Explosivos

Reseña Histórica de los Explosivos: Los chinos utilizan la pólvora en la fabricación de los fuegos artificiales. Es el primer explosivo conocido y su fórmula aparece más tarde en los escritos del monje inglés Roger Bacon.

Fue con el hallazgo accidental del químico Schönbein de la nitrocelulosa, cuando se iniciaron las investigaciones sobre los explosivos. Haciendo un experimento en su casa, derramó una mezcla de ácido nítrico y sulfúrico y utilizó un delantal para secarlo. Colgó el delantal a secar en la estufa, pero una vez seco detonó y desapareció. Había convertido la celulosa del delantal en nitrocelulosa. La nitrocelulosa hizo posible la pólvora sin humo y recibió el nombre de algodón de pólvora. Los primeros intentos de fabricar esta sustancia con fines militares fracasaron debido al peligro de explosiones en la factoría.

Más tarde, Alfred Nobel (1833-1896), motivado por la muerte accidental de su hermano a causa de una explosión, inventaría la dinamita, un explosivo más seguro de manejar. La dinamita se obtenía al mezclar nitroglicerina y tierras diatomeas con un elevado contenido en dióxido de silicio. Sus productos fueron de enorme importancia para la construcción, la minería y la ingeniería, aunque también para la industria militar. Debido a su complejo de culpa por el mal y la destrucción que sus inventos pudieran haber causado a la humanidad en los campos de batalla, decidió legar la mayor parte de su fortuna a la Fundación Nobel con el encargo de otorgar una serie de premios anuales a las personas que más hubieran contribuido al beneficio de la humanidad en el campo de la física, química, medicina, fisiología, literatura y paz mundial.

En este punto, es importante remarcar que la Química no es mala en sí misma, es la humanidad la que corrompe la ciencia aplicándola a una labor de destrucción.

Explosivo: composición o mezcla de dos sustancias, una explosiva y otra no-explosiva. Son dos sustancias, una oxidante, y otra reductora.

Cuando un cartucho explota los gases son aproximadamente 10.000 veces el volumen inicial del cartucho.

Para que haga el mejor efecto procuraremos que esté el cartucho lo más encerrado posible.

Para hacer una voladura barrenaremos el terreno, a continuación llenamos el barreno con explosivo, y el espacio que quede del barreno sin rellenar se retaca, es decir, tapar el agujero lo mejor posible, lo que permitirá una voladura mucho más efectiva. En caso de no realizar este retacado, la voladura “pegará bocazo”, es decir, los gases producidos en la reacción se escaparán por la parte superior del agujero abierto, con lo cual perderemos mucha efectividad en la voladura.

Propiedades de los explosivos

Es importante conocer las características físicas y químicas de los explosivos, porque sólo así es posible seleccionarlos para las operaciones mineras.

Actualmente, existe una amplia gama de explosivos disponible para diferentes usos. La selección de un explosivo para una tarea en particular se basa en dos criterios principales: las características del ambiente donde se desarrollará la tronadura y las características que permiten que el procedimiento se lleve a cabo en la forma esperada.

Selección de un explosivo según características ambientales.

En la selección de un explosivo es importante considerar las características del ambiente, ya que lo fundamental es que éste funcione segura y confiablemente bajo las condiciones ambientales donde se va a usar. Los factores por considerar para seleccionar el explosivo adecuado son:

La sensibilidad

Es la característica de un explosivo de propagar la reacción a todo lo largo de la carga. Conforme a la sensibilidad del explosivo se puede definir y controlar el diámetro mínimo para usos prácticos.

Una forma de determinar la sensibilidad es definiendo el "diámetro crítico" de un explosivo. Éste corresponde al diámetro mínimo en que un compuesto explosivo detona confiablemente. Puede variar bastante de un compuesto a otro y depende del diámetro de perforación.

La sensibilidad mide también la capacidad del explosivo para propagar la reacción de cartucho a cartucho, asumiendo que el diámetro es superior al diámetro crítico. Se puede expresar como la distancia máxima de separación (en centímetros) entre un cartucho cebado y uno sin cebar donde la transferencia de la detonación ocurrirá.

El diámetro de perforación definido para un proyecto específico determina el diámetro máximo de la carga de columna, el que debe ser mayor al diámetro crítico del explosivo por usar en ese pozo."

Por lo tanto, seleccionar con anticipación ciertos diámetros de perforación permite eliminar desde un comienzo algunos productos explosivos.

Resistencia a la temperatura

Las temperaturas extremas de almacenamiento pueden afectar el desempeño de los productos explosivos. A altas temperaturas de almacenamiento, es decir, a más de 32,2 °C, muchos compuestos se descomponen lentamente o cambian sus propiedades.

