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DYNO NOBEL CHILE CURSO DE EXPLOSIVOS 1 ...............................................................

CURSO DE EXPLOSIVOS

oooo000 2003 000ooooo

Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE 2 CURSO DE EXPLOSIVOS ...............................................................

BIBLIOGRAFÍA 1. Manual de Perforación y Voladura de rocas. a. (I.G.M.E. - Madrid 1987) 2. Manual de Explosivos. a. (IRECO CHILE Ltda.. - Santiago 1988) 3. Catálogos Técnicos de los Fabricantes. 4. Manual Técnico de Voladuras. a. (U.E.E. - Madrid 1989) 5. Manual de Operaciones. a. (Dyno Nobel Chile - Santiago 2001) 6. Manual de Entrenamiento. a. (Dyno Nobel Chile - Santiago 2001) 7. Manual de Seguridad. a. (Dyno Nobel Chile - Santiago 2001) 8. Manual Práctico de Tronaduras. a. (Hernán Muñoz Astete - Santiago 1989)

Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE CURSO DE EXPLOSIVOS 3 ............................................................... EXPLOSIVOS Y TRONADURA CAPITULO 1 INTRODUCCIÓN A pesar del gran avance que han experimentado los explosivos y sus accesorios a través del tiempo, especialmente en lo que a seguridad en su manipulación se refiere, esta actividad sigue siendo una de las más peligrosas en el campo industrial, donde la imprudencia, imprevisión y los inexpertos irresponsables, no tienen cabida. Se debe tomar consciencia que todo esfuerzo que se haga para llegar a dominar las técnicas, e impregnarse del espíritu mismo de la seguridad aplicada a la tronadura, permitirá contribuir a salvar vidas. La seguridad aplicada a la tronadura, no es nada más que el cúmulo de experiencias que la humanidad ha venido acumulando a través del tiempo, traducidas en ciertas metodologías de trabajo, cada vez más seguras, que han transformado estas peligrosas substancias, en inapreciables herramientas de trabajo, que ha hecho posible el bienestar de que goza la humanidad en estos tiempos. 1.-

CARACTERÍSTICAS DE LA REACCIÓN DE UN EXPLOSIVO Y SU MECANISMO DE IGNICIÓN Y PROPAGACIÓN

1.1.

Explosión. La reacción de un explosivo denominada explosión, es un proceso termoquímico en que sus componentes interaccionan en forma casi instantánea, con gran generación de gases calientes a elevada presión. Para que esto llegue a suceder, es necesario que la reacción sea exotérmica y que además se cumplan una serie de condiciones en una determinada secuencia, sin algunas de las cuales el proceso podría afectarse negativamente, discontinuarse o incluso ni siquiera llegarse a iniciar. En efecto, en primer lugar se requiere una fuente de ignición de cierta intensidad y por un determinado lapso de tiempo para iniciar el proceso, luego es necesario que se alcancen ciertos niveles de presión y temperatura mínimos de acuerdo con el tipo de explosivo de que se trate para la continuidad del proceso.

1.2.

Deflagración.

1.3.

Es el proceso exotérmico en que la transmisión de la reacción de descomposición se logra en la conductividad térmica. Detonación.

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DYNO NOBEL CHILE 4 CURSO DE EXPLOSIVOS ............................................................... Es el proceso fisicoquímico caracterizado por su gran velocidad de reacción y formación de gran cantidad de productos gaseosos a elevadas temperaturas que adquieren una gran fuerza expansiva. En la detonación la velocidad de las primeras moléculas gasificadas es tan grande que no ceden su calor por conductividad a la zona inalterada de la carga, sino que la transmiten por choque deformándola y produciendo su calentamiento y explosión adiabática con generación de nuevos gases. El proceso se repite con un movimiento ondulatorio que afecta a toda la masa explosiva ( onda de choque ). 1.4.

Fuentes de ignición. El calor necesario se puede aplicar directamente mediante un chispazo eléctrico, una llama transportada por una mecha de seguridad, una partícula metálica caliente etc. O en forma indirecta mediante impactos o choques que compriman adiabáticamente las burbujas de aire entrampadas en el explosivo. El tiempo requerido para que se generen estas condiciones se denomina retardo de inducción o tiempo de retardo y es característico de cada explosivo y de las condiciones ambientales del lugar donde está ubicado. Una vez que se han alcanzado a conformar la mínimas condiciones de presión y temperatura, el proceso continuará de acuerdo al tipo de explosivo de que se trate, así por ejemplo el mecanismo de propagación será diferente si se trata de un acuagel que utiliza partículas de trinitrotolueno uniformemente distribuidas como sensibilizante, que aquellos que utilizan burbujas de aire. Varios son los factores que pueden afectar los mecanismos específicos involucras en la rapidez que puede alcanzar la reacción explosiva, entre otras se tiene su composición química ya que, por ejemplo, mientras más se acerque a su balance de oxigeno perfecto mayor es su velocidad; su constitución física puesto que mientras menor es el tamaño de las partículas de sus ingredientes, mayor es su velocidad, etc. La reacción de un explosivo puede llegar a generar dos tipos de energía capaces de producir trabajo útil, la energía gaseosa y la energía de choque. En resumen se puede afirmar que todas las reacciones explosivas, vistas en cámara lenta, empiezan como una lenta combustión, y sólo según sean las circunstancias pueden evolucionar hacia la deflagración, explosión e incluso

Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE CURSO DE EXPLOSIVOS 5 ............................................................... la detonación. Una de las principales circunstancias es el tipo de explosivo, pues algunos como la pólvora negra, el pyrodex o el CCR, sólo llegan a deflagrar, nunca a detonar, fluctuando su velocidad entre los 600 y 1200 m/seg. y por esto se denominan explosivos lentos o deflagrantes, en contraposición con los que normalmente llegan a detonar y que clasifican como rápidos o detonantes. 1.5.

Proceso de detonación de un explosivo. Una vez que se ha iniciado el explosivo, el primer efecto que se produce es la generación de una onda de choque o presión que se propaga a través de su propia masa. Esta onda es portadora de la energía necesaria para activar las moléculas de la masa del explosivo alrededor del foco inicial energizado, provocando una reacción en cadena. A la vez que se produce esta onda la masa del explosivo que ha reaccionado produce una gran cantidad de gases a una elevada temperatura. Si esta presión secundaria actúa sobre el resto de la masa sin detonar, su efecto se suma a la onda de presión primaria, pasando de un proceso de deflagración a otro de detonación.

velocidad de reacción

detonación transición deflagración iniciación

Tiempo

En el caso en que la onda de presión de los gases actúen en sentido contrario a la masa de explosivo sin detonar, se produce un régimen de deflagración lenta , de tal forma que al ir perdiendo energía la onda de detonación primaria llega a ser incapaz de energizar al resto de la masa de explosivo, produciéndose la detención de la detonación.

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DYNO NOBEL CHILE 6 CURSO DE EXPLOSIVOS ............................................................... Roca Comprimida Onda Reflexión

Onda de choque o tensión Zona reacción Primaria Plano C-J

Gases expandiéndose

Roca intacta

Explosivo intacto Frente de detonación

La detonación consiste en la propagación de una reacción química que se mueve a través de un explosivo a una velocidad superior a la del sonido en dicho material, transformando a éste en nuevas especies químicas. En la figura, se aprecia que en la cabeza de la reacción viaja un choque puro que inicia la transformación química del explosivo, que tiene lugar a través de la zona de reacción para terminar en el plano llamado de ChapmanJouget ( C-J ), donde se admite el equilibrio químico, por lo menos en las detonaciones ideales. En los explosivos comerciales se producen reacciones químicas importantes por detrás del plano C-J, pudiendo afectar el rendimiento del explosivo no así a la velocidad de detonación. El ancho de la zona reacción primaria es inversamente proporcional a la potencia del explosivo, siendo este de milímetros en los explosivos potentes hasta varios centímetros en el caso del anfo. Por detrás del plano C-J se encuentran los productos de reacción y en algunos casos las partículas inertes. La mayoría de los productos son gases que alcanzan temperaturas entre los 1500 - 4000°C, y presiones que oscilan alrededor de los 500 - 1400 MPa. Los gases en estas condiciones de presión y temperatura se expanden rápidamente y producen un choque u onda de tensión alrededor del medio que les rodea. 1.6.

Termoquímica de los explosivos. Este tema se refiere a los cambios de energía interna principalmente en forma de calor. La energía almacenada en un explosivo se encuentra en forma de energía potencial, latente o estática. La energía potencial liberada a través del proceso de detonación se transforma en energía cinética o mecánica . Los cambios de energía se pueden calcular en forma aproximada en aquellos explosivos con un balance de oxígeno nulo o muy ajustado, con lo que

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DYNO NOBEL CHILE CURSO DE EXPLOSIVOS 7 ............................................................... en la detonación ideal sólo produce CO2 , H2O , N2 y O2 , pues es posible aplicar el método de análisis termodinámico. 1.7.

Calor de explosión. Es el calor desarrollado en la reacción de detonación, que es igual a la diferencia entre la suma de los calores de formación de los productos de la explosión y la suma de los calores de formación de los componentes del explosivo, se mide en KCal/Kg. y se designa por Q. Como los calores de formación se determinan a 20°C y a la presión atmosférica, este calor de explosión es a presión constante, pero en las condiciones de explosión el fenómeno ocurre a volumen constante, por lo tanto, es necesario hacer una corrección para obtener el calor desarrollado a volumen constante; si entre los productos de la explosión hay algún sólido, habrá otra corrección procedente del calor que absorbe para la fusión correspondiente. Una explosión puede ocurrir tanto al aire libre a presión atmosférica constante, como en una cámara confinada donde el volumen es constante. En ambos casos, la reacción libera la misma cantidad de energía, pero un explosivo no confinado gasta una parte determinada de energía al empujar el aire circundante. En una explosión confinada, se dispone de todo el calor liberado como energía útil. Cuando se produce una explosión a presión constante, ejerciéndose únicamente un trabajo de expansión o compresión, la primera ley termodinámica establece que : Qe = - ∆ ( Ue + PV ) Qe : Calor liberado por la explosión. Ue : Energía interna del explosivo. P : Presión. V : Volumen. Como Ue + PV es el calor contenido o entalpía Hp, entonces: Qe = -∆ Hp

Por lo tanto, el calor de explosión a presión constante es igual al cambio de entalpía que se puede determinar en base al balance térmico de la reacción, multiplicando los calores de formación de los productos por moles, por el número de moles que se forman de cada uno y sumándolas, para restar el calor de formación del explosivo : ∆ Hp ( explosivo ) = Hp ( producto ) - Hp ( explosivo ). Ing. Hernán Muñoz Astete

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SUSTANCIA

FORMUL A

PESO MOLECULAR

Alumina anhidra Gas oil Nitrometano Nitroglicerina

Al2 O3 CH2 CH3 O2 N C3 H5 O9 N3 C5 H8 O12 N4 C7 H5 O6 N3 CO

102.0 14.0 61.0 227.1

CALOR FORMACION ( Kcal/mol ) -399.1 -7.0 -21.3 -82.7

316.1

-123.0

227.1

-13.0

28.0

-26.4

C O2

44.0

-94.1

H2 O NH4 NO3 Al C N NO NO2

18.0 80.1 27.0 12.0 14.0 30.0 46.0

-57.8 -87.3 0.0 0.0 0.0 21.6 8.1

Pentrita Trilita Monóxido de Carbono Dióxido de Carbono Agua Nitrato amónico Aluminio Carbono Nitrógeno Oxido de nitrógeno Dióxido de nitrógeno

Determinar el calor de explosión de un kilo de anfo : 3 NH4 NO3 + CH2

CO2 + 7 H2 O + 3 N2

Hp ( explosivo ) = 3 ( - 87.3 ) + ( -7 ) = - 268 Kcal. Hp ( producto ) = ( - 94.1 ) + 7 ( -57.8 ) + 3 ( 0 ) = - 498.7 Kcal.

Luego: Qmp = - ∆ Hp ( explosivo ) = -( - 498.7 + 268 ) = 229.8 Kcal.

Como el peso molecular del explosivo es : Pm = 3 ( 80.1 ) + ( 14.0 ) = 254.3 gr.

Entonces el calor de explosión por kilogramo será :

Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE CURSO DE EXPLOSIVOS 9 ............................................................... Qk = 229.8 Kcal 254.3 gr.

x

1000 gr/Kg

=

903.7 KCal/Kg.

El calor a presión constante no tiene interés técnico, ya que el proceso de detonación tiene lugar a volumen constante, esto significa que debemos incrementar el calor a presión constante como el trabajo consumido en la expansión adiabática. Qmv = Qmp + 0.58 x ηpg. ηpg = N° de moles de los productos gaseosos.

Luego el calor desprendido por un kilogramo de Anfo será : Qkv = Qmv x 1000 = 229.8 + 0.58 x 11 = 236.18 x 1000 = 928.74 KCal/Kg. Pm 254.3 254.3

1.8.

