SEGUNDA UNIDAD: EXPLOSIVOS

1
2
3
Los explosivos al iniciarse adecuadamente dan lugar a una reacción
exotérmica muy rápida, que genera una serie de productos gaseosos a alta
T° y presión, los cuales son químicamente más estables, y que ocupan un
mayor volumen con respecto al volumen inicial donde se alojó el explosivo
(1000 a 10 000 veces mayor). Estos fenómenos son aprovechados para
realizar el trabajo mecánico aplicado para el rompimiento de rocas.

Los explosivos constituyen una

herramienta básica para la
explotación minera y para obras
civiles.

4
Los procesos de reacción según su carácter físico – químico y el tiempo en
que se realizan se catalogan como:
Combustión: reacción química capaz de desprender calor pudiendo o no ser
percibida por nuestros sentidos, y representa un tiempo bastante lento.
Deflagración: proceso exotérmico en el que la transmisión de la reacción de
descomposición se basa principalmente en la conductividad térmica.

5
La deflagración es sinónimo de una combustión rápida. Los explosivos más
lentos al ser activados dan lugar a una deflagración en la que las reacciones
se propagan por conducción térmica y radiación.
Detonación: proceso físico-químico caracterizado por su gran velocidad de
reacción y por la formación de gran cantidad de productos gaseosos a
elevada T°, que adquieren una gran fuerza expansiva.

Explosión es un fenómeno de naturaleza física resultado de una liberación

de energía tan rápida que se considera instantánea.

6
7
8
 CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS EXPLOSIVOS

MATERIALES
EXPLOSIVOS

ALTOS MATERIALES PROPELANTES

EXPLOSIVOS PIROTÉCNICOS

9
 PRIMARIOS SECUNDARIOS TERCIARIOS

SIMPLES COMPUESTOS
(MOLECULARES)

Azida de plomo Nitroglicerina Dinamitas Mono

Nitrotolueno
Nitroglicol Anfo
Fulminato de
Mercurio Hidrogeles Nitrato de
Nitrometano Amonio
(Slurries)
Azida de plata TNT
Emulsiones Perclorato
Estifnato RDX de amonio
Pentolita
de plomo HNX Ciclotol
Diamino- TATB Composición-b
Dinitrofenol

Primarios (iniciadores): se emplean para la fabricación de detonadores.

Secundarios (rompedores): se emplean para la rotura de rocas en voladura.
Terciarios: se emplean para la fabricación de explosivos rompedores.
10
 SÓLIDOS LÍQUIDO
S

DE BASE DE BASE DE BASE COMPUESTOS

SIMPLE DOBLE TRIPLE
MONO COMPUESTOS
PROPELANTES

NITRO- NC-NG-RDX
CELULOSA

NITRO-
CELULOSA (NC) NC-NG-RDX-AL-AP
NITRO- TMTN-HMX-AL-AP
GLICERINA (NG) RDX-HTPB-AL-AP
RDX-CBAN-AL-AP
AL-HTPB-AP
Pólvoras compuestas que se emplean como combustibles y propulsores en cohetería y artillería.
11
 CLASIFICACIÓN PRÁCTICA DE LOS EXPLOSIVOS

Deflagrantes o Empujadores
POR SU RÉGIMEN
DE VELOCIDAD
Detonantes o trituradores

Altos explosivos
Sensibles al detonador No 8
POR SU SENSIBILIDAD
A LA INICIACION Agentes de voladura
No sensibles al detonador No 8
(Requieren un cebo o primer de
Mayor potencia)

De uso militar
POR SU APLICACIÓN
PRIMORDIAL De uso industrial:
En minería, construcción
Y trabajos especiales
12
 CLASIFICACIÓN PRÁCTICA DE LOS EXPLOSIVOS

Para algunos explosivos, el diámetro de carga, grado de confinamiento y tipo de

iniciación tienen influencia directa sobre los parámetros del explosivo.

TIPOS DE EXPLOSIVOS

En términos generales se clasifican en químicos, especiales y nucleares.

QUÍMICA Y FÍSICA DE LOS EXPLOSIVOS
Como se sabe el explosivo es una mezcla química de varios componentes que
tienen una descomposición rápida cuando es iniciado por una energía en forma de
calor, impacto, fricción o choque.
Esta descomposición produce gases y gran cantidad de calor originando altas
presiones dentro del taladro los que hacen el trabajo de fragmentación.
Los principales ingredientes que reaccionan en un explosivo son combustibles y
oxidantes, estos ingredientes están compuestos por oxigeno, nitrógeno, hidrogeno,
carbono y también se añaden elementos metálicos como aluminio en algunos casos.

13
Las m.e.c deben proporcionar suficiente energía remanente después de la
detonación como para poder fragmentar la roca, desmenuzarla, desplazar los
fragmentos y apilar adecuadamente

PARAMETROS TERMOQUÍMICOS
A. PRESIÓN. Acción expansiva de los gases calientes de una explosión.
a. Presión de detonación. Presión que existe en el plano CJ detrás del
frente de detonación. Está en función de la densidad y la velocidad de
detonación VOD. En las m.e.c. esta presión varía entre 500 y 1500 MPa.
Es un indicador de la capacidad de fragmentación que posee un
explosivo.

14
15
b. Presión de explosión

PE=0,50 *PD

16
c. Presión de taladro o de trabajo.

La fórmula pierde validez

para densidades de
carguío demasiado bajo.
17
dc=0.92

18
B. CALOR DE EXPLOSIÓN

19
20
INGREDIENTES DE LOS EXPLOSIVOS

21
 2NH4 NO3 + C 4H2O+2N2+CO2+Q3KCal/Kg.

6NH4NO3+CH2+2Al 13H2O+CO2+Al2O3+6N2

22
C. BALANCE DE OXÍGENO

23
El balance de oxígeno de un explosivo valora la suficiencia o no
de oxígeno en la molécula de explosivo para lograr que todo su
contenido en C se convierta a 𝐶𝑂2 y todo el contenido en H se
convierta a 𝐻2 𝑂 . La fuerza y la potencia rompedora de un
explosivo aumentan con el balance de oxígeno.
Para un explosivo de fórmula genérica: 𝑪𝒂 𝑯𝒃 𝑶𝒄 𝑵𝒅 , el balance
de oxígeno expresado en porcentaje (%) de oxígeno es;
𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝒅𝒆 𝑶 𝟏𝟔 𝒈 𝒅𝒆 𝑶 𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝒆𝒙𝒑𝒍𝒐𝒔𝒊𝒗𝒐
𝑩. 𝑶 = 𝒄 − 𝟐 ∗ 𝒂 − 𝟎. 𝟓 ∗ 𝒃 ∗ ∗ ∗ 𝟏𝟎𝟎
𝒎𝒐𝒍 𝒆𝒙𝒑𝒍𝒐𝒔𝒊𝒗𝒐 𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝒅𝒆 𝑶 ………….𝒈

Si 𝑐 > (2𝑎 + 0.5𝑏), será un explosivo con exceso de oxígeno

Si 𝑐 < (2𝑎 + 0.5𝑏), será un explosivo con defecto de oxígeno

24
6NH4NO3+CH2+2Al 13H2O+CO2+Al2O3+6N
25 2
 PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS
Las propiedades físicas y químicas que tienen relación directa con su
condición de estado, que deben garantizar la estabilidad del explosivo en su
manipuleo, transporte, almacenaje y uso, pero también eventualmente
influyen en la ocurrencia de algunos fenómenos inconvenientes como la
segregación, exudación, desensibilización, endurecimiento y entre otros que
deben prevenirse.
Propiedades vinculadas al aspecto físico y manipuleo.
A) Plasticidad. Capacidad que tiene para moldearse, bajo la acción de una
fuerza, tomar forma y mantenerla después de retirarse la fuerza.

