EXPLOSIVOSSon sustancias químicas, sólidas o líquidas, que se descomponen rápida e instantáneamente en gases y vapor, ya sea por choque, chispa y otras formas. Aumentan su volumen inicial entre 5.000 a 10.000. El calor generado en la explosión ayuda a dilatar considerablemente a esos gases.

El aumento de volumen ejerce sobre el material circundante un efecto compuesto por choque y presión, que lo fragmenta. Aún cuando la presión actúa en todos los sentidos, el gas busca su salida por la vía de menor resistencia, por lo que es necesario el confinado del gas para aprovechar su fuerza, la misma que se rompe porque se vence su cohesión, elasticidad.

Si la explosión es muy rápida se denomina deflagración; si es instantánea, detonación..

Las propiedades de los explosivos que se consideran en la práctica vial son: densidad, balance de oxígeno, velocidad de propagación, presión de detonación, calor de explosión, potencia, sensibilidad, resistencia al agua, inalterabilidad, diámetro critico, diámetro mínimo recomendado, diámetro más eficiente, masa critica y producción de gases tóxicos.

La densidad es la masa por unidad de volumen (Kg. / dcm3), también se la comercializa según el número de cartuchos por unidad de peso (#cartuchos / Kg.). Los cartuchos se designan en función de su diámetro y longitud, usualmente en pulgadas o en centímetros (1/8” x 8”). La densidad de la dinamita es 1.23 veces la del agua equivalente a77 lb/pié3

El balance de oxígeno es su exceso o deficiencia en la composición química del explosivo, se expresa en porcentaje.

La velocidad de propagación es la rapidez con que se propaga la explosión a través de una columna de 1¼” de diámetro. En pólvoras, varía desde los 300 a 900 m/s mientras que para la gelatina alcanza los 7.000 m/s. Si la velocidad de propagación es mayor a 5.000 m/s, el explosivo es rápido se denominan detonantes, como las dinamitas. requieren el empleo de un detonador. Los explosivos lentos se denominan deflagrantes, pólvora negra..La velocidad de propagación es directamente proporcional con la potencia y con la fragmentación de la piedra.

La presión de detonación es generada por los gases, para la pólvora alcanza valores comprendidos entre 400 a 500 atmósferas (1 atmósfera = 1033 gramos/cm2)

El calor de explosión es la energía calorífica desarrollada.

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La potencia mide la cantidad de energía de un explosivo en relación con su masa. Se la mide comparando la desviación que produce en un péndulo una masa de 10 gramos de gelatina polar, que es el explosivo más potente conocido, con la desviación que produce una masa de 40 gramos del explosivo cuya potencia se indaga. En caminos la potencia de los explosivos utilizados varía entre el 30% al 40%.

La sensibilidad indica la facilidad con que puede explotar una sustancia así como su capacidad para mantener la reacción a lo largo del barreno. Es una medida de seguridad, a mayor sensibilidad corresponde un grado mayor de riesgo.

La inalterabilidad juzga los cambios de sensibilidad a las variaciones de la temperatura ambiental.

La resistencia al agua mide el tiempo que un explosivo puede permanecer en el agua sin perder su capacidad de entrar en explosión. Varía no sólo con la clase de explosivo sino también con el retacado.

El diámetro crítico es el mínimo para garantizar un 50% de probabilidad de la explosión.

El diámetro mínimo recomendado es el requerido para que la explosión se realice a la velocidad de propagación.

El diámetro más eficiente permite la auto propagación de la explosión. En el caso del Anfo, el diámetro más eficiente es 9 pulgadas.

La masa crítica es la cantidad de explosivo para pasar de deflagración (lenta) a detonación (rápida). La masa crítica del anfo es 123 toneladas.

La producción de gases varía en propiedades tóxicas e irritantes. Esto es muy importante cuando no hay ventilación. De acuerdo con la producción de gases los explosivos se catalogan como buenos, regulares y malos. Los malos corresponden a la pólvora y a los explosivos fabricados con productos amoniacales.

EXPLOSIVOS DEFLAGRANTESSon de combustión lenta, los gases se generan conforme avanza la quema de la carga. Su acción es la de impulsión no de resquebrajamiento, dividen las rocas en trozos de gran dimensión sin rajarlos ni desintegrarlos. La pólvora negra se utiliza para aflojar terrenos de aluvión, conglomerados, arcillas, que luego son removidos la maquinaria.

