Ingenieria de Explosivos - Dinamitas Gelatinosas

UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS

INGENIERÍA DE EXPLOSIVOS - “DINAMITAS GELATINOSAS” CURSO: PERFORACIÓN Y VOLADURA

CICLO: VII

DOCENTE: ING. TABRA HUAYLINOS, AMADOR LEONARDO

ALUMNO: RODRÍGUEZ BOCANEGRA, EDWIN JOEL

TRUJILLO – PERÚ

2017 - I

MECANICA DE FLUIDOS

Índice Resumen ........................................................................................................................... i Introducción .................................................................................................................... ii Glosario .......................................................................................................................... iii 1. Objetivos ......................................................................................................................1 1.1.Objetivo General .......................................................................................................1 1.2.Objetivos específicos ..................................................................................................1 2. Marco teórico ..............................................................................................................2 A) Explosivos ....................................................................................................................2 Explosivos químicos.........................................................................................................2 1. Altos explosivos ...........................................................................................................2 2. Bajos explosivos...........................................................................................................2 Explosivos industriales ....................................................................................................2 B) Dinamitas .....................................................................................................................3 Ventajas y desventajas de las dinamitas ........................................................................4 C) Dinamitas gelatinosas .................................................................................................5 Aplicaciones......................................................................................................................6 Recomendaciones de uso .................................................................................................6 a) Dinamita gelatinosa especial de 75% ........................................................................6 Semigelatinas....................................................................................................................7 a) Semigelatina de 80%, semigelatina de 65% y semigelatina de 45% ......................8 Recomendaciones .............................................................................................................8 3. Conclusiones ................................................................................................................9 4. Referencias bibliográficas ........................................................................................10 5. Anexos ........................................................................................................................11

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MECANICA DE FLUIDOS Tabla de ilustraciones Ilustración 1. Explosivos industriales ............................................................................... 3 Ilustración 2. Dinamitas EXSA ........................................................................................ 4 Ilustración 3. Dinamitas gelatinosas EXSA ..................................................................... 5 Ilustración 4. Dinamita gelatinosa especial 75% .............................................................. 6 Ilustración 5. Dinamitas semigelatinas ............................................................................. 7 Listado de anexos Anexo 1. Características técnicas Samexa ..................................................................... 11 Anexo 2. Presentación y embalaje Samexa .................................................................... 11 Anexo 3. Ficha técnica de Gelatina especial 90.75 de EXSA ........................................ 12 Anexo 4. Camión que transporta material explosivo EXSA en mina ............................ 13 Anexo 5. Empaque de explosivos en fabrica .................................................................. 13 Anexo 6. Simulación de una fábrica de explosivos ........................................................ 14 Anexo 7. Carga de explosivos en los taladros en interior mina ..................................... 14 Anexo 8. Abastecimiento de explosivos en planta ......................................................... 15

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PERFORACIÓN Y VOLADURA Resumen El presente informe tiene como objetivo conocer aspectos generales de la ingeniería de explosivos, en especial el estudio de la dinamita gelatinosa, así como, detallar en qué condiciones pueden ser utilizadas, a su vez, identificar la composición química de dicha sustancia y la velocidad de detonación de estas, teniendo en cuenta que este explosivo viene siendo utilizados desde hace mucho tiempo gracias al descubrimiento de Alfred Nobel. Este explosivo tiene gran efectividad en el campo en donde es utilizado.

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PERFORACIÓN Y VOLADURA Introducción Alfred Nobel, en 1875 hizo un descubrimiento, el cual consistía en que una gran cantidad de nitroglicerina (NG) podía disolverse y quedar retenida en nitrocelulosa (NC), obteniendo un producto de consistencia plástica de fácil uso y manipulación en aquella época. Las dinamitas son explosivos que reciben su nombre por la consistencia gelatinosa que se obtiene al mezclar nitroglicerina (nitroglicol) con nitrocelulosa. Esta mezcla lleva en su composición nitrato de amonio y otros aditivos minoritarios. Estos explosivos pertenecen a la categoría de altos explosivos dado que, para su iniciación requiere de un fulminante común. Muchos años después, del descubrimiento de Alfred Nobel, los avances en la investigación y desarrollo de los explosivos se deben en gran parte a la ingeniería de explosivos, ya que, ha logrado hasta hoy el balance de la energía que debe existir, entre la energía físico-químico que es producido por la detonación de una MEC (mezcla energía comercial) y la energía de deformación elástica del macizo rocoso. Uno explosivos desarrollados por la ingeniería de es la dinamita gelatinosa, cuyo poder rompedor se debe a su alta velocidad de detonación que proporciona una buena fragmentación en roca tenaz, lo que genera una ventaja para el transporte y acarreo del material. La dinamita gelatinosa se puede encontrar en diferentes presentaciones como; dinamita gelatinosa de 90, 80 y 75%.