26
B) Viscosidad. Consistencia ligosa o glutinosa debido a la fricción interna de
las moléculas, causada por su resistencia a fluir o cambiar cuando se somete
a deformación por presión, corte o penetración.
La viscosidad es propia de los aceites, emulsiones y slurries

27
C) fluidez. Capacidad de fluir y desplazarse, corresponde a los cuerpos
líquidos y gases cuyas moléculas tienen poca adherencia entre sí y toman la
forma del depósito que los contiene. (nitroglicerina y nitroglicol)
D) Flujo. Capacidad que tienen los agentes de voladura secos de fluir
libremente o deslizarse bajo su propio peso.

28
E) Tendencia a compactación. Facilidad de las m.e.c. para compactarse o
convertirse en una masa coherente, con total pérdida de su fluibilidad y
considerable reducción de su detonabilidad. (nitrato de amonio) que en
muchos casos requiere ser recubierto por un agente antiaglomerante
(diatomita, hidrocarburos)

29
F) Friabilidad. Los explosivos tienden a desmenuzarse o a pulverizarse
cuando son manipulados excesivamente.

30
G) Homogeniedad. Se refiere a su textura uniforme en los explosivos
acuosos y dinamitas y en los pulverulentos a su grado de pulverización.

31
H) Porosidad. Es un factor importante en los gránulos o perlas de nitrato
de amonio para absorber el petróleo.

32
 CARACTERÍSTICAS PRACTICAS DE LOS EXPLOSIVOS
Propiedades físicas que identifican a cada explosivo y se emplean para
seleccionar el más adecuado para una voladura.
a) Potencia relativa

Medida del contenido de energía del explosivo y del trabajo que puede
efectuar. Es la capacidad de expansión que produce la detonación de 10 g de
explosivo disparado dentro de una cavidad cilíndrica (70 cm^3). La
deformación de esta cavidad originada por la detonación del explosivo se
compara con la efectuada por una masa similar de gelatina explosiva de
composición 94:6, nitroglicerina-nitrocelulosa (gelatina explosiva) que se
considera como patrón, con un valor de 560 cm^3 (100%) 33
en otras se tiene como patrón de comparación al ANFO convencional 94:6
con valor de 100.
La potencia relativa de los explosivos industriales varía entre 20 y 100%
Antiguamente los porcentajes indicaban su contenido de nitroglicerina.
Los fabricantes norteamericanos prefieren expresar una potencia relativa por
volumen (bulk strength) en lugar de una potencia relativa por peso (weigth
strength)

34
ET, energía de tensión.
EB, energía de burbuja.

35
b) Potencia (strength)

36
c). Energía (calor de reacción)

37
d) Volumen de gases. Expresado en litros de gas por kilo de explosivo, se
calcula a partir de la ecuación de la reacción química.

e) Brisance o poder rompedor.

38
 Gelatina explosiva
como patrón que
produce 25 mm
de aplastamiento

Por consiguiente el brisance es el efecto de impacto que tritura la roca y

Trauzl el efecto de expansión y empuje del material roto, para desplazarlo y
formar la pila de escombros. Ambos se conjugan en una voladura.
39
40
f) Velocidad de detonación. Es la velocidad a la que la onda de detonación
se propaga a través del explosivo, por consiguiente es el parámetro que
define el ritmo de liberación de energía. Es también la velocidad con que viaja
la onda a lo largo de una columna explosiva, sea al aire libre o en
confinamiento.

41
42
Las m.e.c. normalmente están entre los 2500 a 5500 m/s.

43
44
g) Simpatía. Transmisión de la detonación o factor de la autoexcitación. El
objetivo es determinar la máxima distancia hasta la cual es transmitida la
detonación de un cartucho a otro, lo que se denomina grado de simpatía
que en la mayoría de los explosivos está entre 2 a 8 veces su diámetro,
según el tipo.

45
h) Prueba de transmisión (gap sensitivity).

46
i) Sensitividad (sensibilidad al encendido o de acción controlada)

47
j) Diámetro crítico.

48
 k) Resistencia al agua.
Es la habilidad de un explosivo de soportar el contacto con el agua sin sufrir
deterioro en su desempeño. Los productos explosivos tienen dos tipos de
resistencia al agua, interna y externa. La resistencia al agua interna se
define como la resistencia al agua que provee la composición misma del
explosivo. Por ejemplo, algunas emulsiones e hidrogeles pueden ser
bombeados directamente al taladro lleno de agua, estos explosivos
desplazan el agua hacia arriba pero no se mezclan con ello y no muestran
deterioro si se disparan dentro de un tiempo razonable. La resistencia al
agua externa se provee no por los materiales propios del explosivo, sino
por el empaque o cartucho dentro del cual se coloca el material explosivo.
Por ejemplo, el ANFO no tiene resistencia al agua interna, sin embargo, si se
coloca dentro de una manga de plástico de polietileno o un cartucho en el
taladro, puede mantenerse seco y se desempeñará satisfactoriamente. La
manga o el cartucho proveen la resistencia al agua externa para este
producto en particular.

49
50
l) Categoría de humos.

51
52
53
m) Densidad

54
55
56
 CARACTERÍSTICAS QUE DETERMINAN ASPECTOS DE SEGURIDAD EN
SU MANIPULEO, ALMACENAJE Y USO
a) Higroscopia.

57
b) Estabilidad.

58
c) La degradación o envejecimiento

59
d) sensitividad.

60
e) Resistencia a las bajas temperaturas (congelación)

61
F. Desensitivilización.

1. Desensitivilización por cordón detonante iniciador.

2. Desensibilización por efecto canal.
3. Desensibilización por presión.

62
EXPLOSIVOS COMERCIALES

63
 DINAMITAS
• Están compuestas por tres elementos principales: la nitroglicerina,
como sensibilizante, proveedor de oxígeno como nitrato de amonio
y combustibles como pulpa de madera, aserrín, etc.
• Se pueden clasificar en gelatinosa, semigelatinosa y pulverulentas.

Sus ventajas son:

 Sensible al detonador o fulminante común.
 Bajo diámetro critico.
 Potencia elevada.
 Densidad alta.
 Buena resistencia al agua.
 Poder rompedor elevado (brisance).
 Buenos humos de voladura.
Sus desventajas son:
 Sensibilidad elevada a los estímulos subsónicos y térmicos.
 Efecto fisiológico de vaso/dilatación.
 Difícil mecanización del carguío. 64
 SLURRIES O HIDROGELES
Fue desarrollado en la época de los 60s por el Dr. Melvin Cook y esta
compuesto por nitrato de amonio, agua, agentes gelatinizantes y
muchas veces aluminio. La solución acuosa de nitratos, a los que se
añaden agentes espesantes y gelatinizantes con el fin de establecer su
reología, evitando una separación de sus componentes adquiriendo una
consistencia viscosa mas o menos fluida.
Su desarrollo se clasifica en tres generaciones que son:
PRIMERA GENERACIÓN
Son sensibilizados por sustancias intrínsecamente explosivas como:
TNT y PETN.
Sus características son:
 Alta densidad 1.4 – 1.5 g/cm3.
 Elevada resistencia al agua.
 Elevada fluidez a granel.
 Alta insensibilidad, siendo necesario un poderoso iniciador. 65
 SLURRIES O HIDROGELES

