y por la presión que puede soportar el tubo del cañón independientemente de la energía de la pólvora. Siempre que el propulsor elegido tiene energía suficiente, el problema consiste principalmente en ajustar el diseño geométrico del grano de modo que satisfaga la velocidad deseada de aumento de la presión; esta velocidad depende de la rapidez con que la pólvora arde y de la superficie expuesta para arder y su relación con el recorrido del proyectil. La velocidad en condiciones de presión de presión para una composición y una y una calidad determinadas depende de la superficie, y el tiempo de combustión depende del espesor de la pólvora que hay que quemar. En el diseño de las pólvoras, el espesor se designa con el nombre de “ alma”. En las granulaciones de escama, como las que se usan en la pólvora para deportes, el alma es la longitud de grano. En las pólvoras de una sola perforación se considera que es el espesor de la pared del tubo. Son tres formas de combustión y se designa con los nombres de regresiva, neutra y progresiva. En un grano macizo ( cuerda), la superficie disminuye y la combustión es regresiva. Si el grano esta perforado, la superficie interior aumenta mientras disminuye la superficie exterior y puede obtenerse una combustión neutra o incluso progresiva. Cuando es necesario establecer el alma óptima para una nueva composición de pólvora en una arma, es esencial que se haga con pruebas reales de descarga, ya que no existen métodos de cálculo eficaces. En general, la presión varía inversamente con el alma de la pólvora. Tanto la presión en el tubo como la velocidad del proyectil aumenta con el peso de la pólvora hasta que se alcanza un punto crítico, en el cual la presión aumenta mucho sin un aumento correspondiente en la velocidad: para impedir el comportamiento irregular de la pólvora hay que ajustar el alma de modo que la velocidad deseada a presiones bastante inferiores al punto de la “presión crítica”. Una vez que se ha establecido la relación entre el alma, el peso de la carga, la presión y la velocidad para una pólvora de una composición dada en un arma concreta. POLVORA NEGRA La primera pólvora propulsora, fue la pólvora negra hecha con nitrato de potasio, azufre y carbón vegetal. Hasta el siglo XVI se uso en forma de un polvo fino. El primer perfeccionamiento notable en las cualidades de la pólvora negra ocurrió en 1860, cuando el general, Rodman, del ejército de los Estados Unidos, descubrió el principio de que podría regularse la rapidez con que se liberaba la energía dando forma y densidad convenientes al grano de la pólvora. Haciendo un grano con un agujero en el centro, el general Rodman pudo contrarrestar el curso regresivo de la combustión de un grano macizo. Esté adelanto permitió el uso de armas más ligeras por la posibilidad de que el fabricante proporcionara pólvoras que dieran presiones bajas durante tiempos largos, la pólvora negra dejaba mucho que desear, ya que en las armas de esa época ensuciaba mucho la pieza, suciedad que iba acompañada por una corrosión excesiva. Esto hacia necesario limpiar con frecuencia el arma y remplazarla por completo al cabo de cierto tiempo. La pólvora negra es muy higroscópica y exige un cuidado extraordinario en su manejo para mantenerla seca, poseía el inconveniente de producir gran cantidad de humo, y en algunos casos brillantes fogonazos; éstos revelaban el emplazamiento del arma al enemigo. En estado seco la pólvora negra es sensible al rozamiento y al calor, y en las condiciones propias de la guerra ha producido accidentes graves. POLVORAS SIN HUMO En el año 1838, Pelouze observo la acción del ácido nítrico sobre el algodón y el papel y descubrió la nitrocelulosa, base de pólvoras modernas. En 1846, Schönbein, químico suizo, ideo métodos para la fabricación de la nitrocelulosa. En las investigaciones ocurrieron explosiones desastrosas en varias fabricas, todavía se conocían muy poco las propiedades químicas de la nitrocelulosa. La primera sustitución de la pólvora negra la hizo el mayor
