Capítulo 10../ ../ PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS ../ ../ ../ 1. INTRODUCCION ../ 2.1. Método Traulz Los explosivos convencionales y los agentes explo- sivos poseen propiedades diferenciadoras que los caracterizan y que se aprovechan para la correcta selec../ ción, atendiendo al tipo de voladura que se desea realizar y las condiciones en que se debe llevar a cabo. Las propiedades de cada grupo de explosivos permiten además predecir cuáles serán los resultados de .../ fragmentación, desplazamiento y vibraciones más probables. Las características más importantes son: potencia y J Determina la capacidad de expansión que produce la detonación de 10 g de explosivo en el interior de un bloque cilíndrico de plomo. Fig. 10.1. La diferencia entre el volumen total obtenido y el volumen inicial de 62 cm 3 da el valor Traulz real. HUECO rNrCIAL 62C ~ MECHA DETONAooR RETACAoo DE ARENA EXPLOSIVO A ENSAYAR, 10,. energíadesarrollada,velocidad de detonación, densidad, presión de detonación, resistencia al agua y sensibilidad. Otras propiedades que afectan al empleo de los explosivos y que es preciso tener en cuenta son: los humos, la resistencia a bajas y altas temperaturas, la desensibilización por acciones externas, etc. BLOQUE @ I DE PLOMO I 1 I I I I l_J ~ ~ I I I EXPANSION HUECO INICIAL I \ ,_~I " J 20,20cm. DE ../ J Figura 10.1. Ensayo Traulz. " ../ J 2. POTENCIA Y ENERGIA La potencia es, desde el punto de vista de aplicación industrial, una de las propiedades más importantes,ya que define la energía disponible para producir efectos mecánicos. Existen diferentes formas de expresar la potencia (Strength) de un explosivo. En las antiguas dinamitas (Straight dynamites) era el porcentaje de nitroglicerina el parámetro de medida de la potencia. Bosteriormente, con la sustitución parcial de la nitroglicerina por otras sustancias, y la realización de ensayos comparativos de laboratorio, se pasó a hablar de Potencia Relativa por Peso (Relative Weight Strength) y Potencia Relativa por Volumen (Relative Bulk Strength). Así, es frecuente referir la potencia de un explosivo en tantos por ciento de otro que se toma como patrón, Goma pura, ANFO, etc., al cual se le asigna el valor 100. Existen varios métodos prácticos para medir la potencia o la energía disponible de un explosivo, todos ellos muy discutibles debido a las peculiaridades,que presentan y a su repercusión en los resultados cuando se comparan con los rendimientos obtenidos en las voladuras. " .../ " ../ Cuando se compara el volumen con el producido con 7 g de ácido pícrico se obtiene el denominado «Indice Traulz». Si el explosivo de referencia es la Goma pura, la potencia se expresa en relación a la misma como un porcentaje. Como los explosivos más potentes tienden a dar un incremento de volumen mayor que el que corresponde a su potencia real, el CERCHAR definió el Coeficiente ge Utilización Práctica «C.U.P.» que se basa en la comparación de pesos de explosivos «C.x" que producen volúmenes iguales al de una carga patrón de 10 ó 15 g~ de ácido pícrico. C.U.P. = 15 C.x x 100 " .../ " ./ 2.2. Mortero Balístico Consiste en comparar la propulsión de un mortero de acero montado sobre un péndulo balística por efecto de los gases cuando se hace detonar una carga de 10 g de explosivo. El ín~ice T.M.B. se calcula a partir de la ecuación: . T.M.B. = 100 x 1 - cos a . 1 - cos ~ 139 " ./ " ../ " ./ donde "CI"Y,,~» son los ángulos registrados en el retroceso del péndulo, correspondientes al explosivo a ensayar y al explosivo patrón. 