SEGUNDA GENERACIÓN
Son los que están sensibilizados por aluminio grado pintura, que ha
incrementado su poder rompedor con el único inconveniente el alto costo.
TERCERA GENERACIÓN
En los casos anteriores, no se ha podido utilizar en minería subterránea,
por lo que surge lo que llamaríamos tercera generación que son
sensibilizados por una sal orgánica llamado, nitrato de monometilamina,
NMAN, con el cual se adapta para taladros de pequeño diámetro,
aplicables a la minería subterránea y voladura de pre-corte, son sensibles
al detonador común.
DESVENTAJAS
 Costo de sensibilizadores químicos.
 Problemas a bajas temperaturas.
 No puede ser mezclado fácilmente. 66
67
 AN/FO
Es un agente de voladura, denominado también explosivo de seguridad
por ser insensible al detonador común y es el explosivo más popular en
el mundo con un 50% - 60% de consumo a nivel mundial desde 1956,
gracias a Robert Akre, quien desarrolló su aplicación industrial.
Sus ventajas son:
 Bajo costo.
 Gran fluidez, consistencia granular, fácil manipulación.
 Elevada seguridad intrínseca, insensible al choque o fricción.
Sus desventajas son:
 Propiedades explosivas limitadas.
 Baja densidad.
 Baja aptitud a la propagación de la detonación.
 Nula resistencia al agua.
 Posibilidad de formación de gases tóxicos. 68
 NITRATO DE AMONIO

• AN-Prill grado agricultura

 Alta densidad: 0.95 g/cm3 a 1.10 g/cm3

 Baja absorción de petróleo: 2% o menos
 Puede contener grumos
• AN-Prill grado industrial

 Baja densidad: 0.70 g/cm3 a 0.90 g/cm3

 Alta absorción del petróleo : 6% mínimo
 Bajo contenido de cobertura: 1% máximo
69
VELOCIDAD DE DETONACION DEL AN/FO

70
VARIACION DE LA VELOCIDAD DE DETONACION CON EL
DIAMETRO DE LOS TALADROS DEL AN/FO

71
SENSIBILIDAD DEL ANFO A LA INICIACION

72
VARIACION DE SENSIBILIDAD A LA INICIACION CON EL CONFINAMIENTO
Un factor contribuyente para el desempeño pobre con pérdida prematura de
confinamiento del taladro también puede ser la disminución en la sensibilidad a la
iniciación tan evidenciada por la gráfica mostrada aquí.

73
ENERGIA TEORICA O CALOR DE EXPLOSION SEGUN EL
CONTENIDO DE PETRÓLEO

74
 AN/FO
• Cantidad de FO afecta
Energía
Velocidad
Sensibilidad
Producción de humos

• Densidad en el taladro

 Carguío mecanizado 0.82 a 0.92 g/cm3

 Carguío neumático 0.90-1.00 g/cm3

 La sensibilidad baja rápidamente después de

1.2 g/cm3 75
76
77
 EMULSIONES
• Es el de más reciente desarrollo, que ha ganado mucha aceptación en el
mercado, más fluidos que los hidrogeles y sensibilizados por burbujas de
aire, vidrio, resina, etc. Se define como una dispersión estable de dos
fases liquidas inmiscibles entre si, en la cuales una fase interna o fase
dispersada es distribuida en otro exterior o continua, formando finas
gotas, es decir tiene dos fases una acuosa y otra aceitosa.
• Se puede añadir también aluminio para aumentar su energía
termoquímica.
• En las emulsiones, existe una mayor proximidad molecular entre una
unidad oxidante y otra unidad combustible, aumentando el grado y
eficiencia de las reacciones.
• La formulación de emulsiones requiere el empleo de emulsificadores y
en ellas la agitación juega un papel importante ya que es responsable
del tamaño de gotas dispersas en la fase continua por lo tanto la
estabilidad de la emulsión en el tiempo y su viscosidad, el nivel de agua,
se reduce debido al uso de soluciones super saturadas de sales que
llegan a cristalizarse. 78
 EMULSIONES

• La presencia de gotas o burbujas juegan un papel importante para

determinar la sensibilidad y velocidad de detonación, generalmente en una
emulsión básica el 2% del peso es gas.
• Su estructura generalmente se compone de 10 volúmenes de solución de
nitratos por 1 volumen de solución o aceites a una temperatura de 70 –
80°.
Sus características son:
 Excelente resistencia al agua
 Muy elevada seguridad intrínseca
 Gran poder rompedor.

79
 EMULSIONES

Excelente fluidez, permite mecanización de carguío.

Potencia explosiva variable de media a alta.
Densidad variable de 1.05 – 1.45 g/cm3.
Excelentes humos de voladura.
Sin efectos fisiológicos.

VENTAJAS

 Excelente resistencia al agua

 Bombeables a bajas temperaturas
 Buena duración en el taladro
 Se puede añadir prills de AN o aluminio
para incrementar la energía
 Se puede fabricar continuamente
80
 EMULSIONES

• Micro esferas (vidrio o burbujas de plástico) agregadas a la

emulsión incrementan la sensibilidad

81
 RESUMEN DE COMPONENTES PRINCIPALES DE LOS EXPLOSIVOS

EXPLOSIVO OXIDANTE COMBUSTIBLE SENSIBILIZANTE

Sólido Sólido Liquido
DINAMITA
Nit. Amonio Sodio Pulpa de madera Absorv. Nitroglicerina
Sólido Líquido
ANFO
Nit. Amonio Pet. Diesel 2.
Sólido/ Liquido Sólido / Liquido Sólido/Liquido
SLURRIES
Nit. Amonio Gomas Al, TNT, NMAN
Liquido Liquido Burbujas
EMULSIONES
Nitratados Aceites, petróleo Parafinas. Aire, vidrio

CARACTERÍSTICAS DEL TAMAÑO DE PARTÍCULAS OXIDANTES

EXPLOSIVOS TAMAÑO FORMA VOD Km/s
ANFO 2.0 mm Sólido 3.2
DINAMITAS 0.2 mm Sólido 4
SLURRIES 0.2 mm Sólido / Liquido 3.0 - 4.0
EMULSIONES 0.001 mm Líquido 4.0 - 5.0
82
 MEZCLAS DE ANFO / EMULSIÓN (ANFOS PESADOS)

I. INTRODUCCIÓN

• Los ANFOS se caracterizan por su relativa baja potencia volumétrica

y su prácticamente nula resistencia al agua. Una forma de disminuir
dichos efectos es mediante el agregado de emulsión al ANFO. Estas
mezclas de ANFO y emulsión se suelen llamar ANFOS PESADOS.

• De estar todos los espacios entre partículas de ANFO ocupados por

la emulsión, el producto no tendrá los suficientes centros de reacción
y la mezcla no será sensible a la iniciación, a menos que la emulsión
haya sido previamente sensibilizada.

83
 MEZCLAS DE ANFO / EMULSIÓN (ANFOS PESADOS)

• Sensibilizada, es el asegurarse que existan los suficientes centros de

reacción para que la mezcla retenga la sensibilidad a la iniciación y
propague a los largo de la columna de explosivo.
• ANFOS con un 50 % de emulsión en peso o más, tienen una buena
resistencia al agua siempre y cuando la integridad del explosivo sea
mantenida y no se altere por acción de agua lavando la emulsión y
eliminando la acción protectora. Para que la mezcla de ANFO pesado
sea bombeable, su contenido de emulsión debe ser > 50% (70%
preferible). Ello es mas que suficiente para llenar los espacios
intragranulares del ANFO (~35%), debiéndose sensibilizar la emulsión
para asegurar una iniciación apropiada.
• ANFOS pesados con 50% emulsión o menos no pueden ser
bombeados.

