Voladura de Rocas 2014

8/10/2019 Voladura de Rocas 2014

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

FACULTAD DE INGENIERA DE MINAS

CURSO DE ACTUALIZACIN

VOLADURA DE ROCAS

Ms. RAL JESS BALDEN RETAMOZO

HUANCAYO - PER

2014


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I SEMANA

Los ingenieros de mina debemos tener en mente y comprender que las operaciones deperforacin y voladura es la parte vital dentro del trabajo de la mina y que tiene una influenciapredominante en el ciclo de minado porque de sus resultados dependern las operacionessiguientes como son: calidad, cantidad, granulometra, carguo, extraccin y transporte,chancado, etc.

ENERGA EXPLOSIVA

La energa es la caracterstica ms importante de una mezcla explosiva.La energa explosiva est almacenada como energa qumica y durante la detonacin es liberada yusada en los siguientes eventos:

- Desmenuzamiento de la pared del taladro- Formacin de fractura (radial y de tensinCorteCalor y luzMovimiento de la masa rocosaVibracin del terrenoGolpe de aireLa energa explosiva es liberada en dos formas diferentes:a) Presin de detonacin.- Ejerce una fuerza de fragmentacin sobre la rocab) Presin de taladro.- Se debe a la formacin de gases, es causa principal del desplazamiento

de la masa rocosa.

CALCULO DE LA ENERGA.- La energa explosiva es calculada usando tcnicas basadas en lasleyes de la termodinmica. Formulacin de explosivos comerciales.- Toda mezcla explosiva debe estar balanceada en

oxgeno. Balance de oxgeno.- Los explosivos qumicos comerciales liberan mayor cantidad de energa

por unidad de peso, si estn balanceados en oxgeno producirn un mnimo de gases txicos.Si un explosivo est compuesto de H, C, O, y N y si existe suficiente oxgeno para reaccionar

y formar CO2

, H2

O, y N2

quiere decir que est balanceado en oxgeno.El resultado del balance de oxgeno debe tender a cero, se expresa de la siguiente manera:

donde: O0,C0 y H0 representan el nmero de tomos gramo por unidad de peso de la mezclaexplosiva.La determinacin de los tomo-gramo de cada elemento servir para determinar el calor liberadopor el explosivo.

EjemploSe tiene una mezcla explosiva ANFO, cuya composicin es NH4NO3 y CH2, calcular el balance de

oxgeno:3NH4NO3 + CH2 = 7H2O + CO2 + 3N2 + Q3 Kcal/kg

Peso molecular NH4NO3 = 80.05Peso molecular CH2 = 14.03

3(80,05) = 240,15 = 94,48%1(14,03) = 14,03 = 5,52%Total = 254,18 = 100,00%

El uso adecuado en el campo ser:NH4NO3 = 50,0Kg; CH2 = 2,9Kg

31 12 ...2 2 2o o o oB

O O C H Na Ca Al


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Clculo de los tomos gramos (atm-gr) de cada elemento en los ingredientes de 1kg de mezclaexplosiva

Hallando el balance de Oxgeno

4 3

0

0

0

NH NO

1000grs ANO 3 O 0,94491 35.41199

80.05grs AN

1000grs ANH 4 H 0,94491 47.2159980.05grs AN

1000grs ANN 2 N 0,94491 23.607995

80.05grs AN

x x

x x

x x

4 3

0

0

0

NH NO

1000grs ANO 3 O 0,94491 35.41199

80.05grs AN

1000grs ANH 4 H 0,94491 47.21599

80.05grs AN

1000grs ANN 2 N 0,94491 23.607995

80.05grs AN

x x

x x

x x

2

0

0

C H

1000grs F O

H 2 H 0, 05519 7.86742714.03grs F O

1000grs F OC 1 0, 05519 3.933714

14.03grs F O

x x

x C x

31 12 ...2 2 2

135.41199 2 3.933714 55.0834172

0.0028568 atm-gr K g/

o o oB

B

B

O O C H Na Ca Al

O

O


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Ejercicio Se tiene una mezcla explosiva cuya composicin porcentual en peso es como sigue:

NH4NO3 = 50%NaNO3 = 35%C = 6%C2H2 = 3%.AL = 6%

Termoqumica De Los Explosivos Se refiere a los cambios de energa interna, principalmente en forma de calor. La energa almacenada de un explosivo se encuentra en forma de energa potencial latente o

esttica. La energa potencial liberada a travs del proceso de detonacin se transforma en energa

cintica o mecnica. Existen dos mtodos alternativos que pueden usarse para calcular los cambios de energa:

- Aplicando las leyes fsicas y qumicas conocidas- Mediante el anlisis de los productos finales.

Este ltimo resulta complejo, ya que los productos que pueden analizarse de formaconveniente raramente son los que estn presentes en los instantes de presin y

temperaturas mximas. Un clculo aproximado de tales parmetros puede hacerse para aquellos explosivos con unbalance de oxgeno nulo o muy ajustado con los que en la detonacin ideal solo se produceCO2, H2O, N2, y O2

Calor de explosin Una explosin puede ocurrir al aire libre, donde la presin atmosfrica es constante o en una

cmara confinada donde el volumen es constante, en ambos casos la reaccin libera la mismacantidad de energa pero un explosivo no confinado gasta una parte determinada de energaal empujar el aire circundante; en una explosin confinada se dispone de todo el calor liberadocomo energa til.

Para predecir el calor de una explosin se usan los calores de formacin conocidos de laexplosin y los productos de la explosin.

Q3=QP-QR

Donde:Q3 = Calor de explosin Liberado (Kcal/kg).QP = Calor de los productos componentes.QR = Calor de reactantes finales.Calores de Formacin de Productos de Explosin a 298K


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II SEMANAEXPLOSIVOS EN MINERA

Definicin:Se llama explosivo a toda sustancia slida o lquidao una mezcla de sustancias que al recibir un estimulo adecuado, una porcin pequea de esta mezclaexplosiva, en un infinitsimo de tiempo, se convierte en otras sustancias ms estables generalmentegaseosas; acompaados de una liberacin de calor y altas presiones.

El estmulo mencionado puede ser dado por: friccin, impacto, calor, o por la introduccin de undetonador en la carga explosiva que producir una onda de shock que luego se propagara a travsde todo el explosivo.Propiedades de los Explosivos:Los explosivos tienen caractersticas individualizantes, cada una de la cuales es singularmenteimportante y se deben evaluar para determinar la potencialidad disponible del explosivo especfico parauna aplicacin especfica.

PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS1. INTRODUCCIN

Los explosivos convencionales y los agentes explosivos poseen propiedades diferenciadoras que

los caracterizan y que se aprovechan para la correcta seleccin, atendiendo al tipo de voladura quese desea realizar y las condiciones en que se debe llevar a cabo.Las propiedades de cada grupo de explosivos permiten adems predecir cules sern losresultados de fragmentacin, desplazamiento y vibraciones ms probables.Las caractersticas ms importantes son: potencia y energa desarrollada, velocidad de detonacin,densidad, presin de detonacin, resistencia al agua y sensibilidad. Otras propiedades que afectanal empleo de los explosivos y que es preciso tener en cuenta son: los humos, la resistencia a bajasy altas temperaturas, la desensibilizacin por acciones externas, etc.

2. POTENCIA Y ENERGALa potencia es, desde el punto de vista de aplicacin industrial, una de las propiedades msimportantes, ya que define la energa disponible para producir efectos mecnicos.Existen diferentes formas de expresar la potencia (Strength) de un explosivo. En las antiguas

dinamitas (Straight dynamites) era el porcentaje de nitroglicerina el parmetro de medida de lapotencia. Posteriormente, con la sustitucin parcial de la nitroglicerina por otras sustancias, y larealizacin de ensayos comparativos de laboratorio, se pas a hablar de Potencia Relativa porPeso (Relative Weight Strength) y Potencia Relativa por Volumen (Relative Bulk Strength). As, esfrecuente referir la potencia de un explosivo en tantos por ciento de otro que se toma como patrn,Goma pura, ANFO, etc., al cual se le asigna el valor 100,Existen varios mtodos prcticos para medir la potencia o la energa disponible de un explosivo,todos ellos muy discutibles debido a las peculiaridades que presentan y a su repercusin en losresultados cuando se comparan con los rendimientos obtenidos en las voladuras.

2.1 Mtodo TraulzDetermina la capacidad de expansin que produce la detonacin de 10 g de explosivo en el interiorde un bloque cilndrico de plomo, Fig. 10.1. La diferencia entre el volumen total obtenido y el

volumen inicial de 62 cm3 da el valor Traulz real.


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Cuando se compara el volumen con el producido con 7 g de cido pcrico se obtiene el denominadondice Traulz. Si el explosivo de referencia es la Goma pura, la potencia se expresa en relacin ala misma como un porcentaje.

Como los explosivos ms potentes tienden a dar un incremento de volumen mayor que el quecorresponde a su potencia real, el CERCHAR defini el Coeficiente de Utilizacin Prctica C.U.P,que se basa en la comparacin de pesos de explosivos, Cex, que producen volmenes iguales alde una carga patrn d 10 15 g de cido pcrico.

. . . =15

100

2.2. Mortero BalsticoConsiste en comparar la propulsin de un mortero de acero montado sobre un pndulo balsticopor efecto de los gases cuando se hace detonar una carga de 10 g de explosivo. El ndice T.M.B.se calcula a partir de la ecuacin:

. . . 1001 cos

1 cos

donde y son los ngulos registrados en el retroceso del pndulo, correspondientes al explosivoa ensayar y al explosivo patrn.


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Los dos procedimientos descritos dan buenos resultados con los explosivos tipo dinamita,pero no son aplicables a agentes explosivos, como el ANFO o los hidrogeles, debido a: El pequeo dimetro utilizado en el pndulo (20 mm) y en el ensayo Traulz (25 mm), pues son

inferiores al dimetro crtico de esos explosivos. El retacado de 2 cm que se emplea en el ensayo Traulz es proyectado por los gases antes de

que stos efecten un trabajo efectivo. En el mortero la carga se encuentra desacoplada.

Y, sobre todo, esas pruebas slo son adecuadas cuando los explosivos son sensibles a lainiciacin por detonadores y los tiempos de reaccin son pequeos.

2.3 Mtodo de la Potencia SsmicaConsiste en hacer detonar una carga de explosivo en un medio rocoso istropo, y registrarla perturbacin ssmica producida a una distancia determinada,Como explosivo patrn suele tomarse el ANFO y se supone que la variacin de lasvibraciones es proporcional a la energa del explosivo elevada a 2/3. Este mtodo seconsidera poco adecuado para medir la energa disponible de un explosivo.

2.4 Mtodo del CrterSe basa en la determinacin de la Profundidad Crtica y la Profundidad Optima, que son

aquellas para las que una carga de explosivo rompe la roca en superficie y produce elcrter de mayor volumen respectivamente.El principal inconveniente de este sistema se encuentra en la necesidad de realizarnumerosos tiros y la dificultad de disponer de un banco de pruebas en roca homognea.

