explosivos y accesorios de voladura-11

FACULTAD DE INGENIERIA DE FACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS Y METALURGIAMINAS Y METALURGIA

CURSO CURSO DE DE

VOLADURA IVOLADURA IIng. Victor Mayo HerreraIng. Victor Mayo Herrera

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VOLADURA IVOLADURA IIng. Victor Mayo HerreraIng. Victor Mayo Herrera

EXPLOSIVOS

Son productos químicos que encierran un enorme potencial de energía, que bajo la acción de un fulminante u otro estímulo externo reaccionan instantáneamente con gran violencia, generando:

Se fabrican con diferentes potencias, dimensiones y resistencia al agua, según se requiera.

1. Un fuerte efecto de impacto que tritura la roca.

2. Un gran volumen de gases que se expanden con gran energía, desplazando los fragmen-tos.

FUNDAMENTOS

Su acción se basa en procesos de combustión.

Clases de combustión: simple y acelerada.

COMBUSTIÓN SIMPLE

Requiere : materias oxidante y combustible.

Produce : calor, humos, vapor de agua, cenizas.

Reacción : lenta (varios minutos), disipante, sin presión.

Trabajo : combustión o llama abierta.

Ejemplo : con carbón, madera, cigarrillo, gas domestico.

COMBUSTIÓN ACELERADA

DEFLAGRACIÓN:

Requiere : oxidante + combustible + sensibilizador.

Produce : calor, humos, gases, vapor de agua, cenizas.

Reacción : rápida (segundos), expansión de gases con mediana a fuerte presión, paulatina, con más efecto de empuje que de impacto. Tiende a disiparse rápidamente.

Trabajo : mayormente expansivo y empujador.

Ejemplo : pólvora, ANFO débilmente iniciado o mal preparado.

DETONACIÓN:

COMBUSTIÓN ACELERADA

Requiere : oxidante + combustible + sensibilizador.

Produce : calor, gases, vapor de agua, cenizas y onda de choque.

Reacción : violenta (milésimas de segundo), expansión de gases a muy alta presión y temperatura asociada a onda de choque auto sostenida.

Trabajo : impacto fuertemente triturador y expansivo.

Ejemplo : altos explosivos, dinamitas, emulsiones, TNT.

EXPLOSIÓN

La explosión es un fenómeno de naturaleza física. Es consecuencia de la detonación y la secuente expansión de los gases a alta presión y temperatura. Es un efecto y no una causa.

Existen explosiones de combustibles, aire comprimido y otros; pero éstas no generan una onda de choque como ocurre con los explosivos.

TIEMPO

VE

LO

CID

AD

DE

RE

AC

CIÓ

N

0

DETONACIÓN

TRANSICIÓN

INICIACIÓNDEFLAGRACIÓN

DESARROLLO DE UNA DETONACIÓN

VOLADURA

Es importante conocer los productos y los métodos empleados para su aplicación.

Es la técnica más efectiva para la rotura de rocas en la explotación de minerales, efectuada mediante el empleo de explosivos.

Por la naturaleza de estos productos y de los métodos que se emplean, presenta también un alto potencial de riesgo para las personas que la efectúan, por lo que deben tomarse todas las precauciones para su ejecución.

CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS EXPLOSIVOS

MATERIALES

EXPLOSIVOS

ALTOS EXPLOSIVOS

MATERIALES PIROTÉCNICOS

PROPELANTES

MATERIALES

EXPLOSIVOS

ALTOS EXPLOSIVOS


PROPELANTES


ALTOS EXPLOSIVOS

PRIMARIOS SECUNDARIOS TERCIARIOS

• AZIDA DE PLOMO

• FULMINATO DE MERCURIO

• AZIDA DE PLATA

• ESTIFNATO DE PLOMO

• DIAMINO- DINITROFENOL

• NITROGLICERINA

• NITROGLICOL

• NITROMETANO

• RDX

• HNX

• TNT

• TATB

• DINAMITAS

• ANFO

• HIDROGELES (SLURRIES)

• EMULSIONES

• PENTOLITA

• CICLOTOL

• COMPOSICIÓN-B

SIMPLES(MOLECULARES)

• MONO NITROTOLUENO

• NITRATO DE AMONIO

• PERCLORATO DE AMONIO

COMPUESTOS

Primarios (iniciadores): se emplean para la fabricación de detonadores.

Secundarios (rompedores): se emplean para la rotura de rocas en voladura.

Terciarios: se emplean para la fabricación de explosivos rompedores.