2.4. Método del Cráter Se basa en la determinación de la Profundidad Crítica y la Profundidad Optima, que son aquellas para las que una carga de explosivo rompe la roca en superficie y produce el cráter de mayor volumen respectivamente. El principal inconveniente de este sistema se encuentra en la necesidad de realizar nu merosos ti ros y la dificultad de disponer de un banco de pruebas en roca homogénea. \ 2.5. Método del Aplastamiento de un Cilindro Define el Poder Rompedor de un explosivo, que está relacionado con la capacidad de fragmentación de la roca, por medio del aplastamiento que produce una carga sobre un molde cilíndrico de metal. Existen varios métodos, como son el de Kast y el de Hess, pero éste último es el más empleado. HilOS DEL DETONADOR I CAMARA DE DETONACION DETONADOR ~ ~ EXPLOSIVOENSAYAR A 100, ~n 100g II : I ,-~-, :: ~ :-~f' 1 1 U ~';~O,0¡OA,;~Rg ~Q BLOQUE DE PLOMO A 6Smm ,40mmO ~U Jl ".",., "~APLASTAMIENTO : (~ml I ,.",.., ».,.~~8 Figura 10.2. Mortero balística. ~~~~;P~:"s"~~ ~~ ~:~ ESPESOR MINIMO Los dos procedimientos descritos dan buenos resultados con los explosivos tipo dinamita, pero no son aplicables a agentes explosivos, como el ANFO o los hidrogeles, debido a: El pequeño diámetro utilizado en el péndulo (20 mm) y en el ensayo Traulz (25 mm), pues son inferiores al diámetro crítico de e"sos explosivos. El retacado de 2 cm que se emplea en el ensayo Traulz es proyectado por los gases antes de que éstos efectúen un trabajo efectivo. Figura 10.3. Ensayo Hess. Este ensayo refleja bien la energía de la onda de tensión que está ligada a la presión de detonación. 2.6. Método de la placa - Sobre una placa de acero o aluminio se detona una - En el mortero la carga se encuentra desacoplada. "'"- y, sobre todo, esas pruebas sólo son1adecuadas cuando los explosivos son sensibles a la iniciación' por detonadores y los tiempos de reacción son pequeños. 2.3. Método de la Potencia Sísmica carga cilíndrica de explosivo. La deformación que produce da una medida cuantitativa de la energía de la Consiste en hacer detónar una carga de explosivo en un medio rocoso isótropo, y r.egistrar la perturbación sísmica producida a una distancia determinada. Como explosivo patrón suele tomarse el ANFOy se supone que la variación de las vibraciones es proporcional a la energía del explosivo elevada a 2/3. Este método se considera poco adecuado para medir la energía disponible de un explosivo. 140 Foto 10.1. Ensayo sobre placa. ~ J J detonación. Los resultados de esta prueba están sometidos a amplias variaciones si no se mantiene la geometría de la carga de explosivo, el punto y el sistema de iniciación, y además están sesgados favorablemente hacia los explosivos con una mayor energía de la onda de choque. 2.7. VH t¡, t1 K Ph = = = = Celeridad de la onda de choque en el agua. Intervalo de integración. Constante. Presión total a la que se encuentra la carga sumergida (Hidrostática + Atmosférica). Medida de energía bajo el agua ~ J J J Esta técnica de cuantificación de la energía desarrollada por el explosivo fue sugerida por Cole hace más de 30 años, y se caracteriza por ser una de las más completas al permitir efectuar pruebas con unas geometrías de las cargas semejantes a las introducidas en los barrenos y llegar a determinar por separado la energía vinculada a la onda de choque, que a partir de ahora llamaremos Energía de Tensión-ET, y la energía de los gases de detonación, también llamada Energía de Burbuja-EB, así como la posibilidad de evaluar la influencia del sistema de iniciación en la energía desarrollada por un explosivo. Este método es muy útil para comparar los rendimientos de explosivos similares bajo las mismas condiciones de ensayo. Actualmente, es el procedimiento más empleado para evaluar la energía de los explosivos, pues salvo la componente de Energía Térmica el resto quedan fielmente cuantificadas. 