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NUESTROS PADRES, HERMANOS, Y
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INTRODUCCION
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importante tema que nos pod...
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1.1 CALOR DE EXPLOSIÓN
Definición.- Es el generado y liberado por el proceso de reacción de un explosivo al
ser activad...
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Elcalordeexplosión, Q(expresadoenkJ/kgoenKcal/kg), eselcalorliberado enla
reacción de explosión.
O también dicho de otr...
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TABLA DE CALOR DE EXPLOSIÓN
SUSTANCIA NOMBRE
COMPUESTO
P.M (gr/mol) QR ó QP
(Kcal/mol)
C6H7O11N3 Nitroalmidón 297,1 - 4...
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1.1.1. CALOR DE EXPLOSION
Nos valemos del concepto de entalpía para calcular este valor,
veamos el calor generado por e...
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Ahora remplazamos los valores en la ecuación 1
Hp (Explosivo) = 3(-87.3) + (-7) = - 268.9 kcal
Hp (Producto) = (-94.1) ...
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Qkv= =-903.7kcal./kg.
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Qe .
Esto como valor práctico, pero para referencias más exactas se ...
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1.2 BALANCE DE OXÍGENO.
Expresado en gramos de oxígeno por 100 g de explosivo, se calcula a partir de la
ecuación de re...
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• La determinación de los átomos –gramos de cada elemento, servirá para
determinar el calor liberado por el explosivo.
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Y=1 Cumple.
Remplazando.
3NH4NO3+1CH2 1CO2+7H2O+3N2
COMPROBANDO LOS OXIGENO.
Oxigeno de los reactantes: 3NH4NO3 =
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AN : 93 %
C : 7 %
CONCLUSION
1. Balance de oxigeno es un índice para poder calcular si hay exceso o
deficiente, después...
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SUGERENCIAS
1. Sugerimos a todos aquellos interesados en el mundo académico que
investiguen más acerca del tema realiza...
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ANEXO
ANEXO 01
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ANEXO 2
BIBLIOGRAFIA
- AGUILAR, F.: «Los Explosivos y sus Aplicaciones». Editorial Labor, S.A. 1978.
- KONYA, C.J. y WA...
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  1. 1. 18 “Año de la Promoción de la Industria Responsable y del Compromiso Climático” UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA FACULTAD INGENIERIA DE MINAS- CIVIL-AMBIENTAL ESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL INGENIERIA DE MINAS CURSO : VOLADURA DE ROCAS TEMA : CALOR DE EXPLOSION DOCENTE : ING. PAREJAS RODRIGUEZ, FREDDY INTEGRANTES : HUAYRA SOTACURO, AUGUSTO PANTI RAMOS, LINDO MARTINEZ ROJAS, JULIO MUCHA SAPALLANAY, ALEX DYER CICLO : V HUANCAVELICA - 2015 UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA MINAS
  2. 2. 18 Dedicatoria: UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA MINAS A: NUESTROS PADRES, HERMANOS, Y PROFESORES DE NUESTRA CASA SUPERIOR DE ESTUDIOS
  3. 3. 18 INDICE • DEDICATORIA……………………………………………….………………..…. 2 • INTRODUCCION………………………………………………….………………. 4 • CONTENIDO………………………………………………………………………... 5 • CALOR DE EXPLOSION DE LOS EXPLOSIVOS INDUSTRIALES…….…..6 1.1 CALOR DE EXPLOSION…….……………………………………………………8 1.2Balanceo de oxigeno………...………………………………………………….……...12 1.3 Calculo de porcentaje. . . . . . . . . . . . . . . . . ... ... ………….. ..……….. …...... 12 1.4 Propiedades Químicas. . . . . ……….………………………………….….….….12 1.5 Mmezcla ideal.. . . . . . . . . . . . . . ……. . …………... ………… . …………... ..13 1.6 Resumen de átomos – gramos…………………………………...……………….…13 1.7 Otros explosivos industriales………………………………………....….…….....14 1.8 CONCLUSION……….…………………………………………………….………15 1. SUGERENCIA……..………………………………………………………………..16 1.10 ANEXO………………………………………………………………….…………17 1.11 Bibliografía……………………………………….………………………………..18 UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA MINAS
