Explosivos Introducción:
En algún momento de nuestra vida hemos oído hablar de los explosivos y sabemos lo que son: sustancias químicas capaces de explotar, es decir, liberar en una fracción de tiempo muy breve una gran cantidad energía. Sin embargo, más allá de esto, los conocimientos que tenemos son muy limitados. Los explosivos, más allá de su uso militar o delictivo tienen una gran importancia en el ámbito de la minería o de la Ingeniería Civil, siendo unas herramientas muy útiles para la extracción de minerales, perforación de túneles o demolición de estructuras. El uso de los explosivos industriales en determinadas fases de la construcción de las obras públicas, o en edificación, constituye una herramienta irreemplazable irr eemplazable para su economía y eficacia. En algunos casos, como por ejemplo excavaciones y demoliciones, las voladuras son de ámbito urbano. Las técnicas modernas han alcanzado niveles de definición que garantizan la eficacia del uso de explosivos en aplicaciones muy diversas. El presente curso se organiza con el afán de dotar de conocimientos adecuados a los ingenieros (de grado o de postgrado) y profesionales sobre tipos de explosivos, diseño y control de voladuras, rendimientos de la excavación (granulometría de los bloques-calidad del macizo, etc.). En definitiva se trata de un curso de tipo general enfocado al conocimiento de los materiales y términos técnicos relativos a los explosivos, así como de sus aplicaciones en el campo de la Ingeniería Civil. A quién se dirige:
Sin duda, la ingeniería civil es una de las carreras más completas ya que abarca diversos campos de estudio así como áreas especiales en las que cada día se debe ampliar el conocimiento de las mismas. El manejo y uso de explosivos es una de ellas, ya que requiere de un cuidado y personal especial para su aplicación, así mismo requiere de instituciones federales que controlen su uso. En la construcción de una obra es responsabilidad del Ingeniero civil dar soluciones e ideas para la correcta utilización de estos materiales, por lo cual es indispensable conocer los diferentes tipos de explosivos, sus características así como formas de instalación. Los explosivos son una poderosa herramienta del hombre para desarrollar tr abajos de precisión, son vitales en la localización de materi materias as prim primas as y com combu bust stib ibles les,, así así com como o en en la la ext extra racc cció ión n de de la la t i e r r a , s o n e s e n c i a l e s p a r a l i m p i a r o b s t á c u l o s , s e efec efectú túan an en gran gran vari varied edad ad de trab trabaj ajao aoss espe especi cial aliz izad ados os de manera efectiva y económica.
El descubrimiento y la evolución de los explosivos en China hasta nuestros días a estado unido a los avances en diferentes ciencias y en el mejoramiento de los métodos científicos aplicados por los investigadores. Anteriormente los primeros usos de los explosivos fueron para fines artificiales con aplicaciones de fines festivos o fuegos artificiales, para luego iniciar con la experimentación de éste elemento primario, personajes como Roger Bacon, en 1313 Berthold Schwartz implementó el uso de la pólvora como propulsor, así también culturas invasoras como los Árabes utilizaron con fines bélicos la pólvora negra. En el siglo XVI, los franceses controlaban la forma y el tamaño de los explosivos, durante el siglo XVII se logran descubrimientos como el fulminato de oro, se preparan compuestos por primera vez como el nitrato de amonio. Y así se continúan preparando compuestos que mejoraban el desempeño y la potencia de los explosivos a la vez que buscaban la seguridad de quien los manipulase. Muchos de los avances más importantes en desarrollo de nuevos compuestos explosivos se dieron en el siglo XIX desde sus inicios con la aparición del fulminato de plata, teniendo el año de oro de los explosivos en 1846, y con personajes tan importantes como Alfred Nobel, quien será un referente histórico en la investigación y generación de nuevos productos explosivos, quien descubrió la dinamita, inventó una cápsula detonante, creó la dinamita goma, trabajo en los explosivos de seguridad, luego de un accidente familiar que lo impulsó a mejorar sus trabajos y a tomar la seguridad como aspecto importante de sus investigaciones y aplicaciones de las mismas; fabricó también la balística. Otros investigadores como Tollens descubrieron el PENT, pólvora gelatinizada, diferentes presentaciones. El siglo XX y XXI son los períodos donde la evolución de los explosivos ha tenido mayor incidencia en el desarrollo de la Ingeniería Civil, significando ahorros en tiempos de labores de excavaciones con voladuras tecnificadas y con altos estándares de calidad. En la historia se ha demostrado que el uso de los explosivos ha tenido directa relación con las guerras y la alta capacidad a destructiva de éstos, al finalizar la segunda guerra mundial se utilizaron explosivos nucleares cambiando la forma de guerra y causando daños a largo plazo. En nuestro país las aplicaciones de los explosivos comerciales van destinadas a la minería, construcción, corte y formado de metales, señalización. En el conflicto armado se han convertido en una atroz herramienta de los terroristas para tratar de aminorar el accionar de las Fuerzas Militares y atemorizar a la población civil. El estudio, investigación y aplicación de los Explosivos en la ingeniería civil, debe iniciarse en el enfoque de conceptos generales que aproximen al profesional a la dimensión y responsabilidad que implica utilizar éstos compuestos en sus proyectos. Un explosivo es todo compuesto o mezcla de sustancias químicas que mediante una acción transforma su estado natural a gases, alcanzando altas temperaturas y altas presiones en todas las direcciones de propagación por ser de carácter gaseoso. El resultado del accionar de un explosivo se le llama explosión que es el estallido acompañado de ruido fuerte y agudo, con un
frente expansivo de presión, que varía según el compuesto y la cantidad de explosivo, resultando una liberación de gas a alta presión en el ambiente. El ingeniero debe poder programar que tipo de explosivo utilizar y los efectos de éste, hay tres tipos de explosiones, la explosión mecánica que es la conversión gradual de una sustancia líquida en gas o vapor; la explosión química, es cuando del estado sólido, líquido o gaseoso de una sustancia se pasa a uno de mayor volumen y la tercera es la explosión nuclear que se da o por división o unión de un átomo, ocasionando daños muchas veces irreparables y a gran escala. Otros conceptos que están relacionados con los explosivos y las explosiones resultantes son: Deflagración: cambio originado por la acción del fuego sobre algunas sustancias que se pueden quemar sin detonación.
