Explosivo para voladura

Explosivo para la voladura Concepto: Elemento que a partir de la fuerza liberada por su honda expansiva, permiten fracturar o fragmentar la roca, el suelo duro o el hormigón.

Explosivo para la voladura, es aquel elemento que a partir de la fuerza liberada por su onda expansiva, permite fracturar o fragmentar la roca, el suelo duro o el hormigón, y desprender algún elemento metálico en el caso de la minería; también facilita los trabajos de demolición en las construcciones.

Propiedades de los explosivos

La elección del explosivo adecuado para una operación determinada, necesita una cuidadosa atención basada principalmente en las propiedades que a continuación se exponen:

• Potencia explosiva: Es la característica más importante de un explosivo industrial; puede definirse como: la energía disponible para producir efectos mecánicos.

La potencia es la medida precisa de la capacidad del explosivo para quebrantar o proyectar materiales. Aunque puede medirse en unidades absolutas, en la práctica es conveniente relacionarla al resultado de una prueba comparativa con un explosivo patrón. Las pruebas comúnmente realizadas son las del bloque de plomo (Trauzl) y el mortero balístico.

• Estabilidad química: Se define como la aptitud de una sustancia a permanecer químicamente inalterada, cuando se mantiene bajo condiciones de almacenamiento especificadas.

Los explosivos son sometidos a rigurosas pruebas de estabilidad, bajo condiciones extremas, antes de salir al mercado. Las primeras materias son cuidadosamente seleccionadas y el proceso de fabricación está sujeto a un estrecho control.

• Aptitud a la propagación: Esta propiedad determina la posibilidad de transmitir la detona­ción de un cartucho a otro en contacto con el primero, o bien a través de un medio interpuesto entre ambos.

La medida de la aptitud a la propagación se realiza de la siguiente forma: dos cartuchos, el primero de los cuales está cebado con un detonador de potencia equivalente al núm. 8, se colocan uno a continuación del otro según su eje, estando separados por un espacio de aire. Se deter­mina la máxima distancia a la que el primer cartucho hace detonar al no cebado. Normalmente son necesarios varios ensayos de este tipo para fijar esta distancia. La aptitud a la propagación viene dada por el número que expresa en centímetros la separación máxima entre los dos cartuchos.

• Humos: Se designa con esta palabra al conjunto de los productos resultan­tes de la explosión, entre los que se encuentran gases, vapor de agua y productos sólidos finamente divididos.

Si los humos contienen gases nocivos, como óxido de carbono o vapores nitrosos, su presencia en labores subterráneas con ventila­ción deficiente puede ocasionar molestias o intoxicaciones graves de las personas que se encuentran en ellas, por lo que sólo se reco­mienda el uso de tales explosivos en labores subterráneas con buena ventilación, y primordialmente en explotaciones a cielo abierto. Para los trabajos subterráneos la composición del explosivo debe tener una proporción suficiente de oxígeno capaz de asegurar una combustión completa. Un explosivo con exceso de oxígeno se denomina sobre oxigenado, lo que favorece la eliminación del óxido de carbono que puede producirse en los gases de explosión a alta temperatura. Sin embargo, un balance de oxígeno excesivamente positivo tiende a formar vapores nitrosos, igualmente peligrosos.

• Resistencia al agua: El comportamiento de los explosivos ante la humedad varía sensiblemente con su composición A medida que aumenta la proporción de sales oxidantes disminuye la resistencia al agua, especialmente en el caso del nitrato amónico, por ser este producto muy higroscópico. Por el contrario, proporciones crecientes de nitroglicerina o la presencia de aditivos especiales en la composición del explosivo, contribuyen a mejorar su resistencia al agua debido al efecto impermeabilizante de dichos productos.

Por esta razón las gomas y los hidrogeles se comportan mucho mejor en ambientes húmedos o bajo agua que los explosivos pulverulentos. No obstante, estos últimos pueden mejorar considerablemente su resistencia al agua con ciertos aditivos.

