Engenharia de Explosivos, Notas de aula de Engenharia Química

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PERFORACION Y VOLADURA

SUBTERRANEA

ING. MARCO VALENZUELA SALAS

Diag rama conc eptual, mos trando las pri nci pales dis ciplinas que

deben s er aplicadas para obtener una frag mentación optima como

res ultado de una voladura de roc as

a)a) LaLaboboreress SuSubtbteerrrránáneeasas yy

superficialessuperficiales

b)b) SiSiststememasas de sde sososteteninimimienentoto

c)c) I.I. O,O, InIng.g. DeDe sisiststememasas, e, etctc..

(Geología estructural,(Geología estructural,

Mecánica de rocas,Mecánica de rocas,

Geomecánica)Geomecánica)

1.1 Teoría de explosivos1.1 Teoría de explosivos

¿Qué es un Explosivo?¿Qué es un Explosivo?

“Los“Los

explosivos son mezclas de sustancias solidas,explosivos son mezclas de sustancias solidas,

liquidas o gaseosas que mediante procesos químicosliquidas o gaseosas que mediante procesos químicos

de óxido-reducción se transforman en milisegundos,de óxido-reducción se transforman en milisegundos,

en productos gaseosos cuyo volumen inicial alcanzaen productos gaseosos cuyo volumen inicial alcanza

altas temperaturas y grandes presionesaltas temperaturas y grandes presiones””

““ Un explosivo de uso industrial es una mezcla deUn explosivo de uso industrial es una mezcla de

un Oxidante y un combustible, que dan lugar a unaun Oxidante y un combustible, que dan lugar a una

reacciónreacción exotérmicaexotérmica casicasi instaninstantáneatánea queque generagenera unauna

serie de productos gaseosos a alta temperatura yserie de productos gaseosos a alta temperatura y

presión que son químicamente más estables y quepresión que son químicamente más estables y que

ocupan un volumen de entre 1000 a 10000 vecesocupan un volumen de entre 1000 a 10000 veces

mayor que los productos srcinalesmayor que los productos srcinales ””

“la DEFLAGRACIÓN Y“la DEFLAGRACIÓN Y

DETONACIÓNDETONACIÓN

sonson fenómenosfenómenos dede óxido reóxido reducciónducción dondedonde lala

deflagración es de carácter sub sónico y la detonacióndeflagración es de carácter sub sónico y la detonación

súper sónico”súper sónico”

“En ambos casos se producirá una ONDA DE CHOQUE y“En ambos casos se producirá una ONDA DE CHOQUE y

la zona donde la presión aumenta rápidamente sela zona donde la presión aumenta rápidamente se

denomina FRENTE DE CHOQUE”denomina FRENTE DE CHOQUE”

• • :: eses unauna dede laslas propiedadespropiedades masmas

imporimportantestantes deldel explosivo,explosivo, dede definedefine comocomo elel pesopeso

por unidad de volumen (g/cc, kg/m3).por unidad de volumen (g/cc, kg/m3).

: calor de reacción por: calor de reacción por

unidad de peso comparado con la energía de un pesounidad de peso comparado con la energía de un peso

igual de ANFO.igual de ANFO.

:: calorcalor dede lala

reacción por volumen de explosivo, comparado con lareacción por volumen de explosivo, comparado con la

energía de un volumen igual de ANFO, a una densidadenergía de un volumen igual de ANFO, a una densidad

dada.dada.

• es la velocidad a laes la velocidad a la

que la onda de choque viaja a través de la columnaque la onda de choque viaja a través de la columna

explosivaexplosiva

• • es la capacidad con la que un explosivoes la capacidad con la que un explosivo

puede ser inducido apuede ser inducido a detonar.detonar.

• • : es la capacidad del producto para: es la capacidad del producto para

aguantar la penetración de agua.aguantar la penetración de agua.

• • : esta propiedad se refiere a la facilidad: esta propiedad se refiere a la facilidad

con la que un explosivo o agente de voladura se puedecon la que un explosivo o agente de voladura se puede

encender porencender por calor.calor.

• • : los gases de la reacción: los gases de la reacción

que resultan de la detonación consisten enque resultan de la detonación consisten en

dióxido de carbono, nitrógeno y vapor de agua,dióxido de carbono, nitrógeno y vapor de agua,

estos son no tóxicos. sin embargo también seestos son no tóxicos. sin embargo también se

genera monóxido de carbono y óxidos degenera monóxido de carbono y óxidos de

nitrógeno, estos se conocen comonitrógeno, estos se conocen como “humos”“humos”..

1.1.1 Química de la explosión1.1.1 Química de la explosión

Los explosivos son compuestos químicos queLos explosivos son compuestos químicos que

reaccionan violentamente, esta reacción producenreaccionan violentamente, esta reacción producen

nuevos elementos químicos.nuevos elementos químicos.

Así por ejemplo el ANFO cuando reaccionaAsí por ejemplo el ANFO cuando reacciona produceproduce

los siguientes productos:los siguientes productos:

3NH4NO33NH4NO3 ++ 11 CH2CH2 ---------->----------> CO2CO2 ++ 7H2O7H2O ++ 3N23N

explosivo Productos de reacción

Cuando los explosivos reaccionan químicamente, liberanCuando los explosivos reaccionan químicamente, liberan

dos tipos principales de energía.dos tipos principales de energía.

1.1. EnergíaEnergía dede ChoqueChoque

2.2. EnergíaEnergía dede GasGas

AmbosAmbos tipostipos dede energíaenergía sese liberanliberan durantedurante elel procesoproceso dede

detonación.detonación.