84
 MEZCLAS DE ANFO / EMULSIÓN (ANFOS PESADOS)
II. COMPOSICIÓN DE LAS MEZCLAS DE ANFO PESADO
• La emulsión puede consistir en una solución acuosa de nitrato de
amonio, diesel oil y agente emulsificador. El nitrato de amonio puede ser
parcialmente reemplazado por nitrato de calcio hasta un 50% del peso, lo
que permitirá operar a menores temperaturas durante la etapa de
elaboración. La reacción estequiométrica esta dada por:

𝟑𝑪𝒂(𝑵𝑶𝟑 )𝟐 +𝟓𝑪𝑯𝟐 → 𝟑𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑 + 𝟐𝑪𝑶𝟐 + 𝟑𝑵𝟐 + 𝟓𝑯𝟐 𝑶

• Otra ventaja del uso de nitrato de calcio como sustituto parcial del nitrato
amonio es que el mismo requerirá mayor cantidad de combustible para
estar balanceado en oxigeno. Ello resultara en un producto con mayor
resistencia al agua. En ciertas ocasiones y con el mismo objetivo, se
utilizan nitratos de sodio.
85
CENTRO DE ACTUALIZACIÓN PROFESIONAL EN MINERÍA
 MEZCLAS DE ANFO / EMULSIÓN (ANFOS PESADOS)
II. COMPOSICIÓN DE LAS MEZCLAS DEL ANFO PESADO.

Composición típica de ANFOS PESADOS (con resistencia al agua) con

distintos contenidos de aluminio.

INGREDIENTES % EN PESO % EN PESO % EN PESO % EN PESO

Nitrato de Amonio 59.10 61.10 64.10 66.10
Nitrato de Calcio 19.70 19.70 19.70 19.70
Agua 7.20 7.20 7.20 7.20
Fuel Oil 5.90 5.90 5.90 5.9 I
Agente emulsiflcador 1.10 1.10 1.10 1.10
Aluminio 7.00 5.00 2.00 0.00

87
 MEZCLAS DE ANFO / EMULSIÓN (ANFOS PESADOS)
II. COMPOSICIÓN DE LAS MEZCLAS DE ANFO PESADO.
• La tabla Indica los resultados de experimentos de VOD en ANFOS
PESADOS con y sin micro esferas.
Resultados de ensayos confinados de VOD en ANFOS PESADOS con y sin
microesferas
% EN PESO DENSIDAD VOD EXP. VOD TEOR.
EMULSION/ANFO (g/cc) (m/s) (m/s)
0/100 0.83 5000 5100
20/80 1.01 4630 5470
30/70 1.10 4330 5700
40/60 1.23 4400 6300
50/50 1.30 4300 6460
Con 1,6% M.E.
20/80 1 5730 5370
30/70 1.1 5640 5700
40/60 1.2 6340 6220
45/55 1.2 5700 6280
50/50 1.25 PROFESIONAL
CENTRO DE ACTUALIZACIÓN 5670EN MINERÍA 6340
 MEZCLAS DE ANFO / EMULSIÓN (ANFOS PESADOS)

II. COMPOSICIÓN DE LAS MEZCLAS DE ANFO PESADO

• Para el caso del producto sin sensibilizar (sin microesferas), se
observa una VOD notoriamente menor que la teórica. Estos
resultados indican claramente la importancia de incorporar agentes
sensibilizadores en ANFOS PESADOS contendiendo más de un
20% de emulsión en una mezcla.

III. PERFORMANCE DE ANFOS PESADOS

• La potencia volumétrica relativa de los ANFOS pesados es alta
debido a su mayor densidad. De requerirse, dicha potencia puede
ser aumentada mediante el agregado de aluminio a la mezcla.
• La siguiente tabla muestra los cálculos teóricos, computados
mediante el código TIGER, de varias mezclas de ANFO pesado. La
potencia volumétrica relativa (RBS) esta referida al ANFO a una
densidad de 0.83 g/cm3.
89
 MEZCLAS DE ANFO / EMULSIÓN (ANFOS PESADOS)

III. PERFORMANCE DE ANFOS PESADOS

Propiedades teóricas (TIGER) de varios ANFOS PESADOS con resistencia al

agua.

INGREDIENTES % EN PESO % EN PESO % EN PESO % EN PESO

Emulsión 55.00 55.00 55.00 55.00
Nitrato de Calcio 38.00 40.00 43.00 45.00
Aluminio i7 5.00 2.00 0.00
Densidad (g/cc) 1.40 1.40 1.40 1.40
VOD (m/s) 6920.00 6907.00 6880.00 6860.00
Potencia (RBS) 1.65 1.57 1.45 1.37

90
 MEZCLAS DE ANFO / EMULSIÓN (ANFOS PESADOS)
III. PERFORMANCE DE ANFOS PESADOS

En forma similar la siguiente tabla resume las propiedades teóricas de

varias mezclas de ANFO pesado formulado para su uso en condiciones
secas, es decir sin resistencia al agua (contenido de emulsión <30%).

Propiedades teóricas (TIGER) de varios ANFOS PESADOS sin

resistencia al agua
INGREDIENTES % EN PESO % EN PESO % EN PESO % EN PESO
Emulsión 15.00 20.00 25.00 30.00
Nitrato de Amonio 85.00 80.00 75.00 70.00
Densidad (g/cc) 0.98 1.03 1.09 1.16
VOD (m/s) 5300.00 5440.00 5620.00 5860.00
Potencia (RBS) 1.11 1.14 1.20 1.24

91
 MEZCLAS DE ANFO / EMULSIÓN (ANFOS PESADOS)
III. PERFORMANCE DE ANFOS PESADOS

 La siguiente tabla resume las potencias relativas por unidad de peso

(RWS) y de volumen (RBS) para varias mezclas de ANFOS y ANFOS
PESADOS con aluminio. Las mismas son relativas a un ANFO a una
densidad de 0.83 g/cm3.

 De la tabla previa se observa que la adición de aluminio o emulsión a

un ANFO aumentara considerablemente su potencia volumétrica
relativa. La selección final del explosivo dependerá de los costos
asociados con el uso de cada uno de ellos.

92
 MEZCLAS DE ANFO / EMULSIÓN (ANFOS PESADOS)
III. PERFORMANCE DE ANFOS PESADOS

Potencias relativas (RWS y RBS) de ANFOS aluminizados y ANFOS PESADOS

INGREDIENTES % EN PESO RWS RBS

ANFO 0.83 1.00 1.00
+ 5% Al 0.87 1.13 1.18
+ 7% Al 0.88 1.18 1.25
+ 10% Al 0.91 1.24 1.36
+15% Al 0.94 1.35 1.53
Anfo + 20% Emulsión 0.98 0.96 1.13
Anfo + 30% Emulsión 1.10 0.92 1.22
Anfo + 40% Emulsión 1.20 0.91 1.32
Anfo + 50% Emulsión 1.28 0.89 1.37

