Este documento describe las propiedades de los explosivos para ingeniería de minas. Explica que los explosivos son materias energéticas químicas que experimentan una reacción química rápida y auto-propagante cuando se les aplica calor, impacto u otro estímulo, liberando gases y calor. Luego describe varias propiedades físicas y químicas clave de los explosivos como plasticidad, viscosidad, fluidez, densidad, estabilidad, sensibilidad y velocidad de detonación, que influyen en su manipulación segura

1. INGENIERIA DE EXPLOSIVOS
PROPIEDADES DE LOS
EXPLOSIVOS
PROGRAMA DE ESTUDIO
INGENIERIA DE MINAS
2019-A

2. Las materias energéticas
químicas se pueden clasificar en
dos grupos grandes:
MATERIALES EXPLOSIVOS
 Explosivos
 Propelentes (pólvoras)
 Pirotecnia
MATERIALES CIVILES USO NO
EXPLOSIVO

4. EXPLOSIVO
 Los explosivos son una clase de materias energéticas
químicas
 Por acción del calor, chispa eléctrica, impacto, roce,
choque de onda u otros estímulos, experimentan una
reacción de descomposición química rápida y auto-
propagante, acompañada por la formación de
productos gaseosos y por desprendimiento de calor,
desarrollando un efecto de presión súbita.
 La Eliberada sirve para hacer trabajo por medio de una
onda de choque (destructora, rompedora),
generalmente no se puede usar para hacer el trabajo
útil

5. PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS
 Son las propiedades físicas y químicas que tienen
relación directa con su condición de estado.
 Unas determinan su aspecto y estado físico, otras
su factibilidad de empleo con seguridad en
determinadas condiciones de la roca y del medio
ambiente.
 Otras determinan el rendimiento del explosivo en
su aplicación en voladura; a estas últimas se las
conoce como “propiedades de tiro”.

6. PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS
 En conjunto deben garantizar la estabilidad del
explosivo en su manipuleo, transporte, almacenaje
y uso
 Influyen en la ocurrencia de algunos fenómenos
inconvenientes como la segregación, exudación,
desensibilización, endurecimiento y otros, que
deben prevenirse.
 Con excepción de la NG, los explosivos son
sólidos, algunos homogéneos y compactados como
el TNT , otros heterogéneos y semisólidos como la
dinamita, llegando a granulares sueltos como
ocurre con la pólvora y el ANFO.

7. PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS
 El color, aroma, textura, son muchas veces
características identificadoras de tipo y hasta de marca.
 En forma general mencionaremos algunas propiedades
vinculadas al aspecto físico y manipuleo:
 A. Plasticidad
 B. Viscosidad
 C. Fluidez
 D. Flujo (free flowing)
 E. Tendencia a la compactación
 F. Friabilidad
 G. Homogeneidad
 H. Porosidad

8. A. PLASTICIDAD.-
 Capacidad que tiene un cuerpo para moldearse, bajo la
acción de una fuerza, tomar forma y mantenerla
después de retirarse dicha fuerza, como se observa en
los explosivos plásticos y gelatinas explosivas como la
dinamita semigelatina de la Figura . La plasticidad
disminuye con el tiempo o con el frio y es contraria a la
elasticidad y a la rigidez
Dinamita semigelatina FAMESA

9. B. VISCOSIDAD
 Consistencia ligosa o glutinosa debido a la fricción interna de
las moléculas, causada por su resistencia a fluir o cambiar
inmediatamente de forma cuando se les somete a
deformación por presión, corte o penetración. Cuanto más
viscoso, más lento el cambio.
 La viscosidad es propia de los aceites, slurries y emulsiones
como las emulsiones explosivas encartuchadas d(Figura).
 Conforme más viscosos son, se contienen mejor en los
taladros fisurados, mientras que los acuosos tienden a
filtrarse por las grietas.
Emulsión explosiva
encartuchada Famesa.

