CLASE # 04

BALANCE DE OXIGENO (OB)

OO+ Perforación y Voladura - UPN Ing. Minas Ing. Armando H. Bohorquez Huara mail! armando."ohorquez#u$n.edu.$e

%B&'IV%( ) A*+AN+( , , , ,

sudiar los fundamenos eóricos y $racico del BA*AN+  %/I0N% 1B%2 +onocer la im$orancia del "alance de o3igeno en la emanaciones de gases en una 4oladura Una 4ez finalizado esa sesión Uds.5 ser6n ca$aces de calcular el "alance de o3igeno de los e3$losi4os. +alcular el calor de e3$losión

+%N'NI% , , , ,

Inroducción. efinición. +alculo del "alance de o3igeno 1%B2 de una mezcla e3$losi4a comercial5 cuya com$osición $orcenual es conocida. +alculo del calor de e3$losión 17 82

,

Pro"lemas de a$licación

IN'9%U++I:N

P9;%9A+I%N ) V%*AU9A < UPN Ing. Minas

INTRODUCCIÓN Reacciones químicas Nitroglicerina

Liberan productos gaseosos y energía initrotolueno TNT

0A(( , , , ,

n o$eraciones de 4oladura se refiere a $roducos ó3icos5 generados $or una deonación de e3$losi4os. *os mas comunes son Monó3ido de car"ono 1+%2 y los ó3idos de nirógeno 1N%2. (e consideran ó3icos a ni4eles de => $$m y = $$m res$eci4amene. (e diluyen r6$idamene $or de"a?o de esos ni4eles $or los sisemas de 4enilación en miner@a su"err6nea y $or mo4imieno naural del aire en las minas de su$erficie.

0A(( , , ,

l AN;% y las emulsiones carecen del olor caracer@sico de la dinamia luego de la e3$losión. Por lo general5 el +% se reiene en el aire y iene que ser eliminado $or 4enilación *os N%5 se o3idan es$on6neamene en N% 5 que $ermanece el aire como al o es la4ado $or la humedad $ara formar acido n@rico o acido niroso que se asiena en el suelo5 $aredes y en la su$erficie de la roca.

 A*0UNA( P90UN'A( 7U N%( HA+M%( N V%*AU9A productos se generan en una voladura? ¿Qué pasa si hay exceso de oxigeno? Puede originar la %or&ación de óxidos de nitrógeno (NO y NO!)

El nitrógen o (N)

¿Qué pasa si hay défcit de oxigeno? puede ocasionar la %or&ación de &onóxido de carbono (O)'

Product os que se generan "apor de agua (#!O)$

Dióxido de carbono (O!)

a&bos gases son extre&ada&ente tóxicos

No existe ningn explosio que no produ*ca gases

Los explosios co&erciales general&ente son &e*clas de co&bustibles sólidos (co&bustibles) y proeedores de oxígeno (nitratos) actiadas con un sensibili*ador$ Para asegurar la co&bustión co&pleta que producir, si&ult,nea&ente potencia (energía) &,xi&a y &ini&i*ar la producción de gases nocios es necesario que se controle la relación de proeedores de oxígeno a co&bustibles$ Para el N.O la &e*cla apropiada es de /01 de N a 21 de .O (%ueloil No !) por peso$

;INI+I:N  BA*AN+  %/I0N%

P9;%9A+I%N ) V%*AU9A < UPN Ing. Minas

;INI+I%N  BA*AN+  %/I0N% ,

, ,

sa es la canidad de o3igeno5 e3$resada en $or cieno del $eso5 li"erada como un resulado de la con4ersión com$lea del maerial e3$losi4o a +% 5 H%5 (%5 Al%5 ec. 1"alance de o3@geno $osii4o2. (i hay o3igeno insuficiene $ara la reacción com$uesa de la o3idación se dice que el com$ueso iene un "alance de o3igeno negai4o. *os e3$losi4os comerciales de"en ener un "alance de o3igeno cercano de cero $ara minimizar la canidad de gases ó3icos5 $aricularmene monó3ido de car"ono y gases nirosos que es6n $resenes en los humos.