MATERIALES

EXPLOSIVOS

ALTOS EXPLOSIVOS


PROPELANTES



• THERMITA• COMPOSICIÓN DE RETARDO

• COMPUESTOS DE IGNICIÓN

• PÓLVORA NEGRA

Se emplean en la fabricación de elementos de retardo y fulminantes.

MATERIALES

EXPLOSIVOS

ALTOS EXPLOSIVOS


PROPELANTES


PROPELANTES

LÍQUIDOSSÓLIDOS

DE BASESIMPLE

COMPUESTOS

NITRO-CELULOSA

NITRO-CELULOSA (NC)NITRO-GLICERINA (NG)

NC-NG-RDX

NC-NG-RDX-AL-APTMTN-HMX-AL-APRDX-HTPB-AL-APRDX-CBAN-AL-APAL-HTPB-AP

DE BASEDOBLE

DE BASETRIPLE

MONOPROPELANTES

COMPUESTOS

NITROMETANOHIDRAZINAHAN

HAN-DEN-HZOLH2-LOXLOX-FO

Pólvoras compuestas que se emplean como combustibles y propulsoresen cohetería y artillería.

CLASIFICACIÓN PRÁCTICA DE LOS EXPLOSIVOS

POR SU RÉGIMEN DE VELOCIDAD

POR SU SENSIBILIDADA LA INICIACION

POR SU APLICACIÓNPRIMORDIAL

DEFLAGRANTES O EMPUJADORES

DETONANTES O TRITURADORES

ALTOS EXPLOSIVOS SENSIBLES AL DETONADOR No 8

AGENTES DE VOLADURA NO SENSIBLES AL DETONADOR No 8(REQUIEREN UN CEBO O PRIMER DE MAYOR POTENCIA)

DE USO MILITAR

DE USO INDUSTRIAL:EN MINERÍA, CONSTRUCCIÓN Y TRABAJOS ESPECIALES

EXPLOSIVOS COMERCIALES: COMPOSICION

AIREPOROS VACÍOS DE AIRE ENLOS PRILLS DE AMONIO(EVENTUAL ALUMINIO)

LÍQUIDOPETRÓLEO DIESEL, OACEITES RESIDUALES, CARBÓN

SÓLIDONITRATO DE AMONIOGRANULAR

SÓLIDO / LÍQUIDONITRATO DE MONOMETIL AMINA (NMMA)MONONITRATO DE ETILENOGLICOL (MNEG), ALUMINIO EN POLVOOTROS GASIFICANTES

SÓLIDO / LÍQUIDOPETRÓLEO, ACEITES, GOMA GUAR

SÓLIDO / LÍQUIDONITRATO DE AMONIOY OTRAS SALES(SOLUCIONES SALINAS)

GASIFICANTESAIRE EN MICROBALONES()MICROESFERAS DE VIDRIO) O AGENTES GASIFICANTES (NITRUROS)

LIQUIDONITRATO DE AMONIO Y OTRAS SALES (SOLUCIONES SALINAS )

LÍQUIDOACEITES MINERALES EMULSIFICANTESPETRÓLEO,PARAFINA

TIPO OXIDANTE COMBUSTIBLE SENSIBILIZADOR

COMPONENTES PRINCIPALESEXPLOSIVO

DINAMITAS SÓLIDONITRATO DE AMONIOY OTRAS SALES(MOLIDAS )

SÓLIDO MATERIALESABSORVENTES: PULPADE MADERA, HARINA,CELULOSA

LÍQUIDONITROGLICERINA, NITROCELULOSA,GLICOL

ANFO Y OTROSNITROCARBO-NITRATOS GRANULARES

HIDROGELESSLURRY(DISPERSIÓN DE ACEITE EN AGUA)

EMULSIONES(DISPERSIÓN DE AGUA EN ACEITE)

ANFO PESADO: Mezcla de emulsión matriz con ANFO en proporciones variables

ESPACIOSVACÍOS ENTRE PRILLS

EMULSIÓN

PRILLS DE NITRATO DE AMONIOMEZCLADO PREVIAMENTECON PETRÓLEODIESEL(ANFO)

POROS

ESTRUCTURA DEL ANFO PESADO

RESUMEN DE PRODUCTOS PARA VOLADURA

Explosivos rompedores encartuchados:• Dinamitas (NG).

• Hidrogeles sensibles.

Agentes de voladura a granel:• ANFO.

• Emulsiones.

• Hidrogeles.

• ANFOs preparados reforzados.

• Emulsiones sensibles

RESUMEN DE PRODUCTOS PARA VOLADURA

Explosivos especiales:

• Conos rompedores.