Schultze, del ejercito prusiano, consistían en nitrocelulosa mezclada con nitrato de sodio o de potasio. Ardían con demasiada rapidez y no eran enteramente para las armas de rayadas. En 1884, el ingeniero francés Paul Vieille descubrió que la nitrocelulosa incorporada a una mezcla de alcohol y éter podía amasarse y producir una masa coloide, que podía laminarse en hojas delgadas para cortarlas en pequeños cuadros, que secaban. Está fue la primera pólvora sin humo. Llamada “pólvora B” , en honor del general Boulanger. Durante los años 1888 y1889, Nobel obtuvo pólvora de los dos tipos balística y cordita. Hoy todas las naciones emplean pólvoras sin humo modernas, formadas principalmente por nitrocelulosa coloidizada, sola o en mezcla con nitroglicerina. Estas pólvoras al inflamerse arden solo en la superficie , con la sola variación de la forma geométrica y el tamaño del grano. Las pólvoras modernas se fabrican en copos o escamas, tiras, pastillas y cilindros, es la más empleada en los Estados Unidos para fines militares, Las formas más usadas en las municiones para caza son las escamas y las pastillas. POLVORAS DE UNA SOLA BASE Esté tipo de pólvoras arde con extremada rapidez debido a la nitrocelulosa y por la misma razón es más sensible al rozamiento. Estas pólvoras son muy higroscópicas y hay que evitar su exposición a la humedad. Se usan comúnmente en las municiones de escopetas, en los proyectiles para salvas y en las granadas de mano. Se fabrican estas pólvoras por dos métodos. En el primero los materiales se incorporan en presencia de agua, que dan como resultado una distribución bastante uniforme. Luego se hace pasar la masa a través de una placa perforada para darle forma más o menos granular. Después se voltea en un barril que gira en un baño de agua caliente y de esta manera se transforman los gránulos en forma esféricas al mismo tiempo que se elimina agua. Estos gránulos se criban por un tamiz de 12 hilos por pulgada y el material grueso vuelve al barril. La pólvora que pasa por el tamiz, se seca para endurecer los granos; después se pone la pólvora en un tambor horizontal y se añade un disolvente para la nitrocelulosa. Esté disolvente suele ser alcohol o benceno. El disolvente ablanda e hincha las fibras de nitorcelulosa y hacen que se peguen unas a otras; se hace circular el aire caliente a través de la pólvora volteada. Estos granos endurecidos se criban por tamizas apropiados para tener una granulación uniforme entre los limites de los tamices. Después se da a la pólvora un secado final y se empaca en envases herméticos a la humedad. El segundo procedimiento, hace una papilla con la nitrocelulosa y agua en la cual se han disuelto los componentes solubles. Después se añade a la papilla un disolvente no miscible con el agua, como acetato de butilo y benceno. La mezcla resultante se agita con bastante violencia; esto hace que la fase del disolvente se disperse en el agua en forma de diversas gotitas, alrededor de las cuales se agrupan las fibras de nitrocelulosa y se destila el disolvente al vació de modo que el destilado acuoso vuelve al alambique. Los sólidos se separan por filtración y se secan, quedando la pólvora seca la cantidad de sales deseada. La granulación de la pólvora es el control de la “rapidez” de la pólvora o de la velocidad con que arde la carga. No debe confundirse el termino “rapidez” con el termino “velocidad de combustión”, ya que la rapidez para una combustión dada depende de la superficie disponible para la combustión; por consiguiente, depende de la granulación. Las pruebas de funcionamiento que dependen del uso al que se destine la pólvora, varían bastante. Una es la prueba de fragmentación y exige que una granada de mano cargada con un peso especificado de pólvora se divida de modo que entre los fragmentos haya 40+10. La segunda prueba, exige el taco del cartucho cargado con un peso especificado de pólvora cuando se dispara en un fusil de calibre 0.30 pulgadas atraviese una pantalla de papel kraft colocada a una distancia especificada delante de la boca del fusil y no más