Energía liberada durante la reacción de un explosivo. Los tipos de energía que son posibles que se generen en este tipo de reacción son calor, luz, sonido, presión gaseosa y energía de choque. Las 4 primeras son comunes para todos los explosivos deflagrantes y detonantes, mientras que la última sólo la liberan los explosivos rápidos, debido a que la genera una onda de choque. De todas ellas, sólo las 2 últimas son capaces de efectuar trabajo útil e indirectamente el calor al calentar los gases e incrementar su presión, pero como son diversas las proporciones con que se liberan en los diferentes explosivos, el usuario tiene la posibilidad de seleccionar el más adecuado a una determinada aplicación.

1.9.

Energía de choque. Es una forma de energía cinética generada por la onda de choque, cuya magnitud es función del producto de la velocidad de detonación al cuadrado por la densidad del explosivo, o lo que es lo mismo, de la presión ejercida por la onda detonante que se propaga a través de la columna, denominada presión de detonación. Es importante hacer hincapié en que la presión detonante generada por un cartucho de explosivo rápido no es igual en todas direcciones, siendo máxima en la dirección que se va desplazando la onda de choque, y por lo tanto en el extremo opuesto al de su iniciación, y cerca de cero en sus paredes laterales. Por estas razones, para obtener el máximo efecto fracturador de la presión detonante de una carga explosiva no confinada, es necesario asegurar la máxima área de contacto con el material que se desea quebrar, e iniciarla desde el extremo opuesto a la superficie de contacto explosivo- material. Si por el contrario se optara por colocar el cartucho de

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DYNO NOBEL CHILE 10 CURSO DE EXPLOSIVOS ............................................................... explosivo apoyado sobre su cara lateral y se iniciara desde uno de sus extremos, de modo que la detonación se desplazara paralelamente a la superficie del material, los efectos de la presión detonante se reducirán seriamente, quedando sujeto principalmente al impacto de la expansión final de los gases. 1.10. Energía gaseosa. Generada por el gran incremento de volumen que experimenta un explosivo sólido, liquido o una mezcla de ambos confinado en un pequeño espacio denominado tiro, al reaccionar y transformarse en un gran numero de moléculas livianas, en un brevísimo lapso. La presión gaseosa denominada también presión de explosión , depende del número de moléculas livianas liberadas por unidad de peso del explosivo, de la temperatura que alcanzan los gases por la acción del calor desprendido en el proceso, y de la relación de los diámetros del explosivo y del tiro. 1.11. Balance de oxígeno. Para asegurar la completa combustión en la mezcla explosiva, de tal forma que produzca la máxima potencia y el mínimo de gases nocivos, es necesario que se controle la cantidad de oxígeno de acuerdo con la cantidad de combustible. El balance de oxígeno se expresa como el porcentaje de ( + ) o deficiencia ( - ) de oxígeno en la mezcla, es decir el balance de oxígeno es el peso molecular del oxígeno requerido para la combustión completa, dividido por el peso molecular a usar. Un exceso de oxígeno produce óxidos de nitrógeno ( NO2 , N2 O4 , N2 O5 ), y un exceso de combustión produce monóxidos de carbono (CO ). 2 moléculas - gramos de nitrato de sodio liberan 5 átomos - gramos de oxígeno: 2 Na NO3

=

Na2 O + N2 + 5º

Luego el peso molecular del NaNO3 es 85 y del oxígeno atómico 16, entonces : Balance de Oxígeno : Pm Oxígeno Req. = 80 x 100 = + 47 % ( exceso ). Pm Nitrato

170

Otro ejemplo : El carbón requiere 2 átomos - gramos de oxígeno para su completa reacción :

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DYNO NOBEL CHILE CURSO DE EXPLOSIVOS 11 ............................................................... C + O2 = CO2

El peso molecular del carbón es 12 y del oxígeno 16, luego el balance de oxígeno del CO2 es : Balance = 32 / 12 = -2.67 = -267 % (deficiencia).

El balance de oxígeno es la suma algebraica de los balances de oxígeno de los ingredientes que lo componen. Si el balance es igual a cero implica que el explosivo entregará su máxima energía contenida. “ El balance de oxígeno de los explosivos encartuchados se calcula considerando el papel emparafinado que los contiene. Por lo que es un error remover el envoltorio, ya que la relación de los gases y la eficiencia del disparo cambiaran. ” 1.12. Volumen de explosión. Es el volumen que ocupan los gases producidos por un kilogramo de explosivo, también llamado volumen de gases en una explosión. El volumen molecular de cualquier gas, en condiciones normales es de 22,4 Lt. ,en el caso de la nitroglicerina se tiene que : 4 C 2 H5 ( N O 3 )

12 C O2 + 10 H2 O + 6 N2 + O2

La explosión de 1 gr/mol de nitroglicerina genera 7,25 gr/mol. de productos gaseosos a 0°C y a presión atmosférica, por lo que el volumen de explosión será : 7,25 gr/mol

x

22,4 Lt/ gr/mol = 162,4 litros.

A una temperatura mayor, el volumen de gas aumentará de acuerdo a la ley de Gay - Lussac. Si consideramos, en el ejemplo anterior, un incremento de 15°C se tiene que 162,4 x 288/273 =

171,3 Litros.

Normalmente, el volumen de explosión se expresa en moles de gas por kilogramos de explosivo según : ηpg x 1000 / ηexp x Pm , donde : η pg = Moles de gas η exp = Moles de explosivo Pm = Peso molecular del explosivo.

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DYNO NOBEL CHILE 12 CURSO DE EXPLOSIVOS ............................................................... 29 x 1000 / 4 x 227,1

= 31,92 moles de gas por kilogramo de nitroglicerina.

CAPITULO 2 2.

PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS.

2.1.

Introducción. Mucho han cambiado las circunstancias desde que se empezaron a utilizar los explosivos en minería. En aquellos tiempos todo era más fácil sólo se contaba con un explosivo para resolver todos los problemas y los resultados eran espectaculares respecto de los que se conseguían con el fuego. Hoy en día se dispone de por lo menos 3 tipos diferentes, dinamitas, slurries y anfo, y muchas mezclas explosivas en cada una de ellas, obligando a los usuarios a tener que decidirse por alguno de ellos en cada ocasión, para lo cual es necesario conocer las propiedades que permitan establecer las diferencias que existan entre ellos. Si bien es cierto son muchas las propiedades de los explosivos, sólo se verán las que juegan un papel más importante en la selección, a saber: Diámetro crítico Capacidad de resistir la acción del agua y la presión acuosa Calidad de gases Inflamabilidad Capacidad de funcionar bajo diferentes condiciones de temperatura Sensibilidad a la iniciación y a la propagación Velocidad de reacción Presión detonante Densidad Fuerza Cohesión. En una primera aproximación podrá parecer ventajoso que el explosivo a usar fuera el mejor en todas estas propiedades, pero normalmente resultaría un explosivo sobredimensionado y caro, que no mejoraría substancialmente la calidad de la tronadura, pero si podría incrementar significativamente los costos, como podría ser el caso de usar un explosivo resistente al agua en un tiro seco, o el emplear uno de pequeño diámetro crítico en un tiro de gran tamaño.

Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE CURSO DE EXPLOSIVOS 13 ............................................................... Para obviar estas dificultades y poder tomar la mejor determinación posible, es necesario utilizar algún tipo de estrategia que permita establecer sistemáticamente, el grado de importancia que tendría bajo diferentes puntos de vista, cada una de las propiedades y luego evaluar los explosivos disponibles, de acuerdo por ejemplo a los siguientes criterios propuestos por Konya ( 1990 ). • Capacidad para funcionar apropiadamente en el medio en que se va a efectuar la tronadura o propiedades ambientales. • Propiedades de funcionamiento. • Costos. Es importante tener presente que primero se deben satisfacer las exigencias técnicas y luego preocuparse de los costos. Con el objeto de proporcionar algunos valores generales en relación a las propiedades que se van a ir describiendo, se optará por subdividir los 3 tipos de explosivos que se están usando en la actualidad, en la siguiente manera: A)

Dinamita.

1.

Dinamitas granulares: Aspecto granular y sólo nitroglicerina como sensibilizante.

2.

Dinamitas gelatinas: Aspecto gelatinoso con nitroglicerina y nitrocelulosa como ensiblizante.

3.

Dinamitas Permisibles: Son dinamitas con nitriglicerina, con adición de cloruro de sodio, que inhiben la formación de llamas, por lo tanto son utilizadas en la minería del carbón.

B)

Slurries.

1.

Slurries encartuchados: Se transportan envasados en mangas de polietileno.

2.

Slurries a granel: Son bombeados desde camiones cargadores o camiones fábrica, directamente al interior de los tiros.

C)

Emulsiones Explosivas:

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DYNO NOBEL CHILE 14 CURSO DE EXPLOSIVOS ............................................................... 1.

Emulsiones encartuchadas: Son las llamadas emulsiones de pequeño diámetro y generalmente vienen envasadas en mangas plásticas, su diámetro crítico es de 1 pulgada y son encartuchadas en largos de 8, 16 y 32 pulgadas, según su diámetro.

2.

Emulsiones a granel: Son bombeadas desde camiones cargadores o camiones fábrica, directamente al interior de los tiros.

D)

Anfo.

1.

Anfo cargado neumáticamente: El anfo a granel es transportado al interior del tiro por aire comprimido, incrementando su densidad por fractura de los prill. Se usa principalmente en minería subterránea.

2.

Anfo vaciado o cargado a granel: El explosivo se deja caer en los tiros verticales o cercano a la vertical de las minas a tajo abierto. El vaciado se efectúa directamente en los tiros o en el interior de mangas cuando hay presencia de agua.

3.

Anfo encartuchado: La mezcla explosiva es colocada en tubos de papel o de plástico de una determinada longitud.

4.

Anfos Aluminizados: Son anfos mezclados por porcentajes de aluminio en polvo para dar al explosivo una mayor potencia, los porcentajes de aluminio en polvo van desde un 2, 4, 6, 8, 10 y 12 %, disminuyendo la velocidad de detonación a medida que sube el porcentaje de aluminio, este tipo de anfo es utilizado en cargas de fondo, donde se necesita una mayor potencia de la carga explosiva en el pozo. Anfos diluidos: Son anfos de menor densidad a los cuales se les ha agregado un porcentaje de poliestileno finamente granulado, los porcentajes van de un 20, 30 y 40 %. Este tipo de anfo es usado en los tiros de pared, para evitar sobre perforaciones y dejar taludes lisos y firmes.

5.

6.

Anfo pesado: Consiste en una mezcla variable de Anfo y emulsión de acuerdo a la energía o a la resistencia al agua que se requiera.

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DYNO NOBEL CHILE CURSO DE EXPLOSIVOS 15 ............................................................... 2.2.-

PROPIEDADES AMBIENTALES DE LOS EXPLOSIVOS. A)

Sensibilidad a la propagación: Es una propiedad que define la habilidad con que se propaga la detonación en forma estable a través de toda la longitud de la carga, y permite determinar el diámetro mínimo de la columna explosiva que sea capaz de detonar en forma segura, denominado diámetro crítico. Su dimensión varía desde algunas milésimas de pulgadas en algunos explosivos como la nitroglicerina, hasta varias pulgadas en algunas emulsiones o acuageles. Para que un explosivo reaccione adecuadamente tiene que tener un diámetro mayor que su diámetro crítico, por lo tanto el diámetro de perforación es una limitante importante en la selección de un explosivo, debido a que se constituye en el diámetro mínimo que puede tener la columna de la carga.

B)

Resistencia al agua: Es una medida de la capacidad que tiene un explosivo de detonar después de estar expuesto a la acción del agua, sin sufrir detrimento en su funcionamiento. La resistencia al agua puede provenir de la composición del explosivo en sí, y se denomina resistencia al agua interna, en contraposición de la proveniente del tipo de envase del explosivo, denominada externa.

C)

Tolerancia a la presión: Establece la capacidad de un explosivo de soportar las presiones de una columna de agua subterránea, o del peso de la parte superior de la carga explosiva, sin sufrir alteraciones en su funcionamiento. Para cuantificar esta propiedad, se deben efectuar una serie de pruebas, con muestras que han sido previamente sometidas a la acción de crecientes presiones hidrostáticas, mediante la inmersión en agua a profundidades cada vez mayores, o sometiéndolas dentro de un tubo plástico de alta resistencia, previamente sumergida en una pequeña porción de agua existente en su fondo, a la acción compresiva de varios niveles de intensidades de presión neumática, para establecer la máxima presión a la cual se consigue que la muestra detone.

