Giuliano Bozzo Moncada Propiedades de los explosivos

1. EXPLOSIVOS
INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN
Explosivos
Rodrigo Pinto Hidalgo

2. AGENDA
1. Historia de Los Explosivos.
2. ¿Qué es un explosivo?.
3. Clasificación de los Explosivos
4. Explosivos Industriales..4. Explosivos Industriales..
5. Energía de los Explosivos

3. Historia de los ExplosivosHistoria de los Explosivos
668 DC Pólvora, mezcla nafta, azufre, caliza
1225 Nitrato de Potacio, agregó calor
1544 Invento arma de fuego por Berthold Schwartz
(Científico Francois Thybourel “Aquí yace BERTHOLD el NEGRO, el
más abominable de los humanos, quién por su invento ha llevado a la
miseria al resto del mundo”, Siglo XVI.
Término “Black Powder”
Inicios 1600 En Europa comienza el uso de la pólvora en
minería
1773 Comienza a usarse en EEUU.
1802 Eleuthere I. duPont fabrica Pólvora para su
comercialización Wilmington, Delaware
1836 Willian Bickford inventó un método seguro de
ignición. Primeros fulminantes.

4. 1800 Edward Howard, fulminato de mercurio. Primer
ingrediente de los detonadores
1846 Químicos Europeos, Nitroglicerina.
1862 Alfred Nobel, inventó la dinamita en cartuchos.
1867 Nobel, Fulminante de percusión con fulminato de
mercurio
Historia de los ExplosivosHistoria de los Explosivos
mercurio
1907 Uso de Azida en reemplado del fulminato
1918 PETN, como carga base de los fulminante
1947 Desastre Texas. Detonó Nitrato de Amonio (NA)
Años 50 Mezclas de NA con carbón, luego reemplazado
por diesel
1956 Acuagel - Dr. Melvin A. Cook

5. años 60 retardos de ms en los detonadores
1965 Gasificación para control de densidad
1969 Emulsiones y mezclas anfo - emulsiones
1980 Introducción de Anfo Pesado y emulsión encartuchada
Historia de los ExplosivosHistoria de los Explosivos
1980 Introducción de Anfo Pesado y emulsión encartuchada
años 90 Comienza desarrollo de los detonadores electrónicos
2000 Apex Gold

6. EXPLOSIVOS
•Sustancia que tiene la capacidad de llegar a experimentar una
reacción química a una alta velocidad. Los productos de la
reacción son predominantemente gases, los que, al expandirse por
altas temperaturas producidas, pueden efectuar un trabajo
•Los explosivos son una mezcla de sustancias: Una combustible y•Los explosivos son una mezcla de sustancias: Una combustible y
otra oxidante, que al ser iniciadas dan lugar a una reacción
exotérmica altamente rápida generando productos gaseosos a alta
temperatura, los que ocuparan un volumen mucho mayor.

7. Deflagración
• El explosivo no detona, solo se quema.
• polvoras, compuestos pirotécnicos, compuestos propulsores para
artillería y cohetería. Casi sin ninguan aplicación en minería o ingenieria
civil.
Clasificación Explosivos
civil.
, VOD < 1000 m/s
• Puede ser causado por:
• Explosivo no balanceado, de mala calidad o insensibilizado
• Ambiente desfavorable (Diámetro crítico, Agua, grietas)

8. Detonación
• Gran velocidad de reacción, detonación autosustentable
• Gran fuerza expansiva.
Clasificación Explosivos

9. PRIMARIOS SECUNDARIOS
•Son aquellos
que se utilizan
•Por su alta energía
y sensibilidad se
Clasificación de los Explosivos
para fragmentar
la roca, aunque
son menos
sensibles que los
primarios
realizan un mayor
trabajo util
y sensibilidad se
utilizan como
iniciadores de los
explosivos
secundarios

10. Primarios
• Detonadores
• Pentolitas
TNT (50%) + PETN (50%)
Clasificación de los Explosivos
TNT (50%) + PETN (50%)
• PETN (Cordón Detonante)
• HMX, Azida de Plomo