2.5 Mtodo del Aplastamiento de un CilindroDefine el Poder Rompedor de un explosivo, que est relacionado con la capacidad defragmentacin de la roca, por medio del aplastamiento que produce una carga sobre unmolde cilndrico de metal. Existen varios mtodos, como son el de Kast y el de Hess, peroste ltimo es el ms empleado.

Este ensayo refleja bien la energa de a onda de tensin que est ligada a la presin dedetonacin.

2.6 Mtodo de la placaSobre una placa de acero o aluminio se detona una carga cilndrica de explosivo. La deformacinque produce da una medida cuantitativa de la energa de la detonacin. Los resultados de estaprueba estn sometidos a amplias variaciones si no se mantiene la geometra de la carga deexplosivo, el punto y el sistema de iniciacin, y adems estn sesgados favorablemente hacia losexplosivos con una mayor energa de la onda de choque.

2.7 Medida de energa bajo el agua


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Esta tcnica de cuantificacin de la energa desarrollada por el explosivo fue sugerida por Colehace ms de 30 aos, y se caracteriza por ser una de las ms completas al permitir efectuarpruebas con unas geometras de las cargas semejantes a las introducidas en los barrenos y llegara determinar por separado la energa vinculada a la onda de choque, que a partir de ahorallamaremos Energa de Tensin, ET, y la energa de los gases de detonacin, tambin llamadaEnerga de Burbuja, EB, as como a posibilidad la influencia del sistema de iniciacin en la energadesarrollada por un explosivo.

De acuerdo con Blanc (1984). si ph(t) es la presin de la onda de choque hidrulica y tB primer

seudoperodo de oscilacin de la burbuja formada por los gases despus de la detonacin, setiene:

4. ( ).

= . . (Frmula de Willis)

Donde:DS = Distancia de la carga al captador de presin.P0 = Masa volumtrica del agua.VH = Celeridad de la onda de choque en el agua.t1 , t2 = Intervalo de integracin.

K = Constante.Ph = Presin total a la que se encuentra la carga sumergida(Hidrosttica + Atmosfrica).


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Este mtodo es muy til para comparar los rendimientos de explosivos similares bajo las mismascondiciones de ensayo. Actualmente, es el procedimiento ms empleado para evaluar la energade los explosivos, pues salvo la componente de Energa Trmica el resto quedan fielmentecuantificadas.

2.8. Frmulas Empricas1. La frmula sueca propuesta para determinar la Potencia Relativa en Peso, PRP, de un

explosivo es:

=5

6 . +

1

6 .

1`

1`donde:

= Calor de explosin de 1 kg de explosivo LFB (5 MJ/kg) en condicionesnormales de presin y temperatura.

= Calor de explosin de 1 kg del explosivo a emplear.VGo = Volumen de los gases liberados por 1 kg de explosivo LFB (0,85 m3/kg).VG = Volumen de los gases liberados por el explosivo a emplear.

Corno en algunas ocasiones la potencia se refiere al ANFO, primero puede calcularse lapotencia con respecto al explosivo patrn LFB y el valor obtenido dividirse por 0,84 que es la

potencia relativa del ANFO con respecto a dicho explosivo. El ANFO tiene unos valores de Qoy VG de 3,92 MJ/kg y 0,973 m3/kg respectivamente.

2. Paddock (1987) sugiere comparar los explosivos mediante el denominado Factor de Potencia,definido por

= .

donde:PAPx = Potencia Absoluta en Peso del explosivo (x) (cal/g).VD = Velocidad de detonacin (m/s).Pe = Densidad de explosivo (g/cm3).

Si se toma el ANFO como explosivo patrn, se cumplir:PAPANFO = 890 cal/gPAVANFO = PAVANFO Pe = 890 . 0,82 = 730 cal/cm3

=

3. Otra expresin empleada para calcular la Potencia Relativa en Peso es:

.

. =

donde:Pe = Densidad del explosivo (g/cm3).VD = Velocidad de detonacin (m/s).

Pe , y VDo = se refieren al explosivo patrn.

3. VELOCIDAD DE DETONACINEs la velocidad a la que la onda de detonacin se propaga a travs del explosivo y, por lo tanto, esel parmetro que define el ritmo de liberacin de energa.Los factores que afectan a la VD son: la densidad de la carga, el dimetro, el confinamiento, lainiciacin y el envejecimiento del explosivo. Para los tres primeros, conforme aumentan dichosparmetros las VD resultantes crecen significativamente, Fig. 10.5.


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En cuanto a la iniciacin, si no es lo suficientemente enrgica puede hacer que el rgimen dedetonacin comience con una velocidad baja, y con respecto al envejecimiento, ste hace que laVD tambin disminuya al reducirse el nmero y volumen de las burbujas de aire, sobre todo en losexplosivos gelatinosos, ya que son generadores de puntos calientes.

Existen diversos mtodos de medida de la VD, entre los que destacan el mtodo clsico DAutrichey los mtodos actuales, tanto discontinuos o continuos.

3.1. Mtodo D`AutricheSe basa en comparar la VD del explosivo con la velocidad ya conocida de un cordn detonante.Se coge un cordn con una longitud determinada y se marca el punto medio del mismo, que sehace coincidir con una seal efectuada sobre una plancha de plomo en la cual se apoya, y, acontinuacin, se insertan los extremos del cordn dentro del explosivo a una distancia prefijadad. La carga de explosivo, que puede estar alojada en un tubo metlico, se inicia en uno de loslados con un detonador. Como la onda de choque energetiza a su vez en instantes diferentesa los extremos del cordn, la colisin de las ondas 1 y 2 tiene lugar sobre la plancha a unadistancia a del punto medio del cordn. As pues, la VDe del explosivo se determinar a partirde:

=.

2


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3.2. Mtodos discontinuosConsisten en colocar dos o ms sensores dentro del cartucho o en la columna de explosivo adistancias predeterminadas, midiendo el tiempo en que el frente de detonacin pasa por dichossensores.Los sensores comnmente utilizados son circuitos elctricos o fibras pticas que generanpulsos elctricos al ser comprimidos o iluminados.Dichos pulsos son registrados en un osciloscopio y/o contador electrnico. Este mtodo slodetermina la velocidad media entre dos sensores y no da informacin alguna sobre lo quesucede entre los mismos. La principal ventaja de los mtodos discontinuos radica en que sonms econmicos y simples de usar. Estos instrumentos son prcticos para medir la VD encartuchos o tubos de ensayo donde se requiera un valor aproximado de la misma. Su utilizacinen barrenos de produccin es casi impracticable y sus resultados cuestionables.

Los mtodos discontinuos ms conocidos son:

Monitor BMX:Este monitor fue desarrollado por Blastronics en Australia. Contiene tarjetas de adquisicin dedatos (CAD) que registran las seales elctricas producidas por un sensor. El sensor en spuede consistir en aceler metros, sensores de presin, gefonos, etc. Para medir la VD, elmonitor hace uso de un accesorio llamado Blastronics VOD, ordenador tipo Laptop, formando

parte integral del sistema, que es utilizado para operar el mismo y analizar los resultados.Como sensor de VD se utilizan cables cinta de 24 conductores, los cuales producen 23mediciones de velocidad por barreno. Los cables cinta vienen suministrados en longitudes de30 y 100 m, con los primeros 10,5 m como longitud activa. La separacin de los sensores vieneestablecida de fbrica en 0,5m.Actualmente, pueden ser incorporadas al monitor BMX un mximo de 16 CAD. Cuando esusado en su mxima capacidad, puede registrar un total de 23 x 16 = 368 lecturas de velocidado 16 barrenos con 23 lecturas cada uno por voladura.

Monitor de fibras pticasSu principio de operacin consiste en medir el intervalo de tiempo en que la luz que acompaaal frente de detonacin del explosivo tarda en pasar por los sensores de fibras pticas. Uno delos sistemas existentes en la actualidad es el mostrado en la Fig. 10.7.


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Monitor Vodex:Este monitor consiste bsicamente en un contador elctrico de 8 canales que registra losintervalos de tiempo en que el frente de detonacin tarda en pasar por los sensores conectadosa cada canal. Dichos tiempos son automticamente convertidos en velocidad, ya que ladistancia entre los sensores es suministrada al monitor con anterioridad a la medicin.

3.3. Mtodos continuos

Los mtodos continuos permiten registrar la velocidad de detonacin en forma continua a lolargo del explosivo. Es posible as evaluar los efectos del cebo, los efectos del materialcontaminante dentro del explosivo (agua, arena de retacado, etc.), la propagacin de ladetonacin, la zona de velocidad transitoria, etc. Es decir que los mtodos continuosproporcionan una informacin mucho ms detallada de lo que sucede dentro del cartucho y/ocolumna de explosivo.Se han desarrollado varios instrumentos capaces de medir la VD en forma continua, cada unode ellos empleando un principio de operacin distinto, los cuales se describen a continuacin.

Monitor SLIFER:Este equipo fue desarrollado por Sandia National Laboratories, en EE.UU., con el objetivo de medir lapropagacin de las ondas de choque originadas por explosiones nucleares. Su nombre procede deShorted Location Indication by Frequericy of Electrical Resonance, que indica que su principio de

operacin se basa en el cambio de frecuencia de resonancia registrado por el cable sensor cuando sulongitud es consumida por el frente de detonacin.El sistema utiliza como sensor un cable coaxial en corto, formando parte de un circuito oscilador.La frecuencia de resonancia de circuito estar gobernada por la longitud del cable coaxial.Cuando el mismo es acortado por el frente de detonacin, la frecuencia de oscilacin del circuitoincrementar en forma no-lineal. El registro de la frecuencia en funcin del tiempo permite determinarla posicin del frente de onda a distintos tiempos y como resultado, la velocidad de detonacin delexplosivo.La Fig. 10.8 esquematiza los distintos componentes del sistema SLIFER. El extremo en corto del cablecoaxial sensor se pega al cebo y se baja al fondo del barreno junto a un cable de fibras pticas. Serecomienda usar como iniciacin un sistema que no destruya la integridad del sensor, tal como Nonelo Primadet.

Como se observa en la figura, la longitud del cable sensor est limitada a unos 60 m. La informacinde frecuencia versus tiempo es convertida primero a voltaje versus tiempo mediante el uso de unprocesador colocado en las cercanas de la voladura. Esta nueva informacin es entonces transferidaa un ordenador para su grabacin y anlisis. Una vez linealizada, la informacin de voltaje espresentada en grficos de longitud versus tiempo como el de la Fig. 10.9, cuya pendiente esrepresentativa de la VD del explosivo.