D)

Gases: Denomínase así al conjunto de productos resultante de una tronadura, que comprende los gases inocuos de vapor de agua, nitrógeno, dióxido de carbona; algunos productos sólidos y líquidos y los gases tóxicos como el monóxido de carbono y los óxidos de nitrógeno. Bajo la designación de clases, se pretende clasificarlos según su contenido de gases tóxicos, compuestos principalmente por

Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE 16 CURSO DE EXPLOSIVOS ............................................................... monóxidos de carbón ( CO ) y oxido de nitrógeno ( NO Y NO2 ). La emisión de gases nocivos, aún por parte de explosivos bien balanceados, se debe a muchos factores entre los cuales se tiene un deficiente cebado, una inadecuada resistencia al agua, un diámetro de columna de carga demasiado pequeño o una prematura pérdida de confinamiento. TABLA CALIDAD DE LOS HUMOS CALIDAD DE LOS HUMOS 1 2 3

PIES CUBICOS DE GASES NOCIVOS POR 200 GR DE EXPLOSIVO 0,00 - 0,16 0,16 - 0,33 0,33 - 0,67

Uno de los gases producto de la explosión es el monóxido de carbono, que es incoloro e insípedo, siendo en pequeñas concentraciones muy peligroso. Actúa sobre la sangre, disminuyendo su capacidad de absorber oxígeno. El oxígeno que se le debe administrar a la víctima de este gas, es una mezcla de 95% de oxígeno y 5% de dióxido de carbono. Bajo ninguna circunstancia debe permitírsele a la víctima hacer un esfuerzo innecesario, ya que es peligroso para el corazón. Los síntomas de envenenamiento por monóxido de carbono es debilidad o falta de energía, somnolencia, disminución del discernimiento, dolor de cabeza y nauseas.

millón

Partes por

EFECTO DEL CO

800 700 600 500 400 3 0 0no 200 1 0 0percibe 0f t 1

peligra vida dolor cabeza percibe efectos

2

Muerte

3

E x p o s ic ió n e n h o ra s

Los gases óxido - nitrosos , generalmente se hacen presente en forma de dióxido nitroso, que es un gas rojizo y ocre en muy bajas concentraciones. Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE CURSO DE EXPLOSIVOS 17 ............................................................... Estas características son muy significativas y peligrosas, pues pueden ser mortales antes de que puedan ser vistos. Los síntomas son el escozor de los ojos y tos. Una de sus características principales es que sus efectos no son inmediatos, las dificultades pulmonares que trae como consecuencia su aspiración, comenzarán después de 2 o 3 días . Los gases irritan los tejidos pulmonares y esto causa una gradual acumulación de líquido en los pulmones. Laq habilidad de los pulmones para absorber oxígeno se ve disminuida y comienza a aparecer un color azulado en la piel y los labios de la víctima. La muerte de la víctima ocurre por ahogo debido al líquido que llena sus pulmones.

H

MUERTE

3

TOS

O R A

IRRITACION 2 GARGANTA

S 1 NO PERCIBE EFECTOS 50

PELIGRO VIDA 100

150 200 PARTES POR

300 400 MILLON

E)

Inflamabilidad: Propiedad destinada a establecer el grado de facilidad con que un explosivo puede ser iniciado con una chispa, fuego o llama, fluctuando desde algunos que pueden detonar por la acción de una simple chispa, hasta otros que expuestos a la acción del fuego pueden llegar a quemarse sin que detonen. Como norma general debe considerarse a todos los explosivos altamente inflamables y tomarse todas las medidas de seguridad en su manipulación, transporte y almacenamiento.

F)

Resistencia a la temperatura: Es una propiedad que pretende establecer la cantidad necesaria que tienen los explosivos de estar expuestos a la acción de temperaturas extremadamente caliente o fría, o a frecuentes variaciones de ésta, sin ser iniciada o sufrir alteración significativa en su funcionamiento. Esta propiedad juega un papel muy importante en el almacenamiento

Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE 18 CURSO DE EXPLOSIVOS ............................................................... de los explosivos, porque de ella depende en gran medida del grado de deterioro que puedan experimentar durante el tiempo que tengan que permanecer en los polvorines, en espera de ser utilizados. 2.3.

PROPIEDADES DE FUNCIONAMIENTO DE LOS EXPLOSIVOS. Efectuada la preselección de los explosivos capaces de satisfacer las restricciones ambientales, del lugar donde se va a efectuar la tronadura, se deben considerar características de funcionamiento para su selección final, las principales de las cuales son: 1. Velocidad de detonación: Definida como la rapidez con que se desplaza la reacción a lo largo de la carga explosiva es una de las propiedades más importantes, debido a que de ella depende la potencia que alcanza el explosivo para romper roca y la proporción de energía que alcanza a realizar trabajo útil antes de que se disipe. En efecto, los explosivos son capaces de hacer lo que hacen, no por la cantidad de energía que contienen, sino a la rapidez con que la liberan. Las velocidades de los explosivos comerciales varían entre 1.500 a 7.900 m/seg., dependiendo principalmente de los ingredientes que lo componen, granulometría, densidad, diámetro del explosivo y grado de confinamiento. Estos parámetros tienen un efecto mucho mayor en la velocidad de los agentes explosivos que en los explosivos convencionales, lo que ha permitido, a los fabricantes, ofrecer una gran gama de explosivos, facilitando el trabajo a los usuarios, ya que las diferentes velocidades les permite controlar más fácilmente la granulometría del material tronado y la estabilidad de los taludes así como las cajas y techos de las labores. Existe una teoría sobre la fragmentación, bastante popular en la actualidad, que indica que la roca afectada por una tronadura, primero es sometida a grandes esfuerzos por una onda de choque que se desplaza en todo sentido a partir de la columna explosiva, provocando su fragmentación parcial y agrietamiento radial, tanto mayor cuanto más veloz es el explosivo, y luego el gas se introduce en las grietas, prolongándolas y terminando por fracturar y desplazar la roca. De aquí que en el caso de que se desea tronar una roca dura , es preferible usar un explosivo veloz capaz de generar gran fracturamiento, y si se trata de una formación blanda resulta más favorable un explosivo más lento, que más bien desplace la roca. En el caso de parches es indispensable utilizar un explosivo de alta velocidad.

Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE CURSO DE EXPLOSIVOS 19 ............................................................... Existen 3 métodos prácticos para medir la velocidad de detonación, ellos son : Oscilógrafo. El explosivo se coloca dentro de un tubo de acero, en cuya longitud se han practicado más o menos 12 perforaciones. Mediante un cable subterráneo que viene de las placas verticales del oscilógrafo, se introduce un polo en las perforaciones, de modo que quede en contacto con el explosivo a través de las perforaciones, el cable que sirve de contacto queda totalmente aislado del tubo mediante corcho, el otro polo se pasa a través de la masa del explosivo. Una alteración cualquiera en las placas deformará la onda en un pequeño instante, lo que queda representado en la pantalla mediante una deformación superpuesta ( peak ). Este circuito comienza cuando se acciona el disparador para iniciar el fulminante y este a su vez inicia al explosivo, la onda de detonación avanza ionizando los gases formados en el frente de la onda, estos gases ionizados, cierran el circuito entre los polos puestos en las perforaciones y tierra, en la medida que avanza la onda de detonación en el explosivo, produciendo pulsaciones que aparecen como ‘ peak ‘ en la pantalla, estos peak quedan impresos en una fotografía, por lo que el tiempo entre ellos puede ser medido exactamente. La velocidad se puede medir con una exactitud aproximada del 2%. OSCILOGRAFO :

1 1

1 oscilados

barrido interno diente de sierra

20 µ seg.

2

Cronógrafo de chispa siemens. Tiene una zona de medición de 0,1 a 0,000001 segundos, consiste en un circuito eléctrico establecido a través de la masa del explosivo, el Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE 20 CURSO DE EXPLOSIVOS ............................................................... que es interrumpido por la onda de detonación en 2 puntos, haciendo saltar 2 chispas sobre la superficie de un tambor recubierto con negro de humo y animado de alta velocidad de rotación. Luego conocida la distancia entre las 2 marcas y la velocidad periférica del tambor, se deduce la velocidad de detonación. En los laboratorios del Instituto de Investigaciónes y Control del Ejército, existe un cronógrafo como el descrito que ellos llaman Methegang, especial para cordones detonantes. Método indirecto de Dautriche. La base es una guía detonante cuya velocidad de detonación es constante, si los extremos de la guía se queman simultáneamente, la onda de detonación se encontrará en el medio de la longitud de la guía, del mismo modo si los extremos son detonados con diferencia de tiempos, la distancia desde el punto medio de la guía hasta el punto donde se encuentran las 2 ondas detonantes es directamente proporcional al intervalo de tiempo entre las detonaciones de los extremos. Entonces si se conoce la distancia entre el centro de la guía y el punto de encuentro de la onda, se puede calcular el intervalo de tiempo entre las detonaciones de los extremos, ya que la velocidad de la guía detonante es conocida.

A

B

D centro guía

2.

Presión de detonación: Es la presión generada por la onda de choque justo en la parte posterior de la zona de reacción de un explosivo, denominado plano C - J, constituyéndose en un buen indicador de su potencialidad fracturadora. Además, una elevada presión detonante es requisito

Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE CURSO DE EXPLOSIVOS 21 ............................................................... indispensable para que un explosivo eficientemente como cebo o como parche.

pueda

ser

utilizado

La presión detonante de los explosivos comerciales fluctúa entre los 500 y 1.500 Mpa. Si bien es cierto que puede haber una relación entre la presión de detonante y la presión de hoyo, esta no es necesariamente lineal. La presión detonante se puede determinar en forma aproximada en función de su velocidad al cuadrado, y de su densidad según algunas fórmulas propuestas por varios especialistas, una de las cuales sería la siguiente : PD = 2,325 x 10-7 x V2 x σ Donde : PD = Presión detonante ( Kbar ) V = Velocidad de detonación ( pie/ seg. ) σ = Densidad ( gr/ cc ) 3.

Sensibilidad: Se define como el grado de dificultad explosivo puede ser iniciado.

o facilidad con que un

De acuerdo a que la iniciación sea prematura o no, se tienen 2 posibilidades: 3.1. Acción controlada: La sensibilidad a la iniciación es determinada en función de los requerimientos de su cebado, el tamaño de la carga iniciadora y la cantidad de energía óptima. Se determina colocando un cartucho de explosivo de un diámetro y longitud determinada sobre una placa de plomo, e iniciándolo con cebos de tamaño y/o potencia creciente, determinando las condiciones óptimas de iniciación en base al efecto producido sobre la placa. 3.2. Acción incontrolada: La determinación de este tipo de sensibilidad a la iniciación pretende establecer las precauciones que se deben tomar con un determinado explosivo, en su manipulación, almacenamiento y transporte, para que no se produzcan detonaciones prematuras que pongan en riesgo la integridad física del personal , de las Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE 22 CURSO DE EXPLOSIVOS ............................................................... instalaciones y equipos. Básicamente comprende las sensibilidades al calor, al impacto o choque y a la fricción. 3.3

Sensibilidad al calor. Un modo de medir esta sensibilidad es por medio de una marmita esférica de hierro o de cobre, de unos 14 cm. de diámetro y provisto de una tapa con 4 orificios, de los cuales uno es central y los otros periféricos, cada uno de estos orificios posee un tapón perforado que dejan paso a un termómetro ubicado en el orificio central protegido contra los efectos de la explosión, graduado de 0,5°C desde 0°C hasta 360°C, las otras tres perforaciones son usadas por 3 tubos de ensayo de 15 mm. de diámetro interior. Se procede del siguiente modo: se llena la marmita hasta 2 cm. de su borde con un liquido de alto punto de ebullición conocido, tal como aceite, parafina liquida, etc., siendo recomendable la aleación de Wood por su baja fusión y alto punto de ebullición, después se ubican muestras de explosivo en cada uno de los tubos de ensayo, de 0,10 hasta 0,50 gr. y finalmente se da fuego al mechero ubicado bajo la marmita, graduando su llama de modo que la temperatura se eleve a razón de 5 gr/min; luego observando atentamente el termómetro, se anotaría la indicación correspondiente al momento en que ocurriese la ignición o la detonación de alguna muestra.

3.4. Sensibilidad al choque o impacto. Se hace mediante la prueba que consiste en la caída de un peso determinado a alturas crecientes hasta llegar a la altura a la cual se produce la respuesta explosiva. Se usa un aparato llamado “ martillo de caída “ y se usan mazos de 2 a 10 Kg.; este método de medida de la sensibilidad al choque se presta muy bien para los explosivos de alta sensibilidad, pero para explosivos industriales como los agentes de tronadura y slurries, el nivel de impacto es muy pequeño como para lograr detonarlos. Para este tipo de explosivos se han diseñado métodos de impacto de placas o proyectiles de alta velocidad, así se prueban con disparos de balas de fusil de diferentes pesos y velocidades, como también con placas metálicas lanzadas por medio de explosivos. . 3.5. Sensibilidad al roce. Para esta prueba, puede emplearse un mortero de porcelana no vidriada de 10 cm. de diámetro y 6 cm. de altura, con un mango de igual material, se procede sometiendo 0,55 gr. de explosivo a una

Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE CURSO DE EXPLOSIVOS 23 ............................................................... fricción prudente, anotando al frotar si se producen o no decrepitaciones débiles o fuertes. El U.S. Bureau of Mining, posee un yunque de acero de superficie lisa, sobre el cual puede resbalar otra pieza de acero en forma de zapato, montada en el extremo de un largo brazo; dicho zapato se le puede dar una aspereza suficiente, y puede ser cargado con pesos progresivos para graduar los efectos sobre el explosivo, ubicado sobre la superficie del yunque. 3.6. Sensibilidad a la iniciación por detonación. Se determina sometiendo sucesivamente una misma cantidadde explosivo, a la acción de diferentes detonadores de creciente potencia, hasta encontrar el más débil, capaz de provocar la explosión, el material ensayado debe ser colocado en cartuchos. Las sustancias explosivas, necesitan de un impulso inicial para llegar a su estado de detonación en mayor o menor grado.

