CAPÍTULO 3 PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS

3.1 INTRODUCCIÓNLos explosivos son usados en el campo bajo una variedad de condiciones. Con las técnicas de carguío actual ellos pueden ser bombeados o cargados al granel en los taladros, simplificando las operaciones pero, al mismo tiempo, permitiendo que los explosivos sean afectados directamente por el medio ambiente de los taladros. El explosivo en estos casos no puede ser asumido de ser “puro” con características uniformes. Este podría ser afectado por el medio ambiente y las condiciones del campo y este efecto podría modificar el performance, sensitividad y espectro de humos.

Es por esto muy importante conocer los parámetros que afectan el performance de los explosivos y esto también es de igual importancia para ser capaz de evaluar el performance en el campo y realizar las decisiones correctas con respecto al uso del explosivo. Seguidamente los más importantes parámetros de los explosivos y los factores que influencian en ellos son discutidos en detalle. Los métodos de medición son delineados y la interpretación de los resultados de las mediciones es presentado.

1

2

3

1 2 3DIÁMETRO

VO

D

FRENTE DEDETONACIÓN

Figura N° 3.1: Frente de detonación a varios diámetros y VOD vs diámetro.

3.2 VELOCIDAD DE DETONACIONEsta es aquella al cual el frente de detonación se mueve a través de una columna explosiva. Esta velocidad varía de 2400 a 7950 m/s para la mayoría de los explosivos comerciales. La onda de detonación empieza en el punto de iniciación de la columna explosiva y viaja a una velocidad supersónica. La velocidad de detonación se puede incrementar de las formas siguientes:1. Aumentando el diámetro de carga.2. Incremento de densidad (no en exceso).3. Disminuyendo el tamaño de las partículas.4. Proveyendo un buen confinamiento.5. Alta relación de acoplamiento.6. Usando iniciador más grande (aumenta la velocidad de detonación pero no altera la velocidad estable)

3.3 PRESION DE DETONACIONLa presión de detonación es una medida de la presión de la onda de detonación, es una función de la velocidad de detonación y densidad, se puede determinar por la teoría de la termo hidrodinámica o por la fórmula establecida por Cook.

P2 = Densidad x VOD2/4

Los valores obtenidos son aproximaciones, debido a que no es posible medir la presión de detonación, porque la altísima presión de choque en el frente de detonación destruiría cualquier dispositivo de medición. Esta presión varía de 5 a 150 Kbar.

3.4 PRESION DE TALADROTambién, es conocido como presión de explosión. Este es la presión ejercida sobre las paredes de los taladros, por expansión de los gases de la detonación después de haber completado la reacción química. Es función del confinamiento, cantidad y temperatura de los gases de la detonación.

Se considera que esta presión es 50% de la presión de detonación, aunque también puede variar desde 30% hasta 70%. Lo cual demuestra que no hay una relación adecuada.

FRENTE DEDETONACIÓNPRODUCTOS

FRENTE DEDETONACIÓN

CONFINAMIENTO

PRODUCTOS

Figura No. 3.1 : Efecto del confinamiento

0 100 200-100-200

2

4

6

8

NOxCO

HU

MO

litro

/kg

3.5 CLASE DE HUMOSEsto es una medida de la cantidad de gases tóxicos principalmente CO y óxidos de nitrógeno, producidos por la detonación de una mezcla explosiva. Un explosivo debe producir un volumen de gases de 2.5 pies3/lb como máximo.

Figura N° 3.3 : Efectos del balance de oxígeno en el humo del AN/FO ( densidad =0,9 g/cc)

3.6 ENERGIA DE LOS EXPLOSIVOSLos explosivos son sustancias que rápidamente liberan su energía química como calor para formar productos gaseosos y sólidos en descomposición a altas temperaturas y presiones. El calor y los productos densos de la detonación producen ondas de choque en el medio circundante y en su expansión imparte energía cinética hacia a dicho medio. La energía, o calor, liberado por la reacción química del explosivo éste mismo y sus productos de la reacción son llamados comúnmente “calor de detonación”.Está claro de acuerdo a los capítulos anteriores que, los factores que afectan el performance podrían afectar los productos de la detonación y por consiguiente la entrega de energía. En el caso donde los datos no están disponibles, valores razonables pueden ser obtenidos usando reglas de productos de jerarquía.