de 1% de los disparos fallen la prueba. POLVORAS COLOIDIZADAS DE UNA SOLA BASE Incluye toda pólvora que contiene como principal componente nitrocelulosa en estado coloidal sin la presencia de nitroglicerina. Los métodos usados en su fabricación se han normalizado y sólo se diferencian en detalles secundarios. Los pasos en su fabricación son los siguientes: 1) deshidratación de nitrocelulosa; 2) dispersión coloidal; 3) granulación; 4) secado; 5)mezcla. Las primeras pólvoras de una sola base tenían ciertos inconvenientes. El principal es la higroscopicidad de la pólvora. La cantidad de agua absorbidas por las pólvoras piro varía algo con los caracteres del alma. Esté grado de higroscopicidad es suficiente para producir un cambio en su comportamiento. Un segundo e importante defecto militar es el brillante fogonazo que se produce en la boca del arma cuando se dispara un proyectil. Estos cañonazos revelan a las tropas enemigas el emplazamiento del cañón. La propiedad no higroscópica, se obtuvo agregando la nitrocelulosa un plastificante no volátil e impermeabilizador, como ftalato dibutílico o triacetina, para conseguir algún grado de impermeabilización. La cantidad de este material inerte era limitada pues reducía bastante el potencial balístico de la pólvora.
El fogonazo se debe a que la alta temperatura de los gases producidos en la combustión los hace funcionar en la boca del cañón con el oxigeno del aire. Por consiguiente, si la temperatura de los gases de combustión podía reducirse suficientemente, se eliminaría el fogonazo. Los fabricantes recurrieron al procedimiento de utilizar dinitrotolueno, que tiene un potencial balístico bajo. Por medio de esos cambios se obtuvieron pólvoras higroscopicidad reducida y que en algunas armas no producían fogonazos, esos perfeccionamientos iban acompañados por dos inconvenientes importantes el primero de ellos es el escaso potencial de las composiciones, que hacía necesario emplear cantidades mayores de pólvora. El segundo era que el material inerte, en la mayoría de los casos carbonoso, producía cantidad considerable de humo, que en los disparos hechos durante el día era un inconveniente tan grande como el fogonazo. Un segundo método para eliminar el fogonazo en las armas es la adición de pequeños porcentajes de metales alcalinos y aunque son materiales muy eficaces para este efecto, su presencia en la pólvora siempre va acompañada por una cantidad considerable de humo. PÓLVORAS DE DOBLE BASE La expresión de “ doble base” se ha aplicado a las pólvoras que conteinen nitrocelulosa y nitroglicerina como principales componentes. Se hacen por dos métodos; el primero es algo parecido al emplado para la fabricación de pólvoras coloides de una sola base, con la salveda de queel disolvente usado es alcoholacetona. Se omite la recuperación del disolvente por el peligro que supone recuperar los disolventes que contienen nitroglicerina. El segúndo métedo omite la deshidratación usual y la gelificación se efectúa haciendo pasar la nitrocelulosa mojada mezclada con nitroglicerina y con los demás componentes de la pólvora, entre cilindros calentados. Si la pólvora se ha de usar en forma de lámina, como en los morteros de trinchera, esnecesario regular el espesor de la lámina. Si se ha de estirar después en forma de granos grandes para la fabricación de cohetes, la lámina puede tener un espesor de hasta 3.1 mm. Las pólvoras de donle base itenen un potencial balístico mayor que las pólvoras de una sola base y son muy poco higroscópicas. Con las pólvoras de doble base es difícil conseguir que no se produzcan fogonazos, porque es elevada su temperatura de combustión. En cambio su uso como pólvora para cohetes es casi imperativo por su energía y su velecidad de combustión y además porque permiten hacer granos de gran tamaño sin usar un disolvente volátil. Las pólvoras de doble base tienen algunas propiedades adversas: su elevada temperatura de combustión provoca una erosión excesiva en el cañón del arma, la nitroglicerina es peligrosa de manejar y han ocurrido