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Monitor VODR-1:

La tcnica fue desarrollada por Los Alamos National Laboratories en EE.UU. como parte de

las herramientas de diagnstico utilizadas en la evaluacin de explosiones nucleares.El principio de operacin del sistema, esquematizado en la Fig. 10.10, se conoce comoCORRTEX o Continuos Reflectrometry for Radius versus Time Experiments. Es similar alRadar, donde un pulso de ondas de radio es transmitido en el aire y su eco registrado paraobtener as informacin de distancia. En el caso del VODR-1, se utiliza un cable coaxial paratransmitir pulsos elctricos y se mide con precisin el tiempo transcurrido entre la emisin y larecepcin de los mismos. Dichos pulsos van a ser reflejados en la discontinuidad presentedonde el cable coaxial est siendo comprimido por el frente de detonacin. La longitud delcable coaxial estar dada por:

( ). .

donde:K = Constante de transmisin del cable coaxial (0,8).VL = Velocidad de la luz (- 300 km/s).t = Tiempo entre emisin y recepcin del pulso.


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La repeticin de pulsos permite obtener el historial de longitud - tiempo que es procesado paracalcular la velocidad y presentarla en grficos como el de la Fig. 10.11, La frecuencia detransmisin de los pulsos elctricos del VODR-1 est limitada a 200 kHz, es decir hasta200.000 pulsos por segundo. A fines comparativos, un explosivo cuya VD es de 5.000 mproducir 40 lecturas de velocidad por metro de cable.


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Sistema con sensor de alta resistencia:

El principio de operacin de este sistema fue desarrollado originalmente por la USBM. Est basado enel principio de resistencia elctrica y consiste en utilizar un generador de corriente constante paramantener una corriente de intensidad uniforme a lo largo de un sensor de alta resistencia. Los cambiosde voltaje asociados con los cambios de resistencia cuando el sensor es consumido por el frente dedetonacin son registrados por un osciloscopio. Al ser la corriente constante a lo largo del evento, los

cambios de tensin sern proporcionales a los de resistencia. Conocida la cada total de voltaje y laresistencia por unidad de longitud del sensor, se puede determinar la VD del explosivo mediante lainterpretacin de a pendiente del grfico voltaje versus tiempo. La Fig. 10.12 esquematiza los distintoscomponentes del sistema descrito.Para mediciones en cartuchos o cargas de pequea longitud, el sensor resistivo consiste en un hiloconductor de micromio colocado dentro de un tubito de cobre aproximadamente 1 metro de largo,ambos conectados en uno de sus extremos. Para mediciones en columnas explosivas de mayorlongitud se ha desarrollado un cable sensor coaxial que permite la aplicacin de este mtodo a barrenosde produccin. La resistencia lineal del hilo de micromio es constante y viene especificada de fbrica.La Fig. 10.13 representa los resultados de un ensayo con cable coaxial en un barreno de 50 mm dedimetro usando una emulsin en el fondo y ANFO en el resto de a columna explosiva.

Fotografa de alta velocidad:

Existen equipos de fotografa de alta velocidad, tales como las cmaras de Streak (ranura) y Framing(fotogramas) que permiten obtener registros respectivamente, con un alto grado de precisin.

Ambas consisten esencialmente en un espejo de metal pulido montado en un pequea turbina, ms losdistintos elementos pticos y electrnicos de control. La imagen correspondiente al evento a fotografiarentra a travs del sistema ptico de la cmara, impacta en el espejo y es rotada o barrida a lo largo delfilm. En dichas cmaras, el film permanece esttico durante el ensayo y es la imagen la que es barridaa lo largo de la longitud del mismo. En el caso de las cmaras Streak, la imagen penetra a travs deuna ranura de unos 100 micrmetros de ancho colocada por detrs de los lentes pticos, produciendoun rcord en el film que consistir en una lnea cuya pendiente es representativa de la VD del explosivo.La Fig. 10.14 ilustra el concepto con ms detalle. La Fig.10.15 muestra un registro fotogrfico obtenidocon este tipo de cmaras. Las cmaras Framing funcionan de manera similar (tanto que algunos

equipos son fcilmente convertibles de un sistema a otro), pero producen imgenes en dos dimensionescomo cualquier cmara convencional. La diferencia conceptual entre ambas es que los registros Streakson continuos (y por lo tanto ms precisos), es decir no se pierde informacin alguna del evento siendo


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fotografiado. Las cmaras Framing producirn registros discontinuos, ya que existe un lapso de tiempoentre fotogramas sucesivos en que no se registra ninguna informacin del evento.La velocidad a la que el motor puede rotar la imagen a lo largo del film depende del modelo de cmarautilizado, A modo de ejemplo, algunos modelos de cmaras Framing permiten obtener hasta 25 millonesde fotogramas por segundo, lo que para una capacidad del film de 130 fotogramas representa un tiempomuerto entre fotogramas de tan slo unos 5 microsegundos.4. DENSIDAD

La densidad de la mayora de los explosivos vara entre 0,8 y 1,6 g/cm3, y, al igual que con lavelocidad de detonacin, cuanto mayor es, ms intenso es el efecto rompedor que proporciona.En los agentes explosivos la densidad puede ser un factor crtico, pues si es muy baja se vuelvensensibles al cordn detonante que los comienza a iniciar antes de la detonacin del multiplicador ocebo, o de lo contrario, si es muy alta, pueden hacerse insensibles y no detonar, Esta densidadlmite es la denominada Densidad de Muerte, que se definir ms adelante.

La densidad de un explosivo es un factor importante para el clculo de la cantidad de carganecesaria para una voladura. Por regla general, en el fondo deles barrenos, que es donde senecesita mayor concentracin de energa para el arranque de la roca, se utilizan explosivos msdensos, como son los gelatinosos e hidrogeles, mientras que en las cargas de columna se requierenexplosivos menos densos, como son los pulverulentos y los de base ANFO.

La concentracin lineal de carga q en un barreno de dimetro D y una densidad P2 se calcula apartir de:

( / ) 7.854 . 10 . .

donde:

Pe = Densidad del explosivo (g/cm3).D = Dimetro de carga (mm).

Cuando los barrenos tienen una gran longitud, un fenmeno que suele estar presente es lavariacin de la densidad del explosivo a lo largo de la columna del mismo, como consecuencia dela presin hidrosttica. En la Fig. 10.16 se representan las curvas correspondientes a la densidaden el fondo del barreno y la densidad media de toda la columna, en funcin de su altura, para unaemulsin con una densidad de encartuchado de 1,02 g/cm3 y una densidad bsica de 1,35 g/cm3,

cargada en barrenos de 250 mm de dimetro.


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5. PRESIN DE DETONACINLa presin de detonacin de un explosivo es funcin de la densidad y del cuadrado de la velocidadde detonacin. Se mide en el plano C-J de la onda de detonacin cuando se propaga a travs dela columna de explosivo, como ya se ha indicado.Aunque la presin de detonacin de un explosivo depende, adems de la densidad y de la VD, delos ingredientes de que est compuesto, una frmula que permite estimar dicho parmetro es:

. . . .. . .

donde:

PD = Presin de detonacin (MPa).Pe = Densidad del explosivo (g/cm3).VD = Velocidad de detonacin (mis).

Los explosivos comerciales tienen una PD que vara entre 500 y 1.500 MPa. Generalmente, enrocas duras y competentes la fragmentacin se efecta ms fcilmente con explosivos de altapresin de detonacin, debido a la directa relacin que existe entre sta y os mecanismos de roturade la roca.En la actualidad existe la tecnologa necesaria para medir en forma directa la presin de

detonacin de los explosivos. Se utilizan sensores de presin que pueden insertarse dentro delexplosivo. Estos son de difcil aplicacin, especialmente con explosivos granulares, debindoseser cuidadoso con la interpretacin de los resultados para no llegar a conclusiones errneas. Espor ello que an hoy en da se acostumbra a inferir la presin de detonacin ya sea a partir de surelacin con la velocidad de detonacin, mediante el uso de cdigos de clculo hidrodinmicos omediante la ejecucin del ensayo en piscina.A continuacin se presentan los distintos tipos de sensores usados en la medicin de eventosdinmicos.

5.1. Sensores de presinLos sensores de presin han sido utilizados para medir presiones producidas por golpes deaire, ondas de cheque bajo el agua, ensayos de impacto y otros efectos dinmicos en dondela magnitud del evento era relativamente pequea comparada con las presiones generadas

en el frente de detonacin del mismo.Los sensores de cuarzo, los cuales poseen propiedades piezodictricas, es decir, queresponden a solicitaciones externas generando cargas elctricas, son uno de los mscomnmente utilizados en ensayos de presiones cuasiestticas y dinmicas de magnitudesno mayores de 25 kbar. Aunque se puede extender su aplicacin a presione por encima delos 25 kbar (hasta 40 kbar), en ese rango los cristales de cuarzo exhiben un comportamientono-lineal.Otros cristales, que poseen distintas propiedades piezoelctricas han sido evaluados. Entreellos se encuentran los sensores con cristales de Niobat de Litio (LiNbO3), los cualespresentan una alternativa para experimentos en atmsferas de mayor temperatura debido aque el cuarzo entra en un cambio de fase cristalina a los 450 K mientras que el niobato delitio lo hace a los 800 K.

5.2. Ensayo en piscinaComo se indica en la Fig. 10.17, el mtodo consiste en colocar un extremo del cilindro deexplosivo a analizar en contacto con el agua dentro de un acuario. Mediante a utilizacin detcnicas fotogrficas (cmaras Streak), se mide la VD del explosivo (Vse) simultneamentecon la velocidad de la onda de choque en el agua (Vsw)1 sta ltima en el rea de contactoentre el explosivo y el agua de la piscina. Relaciones derivadas de leyes fsicas relativas ala transmisin y reflexin de ondas de choque de un medio a otro (explosivo-agua) sonutilizadas entonces para inferir la presin de detonacin del explosivo.

6. ESTABILIDADLa estabilidad de los explosivos es una de las propiedades que est relacionada con el tiempomximo de almacenamiento de dichas sustancias para que stas no se vean mermadas en losefectos desarrollados en las voladuras.

7. RESISTENCIA AL AGUA


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Es la capacidad para resistir una prolongada exposicin al agua sin perder sus caractersticas.Vara de acuerdo con la composicin del explosivo y generalmente est vinculada a la proporcinde nitroglicerina o aditivos especiales que contengan, as las gomas, los hidrogeles y lasemulsiones son muy resistentes al agua. Las sales oxidantes, como el nitrato amnico en el ANFO,disminuyen intensamente la resistencia al agua pues son muy higroscpicas.

8. SENSIBILIDADEsta caracterstica engloba varios significados dependiendo del tipo de accin exterior que seproduzca sobre el explosivo. Accin controlada. La sensibilidad aqu es equivalente a la aptitud a la detonacin por un

iniciador (e.g. un detonador). Accin incontrolada. La sensibilidad es una medida de la facilidad con la que un explosivo

puede ser detonado por calor, friccin, impacto o choque.

