09 Termoquimica de los explosivos

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Capítulo 9

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TERMOQUIMICA DE LOS EXPLOSIVOS Y PROCESO DE
DETONACION

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../ 1.

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J
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INTRODUCCION

El objetivo esencial de la utilización de un explosivo
en el arranque de rocas consiste en disponer de una
energía concentrada químicamente, situada en el lugar apropiado y en cantidad suficiente, de forma que
liberada de un modo controlado, entiempo y espacio,
pueda lograr la fragmentación del material rocoso.
La explosión es, según Berthelot, «la repentina expansión de los gases en un volumen mucho más
grande que el inicial, acompañada de ruidos y efectos
mecánicos violentos».
Los tipos de explosión son los siguientes: mecánicos, eléctricos, nucleares y químicos. Estos últimos,
son los que desde el punto de vista de este manual
tieneninterés.
Los explosivos comerciales no son otra cosa que
una mezcla de sustancias, unas combustibles y otras
oxidantes, que, iniciadas debidamente, dan lugar a una
reacción exotérmica muy rápida que genera una serie
de productos gaseosos a alta temperatura, químicamente más estables, y que ocupan un mayor volumen.
Para tener una idea del poder de un explosivo, puede
efectuarse una comparación conotras fuentes de
energía. Consideremos para ello, una central térmica
de 550 MWde potencia instalada. Sabiendo que 1 kW
es igual a 0,238 kcal/s, la potencia instalada equivale
a 130.900 kcal/s.
Un kilogramo de explosivo gelatinoso de 1.000
kcal/kg dispuesto en una columna de 1 m de longitud y
con una velocidad de detonación de 4.000 mis desarrolla uña potencia:

J

1.200 kcal
1 m/4.000 mIs

= 48X

105 kcal/s

J

que es 37 veces superior a la de la central térmica.
El factor tiempo de explosión es tan sumamente im../ portante que aún teniendo los explosivos comerciales
un poder calorífico pequeño (la trilita 1.120 kcal/kg)
comparado con otras sustancias combustibles (Antracita por ejemplo 7.000 kcal/kg), la velocidad de
J
reacción de un explosivo es tal que al detonar sobre
una planchade metal puede producir un orificio en
ella, pues no da tiempo a que la energía desarrollada
se distribuya hacia los lados o hacia arriba donde se
J
opondrá la resistencia del aire.

Los gases producidos acumulan el calor generado,
dilatándose hasta un volumen que puede ser unas
10.000veces mayor que el del barreno donde se aloja el
explosivo.
En este capítulo, se analiza el mecanismo de ladetonación de los explosivos y algunos conceptos básicos
de termoquímica.

2. DEFLAGRACION y DETONACION

Los explosivos químicos, según las condiciones a
que estén sometidos, pueden ofrecer un comportamiento distinto del propio de su carácter explosivo.
Los procesos de descomposición de una sustancia
explosiva son: la combustión propiamente dicha, la
deflagración y, por último, la detonación. Tanto lanaturaleza de la propia sustancia como la forma de iniciación y condiciones externas gobiernan el desarrollo
de la descomposición:
a)

Combustión

Puede definirse como toda reacción química capaz
de desprender calor, pudiendo ser o no percibido por
nuestros sentidos.
b)

. Deflagración

Es un proceso exotérmico en el que la transmisión
de la reacción de descomposición se basa principalmehte en laconductividad térmica. Es un femómeno
superficial en el que el frente de deflagración se propaga por el explosivo en capas paralelas a una velocidad baja que, generalmente, no supera los 1.000 mis.
c) Detonación
Es un proceso físico-químico caracterizado por su
gran velocidad de reacción y formación de gran cantidad de productos gaseosos a elevada temperatura,que
adquieren una gran fuerza expansiva.En los explosivos detonantes la velocidad de las primeras moléculas
gasificadas es tan grande que no ceden su calor por
conductividad a la zona inalteradade la carga, sino que
lo transmiten por choque deformándola y produciendo
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'--su calentamiento y explosión adiabática con generación de nuevos gases. El proceso se repite con un
movimiento ondulatorio que afecta a toda la masa explosiva...