BALANCE DE OXÍGENO DE ALGUNOS EXPLOSIVOS

O negativo

No&bre  5rinitrotolueno (5N5) #exanitroestilbeno (#N;)  5etril >cido pícrico

O nulo

O3 1

No&bre

678 Nitroglicol / -27: #exanitrobenceno -070 octanitrocubano -0:0

Nitro&etano

-8/8

Nitrato de celulosa

O positivo

O3 1

No&bre

O3 1

9

Nitroglicerina

8:

9

#exanitrato de &anitol lorato de a&onio Nitrato de a&onio

7<

9

231>=&=8

>&231>=&=8

>&&23

9

4>2&>

9

<

9 4;&7;:

9

alance de Oxigeno .inal

>&2;

UMOS AMARILLOS, ORIGINADOS POR UN BALANCE POSITIVO DE OXIGENO3

HUM%( N%9MA*( N UN I(PA9% P9%B*MA(  /+(%  %/I0N%.

%N

N%

HA)

P9%B*MA(  AP*I+A+I:N P9;%9A+I%N ) V%*AU9A < UPN Ing. Minas

PROBLEMA DE APLICACIÓN *alcule el 'alance de oxigeno del explosivo trinitroglicerina "* + - N +O 9 $ % determine cuál de'e ser la proporción en masa de una mecla de trinitro'enceno "* 6  +N +O 6  $ con este explosivo para conseguir una mecla explosiva con un 'alance de oxigeno nulo.

, ,

(%*U+I%N Una reacción de e3$losión es un $roceso de o3idación-reducción inerna en la que5 sin iner4ención del o3@geno e3erno a la molDcula5 se recom"inan los elemenos del e3$losi4o. l "alance de o3igeno es una medida de la canidad de o3@geno5 en e3ceso o en defeco5 en el e3$losi4o $ara conseguir la ransformación del car"ono del e3$losi4o en +% y del hidrógeno en H %.

a) alculo del balance de oxigeno de la 5?ANA5?OBLAE?AN ,En este caso, para determinar el balance de oxígeno, se escribe la reacción hipotética correspondiente. En este caso, para determinar el balance de oxigeno de la trinitroglicerina, estudiaremos el balance de la siguiente reacción:

,

,

Para deerminar la $ro$orción en masa de riniro"enceno 1con "alance de o3@geno negai4o2 y riniroglicerina 1con "alance de o3igeno $osii4o25 se $uede formar una mezcla con  x  moles de +8H=N8% e y  moles de + QH8N8%Q. (e a?usan las dos ecuaciones a uilizar $ara el c6lculo del "alance de o3igeno de cada e3$losi4o y5 $ara conseguir que la mezcla e3$losi4a enga un "alance de o3igeno nulo5 se iene en cuena que la canidad de o3igeno de los dos reaci4os de"e ser igual a la de los $roducos generados.

,

Igualando los o3@genos $resenes en los reaci4os y los que se necesiaran $ara o"ener los $roducos5 se o"iene la siguiene ecuación! 9;66;,5; 2;, 5  

,

*a relación molar enre la canidad de riniro"enceno y riniroglicerina sea!

  5 .

, ,

Por lo ano5 $ara conseguir un "alance de o3igeno nulo5 cada mol de riniro"enceno se mezclara con = moles de riniroglicerina. 9elación en masa!

,

l $orcena?e en masa de cada e3$losi4o en la mezcla ser6!

,

P9%B*MA  AP*I+A+I:N ,PROBLEMA .- Una f6"rica de e3$losi4os $roduce 5R5Q-rinirofenol mediane una reacción en la que hace reaccionar al fenol 1+ QHQ%2 con 6cido n@rico. +alcule! , *as oneladas de e3$losi4o que se o"endr6n como m63imo si se dis$one de dos oneladas de fenol del ST y 5= meros cK"icos de una disolución de acido n@rico de QT y densidad . gEcc. , l "alance de o3igeno y el 4olumen grueso de 5R5Q-rinirofenol5 sa"iendo que los $roducos o"enidos en su reacción de e3$losión son!

,

SOLUCION l a?use esequiomerico de la reacción de s@nesis del e3$losi4o es el siguiene! , ,

Para sa"er la canidad m63ima de e3$losi4o que se o"endr65 ha"r6 que calcular cual es el reaci4o limiane. Para ello5 se hallan los moles dis$oni"les de los dos reaci4os!

, , , ,

,

(egKn la esequiomeria del $roceso5  mol de fenolreacciona con res moles de acido n@rico5 $or lo que el reaci4o limiane es el HN% 85 y l canidad m63ima de e3$losi4o que $odr6 o"enerse esar6 deerminada $or Dl.

,

,

*a ecuación a 4alorar $ara calcular el "alance de o3igeno seria!