3.7. Sensibilidad a la iniciación por simpatía. Es la capacidad que poseen algunos explosivos de ser iniciados, sin necesidad del contacto entre el iniciador y el explosivo, los que pueden encontrarse distanciados, por cierto espacio intermedio. La forma de medir esta sensibilidad, consiste en disponer linealmente una serie de pequeños cartuchos del explosivo iguales, y separados unos de otros por distancia crecientes; luego se provoca la detonación del primero de los cartuchos y se observa hasta donde sw prolonga el efecto; finalmente se adopta como distancia máxima de detonación por simpatía, a la mayor distancia existente entre 2 cartuchos que se inician. Los factores que influyen en los resultados de esta prueba son: naturaleza del explosivo, naturaleza del iniciador, tipos de superficie en que descansan el iniciador y el explosivo, la naturaleza del medio interpuesto entre ellos y el diámetro del explosivo ( a mayor diámetro, mayor es la sensibilidad por simpatía ). Los factores que influyen en la sensibilidad son: Condiciones de división de la masa explosiva (tamaño grano). Ing. Hernán Muñoz Astete

del

DYNO NOBEL CHILE 24 CURSO DE EXPLOSIVOS ............................................................... Temperatura. Condición de confinamiento. Por la mezcla o no con otros cuerpos químicamente inertes Causa desencadenantes de la transformación. Otras características que es necesario agregar son: 1.

Masa Crítica : Es la cantidad mínima de un explosivo para lograr su iniciación. Esta cantidad es variable dependiendo del tipo de explosivo y de la potencia del iniciador; en cargas explosivas encartuchadas o cargas en perforaciones cilíndricas esta masa crítica esta directamente relacionada con el diámetro de contacto entre cartuchos, o bien , con el diámetro de la perforación para el caso de tratarse de agentes de tronadura como Anfo u otros, en estos casos se habla de Diámetro Crítico , es decir, es el diámetro mínimo para lograr la detonación de la carga explosiva; se recomienda para fines prácticos el uso de cargas explosivas cuyo diámetro sea al menos 1,3 veces el diámetro crítico para lograr una buena detonación de la columna explosiva.

2.

Hidroscopicidad : Es la capacidad de absorción y retención de humedad de los explosivos, humedada que afecta tanto su sensibilidad como su estabilidad, algunos factores afectados son el enfriamiento, que produce una absorción de calor al evaporarse la humedad, produciendo una disminución en la temperatura de reacción; la discontinuidad en la descomposición que produce una reacción hidrolítica inducida por la humedad que produce ácido nítrico y nitroso; y la corrosión que produce una interacción de los productos de la hidrólisis con los componentes de los explosivos.

3.

Volatilidad : Para los explosivos es importante que posean baja volatilidad, de tal modo que a las tempetraturas de carguío, manejo y almacenamiento sea muy baja. Una alta volatilidad puede causar pérdidas por evaporación, desarrollo indeseable de presión dentro del envoltorio del explosivo, etc.

4.

Densidad: La densidad de los explosivos comerciales fluctúa normalmente entre 0,8 y 1,6 gr/cc. En los explosivos convencionales existe una correlación recíproca entre sus densidades y contenido de energía,

Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE CURSO DE EXPLOSIVOS 25 ............................................................... pero no en los explosivos modernos como los acuageles y las emulsiones, en que con frecuencia mezclas de igual densidad contienen muy diferentes cantidades de energía. Es por esto que el factor de carga ha perdido vigencia, siendo mucho más repesentativo el factor de energía. En todo explosivo se distinguen 3 densidades: 4.1

Densidad absoluta o de cristal : Se define como el peso del explosivo puro (cristalizado), que esta contenido en la unidad de volumen, sin intersticios alguno de aire.

4.2

Densidad de carga : Se define como el peso del explosivo, que esta contenido en la unidad de volumen, correspondiente a la fracción con carga de la perforación ; esta densidad es la de mayor importancia en el proceso de detonación .

4.3

Densidad gravimétrica o aparente : Es el peso de un litro de explosivo en condiciones normales. Si un explosivo pudiese teóricamente llegar a tener densidad de cristal, lo que en la práctica es imposible, sus moléculas estarían tan fijamente interaccionadas entre sí , que sería imposible su detonación. Explosivos más densos, aunque más caros, pueden resultar más económicos, en rocas duras de alto costo de perforación, debido a que se pueden incrementar sensiblemente el burden y el espaciamiento, disminuyendo significativamente el número de tiros.

5.

Potencia o Fuerza: Es esta propiedad muy controvertida, catalogada por algunos como muy importante debido a que pretende establecer la energía contenida por un explosivo, y por lo tanto su posibilidad de efectuar trabajo útil de determinada magnitud, y de muy engañosa por otros porque aún cuando dos explosivos, contengan la misma energía, normalmente presentan diferentes potencialidades de efectuar trabajos útiles, debido entre otras cosas a que tienen diferentes velocidades de detonación o densidades. La fuerza o potencia del explosivo es la habilidad para desplazar el medio confinante, es la cantidad de energía liberada por la explosión. Existen 2 formas de catalogar la potencia de un explosivo:

Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE 26 CURSO DE EXPLOSIVOS ............................................................... •

Potencia en volumen, que es la energía por unidad de volumen y Potencia en peso que es la energía por unidad de peso.

•

5.1.1. Métodos de cálculo de la potencia Uno de estos métodos la correlaciona con la energía termodinámica máxima disponible A, definida por la ecuación:

A=

∫

Vf pdv = Q - q Vi

Donde p es la presión, v el volumen específico, Q el calor de explosión y q el calor dejado en los productos de detonación después del proceso de trabajo. Esta ecuación se puede integrar por una ecuación de estado y por la segunda ley de la termodinámica : pv = RT + α ( V ) P

, ecuación de estado

CvdT = - pdv 5.1.2. Langefors utiliza la siguiente fórmula para determinar la potencia en peso: S =5 Q + 1 V 6 Qo 6 Vo donde :

Q = calor de reacción Kcal/Kg. V = Volumen de gas / Kg. de explosivo S = potencia en peso

El suscrito ‘o’, se refiere al explosivo estandar sobre el que se medirá la potencia relativa del explosivo en cuestión. 5.1.3. Numero de TRAUZL o cifra de TRAUZL. Este número o cifra representa el ahuecamiento en cm. cúbicos que dejan los explosivos en un bloque de ploma. Esta prueba consiste en detonar una carga de 10 gr. de explosivos de ensayo iniciado con un detonador N°8, dentro de una perforación de 25 mm . de diámetro y 125 mm. de profundidad, realizada en un bloque de plomo dulce de 200 mm. de diámetro y 200 mm. de altura, cuya masa debe encontrarse a 15°C. Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE CURSO DE EXPLOSIVOS 27 ............................................................... Luego comparando la masa ‘ m ‘ del explosivo ensayado con la masa ‘ m1 ‘ del ácido pícnico cdapaz de provocar el mismo ensanchamiento, se obtiene el coeficiente de utilización práctica C. U. P. C. U. P = m1 X 100 Algunos valores obtenidos son: NITROGLICOL NITROGLICERINA HEXOGEN PETN TETRIL ACIDO PICNICO DINITROTOLUENO AZIDA DE PLOMO POLVORA NEGRA

125

600 cm3 550 cm3 520 cm3 530 cm3 350 cm3 300 cm3 190 cm3 110 cm3 30 cm3

200 200

5.1.4.

Bomba de arena: El poder rompedor de un explosivo puede medirse por la explosión de una pequeña cantidad de éste en una ‘ bomba de arena ‘ , la cual es una vasija de paredes gruesas, de modo de resistir la explosión sin romperse, que contiene en su interior 200 gr. de arena silícea de tamaño mas o menos uniforme, que pasa a través de la malla 20 y es retenida en la malla 30, luego el explosivo a probar es sumergido en la arena cerrándose posteriormente y haciéndolo detonar, luego de la explosión se tamiza la arena y el peso de ésta que pasa a través de la malla 30 se considera como una medida del poder rompedor del explosivo ensayado.

Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE 28 CURSO DE EXPLOSIVOS ............................................................... 5.1.5.

Péndulo Balístico: Este péndulo consiste en un mortero se 400 kg. suspendido de una varilla de 8 m. de largo, en el interior del cual se colocan 10 gramos de la muestra explosiva que posteriormente se cubre con un proyectil cuidadosamente ajustado, al detonar el explosivo, la fuerza de los gases dispara el proyectil y el mortero retrocede, midiéndose entonces el ángulo descrito por el mortero respecto de la vertical, este valor medido se compara con el ángulo obtenido de igual modo con 10 gramos de Pollar Blasting Gelatin, ( 92% nitroglicerina, 8% nitrocelulosa, de = 1,55 ) o bién, con 10 gramos de T.N.T. El trabajo obtenido se expresa en porcentaje en forma de “ fuerza peso “ o “ fuerza - volumen “. Fuerza = ( 1 - cos α ) x 100 ( 1 - cos β) β = ángulo máximo con Pollar Blasting α = ángulo máximo con el explosivo a probar.

5.1.6. Método del domo de agua: Se basa en la veloci proyectil dad α 18 Kg inicial del centro del fulm. + exp 10 kg penac ho o domo de agua pulverizada, producida cuando se detona una carga lo suficientemente cercana a la superficie del agua. Este método proporciona una medida cuantitativa de la potencia relativa, usando un explosivo estandar adecuado. Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE CURSO DE EXPLOSIVOS 29 ............................................................... La única limitación seria es la disponibilidad de agua adecuada. Para que este método sea cuantitativo, se deben detonar cargas de tamaño y forma fija a profundidad también fija, 10 Kg. es un tamaño adecuado así como 3 Mt. es una profundidad adecuada. La velocidad del centro del domo se mide con una cámara rápida ( 64 marcos por segundo es suficiente ) o en estudios semicuantitativos, midiendo la altura máxima de la elevación del centro del domo. 5.1.7.

Método del cráter : Es un excelente método relativo para medir la potencia, limitada sólo por la incomodidad, el costo y la disponibilidad de una formación rocosa uniforme y de adecuada extensión. Requiere además de un estandar adecuado. Simplemente se mide el volumen relativo del cráter formado por una carga dada que se detona a una profundidad que guarda una relación constante con la profundidad crítica, o bien se puede utilizar resultados en la profundidad crítica misma, resultados que se relacionan con un estandar adecuado. Obviamente se deben efectuar suficientes detonaciones para determinar la profundidad crítica con cada carga que se prueba, igual que con la carga estandar o de referencia. El costo es prohibitivo para el uso rutinario de este método.

5.1.7.

Método sísmico: En principio es similar al del cráter y al del domo de agua en lo que se relaciona con el uso de cargas grandes y proporciona una medida de la potencia más bien relativa que absoluta. Las cargas se detonan bajo condiciones fijas a una distancia fija de cientos de metros del sismógrafo. El mejor medio para colocar la carga es en un estanque con agua, pero puede ser también alguna formación sólida uniforme, por ejemplo un terreno arenoso o aluvial. El estanque de agua tiene la ventaja de que se puede efectuar simultáneamente los métodos sísmico y del domo de agua, y además cuesta mucho menos mantener. La formula utilizada para calcular la potencia relativa sísmica S es: S =

Wo ( d / do ) 1/m W

Donde, W es el peso del explosivo a determinar la potencia , Wo es el peso del explosivo estandar de referencia, d es la amplitud sísmica medida con el sismógrafo del explosivo desconocido, do es la amplitud del explosivo estandar y m es una cuenta empírica Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE 30 CURSO DE EXPLOSIVOS ............................................................... que depende fundamentalmentedel medio donde se efectúan las pruebas ( agua o arena ). Como d = KW m, donde K es una constante de proporcionalidad, m se puede determinar para un explosivo dado en un medio dado, midiendo d para distintos pesos del mismo explosivo. Luego se grafican los puntos en un gráfico log-log en donde m es la pendiente de la recta de menor ajuste. 6.