2.8. 1. Fórmulas Empíricas La fórmula Potencia sueca propuesta para determinar la Relativa en Peso "PRP" de un explosivo es: J donde: ../ E,pIO"vo Pul,a del p,e"60 1 1 I 5 O. PRP = -x-+-x6 00 1 6 VG VGo , , '2'BU'bu)a: mr" , , , , , , , , 1 , 1 1 1 I 1 00 - J , , 1 I I 1 j , I '" Pul,a de bU',buja 1 1 2' Pul"'de: bU'!'UJa , 1 1 Calor de explosión de 1 kg de explosivo LFB (5 MJ/kg) en condiciones normales de presión y temperatura. Calor de explosión emplear. de 1 kg del explosivo a por 1 kg por el ex- ' O. : T'EMPO J CABLE SOPORTE VGo= Volumen de los gases liberados de explosivo LFB (0,85 m3/kg). VG - \ J NIVEL DE AGUA Volumen de los gases liberados plosivo a emplear. TRIGGER ./ CARGA DE EXPLOSIVO Como en algunas ocasiones la potencia se reprimero puede calcularse la potencia con respecto al explosivo patrón LFB y el vafiere al ANFO, ./ ;'0[11811"'"1"I"""'"'~"'- lor obtenido dividirse por 0,84 que es la potencia relativa del ANFO con respecto a dicho explosivo. El ANFO tiene unos valores de «O." y "VG" de 3,92 MJ/kg y 0,973 m3/kg respectivamente. comparar los explosivos ../ Figura 10.4. Voladuras subacuáticas para la determinación de la energía de un explosivo. 2. Paddock finido por (1987) sugiere mediante el denominado Factor de Potencia, deDe acuerdo con Blanc (1984), si «Ph(t)" es la p~sión de la onda de choque hidráulica y «te" el primer seudoperíodo de oscilación de la burbuja formada gases después de la detonación, se tiene: por los ./ FP = PAPx x VD x P. donde: PAPx = Potencia (x) (cal/g). ../ 4 rcDS1 t1 Absoluta en Peso del explosivo (m/s). (g/cm3). ET =-x Po x VH ../ S 1 EB Ph(t) x dt ti VD P. = Velocidad - de detonación Densidad de explosivo = K x[ ::: r--xte3 (Fórmula de Willis) Si se toma el ANFO como explosivo cumplirá: patrón, se ../ donde: ../ DS Po = Distancia de la carga al captador de presión. Masa volumétrica del agua. PAP ANFO= PAVANFO= 890 cal/g PAP ANFO X P. = 890 x 0,82 = 730 cal/cm 3 ../ 141 "PRPx PAPx PAP ANFO para calcular la Poten- 3.1. Método D'Autriche Se basa en comparar la "VD" del explosivo con la velocidad ya conocida de un cordón detonante. Se coge un cordón con una longitud determinada y se marca el punto medio del mismo, que se hace coincidir con una señal efectuada sobre una plancha de plomo en la cual se apoya, y a continuación, se insertan los extremos del cordón dentro del explosivo a una distancia prefijada "d". La carga de explosivo, que puede estar alojada en un tubo metálico, se inicia en uno de los lados con un detonador. Como la onda de choque energ¡3tiza a su vez en instantes diferentes a los extremos del cordón, la colisión de las ondas 1 y 2 tiene lugar sobre la plancha a una distancia "a" del punto medio del cordón. Así pues, la "VD.', del explosivo se determinará a partir de: VDe-VDc 3. Otra expresión empleada cia Relativa en Peso es PRP = donde: Pe = Densidad VD = Velocidad "- ( Pe X VDz Po x VD/ ) 1/3 "- - "- del explosivo de detonación (g/cm 3). (mis): patrón. "- Po Y VDo se refieren al explosivo 3. VELOCIDAD DE DETONACION Es la velocidad a la que la onda de detonación se propaga a través del explosivo y, por lo tanto, es el parámetro que define el ritmo de liberación de energía. Los factores que afectan a la "VD" son: la densidad de la carga, el diámetro, el confinamiento, la iniciación yel envejecimiento del explosivo. Para los tres primeros, conforme aumentan dichos parámetros las "VD" resultantes crecen significativamente. Fig. 10.5. 7,5 PENTOLlTA GELATINA 60% SEMIGELATINA HIDROGEL ANFO Figura 40 % PUNTO 2a x d "- TUBO DE LATaN CON EL EXPLOSIVO -- ;- di DETONADOR I ONDA 2 -.f . íii ~ " E PLANCHA DE PLOMO I MARCA (PUNTO MEDIO DEL CaRDaN) I '" ~ ONDA 1 DE ENCUENTRO z Q 6 U <1 Z o rw 04,5 W o o <1 o U o 3 ...1 W ,- / ~:",: ,:&. 