11. Primarios
Clasificación de los Explosivos
DetonadoresDetonadores PentolitasPentolitas

12. Secundarios
•Anfos
•Anfos Pesados
Clasificación de los Explosivos
•Anfos Pesados
•Emulsiones (Mezclas, Puras y encartuchadas)

13. Secundarios
•Anfos Pesados
Mezcla 50/50 Mezcla 50/50, con 2% Al

14. Explosivos Industriales
• Anfo: Mezcla de NA con Combustiblre (94% - 6%)
• Alanfo: Mezcla de Anfo con Aluminio
• Hidrogeles: Agentes explosivos constituidos por soluciones acuosas
saturadas en NA, a menudo con otros oxidantes como nitrato de sodio
y/o de calcio, en donde se encuentras dispersos los combustibles ,y/o de calcio, en donde se encuentras dispersos los combustibles ,
sensibilizantes, agentes espesantes y gelatinizantes que evitan la
segregación de los productos sólidos.
• Emulsiones: Mantiene las propiedades de los hidrogeles pero con
mayor potencia y resistencia al agua.
• Anfos Pesados: Mezcla de Anfo y Emulsión, meyor resistencia al
agua, mayor potencia, mejor características de sensibilidad, posibilidad
de variar energía a lo largo del pozo.

15. Explosivos Industriales
• Pulverulentos: Son aquellos agentes explosivos sensibilizados con
NG (menor al 15%) y puede ser reemplazado por TNT. Potencias
menores a los gelatinosos y poca resistencia al agua.
• De Seguridad: Son explosivos especialmente diseñados para
condiciones especiales, ya sean suelos reactivos, ambientes
inflamables.inflamables.
• Polvoras: Nitrato Potasico 75% + Azufre 10% y Carbón 15%,
explosivo que no detona. De forma granulada y grafitada que oscila
entre 0.1mm y 4mm

16. Energía de los explosivos
'Flyrock' Expulsión de Gas
Calor
Sobreexcavación
Fragmentación
Vibración
Calor

17. Propiedades de los explosivos
• Densidad
Peso por unidad de volumen (g/cm3)
• Volumen de gases
Litros de gas por kilo de explosivo
• Energía (kCal/kg)
• Velocidad de Detonación VOD (m/s)
• Presión de Detonación (Pd) (kbar)
•Pd = k x Densidad x (VOD)2

18. Propiedades de los explosivos

19. Propiedades de los explosivos

20. Ejemplo
Se desea cargar un tiro con 500kg de Anfo.
Calcular la energía y el volumen de gas que serán aportados por el tiro
cuando éste detone.
Solución
Energía (Qo) :
500 x 902 = 451.000 kCal
V. Gas (Vo) :
500 x 960 = 480.000 lt

21. Ejemplo
Debido a que hay presencia de agua en el tiro, se decide cambiar la carga de
Anfo por Anfo Pesado 50/50.
¿ Cuanto explosivo debería cargar ?
Solución
Energía (Q) :
500 x 823 = 411.500 kCal (0,91)
V. Gas (V) :
500 x 919 = 455.000 lt (0,95)

22. Criterio de LANGEFORS
Potencia relativa (PR)
Solución
00 6
5
6
1
Q
Q
V
V
PR ×+×=
Solución
PR = 1/6 x 919/960 + 5/6 x 823/902 = 0,92
1kg de AP 50/50 equivale a 0,92kg de Anfo (920g)
Por lo tanto, El tiro debe ser cargado con:
500/0,92 = 544kg de AP 50/50

23. Densidad
Anfo : 0,80 g/cm3
AP 50/50 : 1,30 g/cm3
L
800kg
Anfo
1.300kg
AP 50/50

24. Propiedades de los explosivos

25. Velocidad de detonación (VOD)
Medición continua

26. VOD - Presión de Detonación (Pd)
( )2
VODkPd ××= ρ
EjemploEjemplo
Un explosivo pierde VODal ser cargado en un tiro de diámetro menor.
Originalmente alcanzaba 4.400m/s. Ahora, en el nuevo diámetro alcanza
4.200m/s.
¿ Cuanto es la pérdida de Pddel explosivo ?

