Materiais para Infra-estrutura de Transportes
Prof. Rinaldo Pinheiro
Explosivos
Conceitos Básicos
Classificação dos explosivos
Principais propriedades
Tipos de explosivos
Acessórios de detonação
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Explosivos, Notas de estudo de Engenharia de Minas
Material sobre explosivos, emulsões encartuchadas e granulado. Malha de fogo, plano de fogo. Detonação, desmonte de rocha.
Tipologia: Notas de estudo
Antes de 2010
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Materiais para Infra-estrutura de Transportes
Explosivos^ Conceitos BásicosClassificação dos explosivosPrincipais propriedadesTipos de explosivosAcessórios de detonaçãoProf. Rinaldo Pinheiro
Materiais para Infra-estrutura de Transportes
Explosivos Prof. Rinaldo Pinheiro
Definição É uma substância, ou mistura de substâncias químicas, que tem apropriedade de, ao ser iniciado convenientemente, sofrer transformaçõesquímicas violentas e rápidas, transformando-se em gases, que resultam emliberação de grandes quantidades de energia em reduzido espaço de tempo. Breve Histórico A^ pólvora^ foi, sem dúvida, o primeiro passo para o desenvolvimento dosprodutos^ conhecidos^ hoje^ como^ explosivos.
Inicialmente^ utilizada^ pelos chineses como pirotécnico passou com algumas modificações a propelentede projeteis e armamentos em geral.No^ fim^ da^ idade^ média^ (por^ volta^
de^1354 d.C.),^ na^ Europa,^ o^ monge Shwartz obteve mistura explosiva semelhante a dos chineses, que foi emseguida sendo adotada e aplicada, em suas diversas formas e variações,para fins bélicos.O segundo passo foi dado em 1847 com a descoberta da
Nitroglicerina pelo^ italiano^ Ascanio^ Sobreno.^ Foi^
uma^ verdadeira^ revolução,^ pois^ este preparado^ oferecia^ um^ poder^ de^ explosão
muitas^ vezes^ maior^ que^ o^ da pólvora. Porém era muito perigoso quando submetido a movimentos bruscos
Materiais para Infra-estrutura de Transportes
Mecanismos O^ explosivo^ utiliza^ a^ energia^ para^
arrancar^ o^ maciço^ rochoso^ que^ está adiante dele, no sentido da face livre ou linha de menor resistência.Em furo suficientemente adensado, um explosivo pode produzir pressões deaté 100.000 atmosferas. È uma soma fabulosa de energia que deve ser bemaproveitada devido ao seu curto espaço de duração, pois ela provém dogrande volume de^ gases liberados
pela explosão. Durante a explosão a temperatura^ pode^ alcançar^ de^2500
o a 4000 C.^ A^ nitroglicerina,^ principal substância^ explosiva,^ aumenta^ de^ 18000 a^19000 vezes^ o^ seu^ volume original.A^ detonação^ de^ um^ explosivo^ ocorre
uma^ série^ de^ fenômenos^ tanto^ de natureza dinâmica como de natureza estática, que são:1. A^ onda de choque^ percorre a rocha a uma velocidade de 3000 a 5000m/s causando fissuras na rocha2.^ O^ diâmetro^ inicial^ do^ furo^ é^ alargado
para^ o^ dobro^ por^ deformações plásticas3. A onda de choque produz tensões radiais e tangenciais na rocha ao sedeslocar do centro para a periferia.4. Ao chegar à frente livre da bancada a onda de choque tende a projetar omaterial da superfície (lançamento do material a grandes distâncias). Estelançamento é tão mais acentuado quanto mais fraturada for a rocha.