10. C. FLUIDEZ.-
 Capacidad de fluir y desplazarse que corresponde
a los cuerpos líquidos y gases, cuyas moléculas
tienen poca adherencia entre sí y toman la forma
del depósito que los contiene (ejemplo:
nitroglicerina y nitroglicol).
 Viscosidad y fluidez son importantes en el carguío
mecanizado de productos acuosos a granel, como
las emulsiones.

11. D. FLUJO (FREE FLOWING)
 Es la capacidad que muestra un explosivo granular
seco para fluir libremente o deslizarse bajo su
propio peso desde su contenedor, transportarse
libremente por la manguera durante el carguío
neumático, y para llenar rápida, fácil y
completamente un taladro de voladura.
 Es condición importante que los explosivos no
encartuchados diseñados para carguío neumático
como el ANFO .
 Depende fuertemente del contenido de humedad
del explosivo; con incrementos del 0,5 al 1% la
fluibilidad decae drásticamente.

12. Nitrato de Amonio energizado ANFO – Famesa.

13. E. TENDENCIA A LA COMPACTACIÓN.
 Facilidad que presentan algunos explosivos para
compactarse o convertirse en una masa coherente,
con total pérdida de su fluibilidad y adicionalmente
considerable reducción de su detonabilidad.
 Esto ocurre frecuentemente con el Nitrato de
Amonio que en muchos casos requiere ser
recubierto por algún agente antiaglomerante
(anticaking), como diatomita o productos orgánicos
(hidrocarburos).

14. F. FRIABILIDAD.
 Los explosivos friables, al contrario de los plásticos,
tienden a desmenuzarse o a pulverizarse cuando son
manipulados excesivamente o transportados
neumáticamente, contaminando la atmósfera con
partículas diminutas dispersas, dependiendo esto de la
fragilidad de sus gránulos (prills).
 Esta característica debe ser tomada en cuenta para el
transporte a gran distancia por malas carreteras, donde
los gránulos se pulverizan con maltrato del viaje.
 Por lo contrario, la friabilidad es una cualidad en
minerales y rocas, en las que representa la facilidad de
fracturarse homogénea y fácilmente. Una roca friable es
adecuada para voladura.


15. G. HOMOGENEIDAD.
 En los explosivos acuosos y dinamitas se refiere a su
textura uniforme y en los pulverulentos a su grado de
pulverización, mientras que en los granulares sueltos
esta propiedad se refiere a las especificaciones de
distribución de sus granos por tamaño, según malla o
tamiz (también denominada “composición
granulométrica”).
 Un agente de voladura demasiado fino como el ANFO
tiende a llenar por completo el taladro, mejorando el
grado de acoplamiento y de compactación, pero
corriendo el riesgo de desensibilizarse.
 Generalmente ambas características se determinan por
análisis de malla utilizando un juego de tamices de
aperturas cada vez más pequeñas para fraccionar la
muestra por tamaños, lo que se indica en porcentajes
de malla (sieve size).

16. H. POROSIDAD.-
 Es el radio del volumen de intersticios o huecos
contenidos en un material respecto a su propio
volumen o masa.
 Es un factor importante en los gránulos o perlas de
Nitrato de Amonio para absorber al petróleo en la
preparación de los nitrocarbonitratos (NCN) como
el ANFO.


17. PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS
PARTE I
 Estabilidad:(Resistencia al agua, a la temperatura).-
 Sensibilidad
 Densidad de un Explosivo.
 Densidad de la carga explosiva o encartuchado
 Flamabilidad (Vapores)

18. PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS
PARTE II
 Velocidad de detonación.-
 Potencia.-
 Temperatura de explosión.-
 Energía potencial.-
 Poder rompedor