93
METODOS DE CARGUÍO DE HEAVY AN/FO
CARGADOR TIPO GUSANO MANGUERA DE CARGUÍO

METODO DE CARGUÍO DEL HEAVY

AN/FO (MESABI) EMULSIÓN

METODO DE CARGUÍO DE
EMULSIÓN (VIKING)
SALPICADURAS POR EL
IMPACTO

NIVEL DE AGUA

LAVA A LA SOLUCIÓN

AGUA NO ATRAPADA
BOLSONES DE AGUA, AÚN EN
SEPARACIÓN DE COLUMNA

94
 ACCESORIOS DE VOLADURA
Son todos los otros elementos que son necesarios para efectuar una
voladura, que sin ellos, no podría ser posible todo lo que se ha explicado
anteriormente, es decir, inician, propagan o retardan la acción de las cargas
explosivas.
INICIADORES O BOOSTERS
Llamados también primas, que son explosivos de alta energía y gran
seguridad compuesto principalmente de TNT y PETN que se utilizan para
iniciar la reacción de detonación de la carga explosiva, tiene características
como: resistencia al agua, densidad 1.4 g/cm3, la velocidad de detonación
de 6500 m/s, sensibilidad al cordón detonante y fulminante común, presión
de detonación de 140 Kb.
BOOSTER ALUMINIZADO
Del tipo slurry que inicia eficientemente una columna explosiva, densidad
1.23 g/cm3, velocidad de detonación de: 5500 m/s, presión de detonación 95
Kb, y sensible al cordón detonante de 3 g/m.
95
 ACCESORIOS DE VOLADURA
CORDÓN DETONANTE
Contiene un medio explosivo de alto poder PETN cubierto generalmente de
papel serpentina, trenzado con hilos de algodón y por polipropileno cubierto
por PVC para obtener impermeabilidad, resistencia a la tensión, fácil manejo
y seguridad.
Se usa para iniciar el Booster dentro del taladro y conectar los taladros en la
superficie.
Existen diferentes cordones detonantes de acuerdo a su carga explosiva por
unidad de longitud, que va desde 3 a 10 g/m. Los de mayor gramaje tienen
aplicaciones especiales.
RETARDOS DE CORDÓN
Sirven pare retardar la iniciación entre taladros o filas de taladros
generalmente se usa de 9, 17, 25, 50, 75, 100 milisegundos (ms)
FULMINANTE ELÉCTRICO
Similar al fulminante común, la carga explosiva es iniciada por una chispa
generada por el contacto entre polos de una corriente eléctrica, igualmente
se fabrica de ½ y de milisegundo MS. 96
 ACCESORIOS DE VOLADURA

FULMINANTE NONEL
Aparte de iniciar la columna explosiva, también se usa como retardo de
superficie y de profundidad con varios intervalos de retardo.
FULMINANTE ELECTRÓNICO
De alto desarrollo tecnológico y una aplicación muy precisa que ayuda
a mejorar la fragmentación, con excelentes resultados con la única
desventaja por ahora del costo.
MECHA DE SEGURIDAD
Que tiene núcleo de pólvora negra que solamente deflagra con una
velocidad promedio de 1.47 s/m.
FULMINANTE COMÚN
Que tiene un núcleo de PETN y fulminato de mercurio como un
accesorio importante para iniciar una voladura.

97
 DETONADOR ELECTRÓNICO

1. Circuito integrado
2. Cable bifilar (*)
3. Tapón engarzado
4. Condensador Programación
5. ASIC
6. Condensador de disparo
7. Fusehead
8. Carga primaria
9. Carga de PETN

98
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE DETONADORES ELECTRONICOS

Retardo Programable y reprogramable de 1 a 4.000 ms, por pasos de 1 ms

Precisión 1/10 ms inferior a 1 ms para el mayor retardo.

Fuerza Superior a #8 (800mg PETN)

Temperatura Almacenamiento: -40/+60°C ; -40/140°F

Cables DAVEYTRONIC II: tipo duplex M50 2x0,3 mm Acero, recubrimiento HDPE

detonador anaranjado o

DAVEYTRONIC I: Tipo duplex M42 2x0,7 mm Cu, recubrimiento HDPE

anaranjado

Cápsula Aluminio, dimensiones estándar

Longitud 87 mm / 3.42’’ ; diámetro 7.5 mm / 0.3’’

Uso Recomendado dentro del plazo de 5 años a partir de la fecha de fabricación

99
 DETONADORES ELECTRÓNICOS
Aqui mostramos la superposición de tiempos de detonación al usar
detonadores pirotécnicos en comparación con los detonadores electrónicos.
Puesto que los electrónicos garantizan una dispersión minima y una un error
minimo por debajo de 0.005 % y se puede programar hasta 20,000 ms. En
tal sentido el uso de detonadores electrónicos garantizará que la carga
operante (kg/retardo) sea equivalente a la carga de un taladro.

Representación de la dispersión en un detonador No eléctrico (a) y otro

electrónico (b).
100
 Solape de tiempos en el caso de det.
pirotécnicos (a) y det. electrónicos (b).
101
TERMINOLOGÍAS Y ESTRUCTURA TÍPICA DE UN SISTEMA DE
INICIACIÓN ELECTRÓNICA

102
TOPOLOGIAS COMUNES DE SISTEMAS
DE INICIACIÓN ELECTRONICA

103
USO DE BIO-COMBUSTIBLE COMO
ALTERNATIVA PARA UN MUNDO
MÁS ECOLÓGICO

104
 USO DE BIODIESEL
 El Biodiesel es un combustible hecho por el
hombre de las plantas de producción de aceite.
 Hay mas de 300 especies de aceite que se
producen en diversas plantas y 10 de ellas son
usadas para generar biodiesel, para automóviles
ya desde hace muchos años, tanto en Europa,
USA, Japón y otros países.
 La química detrás de biodiesel es muy simple.
Está basado en una molécula de aceite vegetal
llamado triglicérido. Un triglicérido visto en el
microscopio luce como un pulpo con tres brazos.
Un triglicérido esta compuesto de una molécula
de glicerina y tres de esteres. Un ester es una
cadena de hidrocarbonos.

105
 QUIMICA DEL BIODIESEL

 Durante el proceso de llamado

transesterificación, un aceite
vegetal es combinado con un
alcohol y un catalizador es
introducido. El proceso de
transesterificación rompe las
cadenas de hidrocarbono de las
moléculas de la glicerina.
 Las cadenas de hidrocarbono
luego de juntan entre si (etanol o
metanol). El resultado son dos
productos separados de glicerina
y biodiesel.

106
 PROCESO

 El primer paso es la fabricación, y el factor primario es determinar la

factibilidad de usar Bio-ANFO en un proyecto de voladura, además
de determinar la disponibilidad y costo de aceite.

 Para prueba se produjo una cantidad de 7 galones (26.51litros) para

un proyecto determinado. Los costos de ingredientes, materiales y el
proceso ascienden aproximadamente a $1.25/gal ($0.33/litro)

 El segundo paso es adquirir los ingredientes y equipos necesarios

para medir, mezclar y almacenar el combustible final.

107
 BIO-ANFO

 La prueba se realizó mezclando a mano en un contenedor

adecuado.
 En base a las pruebas realizadas de la aplicación de combustible
biodiesel en motores de automóviles se asume que podría perder
hasta el 15% de energía en comparación con el petróleo. Por esta
razón, se usó una mezcla de 6% superando el típico 5.4% en
mezclas de ANFO.

