Tronadura

CLASE N°2

MECANISMOS DE FRAGMENTACIÓN DE LA ROCA









FUENTES DE ENERGÍA EN LOS EXPLOSIVOS



Cuando los explosivos reaccionan químicamente, se liberan dos tipos principales de energía. El primero se llama energía de choque y el segundo, energía de gas. Ambos tipos de energía se liberan durante el proceso de detonación.

El responsable de las tronaduras puede seleccionarexplosivos con diferentes proporciones de energía de choque o de gas para adaptarlas a un caso en particular. Si los explosivos se usan sin confinar (tronadura secundaria), o en el corte de elementos estructurales para demolición, la selección de un explosivo con gran energía de choque es muy provechosa. Si los explosivos se usan de manera confinada dentro de un pozo de perforación, la selección deun explosivo que aporte una gran energía de gas es el indicado.

Para ayudarnos a imaginar la diferencia entre las dos energías, compararemos la reacción del alto y bajo explosivo. Los bajos explosivos son aquellos que se deflagran o queman rápidamente. Estos explosivos pueden tener velocidades de reacción de 600 a 1500 m/s y no producen energía de choque. La figura 1.1 muestra el diagrama de uncartucho de bajo explosivo reaccionando. Suponiendo que la reacción se detuviera cuando el cartucho ha sido parcialmente consumido y se obtiene un perfil de la presión, se observa una elevación constante de la presión en el punto de reacción, hasta que alcanza el máximo de presión. Los bajos explosivos sólo producen energía de gas durante el proceso de combustión. Al detonar un alto explosivoproduce un perfil totalmente diferente.








FRENTE DE REACCIÓN








BAJO EXPLOSIVO ALTO EXPLOSIVO













Figura 1.1


Durante la detonación de un alto explosivo, la presión de choque viaja al frente de la reacción, a través del explosivo antes de que la energía degas sea liberada. Esta energía de choque generalmente tiene una presión mayor a la energía de gas. Una vez que la energía de choque pasa, la energía de gas se libera. Proporcionalmente la energía de gas de un explosivo detonante (alto explosivo) es mucho mayor que la energía de gas liberada por un bajo explosivo. En la gráfica de un alto explosivo, se observan dos presiones distintas y separadas. Lapresión de choque es una presión transitoria que viaja a la velocidad de detonación del explosivo. Se estima que esta presión sólo representa del 10% al 15% de toda la energía de trabajo disponible de un explosivo. La presión de gas equivale del 85% al 90% de la energía útil del explosivo que continúa y sigue a la energía de choque. Esta presión produce una fuerza que se mantiene constante hastaque las paredes del pozo de perforación se fisuran.

ENERGÍA DE CHOQUE

Existen dos presiones distintas y separadas, resultado de la reacción de un alto explosivo y sólo una en caso de un bajo explosivo. La presión de choque es una presión transitoria que viaja a través del explosivo a la velocidad de reacción y es seguida de la presión de gas.

Se cree comúnmente que la energía de choqueresulta de la presión de detonación de la explosión. La presión de detonación está en función directa de la densidad del explosivo y la velocidad de detonación. Se calcula multiplicando la densidad del explosivo y la velocidad de detonación al cuadrado y es una forma de energía cinética. Hasta el momento existen varias fórmulas para calcular la presión de detonación. Como ejemplo citaremos lasiguiente expresión (Konya 1990):

P = 4.5 x 10-6 x Ve2 x d
1 + 0.8 x d



Donde: P = Presión de detonación (kbar)
d = Densidad del explosivo (gr/cc)
Ve = Velocidad de detonación -VOD- (m/s)

La presión de detonación o energía de choque puede ser considerada una forma de energía cinética y su valor máximo se da en la dirección de propagación, esto...