La pólvora negra explota por combustión, se compone por un 15% de azufre, 15% de carbón y 70% nitrato de sodio (salitre), Tiene un peso específico relativo

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de 1,4 a 1,5. se comercializa en gránulos de diferente tamaño, que se cubren con grafito o con un barniz para facilitar su desplazamiento. Una pólvora de mejor calidad contiene nitrato de potasio en lugar del de sodio.

Las pólvoras de grano fino se queman y explotan más rápidamente que las de grano grueso. Se logra una mayor cantidad de pólvora en un barreno mezclando granos de varios tamaños. La pólvora sin confinar arde sin explotar mientras que la pólvora mal confinada pierde mucha energía a lo largo de la línea de menor resistencia.La pólvora es hidrófila, por lo que de la debe proteger contra la humedad, la misma que le resta potencia en forma considerable. Se la almacena en lugares secos y ventilados.Genera presiones entre las 400 a 500 atmósferas y alcanza una temperatura de 2700 ºC . Al explosionar produce mucho humo, CO2 y Nitrógeno (azoe) que son tóxicos.

Los tiros o disparos se cargan echando pólvora al granel dentro del barreno, se inserta la mecha de seguridad que debe estar dentro de su masa y finalmente se hace el retacado. La pólvora explosiona por la acción de las chispas que produce la mecha al quemarse. Para provocar la explosión, también se utilizan fulminantes.La pólvora en cartuchos es más fácil de manejar y más segura, produce menos humo que la granular y es hidrófoba. EXPLOSIVOS DETONANTESEn estos explosivos la conversión de sólido a gas es prácticamente instantánea y producen un mayor volumen que los deflagrantes. Entre estos explosivos se encuentra la dinamita que tiene como base la nitroglicerina.

La nitroglicerina está compuesta por glicerina, ácido nítrico y ácido sulfúrico. Puede alcanzar hasta 26000 atmósferas. Es un líquido amarillento, muy tóxico, insoluble en el agua pero soluble en el alcohol y en éter. Explosiona si se le somete a un choque o si se calienta a 150 º C emite gases que pueden ser letales. A temperatura ordinaria arde sin explosionar y los gases producidos no son venenosos.

Como la nitroglicerina es muy inestable se la mezcla con otras sustancias para darle estabilidad, obteniéndose las dinamitas. Esa mezcla debe ser muy intensa o íntima para que no se produzca la separación entre la nitroglicerina y el absorbente (sustancia con las que se mezcla).Si el absorbente interviene en la explosión se denomina activo, en caso contrario inerte. Los activos además de contribuir a la estabilidad de la nitroglicerina, tienen participación activa en la explosión. Los inertes no entran en la reacción química y quedan como un residuo inalterado. Únicamente proporcionan manejabilidad y seguridad en el manipuleo de la nitroglicerina.

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Entre las dinamitas con absorbente inerte se encuentra la dinamita ordinaria, que es una sustancia blanda, amarillenta oscura, sin olor y untuosa al tacto.. Al contacto con la llama arde sin explosionar.Las dinamitas con absorbente activo son la gelatina explosiva y la dinamita gelatina.

La dinamita es el explosivo de alta velocidad utilizado con más frecuencia. Es una mezcla de nitroglicerina, nitrato de sodio y absorbentes combustibles o bases inertes como la pulpa de madera. El porcentaje de nitroglicerina en peso sirve para identificarla, de acuerdo con su potencia se utilizan desde el 15% hasta el 60% Se comercializa en forma de cartuchos cilíndricos. El más frecuente es el de 8 pulgadas de largo por una y un octavo o una y un cuarto pulgadas de diámetro.