Cohesión: Es una forma de establecer la mayor o menor facilidad que tiene un explosivo de mantener su forma original. Según sean las circunstancias, el explosivo debe tener un comportamiento bien específico al respecto. Así se tiene, por ejemplo, que en el caso de tratarse de un cebo, el explosivo tiene que tener una gran capacidad para mantener su forma original impidiendo que el detonador se separe. En cambio, en un carguío a granel ya sea por el vaciado de sacos o por medio de un camión fabrica, se requiere que el explosivo fluya libremente para obtener el máximo acoplamiento con las paredes del tiro, optimizando la transmisión de la energía generada por el explosivo.

CAPITULO 3. EXPLOSIVOS. 3.1.

Introducción. Muchas son las definiciones conocidas de explosivo, pero una de las más aceptadas es aquella que los describe como una substancia o una mezcla de substancias normalmente sólidas y/o liquidas, que ante la acción de un adecuado estimulo, se transforma casi instantáneamente en otros compuestos mucho más estables y principalmente gaseosos; junto a un gran desprendimiento de calor y a una elevada presión. De acuerdo a la velocidad con que reaccionan se acostumbra a clasificarlos en rápidos y detonantes o altos explosivos ( 2.000 a 7.000 m/seg. ) y lentos y deflagrantes. A su vez los altos explosivos se subdividen en primarios, substancias simples altamente sensibles al calor, impacto y presión que se usan normalmente para ser accionado por los chispazos de las mechas de seguridad o de las mezclas pirotécnicas de los detonantes; secundarios, substancia también simple, menos sensible pero más potente que el interior

Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE CURSO DE EXPLOSIVOS 31 ............................................................... utilizado normalmente como explosivo base en los detonadores comerciales, consistentes en mezclas de oxidantes y reductores, sensibles o no a los fulminantes, utilizados como carga principal de los tiros de una tronadura, debido a sus características técnicas y a su bajo costo. 3.2.

Explosivos industriales. De acuerdo a su grado de importancia respecto de su nivel de consumo, se tiene los siguientes explosivos industriales: • • • • •

Agentes explosivos secos Emulsiones Anfo pesado Acuageles Dinamitas

3.2.1. Agentes explosivos secos. Se caracterizan porque su elemento común es el nitrato de amonio, no contienen agua y no son sensibles al detonador # 8 y todas las posibilidades están contenidas en el cuadro 3.1. CUADRO 3.1.

Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE 32 CURSO DE EXPLOSIVOS ............................................................... AGENTES EXPLOSIVOS SECOS CON BASE NITRATO AMÓNICO

NITRATO DE AMONIO COMBUSTIBLE GENERALMENTE PETROLEO AGENTE EXPLOSIVO SECO ANFO

ALUMINIO

AGENTE EXPLOSIVO SECO ALUMINIZADO

AGENTES DENSIFICADOS

PULVERIZADOS DE PRILL

AGENTE EXPLOSIVO SECO DENSIFICADO

Dada la alta importancia que tiene el nitrato de amonio en la fabricación de estas mezclas explosivas y en general de todos los explosivos industriales, se procederá a proporcionar algunas informaciones técnicas de él. Sintetizado por primera vez en 1659 por J.R. Glauber, mediante la combinación de carbonato amónico y ácido nítrico, hoy en día se obtiene en forma de una solución concentrada, haciendo reaccionar amoníaco con ácido nítrico acuoso, que luego se deja caer en forma de una fina lluvia, desde la parte superior de una elevada torre graneadora obteniéndose partículas porosas denominadas prill, a un alto ritmo de producción y a un bajo costo. El nitrato de amonio pulverizado en la torre contiene hasta un 4% de agua, requiriendo una torre más alta para que alcance a expulsar la del interior de los granos, proporcionándole característica porosidad, base de su gran capacidad absorbedora de petróleo. Como los agentes recubridores tienden a afectar sus propiedades explosivas cuando se fabrica Anfo, se disminuye al mínimo necesario para evitar su tendencia a aglomerarse. La humedad no sólo tiende a aglomerar el prill sino que además disminuye su capacidad de absorber y retener el petróleo. Para que el nitrato de amonio absorba la humedad ambiente, se requiere de una determinada combinación temperatura- humedad mínima, como la indicada en el cuadro 3.2. CUADRO 3.2 TEMPERATURA – ABSORCIÓN NITRATO Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE CURSO DE EXPLOSIVOS 33 ............................................................... DE AMONIO TEMPERATURA HUMEDAD AMBIENTE MÍN.PARA ABSORCION 10 0 C 76 % 0 21 C 64 % 32 0 C 59 % El nitrato de amonio debe ser lo suficientemente duro para soportar la manipulación normal sin fracturarse transformándose en polvo, pero lo suficientemente blando para que se fracture al cargarlo neumáticamente para que se incremente su densidad. Esta característica se denomina friabilidad. Su tamaño óptimo esta comprendido entre 6 y 20 mallas debido a que fluye mejor y se produce una mejor relación entre manipulación y funcionamiento. La sensibilidad de un prill con petróleo depende de su densidad. Así por ejemplo debe usarse prill poroso, de una densidad de 0,73 a 0,82 gr/cc. Para que conserve su calidad no explosiva, no debe contener más de 0,2% de carbón, en caso contrario tienen que aplicarse todas las disposiciones contenidas en el reglamento de seguridad minera respecto de los explosivos. 3.2.2 Anfo. La ecuación de equilibrio del anfo es la siguiente : 3NH4NO3 + CH2 -------- 3N2 + 7 H2 O + CO2 + 920 Kcal / Kg.

El equilibrio de esta ecuación indica que el balance de oxígeno se obtiene con 5,7 % de petróleo y 94,3 % de nitrato de amonio, lo que en otras palabras significa que para 4 sacos de 40 Kg. de nitrato de amonio se requieren 14,8 Lt. de petróleo. Cualquier variación en los porcentajes se traduce en una disminución de la energía liberada, con generación de gases nocivos, así por ejemplo si hay un exceso de petróleo, más del 5,7 %, se incrementará la producción de CO y C con el respectivo obscurecimiento de los gases, y si por el contrario este porcentaje es menor, aumentará la generación de óxidos de nitrógeno, con una coloración anaranjada de los gases generadora en la explosión, ver figura 3.1.

FIGURA 3.1

Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE 34 CURSO DE EXPLOSIVOS ............................................................... HUMOS PRODUCIDOS / % GAS-OIL Moles/ 100g 0,25

CO

0,20

NO+ NO2

0,15 0,10

0

2

4 6 8 GAS - OIL(%)

10

La sensibilidad del Anfo es incrementada mediante un gradual déficit de petróleo, hasta llegar a ser sensible a la acción de un detonador # 8 cundo se ha alcanzado el 2%, y viceversa, ver figura 3.2. FIGURA 3.2 S EN S IB IL ID A D D EL A N FO A L A IN IC IA C IO N D I F U C U L T A D R E L A T I VA

3 2

94%

A N, 6 % FO

1 0

2 4 6 9 P O R C EN T A JE D E GA S -O IL

Al incrementarse su densidad, se produce un aumento de su velocidad y una disminución de su sensibilidad hasta llegar a ser insensible a los 1.2 gr./cc, lo que su densidad crítica. El diámetro de la columna explosiva afecta sensiblemente la velocidad de detonación, incrementándose fuertemente a partir de su diámetro crítico hasta tomar una velocidad constante mas allá de las 12”, ver figura 3.3. FIGURA 3.3

Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE CURSO DE EXPLOSIVOS 35 ...............................................................

DIÁMETROCARGA/VELOC. DETONACIÓN Velocidad ( m/s ) 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 0 50 100 150 200 250 300 350

Diámetro del barreno ( mm)

Su resistencia al agua es nula debido a que el nitrato de amonio es disuelto con facilidad; y adicionalmente absorbe gran cantidad de calor en su evaporación. Esta deficiente resistencia interna puede obviarse proporcionándole una adecuada resistencia externa, envasándolo en mangas de polietileno para ser usados en tiros con agua. En estos casos se recomienda cebar por lo menos bomba por medio, para aliviar las interrupciones de la detonación por presencia de agua en la columna explosiva, debido a posibles rajaduras de algunas bombas, al rozar con las irregularidades de las paredes del tiro durante la operación del carguío. * • • • • *

3.2.3

Ventajas : Muy económicos: llegan a tener un costo igual al 25 % de los explosivos convencionales. Muy eficientes : Usados adecuadamente pueden ser tan buenos o mejores que las dinamitas. Muy seguros : Son tan insensibles que ni un detonador es capaz de iniciarlos. Pueden fabricarse en el mismo momento del carguío.

Desventajas : • No tienen resistencia al agua. • El mezclado en faena no siempre es eficiente.

Anfo Aluminizado.

Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE 36 CURSO DE EXPLOSIVOS ............................................................... Debido a la baja concentración de energía de una columna de Anfo, en la década de los 60 se inició una intensa investigación al respecto optándose desde 1968 por adicionar algunas substancias capaces de generar gran cantidad de calor, como el aluminio, con resultados técnicos y económicos muy atractivos. Los incrementos de energía relativa respecto al Anfo, resultan técnica y económicamente ventajosos hasta un 13 o 15 % de aluminio; más aún, con porcentajes superiores al 25 % se produce un retroceso en la eficiencia energética, ver 3.5. FIGURA 3.5 % ALUMINIO/ ANFO SIN Al Energía relativa respecto al anfo 1,5 1,4 1,3 1,2 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 % de Aluminio en el Anfo

Se ha establecido que el aluminio no debe tener un tamaño menor a las 150 mallas, debido a que en estado muy polvoriento tienden a producirse explosiones prematuras; un tamaño máximo de 20 mallas para que entregue toda su energía en la zona de reacción, de modo que contribuya a sostener la onda de choque; y un grado de pureza de mínimo 94 %, lo que permite utilizar aluminio de desechos de otros procesos, a un costo relativamente bajo. 3.2.4 Emulsiones. Por primera vez apareció en el mercado a inicio de la década de los 60, constituyéndose actualmente en el explosivo industrial más moderno, considerando que el anfo pesado apareció posteriormente, no es nada más que mezclas de Anfo con emulsiones en porcentajes variados. En realidad se constituyó en la culminación de una búsqueda iniciada al principio de los 60 tendiente a combinar una substancia oxidante con un aceite mineral. El Anfo fue el primer logra exitoso, que siendo una mezcla sólido- líquido se maneja como si fuera un sólido, debido a que el pequeño porcentaje de líquido es totalmente absorbido por los prills; continúa con los acuageles constituidos por ingredientes líquidos y sólidos, se debe manipular como tal, por su alto porcentaje de líquido, y finalmente las emulsiones constituidas por una mezcla de 2 fases líquidas. Esta sucesión de tipos de explosivos se Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE CURSO DE EXPLOSIVOS 37 ............................................................... caracterizan porque el tamaño de las partículas de los ingredientes es cada vez más pequeño, partiendo por los 2 mm. de los prills del Anfo, siguiendo por los 0,2 mm. de los sólidos que conforman el medio discontinuo de los acuageles, hasta llegar a los 0,001 mm. de las micro gotas de las emulsiones, todo lo cual se traduce en un incremento de la velocidad de 3.000 m/seg., y 5.000 a 6.000 m/seg. respectivamente. Las emulsiones en verdad consisten en gotas microscópicas de una solución oxidante de nitrato de amonio, que puede o no estar mezclado con nitrato de sodio, recubierto por una película continua también microscópica de un reductor líquido como cera o petróleo, y sensibilizados por burbujas de aire de 10-3 a 10-5 cms o microesferas huecas de vidrio, resina u otro material, uniformemente distribuidas en la mezcla explosiva que al ser sometidas a algún tipo de presión adiabática, liberan calor transformándose en puntos calientes que hacen reaccionar las partículas que encuentren en su entorno inmediato. Como el contacto reductor - oxidante es muy íntimo, y las dimensiones son todas microscópicas, la reacción es muy rápida. Además, contiene algunos agentes emulsificantes destinados a reducir la tensión superficial entre las dos fases inmisibles entre sí, con el objeto de facilitar su emulsionamiento. Tiene además el gran mérito de ser el primer explosivo que utilizó simples burbujas de aire entrampadas en la mezcla, en lugar de los sensibilizantes químicos tradicionales, con una significativa disminución de costos, pero con un serio problema de insensibilización en el fondo de los tiros profundos, debido al efecto desplazador de las presiones generadas por las aguas subterráneas y/o la columna explosiva, conocido por “ dead pressed “. Posteriormente el problema quedó resuelto mediante la utilización de burbujas entrampadas en microburbujas de vidrio, resinas u otro material poroso, capaces de soportar estas presiones sin sufrir desplazamiento alguno, garantizando una uniforme distribución del sensibilizante a lo largo y ancho de la columna explosiva. Se debe tener presente que la sensibilidad de las emulsiones es afectada por las variaciones de la densidad, tornándose totalmente insensibles cuando se alcanza su valor crítico. Las emulsiones están desplazando aceleradamente a los restantes explosivos en tronaduras con agua, debido a las siguientes razones: • •

Menor costo: sus materias primas como el nitrato de amonio, el agua y los reductores son baratas. Proporciona una gran gama de densidades que van de 1 a 1,45 gr/cc.

Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE 38 CURSO DE EXPLOSIVOS ............................................................... Facilitando la obtención de variadas concentraciones de energía a lo largo de la columna explosiva. • •

•

Elevadas potencias producto de sus velocidades que fluctúan entre 4.000 y 5.000 m/seg., Independiente del diámetro del producto encartuchado. Muy buena resistencia al agua debido a la excelente protección que proporciona la película continua de aceite reductor en torno de las microgotas de solución oxidante, contra la acción lixiviadora del agua subterránea. Mínimo riesgo en su fabricación y manipulación, debido a que ninguno de sus ingredientes es un explosivo en sí, los procedimientos de fabricación son sencillos y sin complicaciones y las mezclas explosivas resultantes, con excepción de las de pequeño diámetro, son altamente insensibles, requiriéndose un impulso muy fuerte para su iniciación.

Facilidad de utilizar camiones fábrica, lo que elimina la necesidad de tener polvorines para almacenar altos explosivos en espera de ser utilizados en faena, disminuyendo significativamente las inversiones iniciales y los posteriores gastos de mantención de los almacenes de explosivos. Algunas de las desventajas que presentan las emulsiones son las siguientes : • • •

Estricto control de las condiciones de preparación. Fuerte influencia de las bajas temperaturas. Efectos de contaminación al cargarse a granel.

3.2.5 Anfos pesados. Es una nueva mezcla explosiva producto del remplazo del exceso de aire presente en el interior del anfo, por una emulsión de alta potencia ( ver fig. 3.6 ). En efecto, si se considera el espacio existente entre los prill y en sus respectivas porosidades, se podría establecer con relativa facilidad que corresponde al 50 % del volumen de esta mezcla explosiva, y que bastaría con las burbujas entrampadas en las porosidades de los prill, 30 % del aire total, para disponer de los spots necesarios que aseguren la continuidad de la reacción a lo largo de la columna explosiva. Mediante un programa de investigación, se pudo establecer que a medida que se aumentaba el contenido porcentual de emulsión, su resistencia al agua se iba incrementando hasta llegar a ser excelente, a partir del momento en que se superaba el 62 %.

Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE CURSO DE EXPLOSIVOS 39 ............................................................... FIGURA 3.6. ESTRUCTURA DEL ANFO PESADO

ANFO

EMULSIÓN

Algunas de las ventajas de los anfos pesados son las siguientes : • • • •

Resistencia creciente al agua Energía creciente respecto del Anfo. Se incrementa la sensibilidad respecto del Anfo. Facilita el efectuar cargas con potencias variables a lo largo del tiro.

3.2.6 Acuageles. Esta fue la primera mezcla explosiva exitosa en la búsqueda de un explosivo que conservando gran parte de las ventajas del Anfo, supera sus principales desventajas como su baja densidad y su nula resistencia al agua. Básicamente consiste en una fase continua de una solución oxidante saturada de nitrato de amonio, acompañada a veces con nitrato de sodio, y una discontinua por reductores sólidos como carboncillo pulverizado, azúcar y a veces oxidantes sólidos como prills de nitrato de amonio, mezclados en proporciones adecuadas para obtener un buen balance de oxígeno. Además contiene variados tipos de sensibilizantes como aluminio o TNT, algunos espesadores y croslinqueadores. De acuerdo al tipo de sensibilizante, se pueden obtener acuageles explosivos de pequeño diámetro, sensibles al detonador Nº 8, sustitutos de las dinamitas en labores de avance y de producción en minería subterránea; y acuageles agentes explosivos utilizados a granel en perforaciones de gran diámetro, normalmente superiores a las 5”, y que deben ser iniciados por dispositivos de gran potencia como los APD. Para mantener atrapados los spots y uniformemente distribuida la fase discontinua, es necesario gelar los espesadores como la goma de guar, con Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE 40 CURSO DE EXPLOSIVOS ............................................................... agentes químicos como el dicromato de sodio o el bórax que provocan el enlazamiento entrecruzado de las largas cadenas del guargum, proporcionándole además una gran resistencia al agua. Ventajas • Puede fabricarse y bombearse en la misma fuente de trabajo. • Gran seguridad en su manipulación: Por no tener ingredientes explosivos como la nitroglicerina. • Buena sensitividad: asegurando la propagación a lo largo de toda la columna explosiva. Gran densidad: permitiendo ubicar una mayor cantidad de energía en el volumen proporcionado por los tiros, con los respectivos incrementos de los burden y espaciamientos. 3.2.7 Dinamitas. Después de cientos de años utilizando la pólvora como único explosivo, Sobrero por fin descubrió la nitroglicerina con que luego Novel, un poco por casualidad inventó la dinamita en 1864, al observar que el Kieselguhr absorbía en la proporción 3: 1 a la nitroglicerina y le quitaba gran parte de su extremada sensibilidad, permitiendo su manipulación, almacenamiento y transporte en condiciones bastante más segura que la nitroglicerina pura. Posteriormente Kieselguhr fué reemplazado por sales oxidantes y substancias combustibles que contribuían con energía adicional; la nitroglicerina fue sustituida parcialmente por nitroglicol para bajar los costos, proporcionarle mayor estabilidad y bajar su punto de congelamiento; se le adicionó nitrocelulosa para gelatinizarla con el fin de proporcionarle una mayor resistencia al agua, y prevenir la exudación de la nitroglicerina. Las sales oxidantes e ingredientes carbonáceos complementaron la mezcla explosivas, para proporcionarles una adecuada sensibilidad y un óptimo balance de oxígeno, y de paso poder ofrecer en el mercado distintos tipos de dinamitas, con un amplio rango de propiedades. 3.2.8 Dinamita permisibles o de seguridad. Son explosivos generalmente sensibilizados con nitroglicerina, especialmente preparados para utilizarse en un ambiente inflamable de polvo de carbón y/ o metano, debido especialmente a su baja temperatura de explosión. Los requisitos mínimos para ser considerados permisibles, son diferentes según sea el país o el sector minero de que se trate, debido a las diferentes Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE CURSO DE EXPLOSIVOS 41 ............................................................... profundidades a que se encuentran los yacimientos de carbón y por ende a su mayor o menor contenido de gas grisú. Es por eso que cada país tiene sus propios reglamentos y normas de acuerdo a su realidad, e incluso en un mismo país existen disposiciones y exigencias diferentes, que responden a las condiciones de peligrosidad presentados por cada uno de sus yacimientos de carbón. Un buen explosivo de seguridad debería cumplir con los siguientes requisitos, si se desea utilizar en minas profundas altamente grisuosas: Velocidad máxima Potencial energético Volumen de gases Temperatura de detonación Sensibilidad cartuchos 1 ¼ x 8 Llama Exigencia experimental Gases tóxicos

: 2.200 m/s sin confinar : 600 Kcal/kg máximo : 600 lit./kg mínimo : 1.500º C máxima : 4 pulgadas mínima : Corta, poca duración y baja temperatura : Aprobar test en túnel de pruebas : Mínimos

De acuerdo al tipo de aditivo inhibidor que contengan, los explosivos de seguridad, se clasifican en clásicos y de intercambio iónico. 3.2.9 Explosivos de seguridad clásicos. En su composición se utiliza sal común como substancia inhibidora, con diferentes grados de fineza según sean los requerimientos de seguridad que se desea satisfacer. Es importante hacer notar que si bien el explosivo incrementa su seguridad con una mayor fineza de esta sal inerte, al mismo tiempo disminuye sensiblemente su detonabilidad, a tal grado que simplemente pueden llegar a no reaccionar. Por estas razones los fabricantes tienen que establecer experimentalmente, cual es el grado de fineza que se debe utilizar este inhibidor, para alcanzar un buen equilibrio entre su sensibilidad y su detonabilidad. 3.2.10 Explosivos de seguridad de intercambio iónico. Denominado también como de seguridad reforzada, aparecieron en la industria del Carbón hace sólo algunas décadas y su diferencia con el clásico básicamente consiste en que en vez de cloruro de sodio, utiliza variados ingredientes, como el par salino Nitrato Sódico- Cloruro Amónico, que al combinarse en el momento en que se produce la detonación, genera el inhibidor NaCI en estado naciente, condición en la cual resulta mucho más activo. Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE 42 CURSO DE EXPLOSIVOS ...............................................................

CAPITULO 4. DISEÑO DE TRONADURAS 4.1.

Introducción. Toda persona encargada de las tronaduras de una faena, debería apoyarse en un principio en alguna de las numerosas teorías de diseño disponibles en la actualidad, para efectuar los ajustes necesarios, mediante pruebas de terreno, con un mínimo de tiempo y costo. Una vez establecidos los disparos estándar, con ayuda de una bitácora se podría establecer a priori la cantidad de explosivo y accesorios que es necesario transportar a cada tronadura, contar con una carta de carguío para la distribución de la carga y de los retardos, de modo de efectuar la operación con la máxima eficiencia y el mínimo de tiempo. Es necesario hacer hincapié en que todo diseño debe ajustarse a los cambios que se van produciendo en la roca. El diseño de una tronadura comprende la determinación de varias dimensiones, y sus relaciones entre sí, ver figura 4.1, independiente del tipo de tronadura. Se procederá a presentar 3 teorías para el diseño de tronaduras a cielo abierto.

4.2. Teoría de Konya. Burden : 0,67 * De ( St v / Sgr ) 0,33 ( pies ) De : diámetro del explosivo en pulgadas St v : Fuerza relativa ( respecto del Anfo = 100 ) Sgr : Gravedad específica de la roca. Correcciones al Burden teórico : Kr : Corrección por el número de filas. Cuando se realizan tronaduras con más de 2 filas, se produce una resistencia adicional para las filas posteriores producto del material de las primeras filas que queda en el piso; además hay tronaduras que se realizan cuando todavía queda material sin cargarse ( buffer ), y es por este motivo que se debe considerar importante adaptar el Burden a estas condiciones, ver tabla 4.1. TABLA 4.1 CORRECCIÓN POR EL NÚMERO Kr DE FILAS Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE CURSO DE EXPLOSIVOS 43 ............................................................... 1 o 2 corridas de pozos. 3 o más corridas, Tronaduras con buffer.

1.00 0.90

• Kd : Corrección por la disposición de la roca, ver tabla 4.2. TABLA 4.2 CORRECCIÓN POR DISPOSICIÓN DE ROCA Estratificaciones escarpadas inclinadas hacia el interior del maziso rocoso. Estratificaciones escarpadas inclinadas hacia la cara del disparo. Otros casos de disposiciones.

Kd 1.18 0.95 1.00

• Ks : Corrección debido a las estructuras geológicas, ver tabla 4.3. TABLA 4.3 CORRECCIÓN POR Ks ESTRUCTURAS Fracturas débiles frecuentes, estratos 1.30 débiles Estratos bien cementados 1.10 Roca masiva intacta 0.95 Con estas correcciones se obtiene un Burden práctico dado por la siguiente ecuación : BURDENPRÁCTICO = BURDEN TEÓRICO * Kr * Kd * Ks Espaciamiento. ESPACIAMIENTO Instantáneo Retardo

L/B < 4 S = ( L + 2B ) / 3 S = ( L + 7B ) / 8

L = Altura de banco ( pies ) B = Burden ( pies ) S = Espaciamiento ( pies ) Taco. T = 0.7 * B

Ing. Hernán Muñoz Astete

( pies )

L/B ≥ 4 S = 2B S = 1.4 B

DYNO NOBEL CHILE 44 CURSO DE EXPLOSIVOS ............................................................... Pasadura. J = 0.3 * B ( pies ) Selección del tamaño apropiado de los pozos. La selección del tamaño apropiado de los pozos requiere de la evaluación del efecto del largo del pozo sobre la fragmentación, onda aérea, proyecciones de roca y vibraciones del terreno; y además el costo de perforación. Una de las formas de establecer los efectos que tendrá en la tronadura la relación de la altura de los pozos con el Burden , es la razón de rigidez . La razón de rigidez es el cuociente entre la altura del banco y el Burden. Con la ayuda de este cuociente se puede establecer a priori, aproximaciones de los efectos adversos anteriormente descritos, ver tabla 4.4. TABLA 4.4 RAZÓN DE RIGIDEZ 1 2

FRAGMENTACIÓN ONDA AEREA

PROYECCIONES

VIBRACIONES NOTA

POBRE SUAVE

SEVERO SUAVE

SEVERO SUAVE

SEVERO SUAVE

3

BUENO

BUENO

BUENO

BUENO

4

EXCELENTE

EXCELENTE

EXCELENTE

EXCELENTE

Rediseñar Rediseño posible Buena fragmentació n Optimo

Diámetro de perforación. El diámetro de perforación se puede calcular indirectamente a través de la razón de rigidez deseada y luego, utilizando la ecuación del Burden teórico se despeja el diámetro del explosivo requerido, por lo tanto : Si, L/B = 3 por lo tanto:

entonces,

B= L/3

De = L / 2.01 * ( Stv / Sgr ) 0.33 Donde, L = Altura del banco ( pies ). 4.3.