• Resistencia a las bajas temperaturas: Los explosivos que contienen nitroglicerina tienden a congelarse a temperaturas inferiores a 8° C. Para evitar este inconveniente que puede hacer su manejo muy peligroso, nuestros productos llevan una determinada proporción de nitroglicol, que hace que su punto de congelación sea inferior a - 20 ° C.

Tipos de explosivos

• Pulverulentos: Estos explosivos están compuestos por nitrato amónico sensibilizado con pequeñas cantidades de nitroglicerina y/o trilita, además de un combustible y aditivos que actúan como estabilizadores impermeabilizantes, etc.

Tienen consistencia pulverulenta, y su manejo es muy seguro debido a su escasa sensibilidad a los choques, golpes o fricciones. Figura 1

Fig.1 Explosivos pulverulentos.

• Gelatinosos: Son explosivos constituidos por la mezcla de nitroglicerina, nitrocelulosa, y nitrato amónico como elemento predominante.

Las gomas se caracterizan por su consistencia plástica, buena resistencia al agua y elevada potencia, densidad y velocidad de detonación, lo que las hace particularmente interesantes para la voladura de cualquier tipo de rocas, sea cual sea su dureza, pudiendo utilizarse incluso en barrenos llenos de, voladuras de contorno, trabajos a cielo abierto y subterráneo imprescindibles en voladuras submarinas. Figura 2

Fig. 2 Explosivos gelatinosos.

• Anfos: Están compuestos por nitrato amónico en forma granular "prills" al que se ha incorporado un combustible líquido. De acuerdo con las aplicaciones a que se les destinen, pueden llevar también incorporado un combustible metálico u otros aditivos que les confieren propiedades especiales.

Dado que la sensibilidad de estos explosivos es inferior a la de los explosivos gelatinosos, se recomienda su empleo en calibres de barrenos superiores a 45 mm., debiendo ser iniciados enérgicamente con un cebo formado por un explosivo convencional o con un multiplicador. Los ANFOS se emplean en voladuras de rocas blandas. Su uso más extendido es para la carga de columna en rocas de dureza media, utilizando como carga de fondo un hidrogel o un explosivo gelatinoso

• Explosivos de seguridad: Son explosivos que reúnen unas condiciones especiales de seguridad, en minería de carbón su uso resulta imprescindible tanto en interior como a cielo abierto, imprescindible en interior por las altas concentraciones de gases explosivos producto al polvo de carbón, el grisú o a la combinación de ambos. Son explosivos con un aditivo inhibidor de la inflamación del grisú y del polvo de carbón en el mismo instante de la detonación se parte, en general, de dos componentes, comúnmente llamados par salino, este esta formado por el nitrato sódico y el cloruro de amonio, y en su reacción produce el oxidante del explosivo (nitrato sódico) y el inhibidor (cloruro sódico) en estado naciente y que es tremendamente mas efectivo, aproximadamente tres veces superior a su estado normal.
• Explosivo tipo Hidrogel: Es una dispersión de sólidos en una solución espesada. Están constituidos por uno o varios oxidantes, como nitrato amónico, agua y sensibilizantes. Además, es necesario la incorporación de agentes espesantes. Los sensibilizantes mas utilizados son las sales orgánicas y aluminio. Las características mas notables son su excelente resistencia al agua, su gran seguridad en el manejo y el transporte, no producen ningún dolor de cabeza, y por ultimo los humos de la explosión son de muy baja toxicidad.
• Pólvora de mina: Son mezclas ternarias de azufre, carbón vegetal y nitrato potásico. Las pólvoras se diferencian fundamentalmente de los explosivos convencionales en que, en lugar de detonar, deflagran con una velocidad notablemente inferior a la de ellos, produciendo en consecuencia una acción de empuje en lugar de rompedora, lo que las hace adecuadas para su empleo en el arranque de rocas ornamentales dada a su característica principal que es el gran volumen de gases que produce, estos son tóxicos debiéndole prestar atención cuando se utiliza en trabajos subterráneos; se suministra en forma granulada, al final del proceso se le añade grafito, que por su carácter conductor, evita cargas electrostáticas y además aporta una acción lubricante con lo que se logra una buena fluidez.