explosiones desastrorsas en la fabricación de este tipo de pólvora. Para fines militares la producción procedía sólo de la industria jabonera y de la elaboración de grasas. Esta limitación ha desaparecido en gran parte al producirse la glicerna sintética apartir del petróleo. PÓLVORA EN BOLAS. Esta pólvora se granula en forma de pequeñas esferas de dimensiones controladas para satisfacer las necesidades balísticas del arma a que se destina. Los ingredientes usados no se diferencían mucho de los usados en otras pólvoras de disolvente. El uso de estas pólovoras se ha limitado a las municiones para armas militares pequeñas, cañones de pequeño calibre y cartuchos para caza. La fabricación empieza con nitrocelulosa en forma de papilla. Esta papilla se introduce en un destilador, en el que se disuelve la nitrocelulosa en acetato de etilo, se añade difenilamina como estabilizador y creta para neutralizar el ácido que pueda ceder la nitrocelulosa en acetato de etilo. Agitando, se dispersa la solución de laca en pequeños glóbulos, cuyo tamaño se gradúa regulando la adición de un coloide protector y la velocidad de agitación, se reviste después con dinitrotolueno etilcentralita para lograr la forma de combustión deseada, después se seca para eliminar al agua y se envasa para su transporte. La pólvora de un tamaño excesivo puede pasarse por cilindros para reducir el grosor al grado deseado. La pólvora puede grafitarse, para aumentar su densisdad de carga, facilitar que corra libremente y reducir la acumulación de cargas estáticas sobre la pólvora. EXPLOSIONES Las sustancias explosivas producen dos clases de reacciones violentas y luminosas: una de ellas comprende la inflamación de gases y la deflagración de líquidos y sólidos, y la otra las detonaciones. La deflagración y la llama progresan en condiciones esencialmente isobáricas en toda la sustancia reactiva. En deflagraciones de explosivos sólidos la reacción se produce en la superficie de los granos y se propaga capa por capa hacia el interior del grano. La parte de la sustancia que no ha sido tocada por la detonación permanece a la presión inicial. En el frente la presión crece casi discontinuamente hasta su valor máximo. Por detrás la presión disminuye gradualmente. Por medio de experimentos se ha averiguado que delante del frente de detonación la materia está químicamente inalterada; por detrás del frente es completa la reacción explosiva. TEORÍA DE LAS ONDAS DE CHOQUE El origen de las ondas de choque puede ser explicado son la siguiente consideración sencilla. Supongamos que un cilindro de longitud infinita está cerrado en un extremo por un émbolo movible y lleno de material de que se trata, el cual se supone estar en reposo y ser de composición, densidad y temperatura uniforme. Supongamos que el émbolo es acelerado hacia delante a poca velocidad: se produce entonces una onda compresiva de poca amplitud en el medio contiguo al émbolo que se propaga hacia delante a la velocidad acústica normal.
Supongamos que el émbolo recibe otro incremento de velocidad que hace avanzar otra onda compresional. Su velocidad es mayor que la primera onda por razón del estado alterado del medio, y también porque la velocidad es tomada con relación al medio; así pues la segunda onda tiende alcanzar a la primera. Supóngase ahora que el émbolo experimente varios incrementos similares de velocidad. Sucede entonces que a la postre todas las ondas alcanzan a la primera, de lo cual resulta una perturbación de amplitud finita llamada onda de choque. Dinitro-resorcinato de plomo, Es un explosivo aún menos potente y un iniciador menos potente y un iniciador menos eficiente que el estifnato de plomo. Es extraordinariamente sensible al rozamiento o a la punción, pero no es demasiado sensible al choque; por consiguiente, sirve muy bien para usarlo como cebo. Cuando se pone en contacto con una llama, deflagra, pero no estalla con la violencia del estifnato de plomo. En la prueba de la arena tritura 1.6 gramos de arena pero si se ceba con fulminato de mercurio, tritura diez veces