• Boosters de Pentolita (Taladros largos).

• Explosivos moldeables para plasteo.

• Para voladura controlada.

PRODUCTO OXIDANTE COMBUSTIBLE SENSIBILIZADOR

PRODUCTOS EXSASENSIBLES AL DETONADOR

1. Dinamitas:• Gelignita• Gelatina Especial• Semexsa• Exadit• Exacorte• Exasplit• Geodit

Nitrato deAmonio(molido)

Materialesabsorventes(harina de

trigoy madera, celulosa y otros)

Esteres nitrados(Nitroglicerina /

Nitroglicol)

2. Emulsiones:• Semexsa - E• Exagel - E• Primagel• Plastex

Nitrato deAmonio

(soluciónacuosa)

Hidrocarburos(sólidos ylíquidos)

Aire(contenido enmicroesferas

de vidrio)

3. Hidrogel:• Lurigel

Nitrato deAmonio

(sol. acuosa)

Hidrocarburos(líquidos, sales)

goma Guar

Nitrato de Mono-Metil Amina, Glicol, aluminio en plovo

PRODUCTO OXIDANTE COMBUSTIBLE SENSIBILIZADOR

PRODUCTOS EXSANO SENSIBLES AL DETONADOR

1. Emulsiones:• Slurrex - E • Slurrex - EG

Nitrato de Amonio

(solución acuosa)

Hidrocarburos(líquido)

2. ANFO Pesado:• Slurrex - AP

Nitrato de Amonio granular (ANFO) y

en solución(emulsión)

Emulsión matrizHidrocarburos

(líquidos)

Aire (contenido en microesferas de

vidrio y en poros del Nitrato de Amonio)

3. Hidrogeles:

Nitrato deAmonio

(granular)

Hidrocarburos(líquidos y colorantes

antiestáticos)

Aire(contenido en micro-

esferas de vidrio)

• SlurrexNitrato deAmonio

(solución acuosa)

Hidrocarburos(líquidos, sales de aminas), gomas

Burbujas de gas(generadas in situ

por gassing químico)

4. Agente de voladura granulados:

• Examon P• Examon V

Aire (contenido en los poros del prill),

aluminio

5. Agente oxidante:• Emulsión oxidante inerte• Slurrex - MA

Nitrato deAmonio

(solución acuosa)

Hidrocarburos(líquidos)

emulsificantes

PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS

Propiedades de tiro:

• Potencia relativa (Trauzl).

POTENCIA RELATIVA: PRUEBA TRAUZL

MECHA Y FULMINANTE Nº 06

CAVIDAD CILÍNDRICA DE 62 cm3 (*)

EXPLOSIVO A ENSAYAR (10 g)

MOLDE DE PLOMO DE DIMENSIONES ESPECÍFICAS

• ENSAMBLE:

(*) Se agrega 8 cm3 para expansión producida por el detonador, total 70 cm3

PRUEBAS DE CONTROL DE CALIDAD

RESULTADO PRUEBA TRAUZL

EXPANSIÓN PRODUCIDA POR LA DETONACIÓN DE LA MUESTRA EXPLOSIVA EXPRESADA EN cm3, MENOS EL VOLUMEN DE LA CAVIDAD INICIAL

DEFORMACIÓN EXTERIOR DEL MOLDE DE PLOMO

EXPLOSIVO PATRON: GELATINA EXPLOSIVA, 560 cm3 (100%)

• Brisance o poder rompedor (Hess).




PODER ROMPEDOR O BRISANCE: PRUEBA DE HESS Y MACRO HESS

Disco de acero E = 12,5 mm

Bloque de plomo 75 x 175 mm

MACRO - HESS

1 kg de ANFO

Funda de papel

Bloque de plomo 45 x 65 mm

Disco de acero

100 g de Carga explosiva

Funda de papel

Plancha de acero de 1” de espesor

HESS

Cebo 1/2 cartucho

Fulminante

(en mm)

Bloque Final

Bloque Inicial

RESULTADO DE PRUEBA HESS O MACRO HESS


• Velocidad de detonación, VOD (D`Autriche).




VELOCIDAD DE DETONACIÓN: METODO D’AUTRICHE

a

d

Punto medio del cordón detonante coincidente con la marca inicial

Plancha de plomo

CordónDetonante

Tubo lleno con el explosivo a probar

Detonador

VOD =Velocidad del cordón detonante x d

2 x a

Punto de encuentro de las ondas (muesca)



• Densidad (p.e.).