8.1. Sensibilidad a la iniciacinPara la mayora de los explosivos gelatinosos se emplean detonadores, mientras que losagentes explosivos requieren, en general, de un multiplicador o cartucho cebo de mayorpresin y velocidad de detonacin.Una clasificacin que se emplea es la siguiente: Explosivos sensibles al detonador n9 8 (Capsensitivos) y los no sensibles al detonador N 8 (cap sensitives). El citado detonador, que es

el ms utilizado, tiene una carga de 2 g mezcla de fulminato de mercurio (80 %) y cloratopotsico (20 %) o una carga de pentrita prensada equivalente.

8.2. Sensibilidad al choque y a la friccinAlgunos explosivos pueden detonar por efecto de estmulos subsnicos, tales como: choqueso friccin. Por seguridad es importante conocer su grado de sensibilidad frente a estasacciones, especialmente durante su manipulacin y transporte.El ensayo de resistencia al cheque suele realizarse con un martillo de cada (Kast), queconsiste en colocar sobre un yunque una muestra de explosivo, generalmente de 0,1 g, sobrela que se deja caer un peso de acero de 0,5 a 10 kilogramos, desde diferentes alturas, paraobservar si explosiona o no.A ttulo de ejemplo, con un martillo de 2 kg, el fulminato de mercurio detona con una altura decada de 1 a 2 cm, la nitroglicerina con 4 a 5 cm, la dinamita con 15 a 30cm, y los explosivos

amoniacales con cadas de 40 a 50 cm.

8.3. Sensibilidad al calorLos explosivos al ser calentados de forma gradual llegan a una temperatura en que sedescomponen repentinamente con desprendimientos de gases, aumentando poco a pocohasta que al final se produce una deflagracin o bien una pequea explosin. A esatemperatura se la denomina punto de ignicin.

8.4. Dimetro crticoLas cargas de explosivo con forma cilndrica tienen un dimetro por debajo del cual la ondade detonacin no se propaga o si lo hace es con una velocidad muy por debajo a la dergimen, a dicha dimensin se la denomine Dimetro crtico.Los principales factores que influyen en el dimetro crtico de un explosivo son: el tamao de

las partculas, la reactividad de sus constituyentes, la densidad y el confinamiento de losmismos.La variacin de la velocidad de detonacin con el dimetro de la carga de explosivo se havisto que responde a una ecuacin del tipo (Sun, Ch. et al, 2001):

= .

donde:

b = Constante relacionada con las propiedades del explosivo.VD = Velocidad de detonacin ideald = Dimetro de la carga de explosivo, dd0,, siendo d0, el dimetro crtico de

la carga de explosivo.

9. TRANSMISIN DE LA DETONACIN


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La transmisin por simpata es el fenmeno que se produce cuando un cartucho al detonar induceen otro prximo su explosin.Una buena transmisin dentro de los barrenos es la garanta para conseguir la complete detonacinde las columnas de explosivo. Pero cuando esos barrenos se hallan prximos o las cargas dentrode ellos se disean espaciadas, se puede producir la detonacin por simpata por medio de latransmisin de la onda de tensin a travs de la roca, por la presencia de aguas subterrneas ydiscontinuidades estructurales o por la propia presin del material inerte de los retacadosintermedios sobre las cargas adyacentes. En todos estos casos los resultados de fragmentacin yvibraciones se vern perjudicados seriamente.En la mayora de los explosivos industriales las distancias mximas hasta las que se produce ladetonacin por simpata estn entre 2 y 8 veces su dimetro,

10. DESENSIBILIZACINEn muchos explosivos industriales se ha observado que la sensibilidad disminuye al aumentar ladensidad por encima de un determinado valor. Este fenmeno es ms acusado en aquellascomposiciones o agentes explosivos que no contienen sustancias como el TNT, la Nitroglicerina,etc.Para los hidrogeles y las mezclas tipo ANFO la variacin de sensibilidad con la densidad es muchomayor que para los explosivos gelatinosos.En la Fig. 10.20 se observa la influencia de la densidad del ANFO sobre la VD. Por encima de

valores de 1,1 g/cm3

la velocidad cae drsticamente, por lo que a las densidades y a las presionesque producen esos niveles de confinamiento se las denominan como Densidades y Presiones deMuerte.

La desensibilizacin puede estar producida por:

Presiones hidrostticas y

Presiones dinmicas.

10.1 Desensibilizacin por cordn detonanteLos cordones detonantes de medio gramaje no inician correctamente a los hidrogeles y

emulsiones e incluso pueden llegar a hacerlos insensibles a otros sistemas de cebado.

La explicacin para los diferentes tipos de explosivos no es siempre la misma:


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Para el ANFO, el cordn detonante, segn su potencia, lo inicia parcialmente o no crea msque un rgimen de detonacin dbil.

En los hidrogeles, los cordones son insuficientes para crear una onda de detonacin establecomprimiendo las burbujas generatrices de puntos calientes hacindolas insensibles a losefectos de un multiplicador o una onda de choque posterior.

En las emulsiones, los cordones poco potentes pueden romper la estructura de composicinprevista para aportar al explosivo su sensibilidad para un cebado posterior.

Todos estos fenmenos dependen en gran medida del dimetro de la carga.

10.2. Desensibilizacin por efecto canalSi una columna de explosivo encartuchado se introduce en un barreno de mayor dimetro, ladetonacin de la carga va acompaada por un flujo de gases que se expanden por el espacioanular vaco comprimiendo al aire. El aire a alta presin ejerce una presin lateral sobre elexplosivo, por delante del frente de detonacin, resultando un aumento de la densidad y porconsiguiente una desensibilizacin del mismo que puede provocar una cada de la velocidad dedetonacin.

Johansson et al (1970) investigaron este fenmeno con explosivos gelatinosos llegando a laconclusin de que la detonacin era interrumpida por efecto canal cuando se cumpla:

0.25 < < 1.36siendo = (St - Sc)/Sc, St, es la seccin transversal del tubo y Sc la seccin transversal de acarga.

11. RESISTENCIAS A LAS BAJAS TEMPERATURASCuando la temperatura ambiente se encuentre por debajo de los 8 0C, los explosivos, quecontienen nitroglicerina tienden a congelarse, por lo que se suele aadir una cierta cantidad denitro- glicol que hace bajar el punto de congelacin a unos - 20 C.

12. HUMOSLa detonacin de todo explosivo comercial produce vapor de agua, nitrgeno, dixido de carbono,y eventualmente, slidos y lquidos. Entre los gases inocuos citados existe siempre ciertoporcentaje de cases txicos como el monxido de carbono y los xidos de nitrgeno. Al conjuntode todos esos productos resultantes se le designa por humos.Los principales factores que afectan la produccin de gases txicos son:

Balance de oxgeno en la formulacin qumica.

Cebado inadecuado.

Ataque del agua.

Dimetro de carga cercano al dimetro crtico.

Mala prctica de carga en el barreno (cavidades en la columna de explosivo).

Deflagacin del explosivo (reaccin incompleta).Los explosivos comerciales tienden a formularse de forma que estn balanceados en oxgeno,reducindose as la produccin de gases txicos. Un exceso de oxgeno en la mezcla resultar enla formacin de xidos de nitrgeno mientras que una deficiencia de oxgeno generar monxidode carbono.

Existen dos tipos de clasificaciones para los gases txicos. La del US. Bureau of Mines (USBM) clasificalos gases para explosivos permisibles, mientras que la del Institute of Makers of Explosives (IME)clasifica los gases para explosivos no permisibles. Las Tablas 10.1 y 10.2 muestran ambasclasificaciones.

Tabla N 1


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Explosivos permisibles (USBM)

Tabla N 2

Explosivos No Permisibles (IME)

Las cifras anteriores se refieren a los gases producidos por el disparo de una carga de 200 g deexplosivo, con su envoltura de papel, en la denominada Bomba Biche?.Segn esa clasificacin los explosivos de primera categora pueden ser empleados en cualquier laborsubterrnea, los de segunda slo en las queso garantice buena ventilacin y los de tercera slo en

superficie.Los agentes explosivos como el ANFO son ms txicos que las dinamitas, pues generan mayorproporcin de xidos de nitrgeno. De acuerdo con algunas investigaciones, la toxicidad del NO2 puedellegar a ser hasta 6,5 veces mayor que la del CO para una concentracin molar dada.En Espaa, las concentraciones lmites de gases en labores subterrneas que son admisibles, enperodos de ocho horas o tiempos ms cortos, estn especificadas en la Instruccin TcnicaComplementaria: 04.7.02.

CARACTERSTICAS DE LOS EXPLOSIVOS: Vienen hacer las propiedades fsicas y qumicas que tienen relacin directa con su condicin de estado. Unas determinan

su aspecto y estado fsico, otras su factibilidad de empleo.

Entre ellas encontramos:1. Plasticidad2. Viscosidad3. Fluidez4. Flujo(free flowing)5. Tendencia a compactacin6. Friabilidad7. Homogeneidad8. Porosidad

1. Plasticidad


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Capacidad que tiene un cuerpo para moldearse, bajo la accin de una fuerza, tomar ymantenerla despus de retirarle dicha fuerza como las gelatinas y explosivos plsticos.

Es contraria a la elasticidad y rigidez. La plasticidad disminuye con el tiempo o con el fro.

2. Viscosidad Consistencia ligosa o glutinosa debida a la friccin interna de las molculas causada por

resistencia a fluir o cambiar inmediatamente de forma por presin, corte o penetracin. La viscosidad es propia de los aceites, emulsiones y slurries. Cuanto mas viscoso, mas lento el cambio. Conforme mas viscosos son, se contiene mejor en los taladros fisurados, mientras que los

acuosos tienden a filtrarse por las grietas.

3. Fluidez Capacidad de fluir y desplazarse que corresponde a los cuerpos lquidos y gases, cuyas

molculas tienen poca adherencia entre s y toman forma del deposito que lo contiene. (Ejm.Nitroglicerina y nitroglicol).

Viscosidad y fluidez son importantes en el carguo mecanizado e productos acuosos a granel,como las emulsiones.

4. Flujo (free flowing) Es la capacidad que muestra un explosivo granular seco para fluir libremente o deslizarsebajo su propio peso desde su contenedor.

Es condicin importante delos explosivos no encartuchados diseados para carguioneumtico, como Examon y ANFO.

Depende fuertemente del contenido de humedad del explosivo con incrementos de 0.5 al 1%la fluibilidad decae drsticamente.

5. Tendencia o captacin Se refiere a la facilidad que presenta algunos explosivos para compactarse o convertirse en

una masa coherente, con total perdida de su fluibilidad y adicionalmente considerablereduccin de su detonabilidad.

Esto ocurre frecuentemente con el Nitrato de Amonio que en muchos casos requiere ser

recubierto por algn agente antiaglomerante (anticaking), como diatomita o productosorganicos (hidrocarburos).