108
 PRUEBA EN VOLADURA
 Se hizo 3 pruebas separadas usando Bio-ANFO para el proyecto en
específico. Se cargo 50% del taladro con Bio-Anfo y el 50% con ANFO
estándar. Considerando las diferencias de efectividad en motores de
vehículos, se espera notable diferencia en la voladura como en la
fragmentación.
 La primera prueba se realizó en un segmento de 21m de roca caliza, con
altura de banco 3m, diámetro de perforación de 76mm y usando una fila
simple cargando 37 kg de cada ANFO mezclado por prueba. Se utilizó
detonadores no electrónicos con 25 ms de retardo entre cada taladro.
 Después de la detonación se encontró que no habían diferencias en la
voladura.
 La segunda prueba se realiza en una cantera de caliza con una
profundidad promedio de 7.6m, diámetro = 76mm, 12 taladros separados
cada 2.7m, con una carga de 112kg por cada mezcla de ANFO. Se inicio
la voladura desde el centro, usando retardos de 17ms para los dos
primeros taladros y 25ms para el restante. 109
 PRUEBA EN VOLADURA
 De igual forma en la segunda prueba se encontró buenos
resultados. La carga se desplazó aproximadamente 13.7m de la
cara libre y la fragmentación tiene tamaños similares.
 Con respecto a los resultados de la medición de velocidad de
detonación estos muestran que bio-ANFO tiene un ratio de 3758.6
m/s y el ANFO estándar 3799.6 m/s. Esto significa que el bio-
ANFO voló al 98.9% de la velocidad de ANFO estándar.

110
 PRUEBA EN VOLADURA
 Aunque las pruebas se realizaron a pequeña escala, se cree que los
resultados indicados por el bio-ANFO producen adecuada energía y
una buena velocidad de detonación, comparado con el ANFO
mezclado con petróleo. Además de demostrar la simplicidad del
proceso de fabricación y el valor monetario del reciclaje.
 Aunque el costo por galón del biodiesel puede varían
considerablemente, dependiendo de la fuente del aceite y los costos
de proceso, es razonable asumir que un apropiado proceso en el
lugar correcto puede bajar el precio del combustible de aceite al
50%.
 Creemos pruebas adicionales deben implicar disparar una variedad
de tipos de rocas y formaciones, una variedad de diámetros
de perforación y profundidades variables, así como el ensayo
de humos y emisiones para posibles aplicaciones subterráneas
seguras.
111
PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LOS
EXPLOSIVOS

112
 PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LOS EXPLOSIVOS

PARÁMETROS DEL EXPLOSIVO

Los parámetros mas importantes que influyen en la fragmentación de

rocas son; densidad, velocidad de detonación, volumen de gases,
presión de detonación, energía disponible, entre otros.

PARÁMETROS DE LA CARGA

Los parámetros de la carga, se refieren a la geometría de la voladura,

diámetro del taladro, longitud de carga, atacado, desacoplamiento, tipo
de iniciación, punto de iniciación, juegan también un papel importante
en el proceso de fragmentación, eclipsando a veces a los parámetros
del explosivo.
113
 PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LOS EXPLOSIVOS

Para algunos explosivos, el diámetro de carga, grado de confinamiento y

tipo de iniciación tienen influencia directa sobre los parámetros del
explosivo.
TIPOS DE EXPLOSIVOS
En términos generales se clasifican en químicos, especiales y nucleares.
QUÍMICA Y FÍSICA DE LOS EXPLOSIVOS
Como se sabe el explosivo es una mezcla química de varios componentes
que tienen una descomposición rápida cuando es iniciado por una energía
en forma de calor, impacto, fricción o choque. Esta descomposición produce
gases y gran cantidad de calor originando altas presiones dentro del taladro
los que hacen el trabajo de fragmentación.
Los principales ingredientes que reaccionan en un explosivo son
combustibles y oxidantes, estos ingredientes están compuestos por
oxigeno, nitrógeno, hidrogeno, carbono y también se añaden elementos
metálicos como aluminio en algunos casos.
114
 PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS

 VELOCIDAD DE DETONACIÓN

 DENSIDAD

 PRESIÓN DE DETONACIÓN

 SENSIBILIDAD

 HUMOS

 POTENCIA/ENERGÍA

 RESISTENCIA AL AGUA

 TIEMPO DE ALMACENAMIENTO

115
PROCESOS DE DETONACIÓN DE UNA CARGA EXPLOSIVA

CENTRO DE ACTUALIZACIÓN PROFESIONAL EN MINERÍA

 VELOCIDAD DE DETONACIÓN (VOD)

Es la velocidad es la onda de detonación que viaja a través de una

columna de un explosivo en (m/s) o (pies/s).

117
 VELOCIDAD DE DETONACIÓN (VOD)
TIPO DE EXPLOSIVO
– Rango de VOD es de 1600 m/s en explosivos permisibles y
hasta los 7200 m/s en los boosters HDP.
DIÁMETRO DE CARGA EXPLOSIVA
– En general, cuanto mas grande es el diámetro, mas alta es la
VOD.
– Diámetro crítico, el mínimo diámetro en el que ocurre el proceso
de detonación.
GRADO DE CONFINAMIENTO
– En general, cuanto mas alto es el grado de confinamiento, mas
alto es la VOD.
EFECTO DE CEBADO
– Cebado inadecuado puede causar reacción lenta hasta alcanzar
la VOD final o baja reacción (deflagración) <0,5 x presión de
detonación 118
EFECTO DEL DIAMETRO DE CARGA SOBRE LA
VELOCIDAD DE DETONACIÓN

119
 DENSIDAD

 Peso por unidad de volumen, expresado en (g/cm3) que

generalmente varia de 0.7 (ANFO) a 1.6 en booster HDP

 Relacionado a la sensibilidad, VOD y diámetro crítico de carga.

 Densidad crítica es cuando el explosivo no detona, la mayoría

de componentes del explosivo tienen una máxima densidad

sobre el que no detonará.

120
 PRESIÓN DE DETONACIÓN
 Es un indiciador de la habilidad de un explosivo para fragmentar la
roca. La misma esta dada por la presión inmediatamente por detrás
del frente de detonación, en el llamado plano de Chapman-Jouget (C-
J).
 Se determina mediante los llamados ensayos de acuarios y en ciertas
ocasiones mediante sensores de presión, ambos son de difícil
implementación, razón por la cual se acostumbra aproximar su valor
mediante la siguiente formula:
 VOD 2
Pd  10 5
4

Donde:
Pd = presión de detonación (Kb)
ρ = densidad inicial del explosivo (g/cm3)
VOD= velocidad de detonación (m/s)
121
 PRESIÓN DE DETONACIÓN

Ejemplo; supongamos un típico ANFO de densidad 0.85 g/cm3 y

velocidad 5,500 m/s. La presión de detonación será:
0.85  55002
Pd  105  64 Kb
4

Como se puede deducir de la fórmula anterior, los factores que

influencian la VOD de un explosivo tendrán una mayor influencia en su
presión de detonación debido a que la misma es una función cuadrática
de la velocidad.
Cabe aclarar que la presión de detonación, no es la misma que la
presión ejercida por los gases producto de la reacción, comúnmente
llamada presión de explosión.