Teoría de Rodgers. Burden. B = (((de * 2) / RD) + 1.8) * (cd / 25.4)) * 0.3048 Donde : CD = diámetro de la carga explosiva ( mm ) DE = densidad del explosivo ( g / cc)

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DYNO NOBEL CHILE CURSO DE EXPLOSIVOS 45 ............................................................... RD = densidad de la roca ( g / cc ) B = burden ( m ) Espaciamiento. S = ( 1.0 a 1.8 ) * B Pasadura. J = ( 0.3 a 0.5 ) * B Taco. T = ( 0.7 a 1.3 ) * B * Sí el diámetro de perforación en mm, dividido por el taco en m es mayor a 55, se puede producir proyección de roca y ventilación prematura. Contención Relativa ( RC ). Selecciona la longitud del taco en base a la energía de la carga en lugar de la dimensión de la carga. RC = ( long.taco / 0.3048 ) + ( diám.carga / 25.4 ) * 0.25 ( Energía carga / 2498 ) * ( diám. carga / 25.4 ) * Este índice debería ser superior a 1.4 , de lo contrario se recomienda revisar la distribución vertical de la energía * Distribución de la Energía ( % ). Distribución Vertical = ( Long. carga / altura del Banco ) * 100 Distribución Energía = ( 1 - ( Long. Taco / Altura Banco ) ) *100. • La distribución vertical en roca bien constituida debería ser igual o superior al 80 %. • Una aceptable distribución de la energía se obtiene con el 65 %. 4.4

Teoría de Langefors. 1.47 * ( l b ) 1 / 2 , para dinamitas • Burden max = 1.45 * ( l b ) 1 / 2 , para emulsiones 1.36 * ( l b ) 1 / 2 , para Anfo lb = concentración de carga ( Kg / m ) • Espaciamiento = 1.25 * B ( m ) • Pasadura = 0.3 * B ( m )

Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE 46 CURSO DE EXPLOSIVOS ............................................................... • • • •

Long. tiro = 1.05 * ( H + J ) ( m ) Taco = B Error perf. = d / 1000 + 0,03 * Long.tiro ( m ) Concentración Carga de Fondo ( lb )

Concentración carga de fondo, de acuerdo al diámetro de perforación y tipo de explosivo Diámetro ( mm ) Anfo ( Kg / m ) Emulite ( Kg / m )

51 1.6 2.3

64 2.6 3.7

76 3.6 5.0

89 5.0 7.1

102 6.5 9.3

Emulite bulk ( Kg 2.4 /m) Dinamita ( Kg / m ) 2.6

3.9

5.3

7.5

9.9

4.0

5.6

7.8

10.2 ------- ---------

• • • • • • •

Altura carga de fondo ( hb ) Peso carga de fondo ( Qb ) Concentración carga columna ( l c ) Altura carga columna ( h c ) Peso carga de columna ( Qc ) Peso total de explosivo ( Q total ) Carga específica ( q )

127 152 10.1 14.5 ------- -------15.3 21.9

= = = = = = =

1. 3 * B lb * hb 0. 5 * l b H - hb - T lc * hc Qb + Qc n * Q total B*H*w n = numero de tiros por filas H = altura del banco ( m ) w = ancho del disparo ( m ).

CALCULOS COMPLEMENTARIOS A LAS TRONADURAS • Densidad de carga ( Kg / m ) = 0, 0031415 * D explosivo * ( D perforac. / 2 ) 2 = Dens.carga * long.explosivo / H * B * S • Factor de carga ( Kg / m 3 ) • Factor de Energía ( Kj / Ton ) = Peso explosivo * Energía explosiva / 1000 D. roca * B * S * H * El factor de energía debería fluctuar entre 500 y 1250 Kj, con un valor promedio para una primera tronadura de 900 Kj / ton. *

CAPITULO 5. SEGURIDAD APLICADA A LA TRONADURA Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE CURSO DE EXPLOSIVOS 47 ............................................................... 5.1

Almacenamiento Esta etapa siempre fue importante en el pasado, especialmente en las faenas que necesitaban mantener grandes stock de explosivos, por su lejanía a los centros de abastecimiento, y por el envejecimiento relativamente rápido de los explosivos convencionales, especialmente cuando no se les adicionaba los aditivos adecuados al tiempo requerido de almacenamiento, o las condiciones ambientales del polvorín eran deficiente. En efecto, tiempos excesivos de almacenamiento tienden a provocar problemas de exudación en los explosivos, y temperaturas extremadamente bajas congelan las dinamitas y tornan rígidos e insensibles a muchos slurries. por estas razones se debe tener presente los requerimientos de tiempo de almacenamiento al adquirir o preparar las mezclas explosivas; mantener la temperatura de los polvorines en alrededor de los 20 ºC, pintándolos de blanco para que reflejen el sol cuando son metálicos y manteniendo buenas condiciones de ventilación. Es buena idea optar por almacenes de explosivo subterráneos en regiones con clima continental. Una buena ventilación no sólo regula la temperatura, sino que además evita las concentraciones excesivas de humedad, que también resulta muy dañina para los explosivos. Para evitar el envejecimiento de los explosivos, se debe llevar un estricto control de las existencias que considere las fechas de fabricación y llegada de los explosivos al polvorín, para que además de cumplir con las disposiciones legales , permita asegurar de que siempre se van a ir usando las existencias más antiguas y así evitar que queden rezagadas algunas cajas que pudieran envejecer excesivamente. Medidas sencillas como tener un termómetro de máximas y mínimas, mantener un área de por lo menos 25 metros de ancho en su contorno libre de cajas vacías o matorrales, tener un lugar para acumular material de empaque, no ubicar los polvorines en fondos de quebradas o en el termino de una calle larga; pueden ser de gran ayuda para evitar accidentes a futuro.

5.2

Transporte. Algunas de las medidas que se deben tomar son las siguientes : • Vehículo en buen estado mecánico, eléctrico y contar con los elementos de seguridad para prevenir accidentes. • pernos, fierros. Esto se puede mejorar forrando el interior con madera u Aislar la carga de posibles descargas eléctricas por fricción de otro material que no produzca chispa. También se debe poner corta chispas en

Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE 48 CURSO DE EXPLOSIVOS ............................................................... el tubo de escape de los vehículos a combustión interna, y de este modo evitar que lleguen a la carga. • Ubicar en los 4 costados del camión letreros visibles a distancia, para darle prioridad en la mina. • Estudiar con anterioridad la ruta, y contar con chofer experimentado. 5.3

Precauciones Generales. • El taqueador debe ser de madera o plástico, por ningún motivo debe usarse cañerías o fierros. • El diámetro del punzón debe ser levemente superior al del detonador y de material que no produzca chispa. • El galvanómetro debe asegurar una corriente 10 veces inferior a la corriente máxima, que haciéndose pasar durante 5 minutos, no inicie el detonador. • Obviamente, las condiciones de la fuente de poder y los alambres conductores deben estar en óptimas condiciones al ser utilizadas en el disparo.

5.4

Precauciones en la Perforación y Carguío. • Chequear las perforaciones con huinchas, espejos y taqueadores. De este modo se establecerá la profundidad, cantidad de agua y las paredes de los tiros. • En caso de cargar tiros con agua, se debe bajar el explosivo hasta asentarlo sobre la superficie con agua para no deformarlo. • En caso de producirse atascamiento de un cartucho, se debe utilizar la herramienta acondicionada para tal efecto y que consiste en un gancho de material no ferroso. • Conectar a tierra el cargador neumático. • Utilizar mangueras de carguío semiconductores • El operador que manipule la manguera de carguío no debe usar guante, para evitar la acumulación de electricidad estática.

5.5

Preparación de cebos. Es la operación destinada a colocar un dispositivo iniciador como el cordón detonante o un detonador en una carga explosiva, con el objeto de hacerla detonar en el momento y en el lugar que se desea. Para que se cumplan estos objetivos finales eficientemente, y la operación de cebado del tiro se efectúe en forma segura, un cebo debe cumplir las siguientes condiciones : • El dispositivo iniciador debe estar sólidamente afianzado a la carga explosiva, para evitar que sean desplazados de su interior.

Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE CURSO DE EXPLOSIVOS 49 ............................................................... • Se debe tener cuidado de que tanto los chicotes como las mechas de seguridad de los respectivos detonadores, no queden sujetas a elevadas tensiones o fuertes torsiones. • Si bien es cierto que el explosivo a utilizar como cebo, en ciertas circunstancias no requerirá ser altamente resistente al agua, se recomienda siempre usar un explosivo altamente resistente para evitar imprevistos. • Un cebo debe tener la forma más adecuada para alcanzar la máxima eficiencia. 5.6

Preparación del cebo con mecha de seguridad para la iniciación de la pólvora. Dada su altísima sensibilidad al calor, basta con utilizar una mecha de seguridad o guía negra transmisora de una llama, que al llegar al extremo opuesto de su iniciación, lanza un chispazo de gran intensidad, capaz de proporcionar la energía calórica necesaria. La preparación del cebo se inicia con la confección de un cartucho de papel que se llena hasta la mitad con pólvora, luego se introduce una mecha de seguridad con un pequeño corte cada 5 cms. para permitir que la llama disponga de varias aberturas para producir chispazos destinados a asegurar la iniciación de la pólvora. Finalmente se termina de llenar el cartucho, se amarra el extremo y se introduce el tiro.

5.7

Preparación de cebos con mecha de seguridad y detonador ordinario. Debido que a pesar de sus serias limitaciones, aún sigue siendo usada mucho en la pequeña minería, se describirá la forma en que se efectúa esta operación.

A.

Encapsulado: Primero se debe cortar la mecha de seguridad a escuadra y de un largo tal que proporcione el tiempo suficiente para el encendido de todos los tiros, permita dar un orden de salida al disparo, y el tiempo necesario para que el personal alcance un lugar seguro, en todo caso, de acuerdo a las disposiciones legales vigentes en la actualidad, nunca debe tener una longitud menor de 75 cm cuando se trate del encendido de un único tiro. la mecha debe cortarse solo inmediatamente antes de ser insertada en el detonador, utilizando un cuchillo bien afilado con un alicate de seguridad, nunca tijeras porque la deforman provocando el desprendimiento de parte de la pólvora, que inhibe el llamarazo final con riesgo de la iniciación del detonador. Luego el extremo de la superficie fresca, recién cortada, se introduce suavemente en el fulminante hasta que se apoye en el opérculo, sin retorcerla y sosteniéndola firmemente, se procede a engarzarla con alicate de

Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE 50 CURSO DE EXPLOSIVOS ............................................................... seguridad. Es muy importante que la mecha quede completamente pegada al opérculo, para evitar la intercalación de aire sobre el cual el gas desprendido de la combustión de la mecha puede efectuar una contrapresión que impida que el chispazo inicie el detonador, o simplemente la punta de un corte al sesgo obstruya la perforación del opérculo. Por ningún motivo se debe usar un cuchillo o los dientes para realizar esta operación. Ademas se debe tener cuidado de engarzar el detonador cerca de su boca, y por razón alguna en la parte que contiene el explosivo, debido a que puede provocarse una detonación prematura. El engarzado o engrampado tiene la función de fijar y sellar la unión detonador - mecha, para evitar que penetre humedad que puede provocar una falla en el encendido. Se deben evitar dobladuras severas de las mechas, que puedan dañar sus capas protectoras, facilitando la penetración de la humedad que pueda llegar a provocar fallas en su encendido, razón por la cual no se deben colgar de clavos, sino de soportes de gran curvatura o simplemente dejándola sobre tableros. B.

Preparación del cebo con cartuchos de pequeños diámetros: Numerosos son los métodos empleados en la actualidad, entre los cuales se tienen los siguientes: • Cebado lateral de un cartucho de dinamita de pequeño diámetro: Básicamente consiste en introducir el detonador en una perforación practicada con un punzón en el costado del cartucho, de tal forma que el fulminante quede aproximadamente en el eje axial del cebo, equidistante de las paredes del cartucho. • Cebado por un extremo de un cartucho de dinamita de pequeño diámetro: En este método el detonador se introduce en una perforación axial practicada en uno de los extremos del cartucho, de una profundidad tal que permita que el fulminante queda totalmente emplazado dentro del explosivo, sin riesgo de ser rozado o impactado directamente desde el exterior. Según sea su ubicación en el tiro, se tratará de un cebado en el extremo inferior o superior. En el primer caso la guía deberá ser curvada en torno del borde extremo del cartucho, y vuelta hacia arriba pegada a su cara lateral. El doblez un tanto brusco de la guía sobre el extremo, requiere del uso de una mecha de buena calidad para que no resulte dañada. E n el segundo caso se debe recurrir al uso de un pequeño trozo de cordel que amarrado en torno de la marcha se tensa hacia un costado, y se enlaza en torno del cartucho cebo.