19. INTRODUCCION
 Valorar sus efectos
 Decidir su adecuado empleo y manipulación

20. INTRODUCCION
 Un explosivo previamente a su detonación, considera
características como:
 Estabilidad
 Sensibilidad
 Densidad
 Propiedades referentes a los efectos de la explosión son:
 La presión de la explosión
 Volumen de los gases desarrollados
25NH4NO3 + C8H18 = 8CO2 + 59H2O + 12.5N2 + calor

21. PROPIEDADES PARTE I
1.- ESTABILIDAD
 Es la tendencia o facilidad de un explosivo para
conservar su constitución química, tanto frente a
agentes internos como externos.
 La modificación de un explosivo se pueda dar por
causas químicas o físicas
 Causa química: luz solar, en la descomposición de
la NG
 Causa física: variación de las condiciones
ambientales

22. PROPIEDADES PARTE I
ESTABILIDAD
 Un producto estable capaz de conservar sin peligro
 Se realizan pruebas de conservación, que tratan de
establecer las modificaciones que puede sufrir un
explosivo durante su almacenamiento
 Estudiar estabilidad física y química
 Si en explosivo se descompone, existe riesgo de
que el proceso se acelere de un modo incontrolable
y se produzca la detonación

23. ESTABILIDAD QUÍMICA
 Es su aptitud para mantenerse químicamente
inalterado con el paso del tiempo.
 La estabilidad está garantizada si las condiciones
de almacenamiento y el periodo de
almacenamiento son los adecuados y correctos,
permitiendo al usuario tener un producto totalmente
seguro y fiable para los trabajos de voladura.

24. ESTABILIDAD QUIMICA
 Los almacenamientos prolongados o en malas
condiciones de humedad, temperatura y
ventilación, pueden originar la desestabilización del
explosivo y, en consecuencia, facilitar su
descomposición.
 En este caso se deben extremar las precauciones
para la manipulación del mismo y proceder a su
destrucción.

25. ESTABILIDAD QUIMICA
 El comportamiento del explosivo ante las altas o
bajas temperaturas, por ejemplo, determina las
condiciones y tiempo máximo de almacenamiento.
 Un explosivo muy higroscópico podría absorber y
retener humedad hasta el punto de ver afectada su
estabilidad química.
 La nitroglicerina, puede, por esta razón,
descomponerse en ácidos nítrico y nitroso, con
peligro de detonación espontánea.

26. RESISTENCIA AL AGUA
 La característica por la cual un explosivo, sin
necesidad de cubierta especial, mantiene sus
propiedades inalterables durante un periodo de
tiempo en contacto con el agua.
 Las dinamitas gelatinosas, hidrogeles y
emulsiones resisten perfectamente cuando son
cargados en barrenos con agua y por ello permiten
su utilización en barrenos con agua en su interior.
Sin embargo, los productos pulverulentos y Anfos
no resisten al agua por el carácter soluble del
nitrato amónico.

27. RESISTENCIA AL AGUA
 La resistencia al agua depende del estado de
agregación de cada elemento de los explosivos.
 Ejemplo, el nitrato amónico es muy poco resistente
al agua ya que se disuelve en ella con facilidad; sin
embargo y, en determinadas condiciones y en
forma de emulsión o disolución saturada, es el
componente principal de ciertos explosivos
caracterizados por su buena resistencia al agua.

28. RESISTENCIA AL AGUA
 En el caso de que la aplicación del explosivo deba
realizarse en voladuras bajo agua, se ha de tener
en cuenta que el explosivo a utilizar no solo debe
ser capaz de soportar la presencia del agua sin
disolverse, sino que debe mantener su sensibilidad
de iniciación y propagación en estas
circunstancias. En estos casos, se deben utilizar
explosivos diseñados especialmente para esta
finalidad.
 ¿CUALES SON?