Número de cartuchos de dinamita equivalentes para diferente potenciaUn cartucho

60% 50% 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15%

60% 1.00 1.12 1.20 1.28 1.38 1.50 1.63 1.80 2.0850% 0.69 1.00 1.07 1.14 1.23 1.34 1.45 1.60 1.8545% 0.83 0.93 1.00 1.07 1.15 1.25 1.36 1.50 1.7340% 0.75 0.87 0.94 1.00 1.08 1.17 1.27 1.40 1.5935% 0.72 0.81 0.87 0.93 1.00 1.09 1.18 1.30 1.5030% 0.67 0.75 0.80 0.85 0.92 1.00 1.09 1.20 1.3825% 0.61 0.69 0.74 0.78 0.85 0.92 1.00 1.10 1.2720% 0.55 0.62 0.67 0.71 0.77 0.83 0.90 1.00 1.1515% 0.48 0.54 0.55 0.61 0.66 0.72 0.78 0.86 1.00

La potencia de la dinamita no aumenta en proporción al porcentaje de nitroglicerina, debido a que los otros ingredientes activos también aportan gas y calor. Por ejemplo, una dinamita de 60% es aproximadamente una vez y media más potente que una del 20%.

Las de porcentajes más altos son más rápidas y más sensibles. La rapidez es conveniente en roca dura. La sensibilidad es necesaria cuando se esté volando zanjas de lodo.

Las dinamitas producen pocos gases pero son letales por lo que no se recomiendan para trabajos subterráneos o sin ventilación. Descompuesta humedece los envases por lo que aumenta la sensibilidad: por lo que las cajas y envolturas deben manipularse con precaución.

Las dinamitas amoniacales usan el nitrato de amonio en mayor proporción que la nitroglicerina. Estas no se prenden fácilmente como las dinamitas ordinarias y son menos sensibles al movimiento y al choque. La resistencia al agua es menor y la producción de gases no es muy alta.

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La gelatina explosiva es densa, plástica, cohesiva y prácticamente impermeable. Su plasticidad facilita la carga, sin dejar huecos en los barrenos, y apretarlas fuertemente en las grietas. Por su alta velocidad y su gran densidad son recomendables en roca dura y compacta. Por su aspecto exterior se parece a una harina, es de fácil manejo, buen rendimiento y más económica.. En Europa se le conoce como gelignita El nitrato de amonio (NA) es un abono agrícola que contiene nitrógeno; ha reemplazado, en gran parte, a la dinamita en voladuras medianas y grandes.Por su insensibilidad no se lo cataloga como explosivo, por lo que se denomina agente para voladura; sin embargo arde, y como suministra su propio oxígeno, no se apaga fácilmente; a no ser que se use mucha agua.La sensibilidad y potencia explosiva del NA aumenta considerablemente cuando se lo mezcla o combina con materiales orgánicos que absorben oxígeno al quemarse.Para su uso como explosivo se emplean aditivos como el negro de humo, el carbón en polvo, el aserrín, el petróleo, o el aceite combustible.

Para la selección del explosivo se considera la calidad de la roca. Si la roca es homogénea dispuesta en un manto sano se requiere que el explosivo tenga una velocidad de detonación, densidad, y presión de detonación altas. En ese caso, la producción de gases es alta.Si es roca fracturada, el explosivo debe tener velocidad, densidad y presión de detonación bajas. El volumen de gases es mediano.

La carga de explosivo depende de: 1.- Tipo de roca, 2.- Humedad del manto, 3.- Diámetro del barreno, y 4.- Condiciones de seguridad para los habitantes de sectores adyacentes.

Tipo de roca; Debe considerarse su estructura para que la perforación sea vertical, horizontal o diagonalmente, según la estratificación.La dureza del manto determina el tipo de explosivo a utilizar. Las rocas blandas requieren deflagrantes como la pólvora. Las semiduras, explosivos de potencia media y las duras, dinamitaSi la humedad es relativamente alta es aconsejable la utilización de dinamita gelatina y Anfo.

Al volar una roca se presenta un núcleo de roca fragmentada rodeado por un sector de roca con menor fragmentación. El aumento de la potencia del explosivo o de su cantidad más allá de lo requerido da lugar a un cono de eyección por donde sale disparada la roca volada, que puede causar accidentes o daños.

