Clasificación, Iniciación y Criterios de Diseño de Explosivos Industriales

Composición Química de los Explosivos

Según su composición química, los explosivos se clasifican en:

• Compuestos químicos, orgánicos o inorgánicos, que son explosivos propiamente tales. Por ejemplo, la Nitroglicerina (NG) o el Trinitrotolueno (TNT).
• Mezclas entre compuestos químicos explosivos propiamente tales con otros que no lo son. Por ejemplo, los conocidos con el nombre de Dinamitas.
• Mezclas de compuestos químicos reductores con compuestos oxidantes, en las que individualmente ninguno de ellos puede catalogarse como un explosivo propiamente tal. La terminología americana los denomina Agentes Explosivos, y el ejemplo más conocido y representativo es el ANFO.

Tipos de Explosivos Industriales

• Explosivos en base a nitroglicerina o dinamitas
• Explosivos secos granulados o nitrocarbonitratos
• Explosivos acuosos (hidrogeles)
• Explosivos emulsionados o emulsiones

Emulsiones Explosivas

Las emulsiones se componen de:

• Fase acuosa o discontinua: Solución saturada de nitratos inorgánicos (AN y/o SN) suspendida en forma de gotas microscópicas en la fase continua.
• Fase aceitosa o continua: Hidrocarburos como petróleo, parafina u otro aceite.
• Fase gaseosa y/o sólida dispersa: Pequeñas burbujas de aire naturales o de vidrio, polvo de aluminio y microesferas de plástico o resinas. Su función es controlar la sensibilidad y la densidad del explosivo.
• Agentes emulsificantes.

Modalidades de Iniciación

La iniciación de explosivos varía según el entorno y el tipo de voladura:

1. Galería/Túnel (sección mediana a grande >10 m²)

• Detonador no eléctrico.
• Explosivo sensible a detonador (insensible a APD).
• Detonador no eléctrico de retardo corto (MS) para tiros centrales (ranura) y retardos largos (LP) para el resto.
• Conexión con guía detonante.
• Secuencia dada por el detonador.
• Activación con detonador eléctrico n°0 o fuego con detonador de corriente y guía.

2. SUBTE (Arranque de Tiros Radiales)

• Explosivo insensible a detonador n°8.
• Iniciación amplificadora APD más detonador no eléctrico en cada tiro.
• Conexión con guía detonante que contornea cada abanico de perforación.
• Secuencia de detonadores no eléctricos del mismo número de serie para cada abanico.
• Activación con detonador eléctrico n°0, adheridos al extremo de la guía troncal mediante una cinta adhesiva.

3. RAJO (Cielo Abierto)

• Guía detonante más microconectores.
• Explosivo insensible a detonador.
• Iniciación con guía detonante (10 a 20 gr/m) con APD en cantidad y peso proporcional al diámetro de perforación y a la masa de la columna explosiva.
• Conexión troncal de guía detonante con ramificaciones que recorren el tiro según un orden preestablecido.
• Secuencia de microconectores intercalados antes del primer tiro de cada ramificación.
• Activación igual que en SUBTE.

Efectos de la Carga Explosiva en el Macizo Rocoso

Carga Explosiva Concentrada (Esférica) en un Macizo Rocoso Infinitamente Extendido

Al detonar una carga explosiva en un macizo rocoso, se observan las siguientes zonas:

• Primera aureola: De roca triturada, inmediatamente vecina a la carga.
• Segunda aureola: Intensamente fragmentada, con fracturas entrecruzadas de cizalle.
• Periferia: Zona donde se observan fracturas radiales, que se extiende de 4 a 12 veces el diámetro de la carga.
• Finalmente, una zona donde no se observan fracturas, denominada zona sísmica.

Carga Explosiva Concentrada (Esférica) en un Macizo Rocoso con una Cara Libre Cercana

En este escenario, las cargas con igual cantidad de explosivo y la misma combinación explosivo-roca demuestran que los efectos no solo dependen de las características del explosivo y de las propiedades de la roca, sino también de parámetros geométricos.

Metodología para el Diseño de Voladuras

El proceso de diseño de voladuras sigue los siguientes pasos:

1. Evaluación de la roca: Primero, se deben conocer y evaluar las propiedades de la roca.
2. Selección del explosivo: Segundo, en función de las propiedades de la roca, se selecciona el explosivo a utilizar, incorporando también en el análisis las restricciones operacionales inherentes a la faena y/o al tipo de excavación.
3. Diseño final: Finalmente, se procede al diseño propiamente dicho, aplicando la metodología o formulismo que se estime conveniente, en función de los parámetros geométricos de la tronadura y de la granulometría esperada.

Criterios de Diseño de Explosivos

Los criterios clave para el diseño de voladuras incluyen:

• Propiedades de la roca: Características físico-mecánicas y características geotécnicas.
• Restricciones operacionales.
• Características del explosivo:
  • Características rompedoras: Densidad de carguío (D), velocidad de detonación (VOD), presión de detonación (P2).
  • Características energéticas: Calor liberado por la reacción química (Q), volumen de gases (V), presión de los gases (Pb).
  • Características prácticas: Sensibilidad, fuerza o potencia relativa, resistencia al agua.