  4. 4. 18 INTRODUCCION Es real satisfactorio presentar este trabajo porque su contenido contribuye un importante tema que nos podría hacernos pensar, analizar acerca del calor de explosión (expresadoenkJ/kgoenKcal/kg), mezcla ideal y balance de oxígeno. Como son los procedimientos, o los pasos que podríamos señalarlos. Este trabajo como producto humano no es trabajo perfecto por lo tanto agradecemos los comentarios y sugerencias que mi harían llegarme. No deseo terminar, sin antes expresar mi profundo agradecimiento a la valiosa colaboración y sugerencias recibidas por parte del ING. PAREJAS RODRIGUEZ, FREDY, que vaya mi eterno agradecimiento para su materialización de este trabajo únicamente resta decir que cada capítulo de este tema encierra un tema de importancia que sirva un cencero enhilo de un paso más para el estudiante en ascenso del saber. LOS INTEGRANTES. UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA MINAS
  5. 5. 18 1.1 CALOR DE EXPLOSIÓN Definición.- Es el generado y liberado por el proceso de reacción de un explosivo al ser activado. Cuando se produce una explosión a presión constante, ejerciéndose únicamente un trabajo de expansión o compresión, la primera ley termodinámica establece que: Qe = - (Ue + P.V) Dónde: Qe = Calor liberado por la explosión. Ue = Energía interna del explosivo. P = Presión. V = Volumen. Como «Ue+PV" se refiere al calor contenido o entalpía «Hp" entonces puede escribirse Qe= -LiHp. Así, el calor de explosión a presión constante es igual al cambio de entalpía, y puede estimarse estableciéndose el balance térmico de la reacción, multiplicando los calores de formación de los productos finales por el número de moles que se forman de cada uno, y sumándolos, para restar a continuación el calor de formación del explosivo. Hp(explosivo) = Hp(productos) - Hp(explosivo) UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA MINAS
  6. 6. 18 Elcalordeexplosión, Q(expresadoenkJ/kgoenKcal/kg), eselcalorliberado enla reacción de explosión. O también dicho de otro modo: 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. 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: UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA MINAS Qe=Qp-Qr
  7. 7. 18 TABLA DE CALOR DE EXPLOSIÓN SUSTANCIA NOMBRE COMPUESTO P.M (gr/mol) QR ó QP (Kcal/mol) C6H7O11N3 Nitroalmidón 297,1 - 45,70 NH4NO3 Nitrato de amônio 80,1 - 87,30 CaCO3 Carbonato de cálcio 100,0 - 288,50 C7H5O6N3 (TNT) Trinitro tolueno 227,1 - 13,0 NaNO3 Nitrato de sódio 85,0 - 101,50 C3N3H5O9 Nitroglicerina 227,1 - 82,70 CO2 Dióxdo carbono 44,01 - 94,10 CaO Óxido de cálcio 56,08 -151,90 Na2O Oxido de sódio 62,0 - 99,40 H2O Agua 18,0 - 58,80 CH2 Petróleo Diesel 2 14,0 - 7,02 C6H10O5 162.2 -170.5 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 UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA MINAS
  8. 8. 18 1.1.1. CALOR DE EXPLOSION Nos valemos del concepto de entalpía para calcular este valor, veamos el calor generado por el ANFO. Δ Hp (Explosivo) = Hp (Producto) - Hp (Explosivo) 3NH4NO3+ 1CH2 → CO2 + 7H2O + 3N2 Datos de calor de Formación en Kcal/mol Nitrato de Amonio (NH4NO3) = -87.3 kcal/mol Diesel (CH2) = -7 kcal/mol Dióxido de carbono (CO2) = -94.1 kcal/mol Agua (H2O) = -57.8 kcal/mol Nitrógeno (N 2 ) = 0 kcal/mol 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 UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA MINAS