Combustión: con la presencia de combustible y comburente más oxígeno se mantiene fuego y altas temperaturas.
Detonación: proceso fisicoquímico de gran velocidad de reacción y formación de productos gaseosos con altas temperaturas, con gran fuerza expansiva, pero de menos capacidad que la explosión.
Ignición: acción que da inicio o continuidad a procesos físicos o químicos.
Inflamación: cuando hay existencia de llama.
Reacción endotérmica: proceso que se acompaña de absorción de calor.
Reacción exotérmica: proceso acompañado de desprendimiento de calor.
Pirolisis: resultado del fuego, sean cenizas, humo, agua y gases.
Combustible: elemento que tiene la capacidad de arder o combustionar
Existen tres tipos de clases de combustibles: sólidos, líquidos y gaseosos. El ingeniero debe tener claros éstos conceptos básicos y generales al momento de incluir uso de explosivos en sus proyectos, reduciendo los factores de riesgo y buscando la asesoría especializada en la materia. Se debe tener claridad en los efectos del uso de éstos compuestos y de la explosión. Los cinco efectos identificados de la explosión son: Efecto Térmico: que es la producción de calor, el cual variará según el tipo y la cantidad de explosivo utilizado, en un proyecto civil es importante determinar hasta qué temperaturas se puede exponer algunos factores constructivos para así decidir que compuesto utilizar.
Efecto de Fragmentación: descomposición de la sustancia explosiva liberando energía. Es necesario aclarar que tanta energía se necesita liberar para los trabajos de demolición en obra, ya que una cantidad de energía menor sólo producirá costos sin efectuar la labor completa y una mayor puede causar daños de muy alto costo. Efecto de Ondas: producidas por la explosión, clasificadas en ondas sonoras y de choque. Es necesario realizar un estudio previo de la vecindad de comunidades e infraestructura antes del uso de explosivos pues se podría perjudicar y causar traumatismos. Efectos Terciarios: son los daños a elementos vecinos a la explosión o en un futuro como es el caso de la explosión nuclear. En la planificación de una explosión en obra se debe considerar que grado de daños pueden existir en comunidades, naturaleza, de infraestructura, para así validar o no el uso de explosivos, también es importante la implementación de normas de seguridad que minimicen el daño y tener técnicas de mitigación ante los daños que sean inevitables. Efectos de Concentración: es el proceso de acumulación en un punto de las ondas producto de la explosión debido a la presencia de una barrera. El profesional en ingeniería, debe considerar todos los efectos productos de una explosión para la correcta planificación del uso de explosivos en sus proyectos, implementando normas de seguridad que hagan seguro el uso de éstos mejorando y optimizando procesos constructivos. Uno de los efectos de las explosiones son las ondas, en sus dos clasificaciones tienen características que debe conocer el ingeniero para así lograr planificar el impacto que pueda tener en la comunidad vecina y en el desarrollo de las obras. Las ondas sonoras son un pequeño exceso de presión que se transmite con una velocidad dependiendo de la naturaleza del medio en que se propaga. Las ondas de choque son la expansión de la fuerza producida por los gases de la explosión a alta temperatura. Las ondas pueden ser incidente que es la presión que se trasmite hacia el espacio en ángulos de 90 grados. La cual puede ser dinámica y reflejada, la primera es la presión con que viaja la onda sobre el medio considerando la presión atmosférica; la segunda es cuando la onda explosiva golpea cualquier superficie produciendo una amplificación rápida de la presión. Las ondas de choque tienen elementos como el punto de la explosión, dirección de viaje de la onda explosiva, presión reflejada, la onda y la barrera que pueda existir. Dentro de los conocimientos del Ingeniero debe tener claro las clasificaciones de los explosivos que pueda implementar en sus proyectos, sus métodos de uso y medidas requeridas de seguridad. La clasificación de los explosivos está determinada por su velocidad de detonación, composición química y su uso. El ingeniero puede seleccionar según la velocidad de detonación entre, lentos los cuales tienen velocidad es menor a 2000 m/s y rápidos con velocidad mayores a 2000 m/s. La selección de la