6. Friabilidad Al contrario que los explosivos plsticos tienden a desmenuzarse o a pulverizarse cuando son

manipulados excesivamente o transportados reumticamente. Contamina la atmsfera con partculas diminutas dispersas, dependiendo esto de la fragilidad

de sus grnulos. La friabilidad es una cualidad en minerales y rocas en las que presenta la facilidad de

fracturarse homognea y fcilmente. Esta caracterstica debe ser tomada en cuenta para el transporte a gran distancia y por mala

carreteras.

7. Homogeneidad En los explosivos acuosos y dinamitas se refiere a su textura uniforme y en los pulverulentosa su grado de pulverizacin.

Un agente de voladura demasiado fino tiende a llenar por completo el taladro, mejorando elgrado de acoplamiento y de compactacin pero corre el riesgo de desensibilizarse.

Generalmente ambas caractersticas se determinan por anlisis de malla.

8. Porosidad Es el radio del volumen de intersticios o huecos contenidos en un material respecto a su

propio volumen o masa. Es un factor importante en los grnulos o perlas del Nitrato de Amonio para absorber el

petrleo en la preparacin de los nitrocarbonitratos como el Examon y ANFO.


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EXPLOSIVOS INDUSTRIALES1. INTRODUCCIN

Los explosivos qumicos industriales se clasifican en dos grandes grupos segn la velocidad de su ondade choque.

a) Explosivos rpidos y detonantes. Con velocidades entre 2.000 y 7.000 m/s; yb) Explosivos lentos y deflagrantes. Con menos de 2.000 m/s.

Los deflagrantes comprenden a las plvoras, compuestos pirotcnicos y compuestos propulsores paraartillera y cohetera, casi sin ninguna aplicacin en la minera o ingeniera civil, salvo en el caso derocas ornamentales.Los explosivos detonantes se dividen en Primario y Secundarios segn su aplicacin, entre ellospodemos mencionar a los compuestos usados en los detonadores multiplicadores (fulminato demercurio, pentrita, hexolita, etc.). Los Secundarios son los que se aplican al arranque de rocas y aunqueson menos sensibles que los primarios desarrollan mayor trabajo til.Estos compuestos son mezclas de sustancias explosivas o no, cuya razn de ser estriba en el menorprecio de fabricacin, en el mejor balance de oxgeno obtenido, y en las caractersticas y propiedadesque confieren los ingredientes a as mezclas en lo relativo a sensibilidad, densidad, potencia, resistenciaal agua, etc.Los explosivos industriales de uso civil se dividen a su vez en dos grandes grupos:

A) Agentes Explosivos

Estas mezclas no llevan, salvo algn caso, ingredientes intrnsecamente explosivos. Los principalesson:

- ANFO - Hidrogeles - ANFO Pesado.- ALANFO - Emulsiones

B) Explosivos ConvencionalesPrecisan para su fabricacin de sustancias intrnsecamente explosivas que actan comosensibilizadores de las mezclas. Los ms conocidos son:

- Gelatinosos- Pulverulentos

- De seguridad

2. AGENTES EXPLOSIVOS SECOSEste grupo engloba, como ya se ha indicado, todos aquellos explosivos que no son sensibles aldetonador y en cuya composicin no entra el agua. El factor comn es en todos ellos el Nitratoamnico Fig. 11.1, por lo que seguidamente se analizarn algunas de sus propiedades.


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2.1 Nitrato de AmonioEl Nitrato Amnico (NH4NO3) es una sal inorgnica de color blanco cuya temperatura de fusines 160,6 C Aisladamente, no es un explosivo, pues slo adquiere tal propiedad cuando semezcla con una pequea cantidad de un combustible y reacciona violentamente con l aportandooxgeno. Frente al aire que contiene el 21 % de oxgeno, el NA posee el 60%.Aunque el NA puede encontrarse en diversas formas, en la fabricacin de explosivos se empleaaquel que se obtiene como partculas esfricas o prills porosos, ya que es el que posee mejores

caractersticas para absorber y retener a los combustibles lquidos y es fcilmente manipulablesin que se produzcan apelmazamientos y adherencias.La densidad del NA poroso o a granel es aproximadamente 0,8 g/cm 2, mientras que lasdensidades de las partculas del NA no poroso se acercan a la de los cristales (1.72 g/cm3), perocon valores algo inferiores (1,40 - 1,45 g/cm3) debido a la microporosidad. El NA de mayordensidad no se emplea debido a que absorbe peor al combustible y, por lo tanto, reacciona mslentamente con l en el proceso de detonacin. Normalmente, el NA utilizado tiene unamicroporosidad del 15%, que sumada a la macroporosdad se eleva al 54%.En cuanto al tamao de las partculas suele variar entre 1 y 3 mm.La solubilidad del NA en el agua es grande y vara ampliamente con la temperatura:

A 10 C el 60,0 % solubilidadA 20 C el 65,4 % solubilidad

A 30 C el 70,0 % solubilidadA 40 C el 73,9 % solubilidad

de ah que el ANFO no se utilice en barrenos hmedos.La higroscopicidad es tambin muy elevada, pudiendo convertirse en lquido en presencia deaire con una humedad superior al 60 %. La adicin de sustancias inertes hidroflicas como elcaoln o las arcillas en polvo evitan que el NA absorba humedad, aunque tambin disminuyen susensibilidad.En ocasiones, los granos de NA se protegen con sustancias hidrfugas que impiden suhumedecimiento superficial.La temperatura ambiente juega un papel importante en el proceso de absorcin de la humedad.El NA es completamente estable a temperatura ambiente, pero si se calienta por encima de 200C en un recipiente cerrado puede llegara detonar, La presencia de compuestos orgnicos acelera

la descomposicin y baja la temperatura a la cual sta se produce. As, con un 0,1 % de algodnel NA empieza descomponerse a los 160 C.

Tabla

2.2 ANFOEn 1947 tuvo lugar una desastrosa explosin de Nitrato Amnico en Texas City (Estados Unidos),ya que esa sustancia se haba intentado proteger con parafinas, y slo un 1 % de sta ya constituaun buen combustible sensibilizante del NA.

Cualquier sustancia combustible puede usarse con el NA para producir un agente explosivo. EnEstados Unidos a finales de los aos 50 se empleaba polvo de carbn, pero, posteriormente, fuesustituido por combustibles lquidos ya que se conseguan mezclas ms ntimas y homogneascon el NA. El producto que ms se utiliza es el gas-oil, que frente a otros lquidos como la gasolina,el keroseno, etc., presenta la ventaja de no tener un punto de volatilidad tan bajo y, porconsiguiente, menor riesgo de explosiones de vapor.

El contenido de combustible juega un papel importantsimo sobre las diferentes propiedades delANFO. La reaccin de descomposicin del sistema equilibrado en oxgeno es:

3 NH4 NO3 + CH2 - 3 N2 + 7 H2O + CO2


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produciendo una 920 kcal/kg, que puede ser inferior en los productos comerciales segn elcontenido en materias inertes, y un volumen de gases de 970 1. La mezcla estequiomtricacorresponde a un 94,3 % de NA y un 5,7 % de gas-oil, que equivalen a 3,7 litros de ste ltimo porcada 50 kg de NA.

La influencia que tiene el porcentaje de combustible sobre la energa desprendida y velocidad dedetonacin quedan indicadas en la Fig. 11.2,

Se ve pues que no interesan ni porcentajes inferiores ni superiores al indicado si se pretendeobtener el mximo rendimiento en las voladuras. En ocasiones, como por ejemplo pocas deverano, se suele aadir ms gas-oil al ANFO, pues puede llegar a perderse por el calor hasta el 50% del combustible, con una merma importante en la eficiencia. El control de calidad del ANFO essencillo, pues consiste en la extraccin del gas-oil de una muestra por medio de ter, Fig. 11.3, ymedida del peso de la misma antes y despus del proceso.


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Tambin el contenido de combustible afecta a la cantidad de gases nocivos desprendidos en la explosin (CO +NO), Fig. 11.4. Cuando en las voladuras los humos producidos tienen color naranja, ello es un indicativo de unporcentaje insuficiente de gas-oil, o bien que el ANFO ha absorbido agua de los barrenos o no se ha iniciadocorrectamente.

La variacin de sensibilidad con la cantidad de combustible tambin es acusada, pues con un 2%

de gas-oil la iniciacin puede conseguirse con un detonador, aunque la energa disponible es muybaja, y con una cantidad superior al 7 % la sensibilidad inicial decrece notablemente.

Las caractersticas explosivas del ANFO varan tambin con la densidad. Conforme sta aumenta lavelocidad de detonacin se eleva, pero tambin es ms difcil conseguir la iniciacin. Por encima deuna densidad de 1,2 g/cm3 el ANFO se vuelve inerte, no pudiendo ser detonado o hacindolo slo enel rea inmediata al iniciador.


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El tamao de los grnulos de NA influye a su vez en la densidad del explosivo. As, cuando el ANFOse reduce a menos de 100 mallas su densidad a granel pasa a ser 0,6 g/cm3, lo que significa que si sequiere conseguir una densidad normal entre 0,8 y 0,85 g/cm3 para alcanzar unas buenas caractersticasde detonacin ser preciso vibrarlo o compactarlo.

Por otro lado, el dimetro de la carga es un parmetro de diseo que incide de forma decisiva en lavelocidad de detonacin del ANFO, Fig. 11.7.

Figura 11.7 Influencia del dimetro de la carga sobrela velocidad de detonacin

El dimetro crtico de este explosivo est influenciado por el confinamiento y la densidad de carga.Usado dentro de barrenos en roca con una densidad granel de 0,6 g/cm3 el dimetro crtico es de unos25 mm, mientras que con 1,15 g/cm3 se eleva a 75 mm.

La sensibilidad de iniciacin del ANFO disminuye conforme aumenta el dimetro de los barrenos.En la prctica los multiplicadores de 150 g son efectivos en dimetros de carga inferiores a los 150mm, y por encima de ese calibre se recomiendan multiplicadores de 400 a 500 g.

Aunque el ANFO se emplea predominantemente como carga a granel, es importante saber que laenerga por metro lineal de columna disminuye con el desacoplamiento. Cuando el confinamientode la carga no es grande la VD y la presin mxima sobre las paredes de los barrenos disminuyen.


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2.3 ALANFOComo la densidad del ANFO es baja, la energa que resulta por unidad de longitud de columna espequea. Para elevar esa energa, desde 1968 se viene aadiendo a ese agente explosivoproductos como el Aluminio con unos buenos resultados tcnicos y econmicos, sobre todo cuandolas rocas son masivas y los costes de perforacin altos.