27. VOD - Presión de Detonación (Pd)
Solución
( )2
VODkPd ××= ρ
Pérdida de VOD : 4.200/4.400 x 100 = 95,5%
- 4,5%
Pérdida de Pd : (4.200)2/(4.400)2 = 91,1%
- 8,9%

28. AnfoAnfo
Nitrato de Amonio
NH4NO3

29. AnfoAnfo
Genera los siguientes gases
COCO22 NN22 HH22OO
Nitrato de Amonio + Diesel
NH4NO3 + CH2
94,4% 5,6%
COCO22 NN22 HH22OO
33% 50%
NOx CO
Gases Nitroso Monóxidos de Carbono
17%

30. Propiedades de los explosivos

31. Propiedades de los explosivos

32. Emulsiones
Nitratos en solución + Aceites, surfactantes y Diesel
90% 10%
0,1 mm
Gotas muy pequeñas de solución
de Nitratos mezcladas en Aceites y
Diesel.

33. Emulsiones
• Tienen alta densidad
• Es posible fabricar Anfos Pesados
• Es posible fabricar Emulsiones o mezclas bombeables
• Permiten cargar mas explosivos por pozos

34. Potencia del explosivo
Potencia
Velocidad con que se libera la energía
Para el caso de los explosivos la Potencia depende de:
Calor de reacción (Q0)0
Velocidad de detonación (VOD)
Diámetro de la carga (d)

35. Ejemplo
Comparar la potencia entre los explosivos Anfo y Anfo Pesado 50/50,
para, en ambos casos, una columna de explosivos de 11m en un tiro de
105/8” diámetro
kg/m = 0,507.ρ . d2
d: Diámetro (pulgadas)
ρ: Densidad (g/cm3)
Solución
Anfo
Carga = 11 x 0,507x 0,8x(10,625)2 = 500kg
Energía = 500 x 902 = 451.000kCal
VODAnfo = 4.300m/s
Tiempo = 11/4.300 X 1.000 = 2,56ms
Potencia 451.000/2,56 = 176.300MCal/s
== 740.756Mwatt740.756Mwatt
1kW=0.238 kCal/s

36. Anfo Pesado 50/50
Carga = 11 x 0,507x 1,31x(10,625)2 = 820kg
Energía = 820 x 823 = 674.870 kCal
VODAnfo = 5.300m/s
Tiempo = 11/5.300 X 1000 = 2,08ms
Solución
Tiempo = 11/5.300 X 1000 = 2,08ms
Potencia 674.870/2,08 = 325.160MCal/s
=1.366.218Mwatt
1kW=0.238 kCal/s

37. En una columna de 11 metros de explosivos
El Anfo Pesado 50/50 respecto al Anfo es:
674.870/451.000 = 1,50
50% más energético
Por lo tanto
1.366.218/740.756 = 1,84
84% más potente

38. Propiedades de los Explosivos
• Resistencia al agua
• Diámetro critico
• Sensibilidad• Sensibilidad
• Propiedades físicas
• Emanaciones de Gases
• Efectos con las temperaturas

39. Resistencia al Agua
Buena 1 Detonadores
2 Boosters
3 Emulsión Encartuchada
Mala
4 Bulk emulsion FORTIS
5 Heavy ANFO FORTAN
6 ANFO / AMEX

40. Explosive: Examples:
Plain (open) detonator Lead azide
Closed detonators Exel. det.
Digital dets i-kon
Detonating cord Cordtex
SENSIBILIDAD
Detonating cord Cordtex
Cast boosters Pentex
Surface Delays ConnectaDets
Exel tubing Lead-in line
ANFO AMEX
Det. sensitive emulsion ‘Senatel’
Bulk Water-based FORTIS

41. DIÁMETRO CRÍTICO
Mínimo recomendado
Prima
Diámetro Crítico
Fail

42. CRITERIO DE SELECCIÓN
1 Presencia de Agua
2 Propiedades de la roca
3 Diámetro y profundidad del pozo
4 Energía requerida
5 Consumo total de explosivos
6 Tiempo de vida
7 Precio y disponibilidad

43. www.oricaminingservices.com
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