La cantidad de explosivo en kilogramos por metro cúbico de roca volada Esquistos 0,15 a 0,45 Caliza 0,25 a 0,60Arenisca 0,20 a 0,40 Granito 0,60 a 0,90

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También se emplea la relación:

2P V= G M

V: Volumen de roca volada en m3P: Cantidad de explosivos en kilogramosG: Factor que depende del tipo de explosivoM: Factor que toma en cuenta el estado de la roca

Explosivo G Estado de la Roca M Pólvora 1 Blanda 2.5Dinamita 0,5 Dura 3.3Gelatina 0.16 Agrietada 5.3 Muy dura 5.6 Hormigón 1.0

Potencia de los explosivos comparándoles con la gelatina, a la que se le asigna un valor de 100

Gelatina (7% de nitrato de celulosa) 100Nitroglicerina 96Dinamita (70% nitroglicerina) 79Pólvora negra 41

El Anfo se utiliza como carga de columna, es decir que se ubica sobre la carga de fondo. Para lograr mejores resultados, el nitrato de amonio debe mezclarse con 6% de aceite combustible o petróleo, por peso; es decir que 100 kg. de Anfo deberán mezclarse con 6 kg. de aceite o de petróleo, para equilibrar el oxígeno y reducir el diámetro de auto propagación o diámetro más eficiente. Si se emplea un porcentaje mayor hay un efecto amortiguador de la explosión.Hay que tomar en cuenta que el aceite desensibilizará a la dinamita amonical y habrá falla parcial o completa. El aceite combustible también perjudica el explosivo contenido en el cordón detonador, pero puede evitarse utilizando un cordón con envoltura plástica.

La distancia desde la boca del barreno hasta la cara expuesta de la roca se denomina sobrecapa.

La profundidad de la retacadura o atacado no debe ser mayor que la distancia de la sobrecapa, La distancia entre filas de barrenos o distancia de sobrecapa debe ser menor que el espaciamiento entre los barrenos, para que la roca sea lanzada en dirección de esa sobrecapa.

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Hay que comprobar que el factor escogido para el explosivo es el correcto. Si no se produce la fragmentación apropiada de la roca con el espaciamiento ensayado, debe probarse un nuevo espaciamiento. Es mejor variar una sola dimensión (o el espaciamiento entre barrenos o la distancia entre filas de barrenos) hasta obtener la fragmentación deseada.Los detonadores o iniciadores permiten que comience la reacción de los explosivos. Los retardados actúan en intervalos de unos cuantos milisegundos, lo que permite controlar la explosión.

Si un barreno no logra remover su volumen de roca, se dice que “no obró” Esto ocurre usualmente, en el fondo del barreno. Esas fallas pueden deberse a una cantidad insuficiente de explosivo, a que el explosivo no alcance el fondo del agujero, a una separación muy grande entre barrenos, a un atacado inadecuado; sobre todo si el barreno es poco profundo. Hay que remover la roca volada, perforar y volar nuevamente el fondo.

La roca tiende a fracturarse en exceso en la parte superior del banco, mientras que en el fondo queda una saliente en la boca de cada barreno, por lo que se requiere la sobreperforación.

EJEMPLO;Área cooperante para cada barreno = 2 x 2 = 4 m2Altura del barreno = 3 mlVolumen de roca a volar por cada barreno = 12 m3Densidad del Anfo = 780 Kg. / m3Altura total del barreno 3,00 m

Altura asumida del explosivo 0,20 m,

Altura del atacado 1,50m

Cantidad de explosivo en cada barreno Pg. 90

Roca: arenisca valor del factor entre 0,20 a 0,40 valor adoptado 0,30 kg/m3 de roca volada

12 m3 volumen de roca volada X 0,30 kg. de explosivo = 3.60 kg explosivo / barreno

barreno m3 de roca volada Altura de ANFO= 3.00 – 0.20 – 1.50= .1.30 m

Calculando el volumen de la parte del barreno que debe ser llenado con Anfo:V = π x D 2 Xh 4

D= diámetro del barreno = 2” = 0,0508 m

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H= altura del anfo = 1.30

V = π x 0,0508 2 x 1,30 = 0,00263 m3 4

Peso del anfo en cada barreno = Volumen del barreno * densidad del anfo/m3

Peso del anfo en cada barreno = 0.00263 m3 x 780 kg/m3 = 2.05 kgPeso del anfo por ml de barreno: 2.05/1.30 = 1.58 kg/ml

Si se utiliza dinamita

V = 2P__ ; P = VGM P = 12*0.5*2.5 = 7.5 kg GM 2 2

Si el número total de barrenos es 100

2,05 kg de anfo * 100 barrenos = 205 kg abfo:

Este valor se multiplica por 1,05 para compensar el posible desperdicio, normalmente riegan fuera del barreno:

205*1.05 = 216 kg. de anfo.