5.8

Preparación de un cebo con detonador no eléctrico y cartucho de película plástica.

Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE CURSO DE EXPLOSIVOS 51 ............................................................... Se perfora el extremo del cartucho y se inserta el detonador ubicándolo lo más al centro posible, luego se dobla el tubo de choque en tono al extremo del cartucho y se fija con una tela adhesiva. 5.9

Preparación de un cebo o prima con detonador eléctrico y un cartucho de pequeño diámetro. Debido a que los chicotes pueden doblarse de cualquier forma sin que resulten dañados, como suele suceder con la mecha de seguridad, se opta por ubicar el detonador en una perforación axial a partir de uno de sus extremos, y de una profundidad un poco mayor que la longitud un poco mayor que la longitud del detonador, para que quede perfectamente protegido, para luego hacer un bozal con los chicotes y fijarlo en torno del cartucho, cuidando de que los alambres no queden demasiado apretados, debido a que se pueden cortar, o resultar dañada su aislación, permitiendo la fuga de corriente, con probabilidades de provocar fallas en el disparo.

5.10. Preparación de un cebo o prima con detonador eléctrico y un cartucho de gran diámetro. Al igual que en el caso anterior, el detonador se ubica en el interior de una perforación punzonada axialmente en uno de sus extremos, pero dado el peso y tamaño del cartucho, se opta por abrir una segunda perforación oblicuamente a partir del centro del mismo extremo en que se ubica el fulminante, de modo que rompa en un punto de su cara lateral ubicado a 2 o más pulgadas de su extremo, luego se doblan los chicotes a unas 12 pulgadas del detonador, de modo que constituyan una especie de alambre de cuatro hebras paralelas entre si, que se introducen en la perforación diagonal a partir del extremo del cartucho, hasta que sobresalgan por la pared lateral, donde se procede a abrirlos para conformar un bozal que se hace pasar sobre el otro extremo del cartucho, luego se inserta el detonador en la perforación axial respectiva y se procede finalmente a tensar los chicotes para que quede ajustado en tono del cartucho.

5.11. Preparación de una prima con detonador eléctrico y un iniciador moldeado con explosivo fundido. La forma en que se deben cebar estos iniciadores depende de sus propias características, por lo que los usuarios deberán limitarse a llevar a cabo las recomendaciones de los respectivos fabricantes. A modo de ejemplo se Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE 52 CURSO DE EXPLOSIVOS ............................................................... describirá el modo de cebar un iniciador con una perforación axial a lo largo de todo el iniciador y otra paralela de menor longitud destinada a alojar un detonador eléctrico. Primero se doblan los chicotes a unas 12 pulgadas del detonador, juntándolos para conformar una especie de alambre de cuatro hebras paralelas, que se hacen pasar desde el extremo contrario del que contiene la cavidad para el fulminante, luego se abren en la parte inferior para dejar pasar el detonador que se inserta en su respectiva perforación, finalmente se tensan los chicotes para que queden ajustados a las paredes del iniciador. En el caso de que el diámetro de la perforación destinada al fulminante sea demasiado pequeña, el iniciador deberá ser descartado, debido que al forzar el detonador o tratar de agrandar la perforación, puede causar la iniciación prematura de estos elementos. 5.12. Preparación de un cebo con detonador eléctrico y cartucho de una película plástica. Se debe perforar la película plástica en un extremo del cartucho, para introducir el detonador y ubicarlo aproximadamente en el eje del cebo luego fijarlo sólidamente mediante dos bozales, ubicados cerca de ambos extremos del cartucho. 5.13. Preparación de un cebo con cordón detonante y un iniciador moldeado. Siempre se deben seguir las recomendaciones del respectivo fabricante. 5.14. Cebado de tiros. Con el objeto de obligar a que los gases efectúen un máximo de trabajo útil antes de escapar a la atmósfera, los cebos deberían ser ubicados en el lugar que ofrezca el máximo confinamiento en el tiro, vale decir en el fondo de la perforación, de modo que adicionalmente todo el explosivo que aun no entra en reacción se sume en un principio a la acción confinante del taco. Naturalmente que como en todas las cosas, existen excepciones, como sería el caso de que justo en el fondo del tiro estuviera presente una estrata de mucho menor dureza que las existentes en la parte superior de la columna, debiéndose optar en este caso por ubicarlo en las capas superiores para obtener un máximo efecto fracturador en las estratas que presentan una mayor dificultad para su arranque. En los casos en que exista riesgo de corte de tiros por desplazamiento de rocas en los disparos de banqueo, se recomienda utilizar un segundo iniciador con un retardo mayor magnitud en la parte superior del tiro, que sólo actúe en caso que se pierda continuidad con la parte inferior de la Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE CURSO DE EXPLOSIVOS 53 ............................................................... columna de explosivo, de lo contrario seguirá siendo iniciado en el fondo, conservando las ventajas que esto implica. Si lo que se pretende es reducir el sobre tamaño que podría producirse por la presencia de alguna capa de gran dureza, se deberá utilizar el mismo retardo en los iniciadores superiores e inferiores. Otro aspecto importante que se tiene que tener muy presente, es el indispensable contacto directo entre la carga principal y el cebo, para lograr una iniciación eficiente y confiable. Esto resulta especialmente crítico en los extremos superior e inferior de la columna de explosivo, de un tiro de banqueo de gran diámetro con cebo relativamente pequeño, de uno a cinco libras. En efecto, la tendencia demasiado frecuente en algunas faenas mineras, de que se produzca una abundante acumulación de polvo esponjoso o barro blando en el fondo de los tiros, debido a un deficiente soplado al final, o al desprendimiento de las partículas finas de roca alterada o vetillas arcillosas presente en las paredes del tiro, puede llegar a insensibilizar el explosivo a granel que rodea el iniciador, o simplemente a aislar el cebo del resto de la carga constituida por explosivo encartuchado. Esto podrían obviarse soplando adecuadamente al término de la perforación del tiro, y si esto no es suficiente, efectuar una sobreperforación proporcional a la seriedad del problema, para luego ser rellenado con un material inerte de una granulometría de entre 1/2 y 1 1/8 pulgada, para proporcionarle la rigidez necesaria que impida la aislación del cebo del resto de la columna, o la insensibilización del explosivo a granel que lo rodea. Otra solución no tan radical ni tan eficiente pero efectiva, consiste en introducir en el fondo, un cartucho para evitar que al cebo que se introduce a continuación, se hunda en el barro o en el polvo. En el caso de que se use explosivo a granel como carga principal, se introduce el cebo hasta tocar el fondo y luego se levanta hasta dejarlo fuera del material inerte, para aprovechar mejor la energía liberada en la detonación. En ambos casos, una vez ubicado el cebo en el fondo, se debe fijar los chicotes, el cordón o el tubo de choque según sea el caso, a la boca del tiro, dejándolos suficientemente tensos como para mantenerlos pegados a las paredes del tiro y así facilitar el carguío de la carga principal en cartuchos o a granel, pero lo bastante flojo para prevenir tensiones excesivas que puedan dañarlos. 5.15

Encendido de una Tronadura. Las precauciones y formas de proceder dependen del tipo de accesorios de iniciación que se van a utilizar. La situación es muy diferente si la señal es eléctrica o se transmite en base a una reacción química. Cada una de ellas tiene sus propios riesgos y sus propias técnicas de encendido para prevenir

Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE 54 CURSO DE EXPLOSIVOS ............................................................... posibles deficiencias que pudieran poner en peligro al explosivista o dar lugar a la presencia de tiros quedados 5.16

Mecha de seguridad con detonadores ordinarios. Esta operación es bastante peligrosa cuando se trata de un disparo múltiple, debido a que el encendido se efectúa en la frente misma, en medio de un ambiente lleno del humo proveniente de las mechas que se han encendido primero, con muy poca visibilidad, y tiros corriendo fuera de control mientras se estén encendiendo los restantes, todo lo cual exige un buen control de tiempo para evitar posibles accidentes. Una vez que se ha aislado convenientemente el sector, y se ha llegado al instante de efectuar la tronadura, se procede a recortar todas y cada una de las guías para llevar a cabo el encendido secuencial manual, ya sea en forma individual guía a guía, o por medio de una mecha de ignición.

5.17

Encendido en forma individual. Para darle una salida secuencial se acostumbra a cortarlas con una diferencia de ½ pulgada entre una y otra, encendiendo primero la más corta y progresivamente las de mayores longitudes. El largo del trozo ( L ) que se recorta a la mecha del tiro que tiene que salir en primer lugar esta dado por la siguiente formula: L = ( 1/ 2 ) * Nº de tiros + 5 pulg.

5.18

Encendido por mecha de ignición. Presenta la gran ventaja que sólo se requiere pegar fuego a la mecha de ignición para abandonar el lugar, teniendo la seguridad de tener un encendido confiable y eficiente de todas las mechas de seguridad de un avance o de cualquier tronada que involucre dos o más tiros, proporcionando una gran seguridad a esta operación en lugares estrechos, muy inclinados o casi inaccesibles, independiente del número de mechas a encender.

5.19

Detonadores no eléctricos. Si se utilizan conductores no - eléctricos para transmitir la señal de iniciación a una tronadura, se deberán seguir las recomendaciones de los fabricantes, para efectuar las respectivas conexiones y chequeos.

Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE CURSO DE EXPLOSIVOS 55 ............................................................... Así por ejemplo en caso de utilizarse cordones detonantes, estas recomendaciones hacen hincapié en que en toda conexión por medio de nudos debe asegurarse un buen contacto entre el cordón iniciador y el iniciado para garantizar una buena transmisión de la onda de choque, y un ángulo correcto en las derivaciones, evitando los ángulos agudos en la dirección en que viene la onda detonante, debido al alto riesgo que la onda expansiva de la línea troncal o trozos desprendidos de esta, puedan cortar antes de iniciarla en el nudo de conexión. Para obviar esto se acostumbra utilizar conexiones en ángulo recto. Los nudos recomendados por los fabricantes para las conexiones en línea o en ángulo recto, y que naturalmente cumplan con los requisitos estipulados más arriba. El cordón detonante debe ser iniciado con detonador Nº 8, eléctrico o no eléctrico, fijados paralelamente con una huincha aisladora o amarrados por los chicotes del fulminante eléctrico, de modo que el extremo que contiene el explosivo iniciador, quede apuntando en la misma dirección en que se desea transmitir la onda detonante. Para lograr que a cada punto llegue la señal explosiva por dos vías diferentes, se recomienda que las líneas troncales formen circuitos cerrados, obviando así en gran parte las posibles interrupciones por corte de la línea producidas por las proyecciones de piedras o desplazamientos de la roca provocado por los tiros que salen primero, debido a que si la línea se ha cortado por un lado la señal de iniciación puede llegar por el otro. Para la determinación del intervalo de retardo de superficie que utiliza este sistema, se recomienda 1 ms. de retardo por cada pié de distancia entre las perforaciones cuya detonación se está retardando, para evitar el riesgo de cortes en las líneas troncales y obtener el mínimo desplazamiento para crear la cara libre necesaria a la corrida siguiente. Una precaución adicional que se debe tener presente, para evitar cortes de la línea descendente, es la de evitar que cruce la línea troncal. Otro ejemplo interesante es el del tubo de choque . Una vez cargados los tiros de, se acostumbra a conectarlos a una línea troncal de cordón detonante de 25 gr/pié en forma individual mediante un conector de plástico. 5.20

Post tronadura Como una cierta proporción de los trozos de roca proyectados a gran velocidad son lanzados en forma ascendentes, requiriendo de cierto lapso de tiempo para caer, el riesgo no desaparece en el momento que se produce el incendio sino que se prolonga por unos 60seg. más, lapso de tiempo en que el personal debería permanecer debajo del techo protector, para evitar el riesgo de ser impactado por estos trozos de roca. Además el responsable de la tronadura deberá previamente desconectar la líneas de disparo y guardar la máquina explosora o poner llave al switch de tronadura, para evitar cualquier encendido accidental, durante las operaciones tendientes a efectuar

Ing. Hernán Muñoz Astete

DYNO NOBEL CHILE 56 CURSO DE EXPLOSIVOS ............................................................... una nueva tronada en el sector. Si bien es cierto que es indispensable que el encargado de la tronadura retorne lo más pronto posible al lugar de la tronadura para efectuar una rápida evaluación de los resultados y grados de riesgo que le permitan tomar las providencias del caso, es indispensable guardar el tiempo necesario para que el gran volumen de gas y polvo generado en esta operación, se disipe, y permita detectar la posible presencia de tiros quedados, restos de explosivos en la saca, planchones colgando, sobre fracturamiento u otras condiciones inestables que naturalmente constituyen condiciones inseguras, que en cualquier momento pueden dar lugar a serios accidentes.

Ing. Hernán Muñoz Astete