122
 PRESIÓN DE EXPLOSIÓN
Se refiere a la presión ejercida contra las paredes del taladro como
consecuencia de la acción expansiva de los gases producto de la
detonación del explosivo.
Al igual que la presión de detonación, su valor depende de la densidad y
la VOD del explosivo. Es costumbre aproximar su valor a la mitad del
valor de la presión de detonación, es decir:

Pd  VOD 2 5
Pg   10
2 8
Donde:

Pg = presión de gases (Kb)

Pd = presión de detonación (Kb)
ρ = densidad inicial del explosivo (g/cm3)
VOD = velocidad de detonación (m/s)
123
NOMOGRAMA PARA ENCONTRAR PRESIÓN DE DETONACIÓN
(DICK-EXPLOSIVES & BLASTING PROCEDURES MANUAL)

124
 POTENCIA / ENERGÍA

La energía liberada (Q) durante la detonación de un explosivo está

dada por la diferencia entre el calor de formación de los ingredientes
del explosivo, es decir:

Q = ΔH (productos - ingredientes)

La energía puede expresarse en función del peso del explosivo o de

su volumen, como así también en valores absolutos o relativos. Ello
da lugar a cuatro posibilidades distintas, a saber:

125
 POTENCIA / ENERGÍA
POTENCIA ABSOLUTA POR PESO: (AWS)
Es la cantidad de energía liberada (calorías) por unidad de peso de explosivo.
Su valor se determina en ensayos bajo el agua o mediante modelos teóricos.
Por ejemplo la AWS de un ANFO es de aproximadamente de 900 cal/g
mientras que de una dinamita gelatinosa amoniacal es de 1100 cal/g.
POTENCIA ABSOLUTA POR VOLUMEN (ABS):
Ella se refiere a la energía liberada por unidad de volumen de explosivo y se
expresa en calorías por centímetro cúbico (cal/cm3).Se obtiene multiplicando la
AWS por la densidad del explosivo. Por ejemplo, para un ANFO cuya densidad
es de 0.85 g/cm3, la ABS estará dada por:
ABS ( ANFO)  0.85  900  765 cal / cm3
Para el caso de la dinamita gelatinosa amoniacal cuya densidad es de 1.36
g/cm3, será:
ABS (din)  1.35 1100  1485 cal / cm
3

Como se puede observar, la ABS es función de la densidad del explosivo,

razón por la cuál su valor puede variar aún para un mismo explosivo. 126
 POTENCIA / ENERGÍA

POTENCIA RELATIVA POR PESO (RWS)

Es la relación entre la potencia absoluta en peso (AWS) de un cierto
explosivo a otro tomado como estándar o base, con el fin de poder
comparar su performance. Para explosivos comerciales es común utilizar el
ANFO como base de comparación, al cual se le asigna un valor energético
arbitrario RWS = 100, es decir que 900 cal/g equivalen a 100 unidades de
energía. Ejemplo: la potencia relativa de la dinamita gelatinosa amoniacal
será:
AWS din  RWS din  
1100
RWS din   100 100  122
AWS  ANFO 900

Lo que equivale a decir que la dinamita gelatinosa amoniacal tiene una

potencia en peso, un 22% mayor que la del ANFO.

127
 POTENCIA / ENERGÍA
POTENCIA RELATIVA POR VOLUMEN (RBS):
Se refiere a la energía liberada por unidad de volumen de un cierto
explosivo comparada a un explosivo base. La misma se calcula como la
relación entre las potencias absolutas en volumen (ABS) de un cierto
explosivo y la del explosivo base a una determinada densidad. En general
se toma como explosivo base el ANFO a una densidad de 0.85 g/cm3. Por
lo tanto, para el caso de la dinamita gelatinosa amoniacal de densidad de
1.35 g/cm3 tendremos: AWS din    din 
RBS din   100
AWS  ANFO    ANFO
Lo cual es equivalente a:
ABS din 
RBS din   100
ABS  ANFO
Por lo tanto la potencia relativa volumétrica de la dinamita amoniacal será:
RBS din  
1485
100  194
765

Es decir que la potencia volumétrica de la dinamita gelatinosa amoniacal es

un 94% mayor que la del ANFO seleccionado como explosivo base. 128
 RWS Y RBS RELATIVOS AL ANFO A 0.85 g/cm3

DENSIDAD RWS RBS EPF TPC

EXPLOSIVO
(g/cm3) (ANFO=100) (ANFO=1) (100/RWS) (RBS1/3)
ANFO 0.85 100 1.00 1.00 1.00
ANFO (carga neumática) 0.95 100 1.12 1.00 1.04
ANFO HD (alta densidad) 1.05 100 1.23 1.00 1.07

ANFO/AI (92 / 3/5) 0.87 112 1.15 0.89 1.05

ANFO/AI (87 / 3/10) 0.91 124 1.30 0.81 1.09
ANFO/AI (84 / 3/15) 0.94 134 1.48 0.75 1.14

Emulsión NCN(0% AI) 1.15 78 1.06 1.28 1.02

Emulsión NCN(5% AI) 1.18 91 1.26 1.10 1.08
Emulsión NCN(10% AI) 1.21 103 1.47 0.97 1.14
Emulsión NCN(15% AI) 1.25 117 1.72 0.85 1.20

129
 SENSIBILIDAD

 Facilidad en que un explosivo puede ser inducido a reaccionar

químicamente.
 Sensibilidad al detonador común, el producto detonará con un
detonador con 450 mg de PETN.
 Sensibilidad por simpatía permitirá detonar al producto aun si
encuentra vacíos en la columna explosiva.
 Detonación por simpatía de taladro a taladro puede la onda de
choque de un taladro anterior iniciar al otro.
 Pruebas necesarias.
– Impacto
– Fricción
– Choque

130
 HUMOS

• Clasificación de humos: Toxicidad (Explosivo que debe tener por

debajo de la clasificación del IME.
• La detonación de explosivos comerciales produce generalmente CO2,
N, H20 (vapor), sin embargo, CO y NOX pueden estar presentes
• Factores que incrementan la producción de CO y NOX
– Formulación pobre del producto.
– Cebado inadecuado.
– Resistencia al agua insuficiente.
– Falta de confinamiento.
– Reacción incompleta del producto.

131
 HUMOS

CLASIFICACIÓN IME

Pies3 de gas venenoso.

CLASE DE HUMOS
Por 200g de explosivo.

1 Menos de 0.16

2 0.16 a 0.33

3 0.33 a 0.67

132
 ANFO VERSUS EMULSIÓN

Evaluación Cuantitativa De Desempeño Con Costos

De Perforación Y Voladura Constante

133
 PROBLEMATICA

• Las fluctuaciones de precios han generado un debate en las

operaciones de Perforación y Voladura aplicados a las diversas
áreas de construcción y especialmente en la voladura de rocas en
minas.
• El objetivo es comparar:
ANFO vs 100% Emulsión PN1500
Costo vs Desempeño
• ¿Se podrían realizar mezclas?
• Se puede disparar con Emulsión tanto como con el ANFO?
• Hay una ventaja en el rendimiento con ANFO especialmente en
escenarios de disparo ajustados.

134
 PREGUNTA

• ¿Es este problema de rendimiento percibido? ¿La

emulsión no «vuelca» la carga, así como ANFO? ¿Es esto siempre
cierto?
• Muchos especialistas en voladura creen que las voladuras con
ANFO son mejores porque este produce «altas cantidades de gas».

“Recolectar datos reales es la única forma de encontrar la

respuesta”

135
 ¿COMO EVALUAMOS?

• QUÍMICA IDEAL
– Evaluar la producción de gas y energía usando métodos de
análisis químicos (Software IdEX v4.0).

• RENDIMIENTO EN EL CAMPO
– Cuantitativamente.
• Estudio de tiempos en ratios de excavación.
• Análisis de fragmentación mediante fotografías a la carga.

– Cualitativamente.
• Videos e inspecciones visuales.