29. RESISTENCIA AL AGUA
 Cuando los barrenos presentan simplemente
humedad, se pueden emplear prácticamente todos
los tipos de explosivos siempre que el tiempo de
permanencia de explosivo en el barreno sea breve
o bien se realice el enfundado de los mismos si se
trata de explosivos a granel como el Anfo.
 Para mitigar este efecto, se han desarrollado
productos específicos, como por ejemplo, el Anfo
resistente al agua, que incorpora aditivos que
recubren el prill de nitrato amónico de modo que no
se disuelva en agua durante un cierto periodo de
tiempo.

30. 2. SENSIBLIDAD
 Facilidad para cambiar su estructura química, por
medio de una reacción explosiva, debido a causas
mecánica, térmicas eléctricas, etc.
 Las pruebas destinadas a establecer la facilidad
con la que se puede iniciar y las condiciones de
excitación en las que la detonación se puede
propagar.

31. 2. SENSIBLIDAD
Empleo y seguridad en el manejo esta ligada al
conocimiento de su sensibilidad frente:
 Calor
 Solicitaciones mecánicas
 Choque
 Frotamiento
 Onda de choque
 Aptitud de iniciación
El nivel de sensibilidad determina la seguridad de
trabajo, de manipulación, y posteriormente, su
aplicación potencial.

32. 2. SENSIBLIDAD
 La adición de aceite, parafina y materiales similares
puede disminuirse la sensibilidad de un explosivo
frente a las solicitaciones mecánicas
 El fenómeno se denomina flegmatización.
 Cuando por el contrario se aumenta esta
característica mediante la adición de sustancias
duras o materiales con cantos o bordes vivos se
habla de sensibilización
 Existen factores que lo definen: acción mecánica,
onda explosiva, efectos térmicos, chispa
eléctrica

33. 2. SENSIBLIDAD
 La sensibilidad de las materias energéticas
significa facilidad (o probabilidad) de iniciación
(explosión o combustión) por medio de roce,
impacto, calor, chispa eléctrica, o otros estímulos
físicos sin propósito iniciarlos.
 Las sensibilidades
 al roce,
 impacto y
 chispa eléctrica,
 tres estímulos físicos más importantes

34. 2. SENSIBLIDAD
 Los propelentes son generalmente bastante
estables a los estímulos físicos y no merecen una
atención más detallada.
 Los propelentes compositas, como están
compuestos de perclorato de amonio y aluminio,
puede iniciarse bajo algunas circunstancias,
especialmente en el proceso de la preparación.

35. 2. SENSIBLIDAD
 Los explosivos, especialmente los explosivos
primarios, son muy sensibles a los estímulos
físicos, tales como el roce, impacto y chispa
eléctrica.
 Esta sensibilidad muy elevada es causa de muchas
iniciaciones indeseables.
 La sensibilidad de la mayoría de los explosivos es
conocida, y debido a sus estabilidades químicas,
no cambia significativamente durante el
almacenamiento.

36. 2. SENSIBLIDAD
 Los explosivos primarios necesitan una atención
especial durante la producción, manipulación y
almacenamiento. En la Tabla Nº 1 está dada la
sensibilidad a la chispa eléctrica para algunos
explosivos primarios y mixtos pirotécnicos

37. 2. SENSIBLIDAD
 Tres estímulos físicos más importantes en
sensibilidad de los explosivos primarios.
 El impacto y roce son estímulos “visibles”, se
pueden prever, controlar y al fin, eliminar
totalmente durante la manipulación de los
primarios.
 La chispa eléctrica es algo que no se “ve”, y muy
difícil de prever cuando y donde va a generarse.
Por lo tanto, la mayor atención debe darse a la
chispa eléctrica, como se genera y como se puede
eliminar

38. 2. SENSIBLIDAD
 De la Tabla Nº 1 se puede ver que el
trinitroresorcinato de plomo, junto con azida de
plata, necesita una energía de chispa eléctrica muy
baja, cien veces más baja que azida de plomo y
10,000 veces más baja que pólvora negra, para
iniciarse.
 Durante el trabajo, sin precauciones, es posible
que la carga estática se acumule en las personas y
o equipos no aterrizados

39. 2. SENSIBLIDAD
 La carga estática se produce por frotación o por
contacto y la separación de dos superficies, una de esta
debe ser aislante.
 Si algunos objetos, como personas o partes de equipos
son aislados de la tierra, pueden comportarse como
condensador para la carga eléctrica, la cual se puede
acumular.
 Acercándose a un conductor, puede descargarse en
forma de chispa. Si esta chispa toca el explosivo
primario se puede producir la iniciación, siempre cuando
la chispa tenga bastante energía y el explosivo sea
bastante sensible.

