1

Chapter V

Formulación de las MEC

2

Balance de Oxigeno.

La mayoría de las MEC son formuladas para tener aproximadamente un balance de oxigeno OB ≈ 0, esto es que los elementos constituyentes principales tales como:

H, N, O y C en la MEC deben estar en la proporción de tal manera que en los gases resultantes de la detonación todo el O2 reacciona para formar H2O, el N combinado reacciona para formar nitrógeno molecular N2 y el carbón reacciona para formar CO2.

Si hubiera suficiente oxigeno O2 presente en la MEC para formar H2O y CO2, entonces se dice que la MEC esta balanceada en oxigeno. SI hubiera una deficiencia se dice que el OB es negativo y si hubiera un exceso se dice que el OB es positivo

3

)1(02 220 OHCOOOB

Cuando una MEC balanceada no contiene otros elementos con afinidad por oxigeno el balance de oxigeno = 0 puede ser expresado matemáticamente como sigue:

En la ecuación anterior O0 es el numero de átomos gramos de estos elementos (normalmente 100g) de MEC, y el H2O y CO2 son moles producidos por unidad de peso de la MEC.

4

)2(21

2 000 HCOOB

Se debe expresar que en una forma mas general para cualquier MEC conteniendo C, H, N y O, la ecuación (1) puede ser expresada de la siguiente manera:

Donde:

O0, C0 y H0 representan el numero de átomos gramos de estos elementos por peso unitario de la MEC.

O0 es corregido con la cantidad combinada con elementos para formar productos sólidos, tales como: CaO y Na2O, cuando tales elementos estan presentes.

5

3NH4NO3 + CH2 → 3N2 + H2O +CO2 + Q3 KCal/Mole.

Por ejemplo: Considerar AN/FO con un balance = 0

1. Ecuación balanceada del AN/FO:

N2: 28H4: 4O3: 48

80

C: 12

H2: 2

14

3 x 80 = 240

6

FO: 14 x 100 % FO = 5.6 % FO 6% 254

AN: 240 x 100 % AN = 94.4 % AN 94% 254

Entonces la MEC es como sigue:

Entonces el AN/FO para ser usado en el campo debe estar en la proporción de: AN/FO = 94/6 por peso.

7

)3(3 RP HHQ

La energía producida por la detonación del AN/FO puede ser calculada usando la siguiente expresión matemática:

Donde:

Q3 = Calor de explosión en Kcal/Kg.

HP = Calor de formación de los productos

HR = Calor de formación de los reactantes.

8

9

AN = 98% / FO = 2%AN = 98% / FO = 2%OB = OO – 2CO – 1/2HO

NH4NO3

1 mol AN 4 atgr HHO = 98 gr. AN x x = 4.900000 80 gr. AN 1 mol AN

1 mol AN 2 atgr NNO = 98 gr. AN x x = 2.450000 80 gr. AN 1 mol AN

1 mol AN 3 atgr OOO = 98 gr. AN x x = 3.675000 80 gr. AN 1 mol AN

BALANCE DE OXIGENO EN EL AN/FOBALANCE DE OXIGENO EN EL AN/FO

10

CH2

1 mol FO 1 atgr CCO = 2 gr. FO x x = 0.142857 14 gr. FO 1 mol FO

1 mol FO 2 atgr HHO = 2 gr. FO x x = 0.285714 14 gr. FO 1 mol FO

11

Ingredientes PM % CO HO NO OO

AN NH4NO3

FO CH2

80.114.0

98.02.0

-0.142857

4.9000000.285714

2.450000-

3.675000-

At . gr / 100 gr.0.142857 5.185714 2.450000 3.675000

Σ x 10 Kg 1.428570 51.85714 24.50000 36.75000

OB = OO – 2CO – 1/2HO

OB = 36.75000– 2(1.428570) – ½(51.85714)

OB = 7.96429 at-gr/Kg.OB = 7.96429 at-gr/Kg.

12

Calculo del calor de Explosión QCalculo del calor de Explosión Q33

9NH9NH44NONO

33 + CH + CH22 19 H 19 H

22O + O + CO2 + 6N2 +CO2 + 6N2 + 6NO+ Q Q33

QQ33 = H = HPP – H – H

rr

Datos:HP => H2O = 57.8 Kcal/mol

N2 = 0.00 Kcal/mol CO2 = 94.05 Kcal/mol

NO = 26.4 Kcal/mol Hr => AN = 87.2 Kcal/mol

FO = 7.0 Kcal/mol

13

Q3 = [19(57.8)+ 94.05+6(26.4)+6(57.8)] – [ 9(87.2) + 1(7.0)]

Q3 = (1098.2+94.05+158.4+346.8)-(784.8+7)

Q3 =1697.45-791.8

QQ33 = 791.8 Kcal/Kg. = 791.8 Kcal/Kg.

14

Se determina que a través del cálculo del balance de oxigeno, el agente de voladura AN/FO no cumple con los porcentajes adecuados, ya que lo calculado excede de los limites permisibles, y por lo tanto dicho agente de voladura no es el adecuado, ya que en el momento de detonación liberara gases nocivos, tales como el CO2 y NO2, etc.

En cuanto al Q3 (calor de explosión) se debe mencionar que tampoco es el adecuado, ya que el óptimo es 900 Kcal/Kg.

Discusión

15

El deseo de merecer una opinión favorable de los demás hace que mucha gente nunca diga NO ante

nada ni nadie. Sin embargo, todos deberíamos desarrollar la habilidad de negarnos a realizar

actividades para las cuales no tengamos tiempo, ni disposición natural, ni interés, y que no nos

incumba. Si aprendemos a decir NO ante muchas cosas, entonces podremos decir SI ante las mas

importantes.

Dr. Carlos Agreda

Profesor