DENSIDAD DE EXPLOSIVOS GRANULARES (VOLUMETRIA):

Nitrato de amonio, ANFO o

ANFO pesado (no requiere embudo)

Embudo de plástico o acero inoxidable

Recipiente de plástico, con acero inoxidablecon peso y volumenpre-establecidos.

PRUEBAS FISICAS

Se debe pesar el cartucho y sumergirlo en una probeta con un volumen conocido de agua. El peso del cartucho entre la diferencia de volumen nos da la densidad.

VD = W/ V

Donde:D = densidadW = peso del cartucho V = diferencia de volúmenes

SEM

EX

A 8

0

DENSIDAD PARA PRODUCTOS ENCARTUCHADOS:




• Presión de detonación - energía.







• Presión de detonación - energía.

• Diámetro y densidad críticos.





• Aptitud a la transmisión o simpatía (Factor de autoexcitación).


PRUEBA DE TRANSMISIÓN O SIMPATÍA

DISTANCIAS ARBITRARIAS:

4 cm 8 cm 12 cm

INVERSA DIRECTA

1/2 d d


• Sensibilidad a agentes externos.




• Categoría de humos.• Sensibilidad a agentes externos.




• Categoría de humos.• Resistencia al agua

• Sensibilidad a agentes externos.



Tamiz inoxidable USS con apertura intermedia

GRANULOMETRÍA: MALLA O TAMIZ

Fondo ciego

Tamiz inoxidable USScon apertura no mayora 3,36 mm (malla 6)

Tamiz inoxidable USScon apertura no menora 0,59 mm (malla 30)

Tamizado manual para determinar el tamaño promedio de los gránulos o prills de nitrato de amonio

Dos de ellas son importantes respecto a la seguridad en su empleo:


• La sensibilidad o capacidad para reaccionar con el fulminante o elemento detonador.

• La simpatía o capacidad para transmitir la onda de detonación en su masa y a otros explosivos.

ACCESORIOS DE VOLADURA

A) INICIADORES:

• Fulminante simple.

• Detonadores eléctricos (instantáneos y de retardo).

• Detonadores no eléctricos de retardo (shock).

• Miniboosters.

FULMINANTE SIMPLE:

Cápsula cilíndrica de aluminio que contiene una carga sensible (PET-azida de plomo) que estalla instantánea-mente con la llama trans-mitida por la guía o mecha de pólvora. Con potencias Nº 06 y Nº 08; se emplea para iniciar y detonar a la dinamita y otros altos explosivos.

MEZCLA DEIGNICIÓN

CÁPSULA DE ALUMINIO

CARGAPRIMARIA

CARGABASE


A) INICIADORES:

DETONADOR ELÉCTRICO:La cápsula y su carga son similares al fulminante pero se activa mediante una pequeña resistencia al paso de una corriente eléctrica transmitida por alambres conductores. Se fabrica con potencias Nº 08 y Nº 10 en dos tipos:* INSTANTÁNEO: Su tiempo de disparo es

prácticamente cero segundos.

* DE RETARDO: Su tiempo de disparo va desde algunas milésimas de segundo (períodos cortos) hasta varios segundos (períodos largos).


A) INICIADORES:

DETONADOR INSTANTÁNEO

DETONADOR TEMPORIZADO

HILOS DEALIMENTACIÓN

TAPÓN DECIERRE

VAINA METÁLICA

INFLAMADOR

CARGA BASE

CARGA PRIMARIA

PASTA RETARDADORA

PORTA RETARDOOPÉRCULO

DETONADOR ELÉCTRICO


DETONADOR NO ELÉCTRICO O DE SHOCK:

Su función es prácticamente igual al eléctrico, pero se activa por medio de una manguera o tubo delgado flexible que transmite una onda de choque deflagrante desde una línea troncal de cordón detonante. El conjunto comprende al detonador, el tubo flexible transmisor y un conectador plástico “J” para empalmar el cordón.También son instantáneos y de retardo (período corto en milisegundos y período largo en medios segundos) con potencias Nº 10 y Nº 12.

A) INICIADORES:

DETONADOR NO ELÉCTRICO

TUBO DE CHOQUE

SELLO DE GOMA

SELLO ANTIESTÁTICO

PETNAZIDA DE PLOMO

CUSHION DISK

TREN DE RETARDOCON 1, 2 Ó 3ELEMENTOS

DIB


B) TRANSMISORES:•Mecha o guía de seguridad, a fuego

(pólvora).•Mecha rápida o de ignición, a fuego

(pirotécnica).• Cordón detonante (núcleo explosivo-

Pentrita).• Línea silenciosa.