más arena. Es del mismo orden de estabilidad que e estifnato de plomo, pero es menos volátil a 100°C. Es apropiado para algunos tipos de proyectiles Dinitroso-resorscinato de plomo, Es un explosivo aún más débil que el dinitro-resorcinato. Es menos sensible al choque que el tetrilo y no tiene potencia rompedora cuando se inflama con una llama, puesto que sólo deflagra. Cebado con fulminato de mercurio, tritura solamente 3 gramos de arena. La estabilidad es bastante mayor que la del estifnato de plomo, ya que estalla en menos de dos horas en vacío a 120°C., y se deteriora bastante cuando se tiene a 80°C. durante10 días. La utilidad práctica se basa en su baja temperatura de inflamación; este carácter y su suave acción explosiva hacen que sea apropiado para cargas de abertura o composiciones de cebo. Explosivos de alta potencia no iniciadores Este grupo comprende un gran número de compuestos químicos orgánicos e inorgánicos que se usan en la formulación de explosivos binarios, explosivos plásticos y explosivos de voladura. Los binarios son los que se obtienen mezclando TNT con otro explosivo y otro material no explosivo, o sin éste. Son muy apropiados para cargar granadas y bombas y se usan para fines militares. Los plásticos son mezcla de uno o varios compuestos explosivos de alta potencia. Se usan por lo general para fines militares o de demolición. EXPLOSIVOS DE ALTA POTENCIA A BASE DE UN SOLO COMPUESTO Pueden dividirse en compuestos orgánicos e inorgánicos; el nitrato de amonio es el único explosivo inorgánico importante entre los de alta potencia. Los orgánicos pertenecen a las series alifáticas y heterocíclica y son nitrocompuestos, nitraminas y nitratos. Nitrato de amonio, Tiene importancia como ingrediente de explosivos para voladuras, propulsores y cargas de granadas y bombas y como fertilizante en tiempos de paz. Por estar sobrebalanceado en contenido de oxígeno, el nitrato de amonio no tiene calor de combustión. El nitrato de amonio que se va a usar como ingrediente de las dinamitas está en muchos casos recubierto con el 1% de un material céreo; en algunos casos de añade durante la granulación 0.3% de carbonato de calcio. Es un explosivo tan poco sensible que la detonación completa del material puro resulta difícil. Su sensibilidad al choque es mucho menor que la del picrato de amonio, y or eso este nitrato es poco peligroso. No es sensible al rozamiento ni al choque de una bala de fusil y no estalla en la prueba de explosión por temperatura. En la prueba de arena sólo puede hacerse detonar parcialmente. A temperaturas ordinarias es un material muy estable. Se ha calentado a 100°C. Durante 100 días sin que sufriera descomposición apreciable. Es ligeramente volátil a temperaturas más altas; pero la prueba de estabilidad al vacío a 150°C. Muestra que es muy estable incluso a esa temperatura. No es tóxico, y en este aspecto no exige precauciones para manejarlo. Es un peligro de incendio, porque como es un fuerte oxidante acrecienta la intensidad y lo propagación de la combustión. Tetranitrometano, Es un líquido incoloro, muy volátil , de sabor desagradable; es lacrimógeno y muy tóxico. Se emplea como material para el corte de metales a elevada temperatura. Es de poca utilidad como explosivo por sí mismo. En las pruebas de choque es menos sensible que la nitroglicerina y esto es confirmado por la prueba del péndulo. En la prueba de temperatura de explosión se descompone sin explosión en 5 seg. Incluso a 500°C, no detona; si no está confinado, es difícil iniciar la detonación. Los valores del tetranitrometano en la prueba de arena y la prueba de plomo son excesivamente bajos y no pueden considerarse representativos. En pruebas de fragmentación produce 80% de los fragmentos que la nitroglicerina. Ofrece interés como ingrediente de explosivos líquidos formados mezclando el compuesta con un combustible líquido como tolueno, nitrobenceno o nitrotolueno. Estas mezclas son explosivos muy potentes y muy peligrosos. En un laboratorio, la explosión de 15 gramos de una mezcla de tetranitrometano y tolueno mató a 10 personas y causó heridas en 20 más.