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Classificação dos explosivos Explosivos iniciadores – primários São extremamente sensíveis e, por isso, adequados à detonação da massade explosivos da perfuração. Produzem um efeito de sopro intenso ou ondade choque capaz de iniciar a detonação da mesma. Acessórios de detonação– azida de chumbo. Altos explosivos – secundários Detonam^ a^ velocidades^ entre^2500
e^ 7500m/s,^ acompanhados^ de quantidades^ enormes^ de^ gases^
e^ pressões^ muito^ altas^ (100. atmosferas). A detonação dá origem à formação de uma onda de choqueque^ percorre^ o^ maciço^ rochoso,^ causando
fissuras^ na^ rocha.^ A^ onda^ de choque, aliada à pressão dos gases formados pela explosão, quebra a rochaempurrando-a em direção à face livre. Baixos explosivos A reação de detonação consiste numa queima rápida sem a produção deonda de choque de grande intensidade. Pólvora negra é usada para corte derocha^ destinada^ à^ produção^ de^ paralelepípedos,
placas^ de^ revestimento, blocos de mármore,...
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De acordo com a^ consistência^ os explosivos podem ser classificados: Explosivos plásticos e semi-plásticos Adaptam-se a forma do furo, podendo assim preencher maior volume. Explosivos sólidos São utilizados sob a forma de cartuchos contendo o explosivo em pó. Explosivos líquidos Grande facilidade de carregamento. Principais propriedades dos explosivos Os diferentes tipos de explosivos apresentam características definidas que orecomendam^ para^ algumas^ aplicações
e^ desaconselham^ para^ outras.^ Por isso,^ é^ necessário^ avaliar^ quais^ as
propriedades^ desejadas^ para^ um determinado tipo de trabalho, procedendo-se uma escolha criteriosa.1.^ Força: traduz a quantidade de energia liberada na detonação e significa,portanto, a capacidade de o explosivo produzir trabalho de desmonte derocha. Relacionada com o explosivo padrão – Nitroglicerina (100%).2.^ Velocidade: é uma grandeza importante que deve ser levada em contaem vista do tipo de rocha a explodir. É a velocidade da reação química
Materiais para Infra-estrutura de Transportes da massa do explosivo – onda da detonação (intensa luz, calor e gases apressão^ elevada).^ Explosivos^ à^ base
de^ nitroglicerina^ –^ velocidade^ de 4000 a 7500ms. Explosivos à base de nitrato de amônio
- velocidade de 1500 a 3000m/s. Explosivo à base de nitrato de amônio
- velocidade de 1500 a 3000m/s. 3.^ Resistência^ à^ água:^ é^ outra^ propriedade
importante,^ pois^ em^ muitos casos,^ haverá^ concentração^ de^ água
nas^ perfurações.^ Se^ o^ explosivo utilizado^ tiver^ baixa^ resistência^ à^
água,^ ficará^ neutralizado^ e^ não detonará.^ Normalmente^ os^ produtos
nitroglicerinados,^ quanto^ maior^ a quantidade de nitroglicerina maior a resistência à água. Já os explosivosamoniacais normalmente tem pouca resistência à água sendo reforçado aembalagem.Classe^
Resistência(horas) 1 IndefinidaMuita boa 2 32 71 3 16 a 31 4 8 a 15Resistência boa 5 4 a 7 6 1 a 3 Resistência à água – númerode horas em que, tendo oexplosivo ficado submerso emágua, é ainda capaz de seriniciado com eficiência edetonar completamente.^7
Não resiste à águaNão existe
4.^ Segurança^ no^ manuseio:^ o^ explosivo,
desde^ a^ sua^ produção^ até detonação final nas perfurações, é armazenado, transportado, sofrendo
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Tipos de explosivosPólvoras negras As^ pólvoras^ foram^ muito^ utilizadas
até^ a^ descoberta^ da^ nitroglicerina. Apresentam^ baixa^ velocidade,^ enquadradas
na^ categoria^ de^ baixos explosivos,^ altamente^ higroscópicos,
não^ podendo^ ser^ empregados^ em
presença de água.- apresentam-se na forma de pó, ou comprimidos em tubos cilíndricosna forma de cartucho entre 1 ¼¨ e 2¨.Tipo A – contem nitrato de potássio, enxofre e carvão vegetal. Utilizada paracortar pedras, paralelepípedos, lajotas para revestimentos e pisos.Tipo B – contem nitrato de sódio, enxofre e carvão vegetal. É mais lenta etambém com menor força, utilizada para detonação de argilas e folhelhos. Dinamites e gelatinas São^ constituídas^ por^ explosivos^ de
base^ (trinitroglicerina....),^ explosivos complementares^ (trotil....),^ substâncias
ativas^ absorventes^ (serragem^ de madeira, cortiça, aveia, centeio); substâncias geradoras de oxigênio (nitratode^ amônio,^ sódio,^ potássio,^ clorato
e^ percloratos);^ substâncias^ que
aumentam a potência (pó de silício, alumínio e magnésio) e substâncias queabaixam o ponto de congelamento (cloreto de sódio, bicarbonato de sódio). Dinamite^ comum :^ contem^ nitroglicerina,
nitrato^ de^ sódio,^ celulose^ e enxofre.^ Consistência^ semiplástica^
a^ sólida.^ Mais^ sensíveis^ e^ caras.
