3. La reacción de explosión es un proceso
de oxidación‐reducción interna en el que
secombinan los elementos de la molécula
de explosivo, sin intervenir oxígeno externo a la
molécula.
Es el calor generado y liberado por el proceso de
reacción de un explosivo al ser activado.
Cuando se produce una explosión a presión
constante ejerciendo únicamente un trabajo de
expansión o compresión.
CALOR DE EXPLOSION.
4. El calor de explosión se expresa en la unidad de
kj/kg o kcal./ kg. Y su formula general es:
Qe=Qp-Qr
Dónde:
Qe: calor total de explosión liberado.
Qp: calor total de formación de los productos
componentes.
Qr: calor total de formación de los productos
finales resultantes.
5. Por ejemplo, para el caso del más simple agente de voladura,
el ANFO convencional 94/6, podemos calcular su calor de
explosión utilizando los calores de formación (kcal/mol) y
pesos moleculares de sus componentes, que se obtienen de
tablas de manuales de física y química, como:
EJEMPLO.
Producto Calor de Formación (kcal/mol) Peso molecular
(gr)
Nitrato de amonio NH4NO3 -87,3 80,1
Petróleo diesel 2 CH2 -7,0 14,0
Dióxido de carbono CO2 -94,1 44,0
Agua H20 -57,8 18,0
Nitrógeno N 0,0 14,0
6. EL BALANCE DE REACCION DEL ANFO:
El balance de reacción del ANFO es:
3NH4NO3 + 1CH2 CO2 + 7H2O + 3N2
(Explosivo) (Productos de reacción)
Para poder calcular calor de explosión
necesitamos la tabla de calor de explosión y peso
molecular (PM).
Luego ubicamos la tabla y lo remplazamos los
valores de la tabla de calor de explosión.
REACTANTE PRODUCTO
3NH4NO3 + 1CH2 CO2 + 7H2O + 3N2
7. Remplazamos los valores de la tabla.
Calor de los reactantes:
3NH4NO3---3moles(-87.3kcal/mol)=-261.9kcal.
CH2------1mol(-7kcal/mol)= -7 kcal.
Qr = -268.9 kcal.
8. Calor de los productos:
CO2---------1mol(-94.1kcal/mol) = -94.1 kcal.
7H2O----7moles(-57.8kcal/mol) = -406.6kcal.
3N2-------3 moles(0) = 0 kcal.
Qp = -498.7 kcal.
Utilizamos la formula:
Qe=Qp-Qr
Qe=-498.7 kcal.-(-268.9 kcal.) =-229.8 kcal.
9. Como la teoría nos decía
que el calor de explosión es
en kcal./ kg.
despues calculamos la sumatoria de pesos
moleculares del reactante:∑P.M.
PM =3moles(80.1g/mol)+1mol(14g/mol) = 254.3 g.
El calor obtenida se divide entre el numero de
gramos de la mezcla para normalizar la reaccion a un
gramo o unidad base de peso.
10. Entonces:
𝑄𝑘𝑣 =
Qmv × lOOO
PM
Remplazando tenemos:
−229.8kcal.×
lOOOg
kg
.
254.3g.
=-903.7kcal/kg.
Por lo tanto: Qe=-903.7 kcal/kg.
12. TENER EN CUENTA:
A los ingredientes que absorben o
necesitan oxigeno se les denomina
reductores.
A los entregan a aportan oxigeno se les
denomina oxidantes.
ENTONCES:
Oxidante (+)
Reductor (-)
13. • Si hay defecto o deficiencia de oxígeno en la reacción
explosiva se produce CO2.
• Si hay exceso de oxígeno en la reacción explosiva se
producen NO y NO2.
Los explosivos químicos liberan mayor cantidad de
energía por unidad de peso si ellos están balanceados en
oxigeno produciendo un mínimo de gases tóxicos.
Balance de oxigeno.
14. • Si los explosivos están compuestos de C, H,O y N; y si existe
suficiente oxígeno para reaccionar y formar CO2, H2O y N2, está balanceado
en oxígeno, es decir:
OB = Oø – 2 CO2 – H2O = 0; también se puede expresar como:
OB = Oø – 2 Cø – ½ Hø = 0;
Dónde: Oø, Cø y Hø representan el No. de atomo-gr por unidad de peso de la
mezcla explosiva.
La determinación de los atm-gr de cada elemento, servirá para determinar el calor
liberado por el explosivo
OB = Oø – (2 Cø + ½ Hø + 3/2 Alø) = 0
OB = Oø – (2 Cø + ½ Hø + ½ Naø + Caø ) = 0
15. Todo explosivo debe tener como resultante lo siguiente:
Oxidantes + combustibles → CO2 + H2O + N2
Si solamente se trabaja con nitroglicerina o un ANFO que tiene 94.39% de NA y
5.61% de Diesel 2 se obtiene una reacción con balance de oxigeno de cero.
3 (NH4NO3 ) + 1( CH2 ) → CO2 +7H2O + 3N2
Esta es una ecuación ideal
Cuando en una mezcla no hay efecto ni exceso de oxigeno para una mezcla ideal:
16. Por convención:
(Ø): En los reactantes es positivo
(Ø): En los productos es negativo
X NH4NO3 + Y CH2 A CO2 + B H2O + C N2
X ( +1 Ø) + Y (-3 Ø) = 0
X – 3Y = 0 ; X = 3Y
Dando valores:
Para Y = 1 ; X = 3
Reemplazando:
3 NH4NO3 + 1 CH2 1 CO2 + 7 H2O + 3 N2
Comprobación por oxígeno:
Oxigeno de los reactantes: 3 NH4NO3 = 9 Ø
Oxígeno de los productos: CO2 + 7 H2O = 9 Ø