1 MARCA~ 10.6. Método D'Autriche. > 3.2. Kodewimetro 1,5 25 50-~IOO - 125--150 175 DIAMETRO DE CARGA(mm) 200 .ff/' 225 -250 <1' Figura 10.5. Influencia del diámetro de la' carga sobre la" velocidad de detonación (Ash, 1977). En cuanto a la iniciación, si no es lo suficiente- mente enérgica puede hacer que el régimen de detonación comience con una velocidad baja, y con res~ pecto al envejecimiento, éste hace que la "VD" también disminuya al reducirse el número y volumen de las burbujas de aire, sobre todo en los explosivos gelatinosos, ya que son generadores de puntos calientes. Existen diversos métodos de medida de la ,<VD", entre los que destacan: Método D'Autriche. Kodewimetro. Cronógrafo. Se basa en la variación de la resistencia de un cable sonda que atraviesa axialmente una columna de explosivo. Por medio de un equipo, denominado Kodewimetro, conectado a un osciloscopio se mide la variación de tensión que es proporcional a la resistencia, al mantener en el circuito una intensidad de corriente constante. Alavanzar la onda de detonación a lo largo del explosivo, la resistencia eléctrica disminuye determinándose la "VD" a partir de la tensión a la cual es proporcional. 3.3. Cronógrafo Con dos sensores introducidos en el explosivo y colocados a una distancia determinada, puede calcularse la "VD»sin más que medirel tiempo de activación de cada sensor. En la actualidad, existen instrumentos 142 donde: P. = Densidad del explosivo (g/cm 3). D = Diámetro de carga (mm). Cuando los barrenos tienen una gran longitud, un fenómeno que suele estar presente es la variación de la densidad del explosivo a lo largo de la co]umna del mismo, como consecuencia de la presión hidrostática. En la Figura 10.7. se representan las curvas correspondientes a la densidad en el fondo del barreno y la densidad media de toda la columna, en función de su altura, para una emulsión con una densidad de encartuchado de 1,02 g/cm3 y una densidad básica de 1,35 g/cm3, cargada en barrenos de 250 mm de diámetro. UNIDAD DE REGISTO / Y lECfURA ~ '" E ~ 1,40'1 a, 1i5 , I 1,35:I ESCALA / I DE MEDiDA o « 1,30 o , DENSIDAD EN EL FONDO DEL BARRENO "" ,.. ".."" ------....- as o 1,251 I I I I / 1,20 1,15 Foto 10.2. Medida de la velocidad de detonación grafo (Kontinitro A.G.). con cronó- ./ ./ ",,"" 1,05 que son capaces de dar la "VD» directamente y con una elevada precisión. Los sensores pueden ser eléctricos, o más modernamente de fibra óptica. 1,00 o 5 10 15 20 25 30 35 40 LONGITUD DE COLUMNA (m) 4. DENSIDAD Fig. 10.7. Curvas de densidad de una emulsión en función de la profundidad de los barrenos en condiciones secas. La densidad de la mayoría de los explosivos varia entre 0,8 y 1,6 g/cm3, y al igual que .con la velocidad de detonación cuanto mayor es, más intenso es el efecto rompedor que proporciona. En los agentes explosivos la densidad puede ser un factor crítico, pues si es muy baja se vuelven sensibles al cordón detonante que los comienza a iniciar antes de la detonación del multiplicador o cebo, o de lo contrario, si es muy alta, pueden hacerse insensibles y no detonar. Esa densidad límite es la denorrrrnada Densidad de Muerte, que se definirá más adelante. La densiqad de un explosivo es un factor importante para el cálculo de la cantidad de carga necesaria para una voladura. Por regla general, en el fondo de los barrenps, que es donde se necesita mayor concentración de energía para el arranque de la roca, se utilizan explosivos más densos, como son los gelatinosos e hidrogeles, mientras que en las cargas de columna se requieren explosivos menos densos; como son los pulverulentos y los de base ANFO. La concentración