Cuando el aluminio se mezcla con el nitrato amnico y la cantidad es pequea la reaccin quetiene lugar es:

2 Al + 3 NH4 NO3 = - 3 N2 6 H2O A l2O + 1650 cal/g.

Pero, si el porcentaje de aluminio es mayor, la reaccin que se produce es:

2 Al + NH4 NO3 = - N2 + 2 H2 + Al2O3 + 2300 cal/g.

En la Fig. 11.9 se indica la energa producida por el ALANFO con respecto al ANFO para diferentescantidades de metal aadidas.

El lmite prctico, por cuestiones de rendimiento y economa se encuentra entre el 13 y el

15 %. Porcentajes superiores al 25 % hacen disminuir la eficiencia energtica.Las especificaciones que debe cumplir el aluminio son: en cuanto al tamao que seencuentre casi el 100 % entre las 20 y las 150 mallas y en cuanto a la pureza que seasuperior al 94 %.En estos agentes explosivos, la pureza no es tan crtica como en los hidrogeles, ya queno es de temer la accin galvnica producida por los cambios de pH. Esto significa querestos o desechos de aluminio de otros procesos pueden emplearse en la fabricacin delALANFO.El lmite inferior de tamao es debido a que si el aluminio est en forma de polvo puedenproducirse explosiones incontroladas.

3. HIDROGELES


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Los hidrogeles son agentes explosivos constituidos por soluciones acuosas saturadas deNA, a menudo con otros oxidantes como el nitrato de sodio y/o el de calcio, en las que seencuentran dispersos los combustibles, sensibilizantes, agentes espesantes ygelatinizantes que evitan la segregacin de los productos slidos.El desarrollo de estos explosivos tuvo lugar a finales de la dcada de los 50, cuando Cooky Farnam consiguieron los primeros ensayos positivos con una mezcla del 65 % de NA,20% de Al y 15% de agua.

Tras esos primeros resultados, Cook empez a utilizar como sensibilizante el TNT, y ascomenz en Canad la fabricacin comercial bajo patente, extendindose despus aEstados Unidos.Centrndonos en los hidrogeles que se emplean actualmente, el proceso de fabricacinse basa en el mezclado de una solucin de oxidantes con otra de nitrato demonometilamina (NMMA) y la adicin de diversos productos slidos y lquidos, tales comooxidantes, espesantes, gelatinizantes, etc.La solucin de oxidantes est constituida por agua, nitrato amnico y nitrato sdico, a laque se aporta tio-urea y parte de las gomas que permiten conseguir una viscosidad altapara retener las burbujas de gas. El nitrato sdico tiene las ventajas de disponer de unagran cantidad de oxgeno y de disminuir el punto de cristalizacin de las solucionessalinas.La solucin de NMMA se prepara calentando los bidones en los cuales se transporta, yaque sta se encuentra solidificada al tener un punto de cristalizacin entre los 33 y 39 C.Este producto tiene unas caractersticas como sensibilizante excelentes, pues es muybuen combustible, con un balance de oxgeno muy negativo y alta densidad, y adems espoco sensible a efectos dinmicos subsnicos de choques y roces. Las proporciones deNMMA en los hidrogeles oscilan entre el 10 y el 35%.El aluminio aumenta proporcionalmente la sensibilidad de os hidrogeles y las gomas, y elalmidn sirve para espesar las mezclas. En ocasiones se aaden compuestos capaces deformar enlaces cruzados que producen la gelatinizacin de os hidrogeles.Por otro lado, como el porcentaje de agua utilizado no es suficiente para disolver todos losnitratos, cierta cantidad de stos se aaden en estado slido formando parte de la fase

dispersa.Para modificar la densidad se puede proceder a la gasificacin qumica, generalmente connitrito de sodio, o a la adicin de productos de baja densidad, microesferas de vidrio, etc.La mezcla de todos esos componentes se realiza de forma continua o discontinua conmezcladoras dotadas de agitacin y que pueden estar instaladas en plantas fijas o sobrecamiones.En cuanto a las caractersticas de los hidrogeles, ya que en su composicin no se utilizansensibilizantes intrnsecamente explosivos, poseen una seguridad muy alta tanto en sufabricacin como en su manipulacin. A pesar de esto, presentan una aptitud a ladetonacin muy buena que hacen que algunos hidrogeles puedan emplearse en calibresmuy pequeos e iniciarse con detonadores convencionales.La resistencia al agua es excelente y la potencia, que es una caracterstica fundamental

de aplicacin, es equivalente o superior a la de los explosivos convencionales, pudiendoajustarse en funcin de la formulacin del hidrogel. Las energas desarrolladas oscilan enel rango de las 700 a las 1.500 cal/g.La densidad puede tambin modificarse, desde 0,8 hasta 1,6 g/cm3, partiendo de un valorbsico comprendido entre 1,4 y 1,5. Mediante la adicin de gasificantes qumicos, comoya se ha indicado, o de aditivos de baja densidad puede reducirse tal parmetro. Esasdisminuciones influyen sobre los explosivos haciendo que la velocidad de detonacinaumente en muchos casos, as como su sensibilidad.Como es obvio, la variedad de productos que pueden obtenerse con distintascomposiciones es muy grande. Desde los hidrogeles encartuchados, semejantes a losexplosivos gelatinosos convencionales, hasta los vertibles que tienen unas caractersticasreolgicas que hacen que puedan tratarse como fluidos. En este ltimo caso se pueden

aprovechar beneficiosamente las ventajas derivadas de una carga mecanizada, as comodel hecho de rellenar totalmente el hueco de los barrenos perforados.


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En lo referente a los humos de voladura, los hidrogeles sensibilizados con aluminiopresentan unas calidades de humo mejores que las obtenidas con explosivosconvencionales.

4. EMULSIONESEste grupo de explosivos, que es el de ms reciente aparicin en el mercado, mantienelas propiedades de los hidrogeles ya citados, pero a su vez mejora dos caractersticas

fundamentales como son la potencia y la resistencia al agua.El inters de estos productos surgi a comienzos de la dcada de los 60, cuando seinvestigaban las necesidades bsicas de un explosivo para que se produjera el procesode detonacin combinando una sustancia oxidante con un aceite minera!. Estosconstituyentes han permanecido qumicamente invariables durante muchos aos (nitratoamnico + gas oil), pero, sin embargo, la forma fsica ha cambiado drsticamente.Desde un punto de vista qumico, una emulsin es un sistema bifsico en forma de unadispersin estable de un lquido inmiscible en otro.Las emulsiones explosivas son del tipo denominado agua en aceite en las que la faseacuosa

Tabla

est compuesta por sales inorgnicas oxidantes disueltas en agua y la fase aceitosa por un combustiblelquido inmiscible con el agua del tipo hidrocarbonado.

El desarrollo de los explosivos ha llevado aparejado una reduccin progresiva del tamao de laspartculas, pasando desde los slidos a las soluciones salinas con slidos y, por ltimo, a las microgotas

de una emulsin explosiva, Tabla 11.3.

Se comprende as que la dificultad de fabricacin de las emulsiones se encuentra en la fase aceitosa,pues, por imperativo del balance final de oxgeno, el 6 % en peso de la emulsin, que es el aceite, debeenglobar al 94 % restante que se encuentra en forma de microgotas.

En la tabla anterior las velocidades de detonacin de cada uno de los explosivos, que corresponden aun dimetro dado, reflejan la fuerte dependencia de la eficiencia de la reaccin con el tamao de laspartculas.

Tabla. Dimensiones de los oxidantes en los explosivos


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Excelente resistencia al agua. Posibilidad de conseguir productos con densidades entre 1 y 1,45 g/cm3

Elevadas velocidades de detonacin, 4.000 a 5.000 m/s, con poco efecto del dimetro deencartuchado.

Gran seguridad de fabricacin y manipulacin. Posibilidad de mecanizar la carga y preparar mezclas con ANFO.

Por el contrario, los inconvenientes que plantean son los derivados de unas condiciones depreparacin muy estrictas, la alterabilidad por las bajas temperaturas, la contaminacin durante lacarga si se utiliza a granel, el tiempo de almacenamiento y los perodos prolongados de transporte.

5. ANFO PESADO

En la tecnologa actual de voladuras es incuestionable que el ANFO constituye el explosivo bsico.Diversos intentos se han dirigido hacia la obtencin de una mayor energa de este explosivo, desdea trituracin de los prills de nitrato amnico de alta densidad hasta el empleo de combustibleslquidos de alta energa, como las nitroparafinas, el metanol y el nitropropano, pero comercialmenteno han prosperado.

El ANFO Pesado, que es una mezcla de emulsin base con ANFO, abre una nueva perspectiva en

el campo de los explosivos.

El ANFO presenta unos huecos intersticiales que pueden ser ocupados por un explosivo lquidocomo la emulsin que acta como una matriz energtica, Fig.11.15.

Aunque las propiedades de este explosivo dependen de los porcentajes de mezcla, las ven tajasprincipales que presentasen:

- Mayor energa

- Mejores caractersticas de sensibilidad- Gran resistencia al agua

- Posibilidad de efectuar cargas con variacin de energa a lo largo del barreno.La fabricacin es relativamente fcil, pues la matriz emulsin puede ser preparada en una plantafija y transportada en un camin cisterna hasta un depsito de almacenamiento o ser bombeada aun camin mezclador. Con estos camiones pueden prepararse in situ las mezclas de emulsin connitrato amnico y gas-oil en las proporciones adecuadas a las condiciones de trabajo, Fig. 11.16.


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En la Fig. 11.17 se muestra la variacin de la Potencia Relativa en Volumen (ANFO = 100) en unANFO Pesa do en funcin del porcentaje de emulsin.

Puede verse cmo un ANFO Pesado 70/30 es superior en potencia a un ALANFO del 5 % y unamezcla 60/40 es casi comparable a un ALANFO del 10%. Curiosamente, cuando la matriz deemulsin aumenta por encima del 40 % la potencia disminuye debido a que la separacin de laspartculas de ANFO resulta elevada para que stas acten eficientemente como puntos calientesy propagadoras de la onda de choque.


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Con la reciente aceptacin del ANFO Pesado en la industria, esos mismos explosivos peroaluminizados hacen posible pensar en una mejora de la eficiencia de las operaciones y ahorro decostes, al tratarse de productos de una alta potencia volumtrica y con un precio relativamente bajo.

El aluminio incrementa la energa total producida, la potencia relativa en volumen, la temperatura y lapresin de detonacin. El efecto de la adicin de aluminio a un ANFO Pesado 70/30 (ANFO/emulsin)se muestra en la Fig. 11.19.