40. 2. SENSIBLIDAD
 La energía de la chispa eléctrica se puede calcular
conforme a la siguiente fórmula:
E = 0,5 x CV2
Donde:
E = Energía de chispa (J o W s)
C = Capacidad del condensador (F, faradios)
V = Voltaje (V; voltios)

41. 2. SENSIBLIDAD
 El cuerpo humano se puede cargar con 20.000
voltios, y que tiene capacidad de 0,5 x 10-9 F
(0,5 nanofaradio).
 Con estos valores se puede generar una chispa
con energía de 0,1 W s, la cual es mucho más alta
que la energía estipulada en la Tabla 1, para
algunos primarios comunes.
 El cuerpo humano se puede cargar normalmente
con 5000 voltios y esto nos da energía de la chispa
de 0,00625 W s (6,25 mW s), que es también más
alta que los valores estipulados en la Tabla 1
(excepto para azida de plomo).

42. 2. SENSIBLIDAD
 El cuerpo humano tiene distintas posibilidades para
cargarse, se debe establecer un método para
determinar el nivel de carga de los operarios, y
conforme a los resultados, elegir las personas que
se carguen menos, para trabajar con primarios.
 Las personas elegidas deben llevar ropas hechas
de algodón o materiales naturales (incluyendo la
ropa interior), los cuales se cargan menos..

43. 2. SENSIBLIDAD
 Los calzados deben tener planta semiconductora,
con certificado del proveedor. La conductividad de
las plantas se debe controlar cada vez que se
realice producción.
 En caso que en mercado no existen los calzados
correspondientes, se deben usar taloneras, las
cuales también se deben controlar en su
conductividad.
 Los operarios también deben usar las pulseras con
conductividad controlada, las cuales siempre,
durante el trabajo, deben ser conectadas con red
de aterrizaje

44. FACTORES CAPACES DE DEFINIR LA SENSIBILIDAD
1. FRENTE A LAS ACCIONES DE CARÁCTER MECANICO
• CHOQUE
• FRICCION O ROZAMIENTO
2. FRENTE A LOS EFECTOS DE LA ONDA EXPLOSIVA
• Transmisión de la Detonación a Distancia: es la distancia
máxima a la que existe todavía posibilidad de que un cartucho
se inicie por otro, al que se hace detonar mediante un detonador.
La menor distancia en la que no existe posibilidad de
transmisión de la detonación
• Sensibilidad a la iniciación y aptitud de detonación: Se
define como la masa de fulminato del detonador mas pequeño o
del menor detonador de hilo explosivo de pentrita comprimida,
que es capaz de asegurar la detonación completa del explosivo
estudiado, en el transcurso de tres ensayos consecutivos.
Depende de su densidad de carga

45. FACTORES CAPACES DE DEFINIR LA
SENSIBILIDAD
3. FRENTE A LOS EFECTOS TERMICOS
• Sensibilidad al calor: cuanto mas brusco es el
calentamiento, mas fácil se produce la
detonación.
• Frente a la llama. Sensibilidad frente a una
llama directa de una pequeña muestra de
explosivo, en un estado físico especificado
4. FRENTE A LAS CHISPAS ELECTRICAS
Por corriente eléctrica o bien las descargas
producida por electricidad estática

46. 3. DENSIDAD DE UN EXPLOSIVO