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PERFORACIÓN Y VOLADURA Glosario 1.

Pétreos: Son aquellos que provienen de la roca, de una piedra o de un peñasco; habitualmente se encuentran en forma de bloques, losetas o fragmentos de distintos tamaños.

2.

Amoniaco: Gas incoloro de olor desagradable, compuesto de hidrógeno y nitrógeno y muy soluble en agua, que sirve de base para la formación de distintas sales; se emplea en la fabricación de abonos y productos de limpieza o de refrigeración.

3.

Aditivos: Son productos que se adicionan en pequeña proporción para mejorar otro producto.

4.

Nitroglicerina: Es una sustancia pesada y aceitosa, que es el resultado del ácido nítrico en la glicerina que al mezclarse con un absorbente forma la dinamita.

5.

Nitrocelulosa: Es una sustancia derivado de la celulosa que produce diversos productos entre ellos los explosivos.

6.

Carguío: Consiste en la carga de material mineralizado del yacimiento para conducirlo a los posibles destinos.

7.

Subsónico: Que es inferior a la velocidad del sonido.

8.

Pulverulentas: Se refiere a estar cubierto de polvo.

9.

Gelificante: Sustancias con la capacidad de crear geles.

10. Barreno: Es una herramienta sirve para realizar agujeros o pozos cilíndricos. 11. Grisú: Gas incoloro, inodoro, inflamable y venenoso, más ligero que el aire, que está compuesto principalmente de metano y mezclado con el oxígeno del aire es explosivo, 12. Fragmentación: Es la acción de dividir todo en fragmentos.

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PERFORACIÓN Y VOLADURA 1.

Objetivos

1.1. Objetivo General Conocer aspectos generales de la ingeniería de explosivos - “dinamitas gelatinosas”. 1.2. Objetivos específicos  Detallar en qué condiciones se pueden usar las dinamitas gelatinosas  Identificar la composición química de las dinamitas gelatinosas.  Conocer la velocidad de detonación de las dinamitas gelatinosas.

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Marco teórico

A) Explosivos Los materiales explosivos son compuestos o mezclas de sustancia en estado sólido, liquido o gaseoso, que por medio de reacciones químicas (óxido – reducción), estas son capaces de transformase en un tiempo muy breve y de una fracción de microsegundo, en una masa gaseosa que llega a alcanzar altas temperaturas y elevadas presiones. Estos fenómenos son aprovechados para el rompimiento de pétreos, este trabajo mecánico se le denomina “técnica de voladura de rocas”. Los explosivos constituyen una herramienta básica para la explotación de minería y para las obras de ingeniería civil. En cuanto a, los tipos de explosivos tenemos; los químicos que se basan en la transformación de elementos químicos inestables que, por medio de agente externos reaccionan transformándose en compuestos de mayor tamaño. Mientras que, los explosivos mecánicos se caracterizan por la acumulación de gases que generan altas presiones y elevadas presiones. Explosivos químicos los explosivos químicos se clasifican en dos grandes grupos según su velocidad de onda de choque o velocidad de reacción. 1.

Altos explosivos: Se caracterizan porque cuando una explosión es iniciada en él, esta se manifiesta como detonación alcanzando una presión de 7000kg/cm. Estos explosivos se clasifican en primarios y secundarios. Los primeros por su alta sensibilidad se emplean como iniciadores para detonar a los secundarios.

2.

Bajos explosivos: se caracterizan porque cuando son iniciados se deflagran y alcanzan presiones de 10500kg/cm.

Explosivos industriales Los explosivos industriales son mezclas de sustancias, combustibles y comburente, que dan origen a una reacción química cuya característica fundamental es su rapidez. esta reacción generada produce gases de alta presión y temperatura, que son las encargadas de fragmentar a las rocas. Para el uso de obras civiles y en minería, se dividen en dos categorías. La primera son los altos explosivos que son sensibles al fulminante N°8 los cuales son; dinamitas, explosivos permisibles o de seguridad para minería de carbón, explosivos hidrogel o emulsión sensibilizados y explosivos especiales. Mientras que en

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PERFORACIÓN Y VOLADURA los agentes de voladura tenemos a; hidrogeles o slurries, emulsiones, agentes mixtos (emulsión/ANFO o ANFOS pesados).