La siguiente Tabla recoge las potencias del ANFO, las emulsiones y diversos ANFOS Pesadospreparados a partir de nitrato amnico poroso de baja densidad, y distintos porcentajes de aluminio.La reaccin del aluminio durante la detonacin da lugar a la formacin de xidos slidos y no productosgaseosos. El volumen de gas que se genera por el explosivo es, por esto, reducido. El calor de


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formacin de los xidos de aluminio es muy alto, 16.260 kj/kg, resultando una ganancia considerabledel calor de explosin que aumenta la temperatura de los gases. Este aumento de la temperatura ayudaa reducir el volumen de los gases, desarrollando stos un mayor trabajo al estar ms calientes. Laadicin de aluminio facilita el desarrollo de una mayor cantidad de trabajo para una misma cantidad deexplosivo, pudindose entonces aumentar la piedra y el espaciamiento de los esquemas, mientras quese mejora la fragmentacin resultante de las voladuras.La Fig. 11.20 permite definir la composicin ptima de un explosivo para obtener una potencia dada.Las potencias relativas en volumen con respecto al ANFO varan entre 1,0 y 1,9.


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6. EXPLOSIVOS GELATINOSOSAlfred Nobel en 1875 descubri que una gran cantidad de nitroglicerina (NG) poda disolverse yquedar retenida en nitrocelulosa (NO), obtenindose un producto con consistencia plstica de fcilUSO y manipulacin en aquella poca Esa gelatina explosiva formada por el 92 % de NG y el 8 %de NC tena un balance de oxgeno nulo y desarrollaba una energa incluso superior que la NGpura.Posteriormente, con intencin de reducir la potencia de esa mezcla explosiva se aadieronsustancias oxidantes y combustibles, en las proporciones adecuadas para mantener el balance deoxgeno, de manera que adems de reducir considerablemente el coste de fabricacin seconservaba la consistencia gelatinosa. As, el porcentaje de NC-NG de las gelatinas explosivasactuales oscila entre el 30 y el 35 %, y el resto corresponde a los oxidantes como el nitrato amnico,a los combustibles y a otros productos especiales que sirven para corregir la higroscopicidad de losnitratos. A pesar de la pequea cantidad de NG, las potencias resultantes no son tan bajas comopareceran a simple vista, pues se alcanzan niveles prximos al 80 % de la goma pura.Las ventajas principales de estos explosivos que se han utilizado con mucha profusin hastapocas recientes son:

Potencias elevadas. Altas densidades, desde 1,2 hasta 1,5 g/cm3. Elevadas velocidades de detonacin, entre 5.000 y 6.000 m/s. Gran resistencia al agua y estabilidad qumica.

Los inconvenientes ms importantes que presenta son: Riesgo de accidentes en la fabricacin y transporte. Sensibles a estmulos subsnicos y por consiguiente elevado peligro si la maquinaria

golpea o impacta con restos de explosivo. Produce dolores de cabeza, pues la NG dilata los vasos sanguneos. Reducida flexibilidad para la utilizacin en condiciones ambientales extremas. Elevados costes de fabricacin.

Las principales aplicaciones de estos explosivos se centran en el arranque de rocas duras y muyduras, como cargas de fondo, y en voladuras bajo presin de agua y en barrenos hmedos.

7. EXPLOSIVOS PULVERULENTOS

Aquellas mezclas explosivas sensibilizadas con NG pero con un porcentaje inferior al 15 %, tienenuna consistencia granular o pulverulenta.Dentro de este grupo de explosivos caben distinguir aquellos que poseen una base inerte y los debase activa. Los primeros, actualmente en desuso, fueron desarrollados por Nobel en 186 y secomponan de NG y kieselghur o tierra de infusorios calcinada. Los de base activa se fabrican ensu mayora sustituyendo las sustancias inertes por una mezcla de oxidantes y combustibles queaportan una potencia adicional.El primer oxidante utilizado fue preferentemente el nitrato sdico, que se sustituy despus por elnitrato amnico de mayor eficiencia energtica. Tambin en este caso se emplean aditivosespeciales para reducir la higroscopicidad del NA.En otros explosivos pulverulentos parte de la NG es sustituida, total o parcialmente, por TNT.Las caractersticas que poseen estas mezclas explosivas son:

Potencias inferiores a las de los gelatinosos. Velocidades de detonacin y densidades inferiores, de 3.000 a 4.500 m/s y de 0,9 a 1,2 g/cm 3

respectivamente. Muy poca resistencia al agua. Adecuados para rocas blandas y semiduras como carga de columna.

8. EXPLOSIVOS DE SEGURIDADSe denominan Explosivos de Seguridad, en otros pases Permisibles, a aquellos especialmentepreparados para su uso en minas de carbn con ambientes inflamables de polvo y gris. Sucaracterstica principal es la baja temperatura de explosin.Actualmente, los Explosivos de Seguridad se clasifican en dos grupos. El primero es el que en sucomposicin se encuentra un aditivo que juega el papel de inhibidor de la explosin, generalmentecloruro sdico, que segn su granulometra, porcentaje, etc., aumenta con mayor o menorintensidad el grado de seguridad frente a una atmsfera inflamable.El segundo grupo, de ms reciente aparicin y denominados de Seguridad Reforzada o deIntercambio nice, consiguen rebajar la temperatura de explosin mediante diversos ingredientes


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que al reaccionar en el momento de la detonacin forman al inhibidor en ese mismo instante. Estosexplosivos suelen estar constituidos por un pequeo porcentaje de NG, un combustible, y el parsalino nitrato cdice-cloruro amnico. La reaccin que tiene lugar es:

NaNO3 + NH4Cl NaCl + NH4 NO3

el nitrato amnico acta despus como oxidante y el cloruro sdico en estado naciente es el quetiene un gran poder refrigerante, mucho mayor que en los explosivos de seguridad clsicos.Si, por un fallo, un cartucho de explosivo de intercambio inico detona al aire o bajo unascondiciones de confinamiento dbiles, los fenmenos que tienen lugar son la descomposicinexplosiva de la nitroglicerina y la accin inhibidora del cloruro amnico, ya que no se produce lareaccin del par salino. En cualquier caso, se evita la deflagracin que sera muy peligrosa en unaatmsfera inflamable.Las caractersticas prcticas de los explosivos de seguridad son: una potencia media o baja,velocidades de detonacin entre 2.000 y 4.500 m/s, densidades entre 1 y 1,5 g/cm 3 y malaresistencia al agua, salvo en algn compuesto.

9. PLVORASActualmente, la plvora para uso minero tiene la siguiente composicin: Nitrato Potsico (75 %),Azufre (10 %) y Carbn (15 %), Presentndose siempre granulada y grafitada, con dimensiones

que oscilan entre 0,1 mm y 4 mm y envasada generalmente en bolsas de 1, 2,5 y 5 kg.La velocidad de combustin depende de la densidad de la plvora y condiciones de confinamiento,y es siempre inferior a los 2.000 m/s, por lo que obviamente es un explosivo deflagrante.La potencia que desarrolla con respecto a l ama pura es del orden del 28 %, y la energa especficade 23.800 kgm/kg, con una temperatura mxima de unos 200 C. La resistencia al agua es muymala.Hoy en da, la utilizacin de la plvora se ha reducido a la extraccin de bloques de roca ornamentaly al arranque de materiales muy elastoplsticos como los yesos, que rompen mejor bajo el efectocontinuado de los gases que por una tensin puntual instantnea. Se trata pues de aprovechar elgran empuje de los gases ms que el efecto rompedor que es bajo.

10. EXPLOSIVOS DE DOS COMPONENTESLos explosivos de dos componentes, tambin llamados explosivos binarios, estn constituidos por

dos sustancias que individualmente pueden clasificarse como no explosivas.Cuando se transportan o almacenan separadamente, normalmente, no estn reguladas como sifueran explosivos, aunque s deben ser protegidas de os robos.El explosivo binario ms comn es una mezcla de nitrato amnico pulverizado y nitrometano,aunque tambin se han utilizado otros combustibles de cohetes. Los dos componentes se suelentransportar al rea de trabajo en recipientes separados, y a continuacin el combustible lquido esvertido en el recipiente de nitrato amnico. Despus de un tiempo de espera predeterminado lamezcla se vuelve sensible al detonador y ya est lista para su uso.Los explosivos binarios se utilizan cuando se requieren pequeas cantidades de explosivos, comosucede en obras especiales de demoliciones, excavacin para cimentaciones, nivelaciones, zanjasde cables, etc.Cuando los consumos son elevados, el mayor precio y el inconveniente de tener que preparar lasmezclas en el lugar de trabajo les hacen poco atractivos frente a los explosivos convencionales.


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ACCESORIOS DE VOLADURA

1. INTRODUCCIN

Paralelamente a la evolucin de los explosivos los accesorios de iniciacin han sufrido desde losaos cuarenta un fuerte desarrollo tecnolgico con el que se ha intentado alcanzar los siguientes

objetivos: La iniciacin enrgica de los explosivos de las ltimas generaciones, mucho ms insensiblesque las dinamitas clsicas pero tambin ms seguros.

El control de los tiempos de iniciacin para mejorar la fragmentacin. La reduccin del nivel de vibraciones, onda area y proyecciones producidas en las voladuras. El cebado puntual, en fondo o en cabeza del barreno, o el cebado lineal de toda la columna de

explosivo. La mayor rapidez y flexibilidad de las operaciones de arranque manteniendo un elevado grado

de seguridad para el personal e instalaciones.

Actualmente, el sistema de energetizacin de los detonadores llamados ordinarios por medio demecha lenta, que implica un alto riesgo de accidentes para los artilleros y una falta de control delos tiempos de salida con unas repercusiones negativas en el rendimiento de las voladuras y en las

alteraciones a que pudieran dar lugar stas, ha sido casi totalmente sustituido por sistemas msseguros y fiables que pueden clasificarse en dos grupos:

Sistemas elctricos, y Sistemas no elctricos

En el presente captulo se describen para cada grupo las caractersticas de los diferentes accesoriosde iniciacin y de otros elementos de utilidad para la correcta ejecucin de las voladuras.

2. SISTEMAS O ELCTRICOS DE INICIACIN

2.1 Detonadores iniciados por cordones detonantes de muy baja gramajeLos cordones de muy baja energa estn constituidos por un alma de pentrita con un gramajevariable entre 0,8 y 1,5 g/m rodeada de hilados y de una cubierta de plstico flexible con un dimetroaproximado de unos 3 mm. El detonador situado en uno de los extremos del cordn es similar alelctrico, con la nica diferencia de que el inflamador es el propio cordn, y suele estar rematadopor un conectador de plstico como el de la Fig. 13.1 con el que se enlaza al cordn 1 maestro dedisparo de mayor gramaje.


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Estos detonadores se comercializan en el extranjero con diferentes nombres Anodet, Detaline,Primadet, etc. Presentan una gran ventaja que es la no iniciacin de los agentes explosivos, comoson los hidrogeles y el ANFO, pudiendo as conseguirse el cebado en el fondo.

2.2 Detonadores Hercudet

El sistema est formado por un explosor especial conectado a los detonadores mediante un finotubo de plstico que cierra el circuito. El explosor introduce en dicho circuito una mezcla gaseosade dos componentes, oxgeno ms gas combustible, iniciando la explosin de la misma cuandotoda la lnea est llena de esa mezcla. La detonacin se propaga a una velocidad de 2.400 m/s,iniciando a su paso los detonadores pero no el explosivo en contacto con los tubos, por lo quetambin hace factible el cebado en fondo.