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Velocidade de detonação maior. Cartuchos 1 1/8¨a 1 ¼¨de diâmetro e 8, 16e 32¨de largura – caixa de 25 kg. Dinamite especial ou amoniacal :^
parte da nitroglicerina é substituída por nitrato^ de^ amônio.^ São^ mais^ seguras
e^ econômicas.^ Velocidade^ de
detonação menor. Cartuchos 1 1/8¨a 1 ¼¨de diâmetro e 8, 16 e 32¨delargura – caixa de 25 kg. Gelatina :^ contem^ nitroglicerina,^ nitrato
de^ sódio,^ enxofre^ e^ farinhas orgânicas.^ Consistência^ plástica^ e^ semiplástica.
Permite^ acomodação^ ao
furo. Gelatina especial ou amoniacal :^ parte de nitroglicerina é substituída pornitrato de amônia. Nitrato^ de^ amônio :^ produto^
químico^ largamente^ utilizado^ como
fertilizante agrícola. São seguros, detonam com escorva, necessitam de umainiciação através de cartucho de alto explosivo para serem detonados.ANFO^ (ammonium^ nitrate^ +^ fuel
oil):^ nenhuma^ resistência^ à^ água,
baixa densidade, baixa velocidade de detonação, baixo custo e precisam deescorva.
Materiais para Infra-estrutura de Transportes Explosivos à base de Nitroglicerina^ Dinamite
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Lamas explosivasDensidades altas a baixasPreenchimento total do furoAlta resistência à água Prof. Rinaldo Pinheiro
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Emulsões Prof. Rinaldo Pinheiro
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Acessórios de detonação Introduzidas as cargas explosivas nos furos, procede-se à detonação inicial,através de acessórios especiais, que provocará a explosão das cargas.1.^ Estopim: é um filamento de pólvora enrolado e protegido por fio oufita^ (tecidos^ impermeabilizantes),
encerado^ ou^ com^ revestimentoplástico. Queimam com velocidade constante e conhecida – 110 a 130m/s. Produzem na extremidade oposta um sopro ou chama capaz deprovocar a detonação de pólvora ou espoleta.
2.^ Esploleta simples (comum): são cápsulas de alumínio, fechada emuma^ extremidade,^ preenchida^ por
uma^ carga^ iniciadora^ (azida^ dechumbo), uma carga de base (tetra-nitrato de penta eritritol). Sãosempre iniciadas por estopim introduzido na outra extremidade dacápsula por meio de um alicate especial.^ Usadas^ para^ detonaçõessecundárias e não são usadas em detonações simultâneas.
3.^ Espoletas elétricas: são detonadas por uma corrente elétrica sendonecessária^ uma^ intensidade^ mínima
para^ provocar^ a^ explosão, permitem^ detonar^ diversas^ cargas^
ao^ mesmo^ tempo.^ Podem^ ser instantâneas ou de tempo.4. Cordel^ detonante:^ é^ a^ forma^ mais segura^ para^ detonação^ a^ céu aberto (sem eletricidade). O cordel é em si um explosivo e por issoquando detona, age como escorva para cargas explosivas, detonado-as também. O núcleo é formado por um alto explosivo (tetranitratode^ penta-eritritol^ –^ PETN)^ com^ uma
velocidade^ de^ 7000m/s.^ O