La energía por unidad de peso es llamado la potencia por peso del explosivo. La energía por unidad de volumen es llamado la potencia por volumen del explosivo.

Algunas veces es usual expresar las potencias por peso y por volumen como valores relativos obtenidos dividiendo la potencia (por peso o por volumen) a la potencia correspondiente de un explosivo estándar. La industria comercial normalmente usa el AN/FO como el explosivo estándar.

3.7 POTENCIALa potencia es el trabajo útil realizado por un explosivo. Está relacionado al contenido de su energía.La potencia es la medida de la cantidad de energía de un explosivo. Se expresa como potencia absoluta por peso (AWS) y potencia absoluta por volumen (ABS). También se puede expresar como una comparación de la energía de un explosivo respecto al del ANFO, el cual es tomado como el 100%, obteniéndose la potencia relativa por peso o la potencia relativa por volumen.

3.7.1 Potencia Absoluta por Peso (AWS)Esta es la medida de la cantidad de energía disponible (en calorías), en cada gramo de explosivo. Ejemplo: la AWS del ANFO es 900 cal/g.

3.7.2 Potencia Absoluta por Volumen (ABS)Esta es le medida de la cantidad de energía disponible (en calorías) en cada centímetro cúbico de explosivo. Esto se obtiene multiplicando la AWS por la densidad del explosivo.ABS = AWS x δexplosivo

100exp

xANFOAWS

losivoAWSRWS

100exp

xANFOABS

losivoABSRBS

3.7.3 Potencia Relativa por Peso (RWS)Esta es la medida de la energía disponible de explosivo comparado a un peso igual de ANFO. Esta se calcula dividiendo la AWS del explosivo por la AWS del ANFO y multiplicado por 100.

3.7.4 Potencia Relativa por Volumen (RBS)Esta es la energía disponible por volumen de explosivo comparado a igual volumen de ANFO, con una densidad de 0,85 g/cc. Esto se calcula dividiendo la ABS de un explosivo por la ABS del ANFO y multiplicado por 100.

3.8 DENSIDADLa densidad de una mezcla explosiva se expresa generalmente en g/cc o TM/m3. En los explosivos granulares la densidad y la energía están correlacionados; la energía aumenta con la densidad, como en el caso de la dinamita. En los explosivos basados en agua, la densidad y la energía no están relacionados, dos emulsiones con la misma densidad pueden variar considerablemente en la entrega de energía. En rocas densas se debe usar explosivos densos porque incide en la velocidad de detonación.

CLASE

HORAS

1 Indefinido2 32-713 16-314 8-155 4-76 1-37 menos de 1

3.10 BRISANCE O PODER ROMPEDOREste es el efecto demoledor que aplica el explosivo sobre una roca para iniciar su rompimiento. Esto significa fracturar y es efecto destructivo para fragmentar una roca, es el resultado de la descomposición casi instantánea del explosivo. Se considera proporcional a su densidad de carga, presión en la zona de reacción y la velocidad de detonación.

3.9 RESISTENCIA AL AGUAEsta es la capacidad de un explosivo para permanecer en el agua sin perder su sensitividad y eficiencia. De acuerdo a la resistencia al agua, los explosivos pueden clasificarse de la manera siguiente:

TABLA

3.11 SENSIBILIDAD Y SENSITIVIDADSensibilidad es la susceptibilidad de un explosivo a ser iniciado. Esta varía de acuerdo a los ingredientes, tamaño de partículas, densidad, diámetro del taladro, agua, etc.

Sensitividad es la capacidad de un explosivo a propagar la detonación a través de la columna explosiva; está relacionada al diámetro crítico.

3.12 CARACTERISTICAS DE SEGURIDADLos explosivos deben responder adecuadamente a los ensayos mecánicos, de calor y estímulo eléctrico, en condiciones de procesamiento y uso comunes al medio de trabajo.

3.13 ESTABILIDAD DE LA TEMPERATURALa temperatura en el que el explosivo es almacenado puede tener un efecto de perjudicar su performance durante su uso.

3.14 VIDA EN ALMACENAJEEsto es importante porque el explosivo en muchos casos puede ser conservado durante mucho tiempo, frecuentemente bajo condiciones desfavorables tales como calor, frío y humedad antes de su uso.