Los detonadores son de tipo convencional, instantneo o temporizado con intervalos de

retardo de 50 ms para los primeros nmeros y 60 ms para los ltimos, abarcando un tiempototal desde 50 ms hasta 850 ms. En estos detonadores la parte elctrica se ha sustituido pordos tubos de plstico que sobresalen del casquillo del detonador unos 10 cm para trabajos decielo abierto y 4,8 6 7,2 m para voladuras subterrneas.

La ventaja principal que presenta este detonador frente a otros no elctricos es la posibilidadde comprobar que el circuito de la pega est bien hecho, ya que se introduce en el mismo undeterminado caudal de aire o nitrgeno midiendo a continuacin la presin. En la Fig. 13.3 serepresenta un esquema de conexin.


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1. La carga base tiene la funcin de iniciar con suficiente energa el explosivo. Normalmentetienen potencia equivalente al detonador ctuple(n8).

2. La carga primaria de nitruro de plomo recibe la energa de iniciacin de la columna pwotecr delportarretardo y la transfiere a la carga b de pentrita.

3. El elemento portarretardo es de aluminio y contiene una mezcla pirotcnica, que es la que dael tiempo de retardo a! detonador. El portarretardo recibe la energa de iniciacin desde el tubode transmisin a travs de una composicin iniciadora situada en la parte superior del mismoque asegura la iniciacin adecuada de la mezcla pirotcnica.

4. El amortiguador de la onda de detonacin (DIB) tiene tres funciones: (1) distribuir la energa dela onda de detonacin desde el tubo de transmisin a toda la superficie de la composicininiciadora del portarretardo, consiguiendo una combustin ms estable y mejorando as aprecisin del tiempo de retardo del detonador, (2) prevenir los fallos de aspiracin dentro delportarretardo, y (3) prevenir la propagacin inversa, es decir, la iniciacin del tubo detransmisin por su propio detonador.

5. El tapn de goma semiconductora, que tiene dos funciones principales: (1) asegurar lahermeticidad del detonador, y (2) proporcionar conductividad para a electricidad esttica deltubo a las paredes del detonador (comprobado hasta 20 kV).

Clasificacin de los PrimadetUEB fabrica actualmente las siguientes series de productos Primadet:1) Primadet MS2) Primadet LP3) Primadet EZ Det4) Primadet EZ TLTM5) Primadet NTD

Primadet MSLa serie de Milisegundos se puede utilizar para la mayora de aplicaciones de voladuras en superficie.Presentan incrementos de tiempo de 25 ms entre nmeros consecutivos del 1 al 30, (a partir del 12slo existen nmeros pares). Estn disponibles con una amplia gama de longitudes. Tambin sedispone de un detonador instantneo (perodo 0).

Todas las unidades incluyen en un extremo un conectador J para facilitar las conexiones con lneasmaestras de cordn detonante.


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Utilizacin del Primadet MSLos Primadet MS permiten la iniciacin de voladuras a cielo abierto con una secuenciacin indefinida,no estando limitados por el nmero de detonadores de una serie. Esto es posible porque la combinacinde conectadores EZTL y detonadores Primadet MS con su conexin en cascada hace que los barrenossalgan uno detrs de otro sin coincidir en el tiempo.

Principio de funcionamientoCon el sistema combinado de detonadores yconectadores, cada barreno dispone de un detonador MS con el mismo retardo bsico (450 500 ms).Una vez cargada la voladura, se conectan los tubos de los detonadores MS a travs de losconectadores EZTL. De esta manera, el conectador retarda con su tiempo intrnseco tanto al detonadorMS del barreno en cuestin, como a los conectadores del barreno siguiente o siguientes.Una vez hecha la conexin, el retardo final de cada barreno es la sma de su retardo nominal (detonadorMS) y de los retardos de superficie (conectadores EZTL) que le afectan, es decir, los que estn pordelante de l en el esquema de tiro.En barrenos profundos o con cargas espaciadas, se recomienda emplear dos detonadores.La razn de los retardos de 450 y 500 ms para os detonadores es la de permitir la energetizacin e lamayor parte posible de los barrenos antes de que el movimiento de roca pueda producir cortes

Conexin de la voladuraEn una voladura convencional, el sistema estara compuesto por un conectador del que saldran lostubos de 1 2 detonadores MS colocados en /el interior del barreno y los tubos de 1 2 conectadoresEZTL que secuencian los barrenos vecinos. Este esquema se repetira tantas veces como fuese precisopara completar la voladura.


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La serie de largo periodo (LP) est especialmente diseada para trabajos de avances en galera demina y tneles. Los tiempos de retardo son mucho mayores que los de la serie MS, permitiendo portanto el tiempo de movimiento de la roca y crear una cara libre para la expansin o salida de la roca.


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Todas las unidades llevan montado un conectador J para facilitar las conexiones con lneas maestrasde cordn detonante de bajo gramaje.

El detonador Primadet LP tambin puede iniciarse mediante el mtodo de manojos. Los manojos detubo se hacen de la siguiente manera:

1. Agrupar una cantidad de hasta 20 tubos en un manojo.2. A la vez que se aseguran que los tubos del manojo estn tensos, se enrollan los mismos con

cinta adhesiva.3. A 30cm, aproximadamente, se vuelve a enrollar el manojo con cinta adhesiva.4. En el centro del manojo, entre los dos encintados, se anuda el cordn detonante usando un

nudo simple en derivacin.5. Este mtodo puede repetirse tantas veces como se precise.

6. Juntar todos los manojos con cordn detonante de la misma forma.7. Iniciar la lnea maestra asegurando que el iniciador principal no dae las conexiones.


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Primadet EZ-DetEl detonador no elctrico Primadet Ez-Det rene en un nico elemento el detonador de fondo y elretardo de superficie. Adems, el retardo de superficie est montado en un bloque conectador EZ quees simple y fcil de usar. El bloque conectador de plstico tiene un color determinado, dependiendo deltiempo de retardo.Los componentes del sistema son los siguientes: 1) un detonador de fondo de potencia ctuple, 2) eltubo de transmisin, 3) el elemento de retardo de superficie, y 4) el bloque conectador de plstico. El

elemento de retardo est montado dentro del bloque conectador.El elemento de retardo de superficie es un detonador de baja potencia (sin carga base). Su funcin esiniciar los tubos de transmisin que se colocan en el bloque conectador y slo stos.En el bloque conectador de plstico se pueden colocar de 1 a 6 tubos de transmisin. Los tubos siemprese mantienen con un ngulo de 90 respecto del elemento de retardo, lo que asegura la iniciacin ypropagacin bidireccional del tubo de transmisin.

AplicacionesLos detonadores EZ-Det pueden usarse en la mayora de las voladuras que requieren secuenciacin

de los barrenos, El procedimiento de carga es muy simple. Primero se carga cada barreno con undetonador de fondo del mismo tiempo, a continuacin el conectador del EZ-Det del primer barreno seusa para conectar al siguiente barreno, el conectador del segundo para conectar al tercer barreno, yas sucesivamente; cada fila se conecta de la misma manera. La conexin de unas filas con otras sehace con conectadores EZ-TL.

Primadet EZ-TLTMEl conectador Primadet EZ-TLTM (EZ Trunkline - Lnea maestra) es un elemento de retardo desuperficie. Este incorpora el bloque conectador de plstico EZ con el retardo de baja potencia,engarzado a un tubo de transmisin.Estos conectadores se pueden usar en combinacin con los detonadores EZ-Det para variar lostiempos de retardo entre barrenos, entre cargas seccionadas del mismo barreno o entre filas.Tambin pueden conectar varios conectadores EZTL en combinacin para obtener diferentes tiempos

de retardo (25 ms + 42ms = 67 ms).Estos conectadores tambin pueden usarse con los detonadores Primadet MS, como se ha explicadoanteriormente. Estos conectadores proporcionan una alternativa silenciosa a la conexin con cordndetonante. Son rpidos y sencillos de conectar, ofreciendo ms posibilidades aadidas de tiempos deretardo.


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Primadet NTD (Noiseless Truankline Delay - Lnea maestra siIenciosa

El conectador Primadet NTD es otra versin de los conectadores de superficie. La diferencia entre el

conectador NTD y el conectador EZ-TL es que el detonador de NTD es de mayor potencia que el deEZ-TL, pudiendo iniciar cordn detonante, aunque no explosivos. Sin embargo, no debe colocarsecordn detonante y tubos de transmisin juntos en el bloque del conectador al mismo tiempo; si sehace, debe hacerse segn los procedimientos indicados en la Fig. 13.7.El bloque de este conectador es unidireccional, lo que significa que se debe ser cuidadoso en el procesode conexin, para asegurar que la direccin de conexin es la correcta. No pueden celocarse ms de8 tubos en el bloque conectador.Debido a la mayor potencia del detonador NTD, es importante mantener los tubos conectadoresseparados con el detonador al menos 50 cm y cubrir el bloque conectador con arena o detritus deperforacin para evitar las proyecciones de metralla.Estos conectadores estn disponibles en los mismos tiempos de retardo que los conectadores PrimadetEZ-TL y los colores de los bloques conectadores son tambin los mismos.La iniciacin del tubo de transmisin requiere a la vez energa de onda de choque y calor:

Esto puede obtenerse por varios mtodos:1. Por cordn detonante, usando un conectador J o el mtodo de manojos.2. Por un detonador, tanto no elctrico, como el EZ-TLTM o NTD, como uno elctrico o uno

ordinario.


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3. Por un iniciador de tubo de transmisin, bien de descarga de electricidad de alto voltaje o dedetonacin de pistn.

2.4. Multiplicadores TemporizadosEste grupo de accesorios consta normalmente de un multiplicador convencional con una fundade plstico que dispone de un orificio lateral, a modo de generatriz por donde pasa el cordndetonante de bajo gramaje de 3 a 6 g/m. El elemento de tiempo va inserto en el multiplicador yest provisto de una cpsula iniciadora o sensor prximo al cordn detonante, un elemento detransmisin y un detonador temporizado.Este tipo de multiplicado se utiliza bsicamente en aquellas voladuras donde las columnas deexplosivo se seccionan e inician en tiempos distintos con el fin de reducir las cargas operantes.Los tiempos nominales de secuenciacin dependen de las diferentes casas fabricantes, perosuelen ser de 22, 50 y 75 ms de intervalos de retardo.El nmero de intervalos puede ampliarse significativamente combinando este sistema con elclsico de cebado en cabeza con detonadores elctricos o no elctricos de micro-retardo.


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2.5 Rels de microrretardo en superficie y en barrenoEl rel de microrretardo en superficie es un accesorio que intercalado en una lnea de cordndetonante introduce un desfase de tiempo en la transmisin de la on

Voladura de Rocas 2014

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