lineal de carga «q¡» en un barreno de diámetro "D» y una densidad "P.», se calcula a partir de: q¡ (kg/m) = 7,854 x 10-4 X P. X D2 5. PRESION DE DETONACION La presión de detonación de un explosivo es función de la densidad y del cuadrado de la velocidad de detonación. Se mide en el plano C-J de la onda de detonación cuando se propaga a través de la columna de explosivo, como ya se ha indicado. Aunque la presión de detonación de un explosivo depende, además de la densidad y de la "VD», de los ingredientes de que esté compuesto, una fórmula que permite estimar dicho parámetro es: ! VD2 PD = 432 x 10-6 X P. x 1 + 0,8 x P. donde: PD = Presión de detonación P. = Densidad del explosivo de detonación (Mpa). (g/cm 3). (m/s). 143 VD = Velocidad Los explosivos comerciales tienen una «PD» que varía entre 500 y 1,500 MPa. Géneralmente, en rocas duras y competentes la fragmentación se efectúa más fácilmente con explosivos de alta presión de detonación, debido a la directa relación que existe entre esta variable y los mecanismos de rotura de la roca. 8. SENSIBILIDAD Esta característica engloba varios significados dedel tipo de acción exterior que se produzca el explosivo. pendiendo sobre - Acción controlada. La sensibilidad aquí es equivalente a la aptitud a la detonación por un iniciador (e.g. un detonador). Acción incontrolada. La sensibilidad es una me- 6. ESTABILIDAD - dida de la facilidad con la que un explosivo puede ser detonado por calor, fricción, impacto o choque. Los explosivos deben ser químicamente estables y 8.1. Sensibilidad a la iniciación no descomponerse en condiciones ambientales normales. Un método de probar la estabilidad es mediante la prueba Abel, que consiste en el calentamiento de una muestra durante un tiempo determinado y a una temperatura específica, observando el momento en que se inicia su descomposición. Por ejemplo, la nitroglicerina a 80°C tarda 20 minutos en descomponerse. La estabilidad de los explosivos es una de las propiedades que está relacionada con el tiempo máximo de almacenamiento de dichas sustancias para que éstas no se vean mermadas en los efectos desarrollados en las voladuras. Los explosivos deben ser suficientemente sensibles para ser detonados por un iniciador adecuado. Esta capacidad varía según el tipo de producto, así por ejemplo, para la mayoría de los explosivos gelatinosos se emplean detonadores, mientras que los agentes explosivos requieren en general de un multiplicador o cartucho cebo de mayor presión y velocidad de detonación. El ensayo de sensibilidad a la iniciaciónse realiza sobre una placa de plomo en la que se deposita un cartucho de explosivo con unas dimensiones determinadas y con diferentes disparos se determina la potencia mínima del detonador que se precisa. Una clasificación que se emplea es la siguiente: Explosivos sensibles al detonador n° 8 (Cap sensitives) y los no sensibles al detonador n° 8 (Non cap sensitives). El citado detonador, que es el más utilizado, tiene una carga de 2 g mezcla de fulminato de mercurio (80%) y clorato potásico (20%) o una carga de pentrita prensada equivalente. 7. RESISTENCIA AL AGUA Es la capacidad para resistir una prolongada exposición al ag ua si n perder sus características. Varía de acuerdo con la composición del explosivo y generalmente está vinculada a la proporción de nitroglicerina o aditivos especiales que contengan, así las gomas, los hidrogeles y las emulsiones son muy resistentes al agua. Las sales oxidantes, como el nitrato amónico en el ANFO, disminuyen intensamente la resistencia al agua pues son muy higroscópicas. La escala de clasificación generalmente aceptada va desde: Nula, Limitada, Buena, Muy Buena y Excelente. En la primera, el explosivo no tiene ninguna resistencia al agua, mientras que la última, garantiza una exposición superior a 12 horas. 