  9. 9. 18 Ahora remplazamos los valores en la ecuación 1 Hp (Explosivo) = 3(-87.3) + (-7) = - 268.9 kcal Hp (Producto) = (-94.1) +7(-57.8) + 3(0) = - 489.7 kcal Qe = - Δ Hp -Δ Hp (Explosivo) = -Hp (Producto) + Hp (Explosivo) Qe (Explosivo) = -(- 489.7) + (268.9) Qe (Explosivo) = 229.8 kcal Ahora calculamos el peso molecular del explosivo Pm (Explosivo) = 3NH4NO3+ 1CH2 Pm (Explosivo) = 3(80.0432)+ 1(14.0268) Pm (Explosivo) = 254.2 mol El calor de explosión por kilogramo; Qkp (Explosivo) = (229.8kcal) / (254.2g) x 1000g/kg Qkp (Explosivo) = 904.00 kcal / kg UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA MINAS
  10. 10. 18 Este calor es a presión constante, no expresa gran interés, en el ámbito de los explosivos, ahora veamos cunado influye el volumen de los gases producto de la detonación: Qmv = Qmp + 0.58 x npg Dónde: npg = 11, (número de moles del producto) Pero nosotros deseamos conocer el calor desprendido por cada mol correspondiente a un kilogramo de explosivo Qkv = (Qmv x 1000) / Pm Qmv = 229.8 + 11x 0.58 = 236.18 kcal/mol Pm = 254.2 mol Qkv = (236.18 x 1000) / 254.2 Qkv = 929.11 kcal / kg El calor de explosión obtenido se divide entre el número de gramos de la mezcla para normalizar la reacción a un gramo o unidad base de peso. Como usualmente se emplea el kilogramo como unidad, al multiplicar el resultado por 1 000 g/kg resulta: Para poder llegar a la conclusión podemos expresar de esta forma el calor de explosión, es decir el calor obteniendo se divide entre el número de gr. De la mezcla explosiva para normatizar la reacción a un gramo o unidad base de peso. Y si en vez de calor desprendido por mol se requiere el correspondiente a un kilogramo de explosivo se tendrá: UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA MINAS
  11. 11. 18 Qkv= =-903.7kcal./kg. O simplemente de esta forma: Qe . Esto como valor práctico, pero para referencias más exactas se tendrá en cuenta que el calor a presión constante no tiene interés técnico, pues el proceso de detonación tiene lugar a volumen constante. Para calcular este último es necesario incrementar el calor a presión constante con el consumido en la expansión adibática. Qmv = Qe + 0,58 x Npg Dónde: Npg : número de moles de productos gaseosos. Así, en el ejemplo anterior resultará: Qmv = 229,8 + 11 x 0,58 = 236,18 kcal/mol ó Qkv = 236,18 x 1 000 = 928,74 kcal/kg =254,3 Notas: - No se requiere calor para formación de elementos puros como, N, C, H, o Al, por lo que tienen valor cero. - Si se libera calor durante la reacción se dice que se tiene calor de formación negativo (exotérmica); si se tiene que adicionar calor para producir la reacción se dice que la composición tiene calor de formación positivo (endotérmica). UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA MINAS
  12. 12. 18 1.2 BALANCE DE OXÍGENO. Expresado en gramos de oxígeno por 100 g de explosivo, se calcula a partir de la ecuación de reacción química. En el cálculo para explosivos a emplearse en trabajos subterráneos mal ventilados debe incluirse la envoltura de papel o de plástico. El balance de oxígeno se expresa como porcentaje de exceso (+) o deficiencia (-) de oxígeno en la mezcla. El balance de oxigeno es un índice para hallar si hay defecto o exceso de oxígeno, después que los ingredientes del explosivo han reaccionado completamente. Podemos considerar las reglas para el balance de oxígenos: • A los ingredientes que absorben o necesitan oxigeno se les denomina reductores. • A los entregan a aportan oxigeno se les denomina oxidantes. • 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. • Si los explosivos están compuestos de C,H,O y N, y si existe suficiente oxígeno para realizar y formar CO2, H2O y N2,esta balanceado en oxígeno , es decir: Q b= Oo – 2CO2-H2O =0 =Oo -2Co- DONDE: Oo, Co y Ho, representan el número de átomos-gramos. Por unidad de peso de la mezcla explosiva. UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA MINAS
