Perforacion

Explosivos.



3.1. GENERAL.


Los explosivos están hechos de oxidantes y combustibles en una mezcla meta estable. Dándoles un estímulo suficiente, se descomponen violentamente liberando una gran cantidad de energía que llega a ser útil para quebrar la roca. En la mayoría de los explosivos comerciales, los oxidantes son principalmente nitratos, siendo el nitrato de amonio el materialbásico de fabricación. Otros nitratos comúnmente usados incluyen el de sodio, calcio, potasio y aún algunos inorgánicos tales como aminas y hexaminas.

Los combustibles básicos para un explosivo incluyen el C y el H, ya que estos reaccionan con el O para liberar grandes cantidades de energía. La mayoría de los combustibles son hidrocarburos que tienen una estructura básica de CH2.

En general, haydos tipos de explosivos: los moleculares y los compuestos. Los moleculares tienen O y combustible dentro de las mismas moléculas; tienen la ventaja que los oxidantes y combustibles están en contacto íntimo, de manera que la reacción se lleva a cabo extremadamente rápida, y generalmente es completa. El trinitrotolueno (TNT) es un ejemplo de un explosivo molecular. Los explosivos compuestos tienenoxidantes y combustibles en diferentes moléculas o en diferentes compuestos. Debido a que el combustible y el oxidante están muy separados relativamente, la reacción de descomposición se lleva a cabo mucho más lentamente que en un explosivo molecular. El ANFO, las emulsiones y los acuageles son todos ejemplos de explosivos compuestos, aunque, estrictamente hablando, ellos son un sistema híbrido yaque el nitrato de amonio contiene tanto combustible (H) y O en asociación molecular, en adición al combustible separado contenido en el petróleo.

Dos aspectos importantes de la formulación de un explosivo son el tamaño de las partículas involucradas en la reacción y la cantidad de espacio libre de huecos en la formulación. En su estado normal, el petróleo no se absorbe en la superficie delnitrato de amonio. Cuando se muele lo suficientemente fino, el área superficial llega a ser lo suficientemente grande y el petróleo puede formar un fino recubrimiento sobre el polvo, lo suficiente para permitir y sostener la reacción de descomposición. Pero el polvo del nitrato de amonio es difícil de manejar de manera que se desarrolló un prill poroso. El prill consiste de un caparazón de cristal conel espacio entre cristales semejando poros o capilares. Cuando se mezcla con petróleo, éste penetra el prill por acción capilar. El grado de intimidad de la mezcla de petróleo dentro del prill está algo influenciado por el diámetro del prill: pequeños prills proporcionan una distribución más uniforme que prills grandes. Típicamente, el prill grado explosivo tiene un rango de tamaño desde 1 mm a 3mm, estando el grueso del material entre 1 a 2 mm de diámetro.

El concepto de espacio libre es particularmente importante en los explosivos compuestos. El espacio libre o hueco en un explosivo parece servir dos propósitos. Primeramente el espacio permite que el oxidante y el combustible se muevan juntos. Si la densidad en volumen de la formulación es muy grande, el movimiento de loscomponentes es impedido y la reacción se detendrá. En segundo lugar el espacio libre proporcionará un mecanismo para la generación de “puntos calientes” causados por la compresión adiabática. El calor generado por la compresión produce un punto caliente que permite que la reacción se sostenga por sí misma. Si la reacción encuentra una zona en que hay insuficientes huecos, (por ej. donde no hay microesferas) la reacción se apagará y la detonación cesará. En el caso del ANFO, el espacio de huecos se proporciona en virtud de la porosidad de los prills. Puesto que la densidad del cristal de nitrato de amonio es alrededor de 1.7 gr./cc y la densidad en volumen del prill de casi 0.85 gr./cc, se puede ver que el nitrato de amonio prilado contiene un porcentaje de huecos de casi un 50%. A una densidad...