Ciclado del nitrato de amonio

La fórmula química del nitrato de amonio es NH4NO3. En relación con su peso, aporta más volumen de gas en la detonación que cualquier otro explosivo. En estado puro, el nitrato de amonio (NA) es casi inerte y su composición por peso es de 60% de oxígeno, 33% de nitrógeno y 7% de hidrógeno. Al agregar el diesel, la reacción con balance de oxígeno ideal para el NA es: 3NH4NO3 + CH2 ------> 3N2 + 7H2O +CO2.

Dos características hacen a este compuesto impredecible y peligroso. El nitrato de amonio es soluble en agua y si no tiene un recubrimiento repelente a ella, puede absorberla de la humedad ambiente y disolverse lentamente. Por esta razón, las pequeñas esferas o perlas tienen un recubrimiento protector de arena silícea pulverizada, que ofrece alguna protección contra el agua. La segunda y más importante característica es un fenómeno llamado ciclado, que es la habilidad de un material para cambiar la forma de sus cristales con las variaciones de la temperatura.

El nitrato de amonio tendrá una de las siguientes cinco formas de cristales, dependiendo de la temperatura:

Rango de temperatura (º C) Tipo de cristales

Sobre 125 Isométricos

84,4 a 125 Tetragonales

32,2 a 84,4 Ortorrómbicos

-18 a 32,2 Pseudotetragonales

Menor a -18 Tetragonales

El fenómeno del ciclado puede afectar seriamente tanto el almacenamiento como el desempeño de cualquier explosivo que contenga nitrato de amonio. La mayoría de las dinamitas, tanto las a base de nitroglicerina como las permisibles, contienen algún porcentaje de nitrato de amonio, mientras que los agentes explosivos se componen casi en su totalidad de este compuesto.

Las temperaturas a las cuales ocurre el ciclado en condiciones normales son -18 °C y 32,2 °C. Esto significa que los productos que se almacenan durante el invierno y por períodos largos durante el verano, sobre todo en áreas de clima extremo, sufrirán diferentes grados de ciclado. En el verano, en un polvorín con poca ventilación o en un silo de almacenamiento con exposición directa al sol, la temperatura de ciclado puede alcanzarse con facilidad. El efecto del ciclado en el nitrato de amonio cuando éste se encuentra aislado de la humedad ambiente es que las perlas se rompen en partículas cada vez más finas.

Las consecuencias por efecto del ciclado pueden ser mayores, ya que la calidad del producto (nitrato de amonio) se pierde por aglomeración de prills o poca capacidad de absorber el petróleo, lo que implica que la reacción química no libera la cantidad de energía necesaria para el fracturamiento. Además, en estos casos lo más probable es que se generen gases no deseados, dado que la reacción química no es la correcta.

Almacenamiento del nitrato de amonio

Las perlas (prill) están formadas por cristales pseudotetragonales. Cuando la temperatura sobrepasa 32,2 °C cada cristal se rompe en cristales ortorrómbicos más pequeños. Al bajar nuevamente la temperatura, los pequeños cristales se rompen en cristales más finos aún, manteniendo una forma pseudotetragonal. Este proceso puede continuar hasta que la densidad aumente más allá de 0,8 g/cm3, alcanzando valores cercanos a 1,2 g/cm3. Este incremento en la densidad puede hacer que el producto contenga más energía por unidad de volumen.

Resistencia al agua

Es fundamental conocer la resistencia al agua de un explosivo. Esta es la habilidad que éste tiene para soportar el contacto con el agua sin sufrir deterioro en su desempeño. Los productos explosivos tienen dos tipos de resistencia al agua:

Resistencia interna, que es dada por la composición misma del explosivo. Por ejemplo, algunas emulsiones pueden ser bombeadas directamente al pozo lleno de agua, desplazándola hacia arriba pero sin mezclarse con ella ni mostrar deterioro si se disparan en un tiempo razonable.

Resistencia externa, que es dada por el envoltorio o cartucho dentro del que se coloca el material. Por ejemplo, el ANFO no tiene resistencia al agua interna, pero al colocarlo dentro de una manga plástica, puede mantenerse seco y se desempeña satisfactoriamente. En este caso, es la manga la que le provee la resistencia al agua que viene del exterior.

Los fabricantes de explosivos pueden describir la resistencia al agua de los explosivos de dos formas: usando términos cualitativos como excelente, buena, regular o mala, y en casos en que las condiciones de agua son severas, de acuerdo con el tiempo de exposición a ella, usando números del 1 al 4.

De acuerdo con las descripciones cualitativas, si hay agua

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