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
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
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
MATERIALES PIROTÉCNICOS
PROPELANTES
CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS EXPLOSIVOS
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
MATERIALES PIROTÉCNICOS
PROPELANTES
CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS EXPLOSIVOS
MATERIALES PIROTÉCNICOS
• THERMITA• COMPOSICIÓN DE RETARDO
• COMPUESTOS DE IGNICIÓN
• PÓLVORA NEGRA
Se emplean en la fabricación de elementos de retardo y fulminantes.
MATERIALES
EXPLOSIVOS
ALTOS EXPLOSIVOS
MATERIALES PIROTÉCNICOS
PROPELANTES
CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS EXPLOSIVOS
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)
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).
Es la medida del “contenido de energía” del explosivo y del trabajo que puede efectuar. Se mide mediante la prueba Trauzl que determina la capacidad de expansión que produce la detonación de 10 g de explosivo disparado dentro de una cavidad cilíndrica (70 cm3) abierta en la parte superior de un molde cilíndrico de plomo de dimensiones específicas.
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).
PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS
Propiedades de tiro:
• Potencia relativa (Trauzl).
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
• Brisance o poder rompedor (Hess).
• Velocidad de detonación, VOD (D`Autriche).
PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS
Propiedades de tiro:
• Potencia relativa (Trauzl).
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)
• Brisance o poder rompedor (Hess).
• Velocidad de detonación, VOD (D`Autriche).
• Densidad (p.e.).
PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS
Propiedades de tiro:
• Potencia relativa (Trauzl).
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:
• Brisance o poder rompedor (Hess).
• Velocidad de detonación, VOD (D`Autriche).
• Densidad (p.e.).
• Presión de detonación - energía.
PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS
Propiedades de tiro:
• Potencia relativa (Trauzl).
• Brisance o poder rompedor (Hess).
• Velocidad de detonación, VOD (D`Autriche).
• Densidad (p.e.).
• Presión de detonación - energía.
• Diámetro y densidad críticos.
PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS
Propiedades de tiro:
• Potencia relativa (Trauzl).
PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS
• Aptitud a la transmisión o simpatía (Factor de autoexcitación).
Propiedades de tiro:
PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS
• Sensibilidad a agentes externos.
• Aptitud a la transmisión o simpatía (Factor de autoexcitación).
Propiedades de tiro:
PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS
• Categoría de humos.• Sensibilidad a agentes externos.
• Aptitud a la transmisión o simpatía (Factor de autoexcitación).
Propiedades de tiro:
PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS
• Categoría de humos.• Resistencia al agua
• Sensibilidad a agentes externos.
• Aptitud a la transmisión o simpatía (Factor de autoexcitación).
Propiedades de tiro:
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:
PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS
• 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
ACCESORIOS DE VOLADURA
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).
ACCESORIOS DE VOLADURA
A) INICIADORES:
DETONADOR INSTANTÁNEO
DETONADOR TEMPORIZADO
HILOS DEALIMENTACIÓN
TAPÓN DECIERRE
VAINA METÁLICA
INFLAMADOR
CARGA BASE
CARGA PRIMARIA
PASTA RETARDADORA
PORTA RETARDOOPÉRCULO
DETONADOR ELÉCTRICO
ACCESORIOS DE VOLADURA
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
ACCESORIOS DE VOLADURA
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
ACCESORIOS DE VOLADURA
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:
ACCESORIOS DE VOLADURA
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:
ACCESORIOS DE VOLADURA
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.
ACCESORIOS DE VOLADURA
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.
ACCESORIOS DE VOLADURA
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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