Ilustración 1. Explosivos industriales B) Dinamitas Alfred Nobel, en 1875 hizo un descubrimiento, el cual consistía en que una gran cantidad de nitroglicerina (NG) podía disolverse y quedar retenida en nitrocelulosa (NC), obteniendo un producto de consistencia plástica de fácil uso y manipulación en aquella época, a estos recibieron el nombre de dinamitas. Estos explosivos que reciben su nombre por la consistencia gelatinosa que se obtiene al mezclar nitroglicerina (nitroglicol) con nitrocelulosa. Esta mezcla lleva en su composición nitrato de amoniaco y otros aditivos minoritarios. Estos explosivos pertenecen a la categoría de altos explosivos dado que, para su iniciación requiere de un fulminante común. Las dinamitas modernas son denominadas gelatinas explosivas por su resistencia plástica, son de fácil uso y manipulación, en este explosivo el porcentaje de nitroglicerina y de nitrocelulosa se estima entre 30 y 35% correspondiendo el porcentaje restante a los oxidantes. Las dinamitas con mayor contenido de nitroglicerina y aditivos proporcionan alto poder rompedor y buen resistencia al agua, mientras que, las dinamitas de menor contenido de nitroglicerina y mayor proporción de nitratos proporcionan menor efecto explosivo. Se emplean en pequeños diámetros de taladros en subterráneo, túneles, minas, canteras y obras civiles. Normalmente se comercializan en cartuchos de papel parafinado

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PERFORACIÓN Y VOLADURA que tienen un diámetro de 22 mm (7/8”) hasta 75 mm (3”) y con longitudes de 180 mm (72), 200 mm (8”) y 340 mm (12”), estos son embalados en cajas de cartón de 25 Kg. De acuerdo a su contenido de nitroglicerina en proporción a la mezcla inicial no explosiva, las dinamitas se clasifican en; gelatinas, semigelatinas, pulverulentas y especiales.

Ilustración 2. Dinamitas EXSA Ventajas y desventajas de las dinamitas 1.

Ventajas

 Sensibles al fulminante Nº 6, 8 y otros iniciadores como el cordón detonante, directamente.  Potencias elevadas, gran efecto triturador.  Altas densidades, de 1,05 hasta 1,5 g/cm3.  Elevadas velocidades de detonación, entre 3 500 y 6 000 m/s.  Gran resistencia al agua y estabilidad química.  Insustituible en casos de trabajo en condiciones de alta presión hidrostática, en condiciones donde el efecto canal es muy crítico, donde se desea una propagación de taladro a taladro por simpatía, para trabajos en condiciones de temperaturas extremadamente bajas y otras más donde los demás explosivos no garantizan respuesta adecuada o eficiente.  Larga vida útil en almacenaje adecuado (shelf life: más de un año).  Muy raras fallas por insensibilidad a la iniciación.  Muy buena capacidad de transmisión de la detonación (simpatía) para carguío espaciado.

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PERFORACIÓN Y VOLADURA  Adaptables a casi toda condición de voladura existente y gran facilidad de carguío aun en taladros de condiciones difíciles como los de sobre cabeza. 2.

Desventajas

 Su sensibilidad a estímulos subsónicos con riesgo de reacción al impacto o calor extremo y otros.  Cefalea transitoria al inhalar su aroma o vapores (por la acción vaso dilatadora de la nitroglicerina, aunque sin efectos tóxicos). C) Dinamitas gelatinosas Las dinamitas gelatinosas o gomas están constituidas de la reacción de gelatinización entre nitroglicerina y la nitrocelulosa. Este explosivo es una forma de corregir la mala resistencia de las dinamitas pulverulentas y, al mismo tiempo aumentar su potencia e incrementar su contenido de nitroglicerina y añadir una cierta cantidad de nitrocelulosa, que actúa como gelificante, que forma una pasta gelatinosa. Las dinamitas gelatinosas tienen alto poder rompedor. Debido a su alta velocidad de detonación (4000 a 7000 m/s) que proporciona una buena fragmentación en roca tenaz, así como excelente resistencia al agua, alta densidad (1.4 a 1.5), alta vida larga y cierta sensibilidad al choque o a la fricción. Estos explosivos son recomendables en rocas de alta dureza e incluso con presencia de agua.