Las pólvoras no precisan para su iniciación la acción de un detonador, siendo suficiente el empleo de una mecha lenta o de un inflamador eléctrico.

Fig. 3 Pólvora de mina.

Las aplicaciones de la pólvora de mina ha quedado reducida su aplicación en la actualidad al arranque de rocas ornamentales, tales como granitos, mármoles, pizarras en las que, debido a su acción de empuje corta y separa el bloque del macizo, sin producir daño alguno. Figuras 3 y 4.

Fig. 4 Aplicación de pólvora de mina en arranque de rocas.

Elección del explosivo atendiendo a las características de las rocas:

La selección de un explosivo debe hacerse de acuerdo con una serie de condiciones que es preciso tener en cuenta. Algunas de estas condiciones vienen impuestas por las legislaciones vigentes para país, otras se deducen a partir de las características de los explosivos. Dejando las limitaciones que depara la minería de carbón, los parámetros a tener en cuenta a la hora de seleccionar un tipo de explosivo son:

• Característica de las rocas
• Tipo y lugar de trabajo a ejecutar
• Presencia de agua en los barrenos
• Seguridad del explosivo
• Toxicidad de los gases
• Diámetro del barreno

Característica de la roca

Las propiedades geomecánicas del macizo rocoso a volar conforman el grupo de variable fundamental para la elección del explosivo a utilizar no solo por su influencia directa en los resultados de las voladuras sino además por su interrelación con otras variables de diseño. Si se clasifican las rocas en cuatro tipos, los criterios de selección recomendados son:

• Rocas fisuradas: Los explosivos con una alta Energía de Tensión tienen en esos macizos muy poca influencia sobre la fragmentación final, pues cuando empiezan a desarrollar las grietas radiales estas se interrumpen rápidamente al ser interceptadas por fracturas preexistentes. Por ello, interesan explosivos que posean una elevada Energía de los Gases (EB), como el ANFO.
• Rocas masivas resistentes: En estas formaciones las fracturas y planos de debilidad existentes son muy escasos por lo que es necesario que el explosivo cree un mayor número de superficies nuevas basándose en la Energía de Tensión (ET).Los explosivos idóneos son aquellos con una elevada densidad y velocidad de detonación ,hidrogeles ,emulsiones y explosivos gelatinosos.
• Rocas conformadas en bloque: En los macizos con un espaciamiento grande entre discontinuidades que conforman el bloque voluminoso in-situ y en los terrenos donde existan grandes bolos dentro de matrices plásticas, la fragmentación esta gobernada fundamentalmente por la geometría de la voladura y en menor grado por las propiedades del explosivo.

En estos casos se aconsejan explosivos con una relación (ET/EB) equilibrada, como pueden ser el ALANFO y el ANFO Pesado.

• Rocas porosas: En este tipo de rocas se produce una gran amortiguación y absorción de la (ET), realizándose prácticamente todo el trabajo de rotura por la (EB); además de seleccionar los explosivos idóneos, que serán aquellos de baja densidad y velocidad de detonación como el ANFO, se recomiendan las siguientes medidas para retener los gases dentro de los barrenos:

Medidas para retener los gases dentro de los barrenos

• Controlar la longitud y material de retacado.
• Dimensionar la piedra correctamente.
• Cebar en fondo.
• Reducir la Presión de Barreno, mediante el desacoplamiento de las cargas o adición de materiales inertes.

Fuentes

• Urquiaga González, J. (2012). Folleto de técnicas en voladuras aplicadas a la Construcción.Trabajo de Diploma. 2009-2012. Universidad de Ciencias Pedagógicas, La Habana.
• Operación de voladura subterránea
• Tecnología minera