136
 QUÍMICA
Resultados de la comparación entre ANFO y 100% Emulsión PN1500
DESCRIPCIÓN ANFO PN1500 PN1500, con respecto al ANFO
Energia Efectiva a 100MPa Incremento del 0.4% de eficiencia de
2.35 2.36
MJ/Kg energía por peso.
RBS(Potencia relativa por
97 146 Incremento en 50.5% en RBS
volumen) a 100MPa
Gpa 5.14 12.43 Incremento en 141.8% en presión de
Presión de Detonación
detonación
psi 745 949 1802819

Velocidad de m/seg 4873 6375 Incremento en 30.8% en velocidad de

Detonación (*) fps 15987 20915 detonación

Incremento de 2.1% en Volumen de gas

Volumen total de gas Mol/Kg 4.32000E+01 4.41000E+01
por Kg
Temperatura ºC 2786.66 1766.11 Reducción del 36.62% en temperatura

(*)
Velocidad medida en taladros de 6.75 in de diámetro. 137
 ENERGIA

• Niveles efectivos de energía basado en cálculos de IdeXTM

• Basado en la longitud total del el taladro.

ANFO PN1500
MJ/Kg (*) 2.35 2.36
Lb/Taladro 394.90 580.70
Kg/Taladro 179.12 263.40
MJ/Taladro 420.94 621.63

(*) Energía efectiva por debajo de 100 Mpa

138
 RENDIMIENTO EN CAMPO

• El costo de P y V se mantiene constante.

• Los disparos fueron diseñados para evaluar el producto

– El burden se mantiene constante.

– Misma geología y altura de banco.

• ¿Geometría? Mantener esto en mente ….

139
 DIÁMETRO DE TALADRO
 = 7 7/8pulg  = 7 7/8pulg
ANFO DESCRIPCIÓN 100% EMULSIÓN
2.44m
2.44m
0.85 Densidad del Explosivo (g/cc) 1.25
7 7/8 Diámetro (pulg) 7 7/8
10.06 Altura de Banco (m) 10.06
5.18 Burden (m) 6.10

100% Emulsión
Sensibilizada
88.40 kg

5.49 Espaciamiento (m) 6.10

ANFO

263.40 kg
6.71 m 10.06m 2.44 Taco (m) 2.44 10.06 m 6.71 m
0.91 Relleno (m) 0.91
26.71 Densidad de carga lineal kg/m 39.28
285.94 Cantidad de carga m 3 /taladro 373.78
0.63 Factor potencia kg/m 3 0.71

ANFO DESCRIPCIÓN 100% EMULSIÓN

0.91m
0.91m
$ 49.17 Costo de perforación/Taladro $ 49.17
$ 108.50 Explosivos/Costo de Accesorios/Taladro $ 159.67
$ 13.09 Costo de mano de obra y equipo/Taladro $ 14.40
$ 170.76 Costo P&V / Taladro $ 223.23
3
$ 0.60 Costo P&V/m $ 0.60

ANFO COMPARACIÓN EMULSION RESULTADOS

3
28.4 Productividad de perforación (m /m) 37.16 30.72%
206 Nº Taladros/Disparo 158.00 -48.00
6.8 Nº 10hr perforadas por guardia/Disparo 5.20 -1.60 140
  = 7 7/8pulg  = 7 7/8pulg
DIÁMETRO DE TALADRO
2.44m 2.44m

NIVELES EFECTIVOS DE ENERGÍA

100% Emulsión
Sensibilizada
88.40 kg

263.40 kg
ANFO

ANFO 100% Emulsión

6.71 m 10.06m 10.06m 6.71 m
MJ/kg (*) 2.35 2.36
LB/TALADRO 394.9 580.7
KG/TALADRO 179.12 263.4
MJ/TALADRO 420.94 621.63

0.91m 0.91m
(*) Energía efectiva por debajo de 100 Mpa

ANFO COMPARACIÓN EMULSION RESULTADOS

28.4 Productividad de perforación (m3/m) 37.16 30.72%
206 Nº Taladros/Disparo 158.00 -48.00
6.8 Nº 10hr perforadas por guardia/Disparo 5.20 -1.60

141
VISTA EN PLANTA DEL DISEÑO DE MALLA CON ANFO

142
APILONAMIENTO DE ROCA – DISPARO CON ANFO

143
VISTA EN PLANTA DEL DISPARO CON EMULSIÓN

144
APILONAMIENTO DE ROCA – DISPARO CON EMULSIÓN

145
APILONAMIENTO
DE CARGA CON
ANFO

APILONAMIENTO
DE CARGA CON
EMULSION

146
KOMATSU PC5500 CARGANDO EN ZONA DISPARADA CON ANFO

147
KOMATSU PC5500 CARGANDO EN ZONA DISPARADA CON EMULSIÓN
148
 RESULTADOS DE ESTUDIO DE TIEMPOS DE CARGUÍO

TIEMPO DE CARGÍO PROMEDIO (SEG)

32.64
32.7
32.6
32.5
32.4
32.3 Tiempo promedio de
32.2 31.98 llenado, segundos
32.1
32.0
31.9
31.8
31.7
31.6
ANFO EMULSION

149
 RESULTADOS DE ESTUDIO DE TIEMPOS DE CARGUÍO

DESVIACIÓN ESTÁNDAR
3.3

3.3
3.25
3.2
3.15
3.1 3 Desviación Estandar
3.05
3
2.95
2.9
2.85
ANFO EMULSION

150
ANALISIS DE DATOS FOTOGRÁFICOS

151
• Los datos de campo y los tiempos
estudiados tienen buen historial pero no
son suficientes.
• El análisis de fragmentación pone al
análisis cuantitativo en otro nivel.
• El argumento ha sido de naturaleza
anecdótica.
• ¨Las pluralidades anecdóticas no tienen
datos iguales¨
• Necesitamos poner números para esta
pregunta.
• Necesitamos la combinación de ratios
de excavación y análisis de
fragmentación para satisfacer la
pregunta. 152
153
 ANFO EMULSIÓN

PORCIONES INTACTAS EN AMBAS VOLADURAS

154
155
 ANÁLISIS RESULTANTE DE AMBOS EXPLOSIVOS
CÁLCULO DE P50

Tenga en cuenta los

cálculos de tiempo de llenado.
Desarrollado por Ozdemier,
Kahriman, Ozer y Tuner.,
2007.
Calculo para propósitos de
ilustración.
𝑇𝐿 = 0.0103 ∗ 𝑃50 + 3.60

Donde: P50 (mm)

ANFO 279.4
EMULSIÓN 228.6
156
 DIFERENCIA DE TIEMPOS DE LLENADO

P50 (in) TL (s)

ANFO 11 6.48

EMULSIÓN 9 5.95

• Comparar bien la diferencia en tiempos de ciclo para el

cargador PC500 32.64 a 31.98. Dos camiones por hora.

157
SIN FINOS

158
 ENTONCES, ¿CUAL ES LA RESPUESTA?

• En este caso, la emulsión gana.

• ¿Siempre? Cada operación debe desarrollar un análisis económico
periódicamente.
• ANFO siempre pierde en caso de existencia de agua.
• ¿Mezcla? De hecho hay ciertos problemas.
– Consistencia en los equipos.
– Consistencia del personal.
– Sin emulsión, cargar con ANFO para terminar la voladura?

159
 CONCLUSIONES
• 100% de emulsión provee:
– Mas gas.
– Mejor fragmentación.
– Fragmentación mas consistente.
– Ratios de excavación mas consistentes.
– Ratios de excavación mas rápidos.
– Costos iguales.
• Entonces ¿Cuál es el problema en el campo?
– Ejecutando perforación y voladura bajo el mismo costo, no tiene el
mismo factor de potencia.
– La clave puede ser la geometría y la optimización de los tiempos
de trabajo.
– Se comprobó en la practica que no es efectiva la mezcla.
160