7.5 kgs. De explosivo en cada barreno por 100 barrenos = 750 kgs de explosivo.

Se hace la prueba con un número limitado de barrenos, para observar si el resultado de la voladura es el esperado

Si la piedra va a ser utilizada en la obra, los pedazos no pueden ser demasiado grandes pues no hay posibilidad de carga, hay que aumentar la cantidad de explosivo para obtener piedra más pequeña.

Una fragmentación excesiva indica que hay demasiada cantidad de explosivo.

Hay que observar el color del humo resultante de la explosión, si es blanco nos indica que la cantidad de explosivo es la adecuada.

La presencia de humo de colores (technicolor, así se denomina) o es amarillento, indica una explosión con exceso o déficit de explosivo.

La ruptura previa o precorte se realiza para que, luego de la voladura, la superficie expuesta de la roca sea lisa. Se la realiza en cortes de roca maciza. El plano de resquebrajamiento debe coincidir con la pendiente del talud indicada en los planos.

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Los barrenos que se localizan en la iniciación del talud no se cargan con explosivos, el espaciamiento máximo es de un metro, el diámetro máximo de los barrenos es de 3” y la profundidad máxima de esas perforaciones es de 15 m.

La previa se detona antes de la ruptura de la principal.

En la voladura de roca se alcanza un nivel de – 15 cm con respecto al de la subrasante, que luego se rellena con suelo seleccionado

DISPOSITIVOS PARA PRODUCIR LA EXPLOSIÓN

INICIADORES Inician el encendido desde la fuente. La explosión se produce gracias al fuego que llega al detonador por medio de la mecha.

La mecha es una cinta de cáñamo, de forma cilíndrica, con un diámetro de 4 a 5 mm impregnada de sulfato de alúmina y potasa o acetato de plomo en cuyo interior se dispone pólvora negra, en 2,5 mm de diámetro, exteriormente protegida con asfalto o alquitrán (carbón).La velocidad con que se quema la mecha varía entre 90 a 120 cm por minuto. Se afectan con altura, tiempo de almacenamiento y daños posibles a la mecha.. Las mechas rápidas hacen explotar casi simultáneamente varios barrenos, lo que mejora el rendimiento. La mecha es resistente al agua excepto en los tramos cortados que se dañan por el contacto con la humedad. El lapso entre el corte y el uso debe ser el menor posible.

Detonadores eléctricos: Sirven para encender cargas de pólvora y pueden emplearse en lugar de las mechas. Son tubos de cobre o aluminio, con un elemento eléctrico dentro de la carga de la pólvora que se enciende y prende la carga cuando pasa a través del mismo, una corriente eléctrica. Pueden encenderse a causa de una onda de radio. También ayudan en el control de la explosión, pues pueden retardarla.El primacord es una mecha cuyo núcleo es un explosivo muy sensible y potente (tetranitrato de pentaeritrol, PETN), la explosión viaja a una velocidad de 6.400 m/s El contenido de explosivo se mide en granos/pié (1 grano = 64,8 mg). Se emplean 25 granos/pié o menores para voladuras secundarias, secas y poco profundas. Con 45 granos/pié se disparan aún húmedas y de 100 a 400 inician el ANFO.

Se le coloca en el fondo del barreno, con o sin cebo antes de introducir el explosivo.

Cordón detonante de poca energía: contiene 2 granos de PETN/pié, no produce mucho ruido. 5 cm. de primacord produce el mismo ruido que 45 m de cordón detonante de poca energía.

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Los cebos: son cartuchos de dinamita que contienen un iniciador.

POLVORINES: Se utilizan para el almacenamiento de los explosivos. Se ubican por lo menos a 300 m del sitio habitado más cercano. Se los protege con muros corta fuegos, con un techo muy ligero, el suelo debe ser de madera construido sobre una cámara de aire. Las paredes deben ser forradas con madera hasta una altura de 2 metros. Las ventanas deben ser de madera y protegidas con tela metálica para evitar el ingreso de roedores que se comen la dinamita por su sabor dulce, La iluminación y la instalación eléctrica deben estar protegidas contra posibles chispas. Debe instalarse pararrayos.

El sol y el agua lluvia no deben caer sobre los explosivos. Las cajas deben disponerse hasta una altura no mayor a 1,50 metros.

El pago realiza por m3.

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