Ilustración 3. Dinamitas gelatinosas EXSA

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PERFORACIÓN Y VOLADURA Aplicaciones Las dinamitas gelatinosas se aplican en voladuras de rocas duras y cristalinas, en minería a tajo abierto, subterráneo, canteras y en obras civiles con presencia de agua, se carga a fondo en excavaciones subterránea como, por ejemplo; túneles, cámaras y galerías. Mientras que en excavaciones también se aplica en excavaciones confinadas como; zanjas, fundaciones, apertura de bancos. Además, es iniciador recomendable de agentes explosivos como ANFO y explosivos bombéales. Recomendaciones de uso  Su buena resistencia al agua y su elevada densidad hacen recomendables su uso en barrenos inundados.  No emplear en presencia de grisú o polvos inflamables.  Se recomienda usar para su iniciación un detonador N°8.  Temperatura de uso entre -10 y +60°C.  Ver las instrucciones de uso incluidas en cada caja o envase del producto y su ficha de datos de seguridad. Existen tres presentaciones de dinamitas gelatinosas entre las cuales tenemos; dinamita gelatinosa de 90%, dinamita gelatinosa de 80% y dinamita gelatinosa de 75%. a) Dinamita gelatinosa especial de 75%: Dinamita elaborada para reducir los costos en procesos de limpieza, acarreo y chancado de material en voladuras de roca dura a muy dura. Su alta velocidad de detonación proporciona una excelente fragmentación de la roca, evitando así voladuras secundarias o reiterados procesos de chancado.

Ilustración 4. Dinamita gelatinosa especial 75% INGENIERÍA DE MINAS

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Recomendaciones:  Aplicable para voladura de roca dura a muy dura.  Recomendable en taladros de arranque en frentes difíciles y taladros de arrastre con presencia de agua en el suelo.  Puede usarse como cebo para iniciación de agentes de voladura tipo ANFO.  Para iniciar, utilizar detonador N°8 como mínimo.  No abrir o amasar los cartuchos.  Para consideraciones de seguridad en su manipulación y almacenamiento, consultar hoja de seguridad de la empresa proveedora. Semigelatinas Es un explosivo fabricado a base de nitroglicerina que es sensible al fulminante común N°6. Esta dinamita es empleada en todo tipo de trabajos, como es el caso de minería superficial, subterránea y en obras civiles, ya que, proporciona buenos resultados en cuanto a la fragmentación de rocas de dureza intermedia. Este explosivo tiene un alto poder rompedor y buena resistencia al agua.

Ilustración 5. Dinamitas semigelatinas Existen tres tipos de presentaciones de dinamitas Semigelatinas entre las cuales tenemos; semigelatina de 80%, semigelatina de 65% y semigelatina de 45%.

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PERFORACIÓN Y VOLADURA a) Semigelatina de 80%, semigelatina de 65% y semigelatina de 45%: Estas dinamitas están desarrolladas para minimizar los costos de chancado, así como los asociados a la realización de voladuras secundarias en terrenos de roca semidura a dura al proporcionar una buena fragmentación del macizo rocoso. Es ideal para el carguío de taladros en terrenos fracturados que presenten dificultad gracias a su excelente simpatía y sensibilidad que contribuyen a reducir los tiempos de manipulación y carguío del explosivo. Recomendaciones  Aplicable para voladura de roca semidura.  Recomendable en taladros de arranque, producción y arrastre.  Para iniciar, utilizar detonador N°8 como mínimo.  No abrir o amasar los cartuchos.  Para consideraciones de seguridad en su manipulación y almacenamiento, consultar hoja de seguridad de la empresa proveedora.

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PERFORACIÓN Y VOLADURA 3.

Conclusiones Se logró conocer aspectos generales de la ingeniería de explosivos - “dinamitas

gelatinosas” como, por ejemplo, composición química, fragmentación en tipo de roca dura, velocidad de detonación entre otros. De acuerdo a la investigación se logró detallar las condiciones de uso las dinamitas gelatinosas, es decir, se puede utilizar en presencia de agua, a una temperatura de -10 a +60°C. Se logró identificar la composición química de las dinamitas gelatinosas, el cual contiene nitroglicerina y nitrocelulosa. De acuerdo con el informe técnico realizado se logró conocer la velocidad de detonación de las dinamitas gelatinosas, cuya velocidad varía entre 4000 a 7000 m/s.

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Referencias bibliográficas

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PERFORACIÓN Y VOLADURA 5.

Anexos

Anexo 1. Características técnicas Samexa

Anexo 2. Presentación y embalaje Samexa

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Anexo 3. Ficha técnica de Gelatina especial 90.75 de EXSA INGENIERÍA DE MINAS

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Anexo 4. Camión que transporta material explosivo EXSA en mina

Anexo 5. Empaque de explosivos en fabrica

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Anexo 6. Simulación de una fábrica de explosivos

Anexo 7. Carga de explosivos en los taladros en interior mina

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Anexo 8. Abastecimiento de explosivos en planta

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