Es bastante tóxico. Los vapores irritan las mucosas de los ojos y de la nariz y su inhalación produce edema intenso en los pulmones. Los gatos expuestos a la acción de aire con 7-25 p.p.m. de tetranitrometano murieron en 4-6 horas. La concentración máxima permisible en el aire quizá no sea mayor de 1 p.p.m. Etilenodinitramina, Como explosivo, tiene propiedades algo singulares; tiene una velocidad de detonación mayor que la del tretilo y tienen igual densidad y la misma potencia rompedora en la prueba de arena, la etilenodinitramina es claramente menos sensible al choque y algo menos sensible al rozamiento y a la iniciación por la azida de plomo o el fuliminato de mercuro. Según las pruebas del péndulo balístico, es algo más potente que el tretilo; tiene también un valor más alto del calor de explosión. La etilenodinitramina no es muy tóxica, y en este aspecto no es necesario adaptar precauciones en su fabricación y manipulación. Tiene el mismo orden de sensibilidad al choque que el fulminato de mercurio, peor no detona por la llama ni por punción. Por consiguiente, no puede usarse en las cápsulas para barrenos. Nitroguanidina, Existe en dos formas; la forma a, en agujas planas y la forma b, obtenida en aglomerados de laminillas. El compuesto ha encontrado algún uso en cargas propulsoras en granadas para morteros de trinchera. Puesto que el nitrato de guanadina puede producirse con coque, caliza, nitrógeno atmosférico y agua, para producir nitroguanadina no es necesario disponer de recursos naturales especiales, como el petróleo, o un subproducto como el tolueno. Con un valor de 47 cm en la prueba del choque es menos sensible que el tretilo. Es menos sensible a la iniciación que el TNT, ya que no puede ser iniciada por el fulminato de mercurio y exige una carga detonante mínima de 0.72 gramos. En cantidades mayores se hace detonar por medio de una cápsula de barreno. Su potencia rompedora es menor que la del TNTe en la prueba de arena y su potencia es sólo el 104% de la del TNT. Es muy estable ; con el mismo orden de estabilidad del TNT, y algo más estable que el tretilo; su valor en la prueba de explosión de temperatura es 275°C, puesto que su potencia rompedora no es grande, la nitroguanidina tiene aplicación limitada como explosivo. Dinitrato de glicol, Es un líquido incoloro a la temperatura ordinaria. Se usa en la fabricación de dinamitas de temperatura de solidificación baja. Es un agente coloidógeno para la nitrocelulosa aún mejor que la nitroglicerina, ya que exige una temperatura ligeramente elevada para que se produzca esta acción. La reactividad química del dinitrato de glicol es comparable a la de la nitroglicerina. Debido a su mayor solubilidad en agua es algo más susceptible a la hidrólisis que la nitroglicerina. Los valores de la prueba de choque y del péndulo de rozamiento muestran que el glicol es mucho menos sensible al choque y al rozamiento que la nitroglicerina, pero tiene que clasificarse como explosivo peligroso. Tiene elevada potencia rompedora; en la prueba de arena, su valor es tan grande como el de cualquier otro explosivo de un solo ingrediente. Los valores de la prueba de estabilidad en vacío muestran que es mucho más estable que la nitroglicerina. De su bajo valor en la prueba de estabilidad en vacío se deduce que tiene el mismo orden de estabilidad que el tretilo. Debido a los riesgos el dinitrato de glicol no se transporta nunca fuera de los límites de la fábrica en los que se produce. La inhalación de sus vapores es más difícil de evitar que en el caso de la nitroglicerina, porque es más volátil. Los efectos producidos por la absorción de la sustancia son: dilatación de los vasos sanguíneos, aceleración de los latidos del corazón y fuertes dolores de cabeza. Se cree que la exposición continua puede causar lesiones en el organismo humano. Aunque es menos peligroso que la nitroglicerina en lo que respecta al choque, en la fabricación se emplea el mismo tipo de instalación y se adoptan las mismas