  13. 13. 18 • La determinación de los átomos –gramos de cada elemento, servirá para determinar el calor liberado por el explosivo. 2.1.1. MEZCLA IDEAL. Lo llamamos a la mezcla ideal, cuando en la explosiva no hay exceso ni defecto de oxígeno. Ejemplo. ANFO AN: nitrato de amonio (NH4NO3) FO: petróleo diesel número 2(CH2) NH4NO3 2H2O+N2 = +1 (oxidante) CH2 CO2+H2O - = (reductor) Luego podemos decir que: Oxígeno en los reactantes es positivo. Oxígeno en los productos es negativo. XNH4NO3+YCH2 ACO2+BH2O+CN2 X (+ ) +Y (- )= O X-3Y =O X=3Y PARA: X=3 UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA MINAS
  14. 14. 18 Y=1 Cumple. Remplazando. 3NH4NO3+1CH2 1CO2+7H2O+3N2 COMPROBANDO LOS OXIGENO. Oxigeno de los reactantes: 3NH4NO3 = Oxigeno de los productos: CO2+7H2O = 1.7.OTROS EXPLOSIVOS UTILIZADOS.- SANFO : 3 NH4NO3 + CH2 + 2NaNO3 + C+ 2Al 2CO2 + 7 H2O+ 4N2 + Al2O3 + Na2O + Q (Kcal/Kg ) AN : 49,01 % (nitrato de amônio) SN : 34,67 % (nitrato de sódio) C : 2,45 % (carbono) FO : 2,86 % (petróleo diesel No.2) Al : 11,01 % (Alumínio) Q : 1 205,20 Kcal/Kg AL /AN / FO: 6 NH4NO3 + CH2 + + 2Al CO2 + 13H2O+ 6N2 + Al2O3 + Q (Kcal/Kg ) AN : 87,64 % Al : 10 % FO : 2,40 % Q : 1 282 (Kcal/Kg ) AN / CO: 2 NH4NO3 + C CO2 + 4H2O+ 2N2 + Q (Kcal/Kg) UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA MINAS
  15. 15. 18 AN : 93 % C : 7 % CONCLUSION 1. Balance de oxigeno es un índice para poder calcular si hay exceso o deficiente, después que los ingredientes del explosivo han reaccionado completamente. 2. El calor de explosión es el generado y la vez también liberado por mediante proceso de reacción de un explosivo. 3. El calor de formación en los reactantes es el calor donde forma en el explosivo, y el calor de los productos es producido mediante descomposición, todo esto es en la unidad de kcal. 4. Si hay defecto o deficiencia de oxígeno en la reacción explosiva se produce CO2, Si hay exceso de oxígeno en la reacción explosiva se produce NO y NO2. UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA MINAS
  16. 16. 18 SUGERENCIAS 1. Sugerimos a todos aquellos interesados en el mundo académico que investiguen más acerca del tema realizado para ampliar sus conocimientos tanto teóricos como prácticos. 2. Sugerimos a los estudiantes realizar más trabajos de investigación para ampliar nuestros conocimientos en las diferentes asignaturas. 3. Respecto al trabajo monográfico. Siempre se ha hablado de la incentivación de algún modo a los estudiantes, y creemos que trabajos de investigación como estos son los que hacen que nos sintamos más arraigados con nuestra profesión, queremos agradecerle al docente de la asignatura en mención por tener ese espíritu de superación junto a sus estudiantes UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA MINAS
  17. 17. 18 ANEXO ANEXO 01 UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA MINAS
  18. 18. 18 ANEXO 2 BIBLIOGRAFIA - AGUILAR, F.: «Los Explosivos y sus Aplicaciones». Editorial Labor, S.A. 1978. - KONYA, C.J. y WALTER, E.J.: «Surface Blast Design». Prentice Hall. 1990. - MANON, J. J.: «The Chemistry and Physics of Explosives».E/MJ. January, 1977. • PAGINA WEB: - http://es.wikipedia.org/wiki/Crisotilo. - http://www.peruecologico.com.pe/mineral.htm. - http:www_magnesios_com - EL MINERAL.mht UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA MINAS
  19. 19. 18 UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA MINAS

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