8.2. Sensibilidad al choque y a la fricción pueden detonar por efecto de Algunos explosivos estímulos subsónicos, tales como: choques o fricción. Por seguridad es importante conocer su grado de sensibilidad frente a estas acciones, especialmente durante su manipulación y transporte. El ensayo de resistencia al choque suele realizarse con un martillo de caída (Kast),que consiste en colocar sobre un yunque una muestra de explosivo, generalmente de 0,1 g, sobre la que se deja caer un peso de acero de 0,5 a 10 kg, desde diferentes alturas, para observar si explosiona o no. A título de ejemplo, con un martillo de 2 kg, el fulminato de mercurio detona con una altura de caída de 1 a 2 cm, la nitroglicerina con 4 a 5 cm, la dinamita con 15 a 30 cm, y los explosivos amoniacales con caídas de 40 a 50 cm. El ensayo de fricción más utilizado es el de Julius Peter, en el cual se somete a un explosivo a un proceso de rozamiento entre dos superficies de porcelana sin barnizar sobre las que se ejercen diferentes presiones. Tras la prueba se puede apreciar si ha existido carbonización, deflagración o explosión. Los resultados se expresan en kg, que corresponde a la presión con la Foto 10.3. Resistencia al agua. 144 ~ que actúa el punzón de porcelana ~. sobre la plaquita en la que se deposita el explosivo. ~ 8.3. Sensibilidad al calor J Los explosivos al ser calentados de forma gradual llegan a una temperatura en que se descomponen re-./ pentinamente con desprendimientos de gases, aumentando poco a poco hasta que al final se produce una deflagración o bien una pequeña explosión. Aesa temperatura se la denomina «punto de ignición». En la pólvora varía entre 3000y 350°CYen los explosivos industriales entre 180° y 230°C. Esta característica es diferente de la sensibilidad al -J fuego, que indica su facilidad de inflamación. Así, la pólvora a pesar de su buen grado de sensibilidad al calor es muy inflamable, explosionando hasta con una -../ chispa, lo mismo que la nitrocelulosa. -. -" presión del material inerte de los retacados intermedios sobre las cargas adyacentes. En todos estos casos los resultados de frag mentación y vibraciones se verán perjudicados seriamente. Uno de los métodos para medir la capacidad o aptitud de la propagación por simpatía, también definido como «Coeficiente de Autoexcitación», consiste en determinar la distancia máxima a la que un cartucho cebado hace explotar a otro cartucho receptor sin cebar, estando ambos dispuestos en línea según su eje y apoyados bien sobre una superficie de tierra o metálica, o incluso, dentro de tubos de diferentes materiales o al aire. En la mayoría de los explosivos industriales las distancias máximas hasta las que se produce la detonación por simpatía están entre 2 y 8 veces su diámetro, dependiendo del tipo de explosivo. Las medidas de los Coeficientes de Autoexcitación pueden efectuarse de forma Directa o Inversa, aunque en este último caso sólo se transmite aproximadamente el 50% de la energía que da la Directa. Los factores que modifican los resultados de estas pruebas son: el envejecimiento, el calibre de los cartuchos y el sistema utilizado para hacer la prueba, En cuanto a la transmisión de la detonación entre cargas cilíndricas con barreras inertes, se ha investigado poco desde el punto de vista práctico, pues la mayor parte de las experiencias se han llevado a cabo interponiendo entre la carga cebo y la receptora materiales homogéneos sólidos o líquidos, pero no materiales granulares como los que se emplean en los retacados intermedios, grava de trituración, arena o detritus de perforación. -./ 8.4. Diámetro crítico Las cargas de explosivo con forma cilíndrica tienen --./ un diámetro por debajo del cual la onda de detonación no se propaga o si lo hace es con una velocidad muy por debajo a la de régimen, a dicha dimensión se la --./ denomina «Diámetro crítico». Los principales factores que influyen en el diámetro crítico de un explosivo son: el tamaño de las partículas, -../ la reactividad de sus constituyentes, la densidad y el confinamiento de los mismos. ,_/ 9. 