precauciones. Dinitrato de dietilenoglicol, En lo que respecta a la reactividad química se parece a la nitroglicerina, pero es menos susceptible a la hidrólisis. Se inflama con dificultad; es necesario calentar el líquido a una temperatura algo superior a la del ambiente. Cuando se inflama así, arde tranquilamente con llama amarillla luminosa. Aunque es bastante menos sensible al choque que la nitroglicerina o el dinitrato de glicol es suficientemente sensible al rozamiento para estallar en la prueba del péndulo. Es difícil hacerlo detonar: Su potencia rompedora es poco menor que la del TNT e intermedia entre esta última y la nitroglicerina. La inhalación de los vapores o la absorción del líquido a través de la piel produce los mismos efectos que la nitroglicerina. Si bien se ha usado en composiciones propulsoras esto ha sido a pesar de su volatilidad indeseable. Como ingrediente tiene el inconveniente de la mayor dificultad de fabricación y el costo generalmente más elevado del glicol comparado con la glicerina. Nitroglicerina, Se emplea mucho en la fabricación de dinamitas y mezclas propulsoras y se usa en Medicina como vasodilatador en dosis de 0.6 mg. Puede considerarse el primer explosivo de alta potencia desde el punto de vista de su aplicación práctica. Es un agente coloidógeno para la nitrocelulosa. Una solución acuosade sulfuro de sodio descompone rápidamente la nitroglicerina, reacción que sirve para la destrucción de los desperdicios de los explosivos.
En cantidad muy pequeña no confinada arde sin explosión cuando se inflama; pero si el material está encerrado o la cantidad es suficiente para permitir un sobrecalentamiento local de produce una explosión. Tiene el mismo orden de sensibilidad al choque que la azida de plomo dextrinada y es muy sensible al choque con rozamiento. La sensibilidad al choque aumenta bastante con la temperatura, pero el sólido congelado es mucho menos sensible que el líquido; aún así se han producido accidentes cuando la dinamita congelada se sacudía mientras se descongelaba, y esto se ha atribuido a que la nitroglicerina quizá sea especialmente sensible durante la transición de la forma lábil a la forma estable. La detonación puede iniciarse incluso con pólvora negra; por consiguiente es casi tan sensible a la iniciación como la azida de plomo, el fulminato de mercurio, etc. Su potencia rompedora es una de las mayores conocidas, casi tan grande como la del dinitrato de glicol y algo mayor que la de los explosivos sólidos, como el tetrilo y el TNT, su potencia es casi tan grande como la de cualquier otro explosivo de un solo ingrediente. Esto refleja el elevado calor de explosión del compuesto, que sólo es superado por el dinitrato de glicol. La retención de ligeros vestigios ácido libre hace que sea muy inestable. En unos cuantos días se produce la descomposición acompañada por la aparición de vapores rojos. A temperaturas inferiores a 50°C, es tan estable que resiste el almacenamiento por varios años; por encima de 50°C, se acelera la descomposición, y a145°C, es tan rápida que el líquido parece estar hirviendo. En la prueba de temperatura de explosión estalla a 22°C,. La nitroglicerina es mucho más estable que el dinitrato de glicol y los explosivos sólidos, como el PETN, el tetrilo y el TNT. No puede transportarse en su estado ordinario por su sensibilidad al choque. La mezcla 70-30 de nitroglicerinsa y acetona es insensible, se transporta por camión, ferrocarril, etc. Es separada de la acetona evaporando ésta última con una corriente de aire o precipitando la nitroglicerina por adición de agua en gran cantidad. Es fácilmente absorbida a través de la piel y llevada al sistema circulatorio del cuerpo humano, y los vapores inhalados llegan también a la sangre. El efecto es un dolor de cabeza intenso y persistente. Los trabajadores desarrollan pronto cierta inmunidad a este efecto, inmunidad que se mantiene sólo mediante el contacto. El café solo muy cargado o el citrato de cafeína proporcionan alivio al paciente que sufre de “dolor de cabeza NG