velocidad de detonación es un factor de gran importancia en la selección del compuesto adecuado para la ejecución de un proyecto, pues según las características de detonación dependerá el planeamiento que deba hacer la dirección del proyecto. La velocidad de detonación determina también las medidas que se deban tomar en seguridad del personal de obra y vecino, pues un error no da lugar a enmiendas por cortos períodos. La composición química del compuesto explosivo tiene incidencia directa con los efectos en el medio ambiente, el personal y daños a terceros. Los explosivos pueden ser de origen químico, basados en mezclas de sustancias químicas. De origen nuclear, aquellos basados en sustancias radiactivas que mediante procesos físicos han logrado manipular los átomos y logran explosiones de dimensiones mayores con altísimos efectos tardíos, algunas sustancias radiactivas son el uranio y el plutonio. Y el tercer origen de los explosivos es agentes expansivos, los cuales son emulsiones acuosas que logran fracturar las superficies sobre las cuales se trabaja. Según el uso los explosivos a lo largo de la historia han tenido amplio desarrollo en el ámbito militar y comercial, en el militar se han utilizado como armas de destrucción y neutralización del avanzar del enemigo, con diferentes grados de daño, dependiendo de los métodos, los compuestos y las cantidades. El uso comercial se ha desarrollado en miras a optimizar procesos de demolición y excavación, ahorrando costos de personal y maquinaria y agilizando tiempos, ampliamente utilizados en el área de minería, construcción de túneles, vías. En nuestro país los explosivos son utilizados por las Fuerzas Militares en la neutralización de artefactos explosivos dejados por terroristas, también utilizados en trabajos de movimientos de tierra en vías y demoliciones de gran volumen, siendo los ingenieros militares los especializados en ésta materia. En el área comercial y civil, los explosivos son utilizados en desarrollo de proyectos viales, túneles, desprendimiento de masas de tierra muy grandes, minería a cielo abierto y cerrado. Ahorrando tiempos y mejorando los resultados. Es importante recalcar que el ingeniero civil en su ejercicio profesional debe tener conocimientos del manejo de explosivos para
Flaco6666 LOS EXPLOSIVOS EN LA CONSTRUCCIÓN 5.2.1 Breve historia de los explosivos. Los explosivos son substancias que tienen poca estabilidad química y que son capaces de
transformarse violentamente en gases. Esta transformación puede realizarse a causa de una combustión como en el caso de la pólvora o por causa de un golpe, impacto, fricción, etc. en cuyo caso recibe el nombre de explosivos detonantes, como es el caso de las dinamitas y los nitratos de amonio. Actualmente los explosivos se usan para la construcción de diversas obras civiles como presas, sistemas de riego, redes de conducción eléctrica, gasoductos, oleoductos, sistemas de drenaje, vías de comunicación, cimentaciones de estructuras, canales, túneles y muchas más. Se puede notar que las principales finalidades de la excavación en roca para la construcción de las obras de Ingeniería Civil son: para alojar estructuras, eliminar obstáculos y obtener materiales para construcción. En todos estos casos, el proceso de explotación de roca está formado por tres etapas; extracción y carga y acarreo. La extracción consiste en separar un fragmento de roca de un banco o corte y puede hacerse usando explosivos o escarificadores (arados). Cuando se hace con explosivos se produce una voladura. La roca extraída puede ser graduada o sin graduar, en el primer caso existen requerimientos de tamaño y en el segundo no. El tamaño puede estar limitado por el uso a que se destine la roca, por ejemplo: • Para trituración . - La limitación está dada por la abertura de la quebradora primaria, aquí se pide un tamaño máximo. • Para enrocamientos . - Por el proyecto, especificaciones y el equipo de carga y acarreo. En escolleras se pide un tamaño mínimo para que la roca no sea movida por el oleaje. • Para cortes y pedraplenes . - Por el equipo de carga y acarreo o la capacidad de los tractores. Ya que empresas muy poderosas se han dedicado al estudio de los explosivos, corresponde al constructor obtener el mayor partido posible de los explosivos industriales y así cooperar al constante adelanto de los procedimientos de construcción, ya que estos son una expresión objetiva de la evolución constante de la humanidad.
http://es.scribd.com/doc/73486495/apuntes-de-explosivos
imágenes de edificio Edificio Fernando Sor después de la implosión bogota http://eye.colombianproductions.com/index.php?option=com_content&view=article&id=351:imp losion-de-edificio-en-la-calle-26-en-bogota&catid=43:noticias&Itemid=61