10. TRANSMISION DE LA DETONACION DESENSIBILlZACION --./ / Latransmisión por «simpatía» es el fenómeno que se produce cuando un cartucho al detonar induce en otro próximo su explosión. Una buena transmisión dentro de los barrenos es la garantía para conseguir la completa detonación de las --./ columnas de explosivo. Pero cuando esos barrenos se hallan próximos o las cargas dentro de ellos se diseñan espaciadas, se puede producir la detonación por sim.J patía por medio de la transmisión de la onda de te'nsión a través de la roca, por la presencia de aguas subterráneas y discontinuidades estructurales o por la propia En muchos explosivos industriales, se ha observado que la sensibilidad disminuye al aumentar la densidad por encima de un determinado valor. Este fenómeno, es más acusado en aquellas composiciones o agentes explosivos que no contienen sustancias como el TNT, la Nitroglicerina, etc, Para los hidrogeles y las mezclas tipo ANFO la variación de sensibilidad con la densidad es mucho mayor que para los explosivos gelatinosos, Ej) la Fig. 10.9, se observa la influencia de la densidad del ANFO sobre la «VD». Por encima de valores de 1,1 g/cm 3 lavelocidad cae drásticamente, por lo que a --./ --./ =8=:=J ~crs 2d \ \ \,om\ \12 :3 o:=s ~ cm \ O=s ~ \ d \ las densidades y a las presiones que producen esos niveles de confinamiento se las denominan como «Densidades y Presiones de Muerte», La desensibilización puede estar producida por: Presiones hidrostáticas y Presiones dinámicas. . \) ;--J "\) .J \ ") ,0"\ \)0"\ INVERSA 0"\ DIRECTA J Figura 10.8. Ensayo de transmisión por simpatía, El primer caso sólo se suele presentar en barrenos muy profundos y no es por esto muy frecuente. En la desensibilización dinámica pueden distinguirse a su vez tres situaciones: 145 -' .'-.-- -6.000r VALORES VALORES REALES TEORICOS QUE SE OBTENDRIAN CON CARGAS DIAMETRO EN LA PRACTICA DE GRAN 5.400 / ~ REACCION DEBIL RENDIMIENTO Y ~ .::: 4.800 E 2 Q 4.200 u « 2 O t;j 3.600 o w o o 3.000 « o O -' 2.400 w > 1.800 ~// ~ INTERVALO DE DENSIDADES PARA RENDIMIENTO OPTIMO / PRESIONES BAJAS J R Figura 10.10. '-~;::,i:::' '" ", I ""<TOO m~""'" "-- u '-- Efecto canal producido sobre un cartucho de ex'---plosivo dentro de un barreno de mayor diámetro. 1.200 02 0.4 0.6 0.8 DENSIDAD 1.0 1.2 -1.4 '---10.3. Presión ejercida La desensibilización cargas adyacentes por cargas adyacentes (gm ¡cm') Figura 10.9. Velocidad de detonación del ANFO en función de la densidad. originada por la detonación al: de puede ser debida '-- 10.1. Desensibilización por cordón detonante Paso a través de la carga de la onda de choque generada por otras adyacentes. Deformación lateral del barreno y consiguiente es- '--- - Los cordones detonantes de medio gramaje no inician correctamente a los hidrogeles y emulsiones e incluso pueden llegar a hacerlos insensibles a otros sistemas de cebado. La explicación para los diferentes tipos de explosivos no es siempre la misma: Para el ANFO,el cordón detonante, según su potencia, lo inicia parcialmente o no crea más que un régimen de detonación débil. En los hidrogeles, los cordones son insuficientes para crear una onda de detonación estable comprimiendo las burbujas generatrices de «puntos calientes» haciéndolas insensibles a los efectos de un multiplicador o una onda de choque posterior. En las emulsiones, los cordones poco potentes pueden romper las estructura de composición pre-. vista para aportar al explosivo su sensibilidad pára un cebado posterior. dependen if en gran medida" trechamiento de la carga debido al movimiento de ',-la roca o agua subterránea. - Compresión de la carga por empuje del material de retacado intermedio y ',-- Por infiltración de los gases de explosión a través de fisuras o fracturas abiertas en el macizo. "'11. RESISTENCIAS A LAS BAJAS TEMPERATURAS - .--'-- - Cuando la temperatura ambiente se encuentre por debajo de los BOC,los explosivos que contienen nitroglicerina tienden a congelarse, por lo que se suele añadir una cierta cantidad de nitroglicol que hace bajar el punto de congelación a unos -20°C. '-- Todos estos fenómenos del diámetro de la carga. ---- 12. HUMOS 10.2. Desensibilización por efecto canal Si una columna de explosivo encartuchado se introduce en un barreno de mayor diámetro, la detonación de la carga va acompañada por un flujo de gases que se expanden por el espacio anular vacío comprimiendo al aire. El aire a alta presión ejerce una presión lateral sobre el explosivo, por delante del frente de detonación, resultando un aumento de la densidad y por consiguiente una desensibilización del mismo que puede provocar una caída de la velocidad de detonación. 146 La detonación de todo explosivo comercial produce vapor de agua, nitrógeno, dióxido de carbono, yeventualmente, sólidos y líquidos. Entre los gases inocuos citados existe siempre cierto porcentaje de gases tóxicos como el monóxido de carbono y los óxidos de nitrógeno. Al conjunto de todos esos productos resultantes se le designa por «humos». De acuerdo con la proporción de los gases nocivos, se ha establecido una escala de clasificación por grado de toxicidad para la exposiCión de los operadores después de las voladuras. ',,- '-- "- "'-- -/ TABLA 10.1. CLASES DE HUMOS (INSTITUTE OF MAKERS OF EXPLOSIVES. EE.UU.) -/ VOLUMEN DE GASES NOCIVOS (CO-NOz)-dm3 O - 4,53 4,53 - 9,34 9,34 - 18,96 .J .-'" CATEGORIA, 1.a 2.a 3.a Según esa clasificación los explosivos de primera categoría pueden ser empleados en cualquier labor subterránea, los de segunda sólo en las que se garantice buena ventilación y los de tercera SÓlO en superficie. Los agentes explosivos como el ANFO son más tóxicos que las dinamitas, pues generan mayor proporción de óxidos de nitrógeno. De acuerdo con algunas investigaciones, la toxicidad del NOz puede llegar a ser hasta 6,5 veces mayor que la del CO para una concentración molar dada. En España, las concentraciones límites de gases en labores subterráneas que son admisibles, en períodos de ocho horas o tiempos más cortos, están especificadas en la Instrucción Técnica Complementaria: 04.7.02. J .J Estas cifras se refieren a los gases producidos por el disparo de una carga de 200 g de explosivo, con su envoltura de papel, en la denominada «Bomba Bichel». J -/ BIBLlOGRAFIA -J - -J J J - BLANC, J. P., et THIARD, R.: «L'Energie des Explosifs». Explosifs, 1984. DICK, R., et al.: «Explosives and Blasting Procedures Manual». U.S. Bureau of Mines, 1983. DRURY, F. C., and WESTMAAS, D. J.: «Considerations Affecting the Selection and Use of ModernsChemical Explosives». SEE, 1980. DU PONT: «Blaster's Handbook», 16th Edition, 1980. ELlTH, N.: «Measuring the Properties of Explosives». Downline. ICI. September 1986. EXSA.: «Manual Práctico de Voladura», 1986. HAGAN, T. N.: «Explosives». AMF, 1985. HARRIES, G. y BEZTTIE, T.: «The Underwater Testing of Explosives and Blasting». 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