C) CONECTADORES RETARDADORES:• Conectadores pirotécnicos para mecha

rápida-guía.• Retardos para cordón detonante.

MECHA O GUÍA DE SEGURIDAD:

También llamada mecha lenta; es un cordón flexible compuesto por un núcleo de pólvora negra recubierto por fibras de algodón, brea y un forro de plástico. El tiempo de combustión es constante y conocido (51 a 52 segundos/pie en promedio). Transmite una llama al fulminante simple para hacerlo detonar.

PÓLVORA NEGRACUBIERTA DE FIBRA Y FORRO PLÁSTICO


B) TRANSMISORES:

MECHA RÁPIDA DE IGNICIÓN:

Cordón delgado y flexible que contiene una masa pirotécnica y dos alambres, cubiertos con un forro plástico que se quema con llama abierta a mayor velocidad (entre 10 y 60 segundos/metro).Se emplea para encender las guías de los taladros mediante cápsulas conectadoras, en forma secuencial.

B) TRANSMISORES:


CORDÓN DETONANTE:

Cordón explosivo resistente y flexible; con núcleo blanco de Pentrita, que explota práctica-mente en forma instantánea en toda su longitud (7 000 m/s), se usa principalmente para trans-mitir la detonación a todos los taladros de una voladura e iniciarlos. Arranca con fulminante.

CORDÓN FLEXIBLE

RELLENO DE PENTRITA

B) TRANSMISORES:


CONECTADOR PIROTÉCNICO PARA MECHA RÁPIDA-GUÍA:

Casquillo de aluminio con un ojal a corte lateral, que tiene una masa pirotécnica que recibe la llama de la mecha rápida y la transmite a la guía de seguridad, generando su encendido.


C) CONECTADORES RETARDADORES:

RETARDOS PARA CORDÓN DETONANTE:

Accesorios que se aplican para producir un desfase de tiempo en el encendido de taladro que están conectados a una línea troncal de cordón detonante; para permitir su salida en secuencia. Los tiempos de retardo son en milisegundos y pueden ser además de varios tipos: hueso, dual, MS, etc.


C) CONECTADORES RETARDADORES:

MAGNADET

DETONADORES INSTANTÁNEOS.

DETONADORES DE RETARDO.

DETONADORES DE RETARDO ELECTRÓNICO

MECHA DE SEGURIDAD.

FULMINANTE SIMPLE

MECHA RÁPIDA Y CONECTORES(IGNITER CORD)

SISTEMA DE MANGUERA DE CHOQUE CON DETONADORES DE RETARDO

LÍNEAS TRONCALES CON RETARDO

SISTEMAS DEL EZ DET

ACCESORIOS DE INICIACIÓN

RETARDO CONVENCIONAL

RETARDOS ENMILISEGUNDOS

NO ELÉCTRICO

CONVENCIONAL

CORDÓN DETONANTE Y

RETARDOS

TUBOS DE

CHOQUEELÉCTRICOS

CLASIFICACIÓN DE LOS ACCESORIOS DE INICIACIÓN

SEMEXSA 80

PROCESO DE DETONACIÓN DE UN EXPLOSIVO

EXPLOSIVO ROMPEDOR(DINAMITA) EXPLOSIVO INICIADOR

(PRIMARIO)

MASA EXPLOSIVA

CHISPEO

FULMINANTE

MECHA DE SEGURIDAD

(1) DESPIECE

(2) ENSAMBLE

SEMEXSA 80

PREPARACION DEL CEBO O PRIMA:

(3) El detonador crea la onda de shock iniciadora (1).La onda avanza a alta velocidad originando la reacción de la masa explosiva (2), inicialmente en un punto, que se amplía hasta ocupar el diámetro total del explosivo (3), donde éste adquiere su velocidad máxima de detonación (VOD) autosostenida.

13

FC

2

PCJDETONADOR

E ZR

FC PCJ

P To P1 T1 P2 T2P3

ZE

Por detrás del frente de choque (FC) se forma la zona de reacción (ZR) limitada por el plano de Chapman-Jouguet (PCJ), donde la masa explosiva se descompone para originar la zona de explosión (ZE) que le sigue con presión y temperatura elevadas. Los gases calientes al expandirse, ejercen enorme presión contra las paredes del taladro (presión de trabajo), originando el efecto de “Mecánica de Rotura”.

(4)

PTo = presión y temperatura cero; P1T1 = P y T de reacción; P2T2 = P y T de explosión; P3 = P de trabajo (efecto mecánico)

E = explosivo aún sin reaccionar.

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