Química de los explosivos
¿Qué son los Explosivos?
Un explosivo químico es una sustancia o mezcla que bajo condiciones de alta presión y temperatura, puede liberar en forma instantánea una gran cantidad de energía y materia más estable, en su mayor parte son productos gaseosos (Ramírez, 2016). Aunque la combustión del carbón libera energía en mayor cantidad que la nitroglicerina, este no es considerado como explosivo. La combustión del carbón es un proceso lento y la combustión de la nitroglicerina reacciona muy rápidamente. Tipos de explosivos
Existen diferentes mecanismos para iniciar las reacciones explosivas y diferentes usos de las explosiones según las propiedades químicas y físicas de los explosivos. Los explosivos se clasifican en dos grandes clases: débiles y fuertes (Matthews,2008).[1] Un explosivo débil es un compuesto con un contenedor para poder producir la explosión, puede activarse mediante una llama que enciende el compuesto explosivo. La reacción de combustión de un explosivo débil ocurre en milisegundos y produce en volumen un producto gaseoso grande. Un ejemplo es: la pólvora, ésta se usa colocándola dentro de la cámara de un arma, y es la responsable de la propulsión de un proyectil. Un explosivo fuerte reacciona con un efecto violento, sin que tenga que estar confinado como un explosivo débil. Su detonación inicia por calor o por ondas de choque y la explosión ocurre en microsegundos. Los cambios que produce la explosión en presión eliminan cualquier material cercano al explosivo. Los explosivos fuertes deben ser compuestos relativamente estables para asegurar su manipulación. Si el material explosivo es demasiado estable, el inicio de la reacción será difícil. Generalmente el uso de diferentes de explosivos con diferentes grados de estabilidad con el fin de tener usos comerciales o militares. La masa del explosivo se compone de un compuesto estable. Un segundo explosivo se almacena en un detonador el cual sirve para accionar la carga principal. (Matthews,2008) [2]
Efectividad de los explosivos
EL material explosivo debe ser capaz de liberar una gran cantidad de energía y productos gaseosos. La energía producida en la reacción se libera como energía térmica y como energía cinética de los restos que salen volando. Para determinar la efectividad de un explosivo podemos utilizar en concepto de velocidad de detonación, que es la velocidad (m/s-1) con la que se mueven los gases producidos desde el punto de la detonación. Los valores para algunos explosivos son: Pólvora negra (400), nitroglicerina (4,600), fulminato de mercurio (5000), HMX (900), C4 (8000). La velocidad de detonación es proporcional a la potencia explosiva, esta trabaja a su vez en función de la cantidad de calor que se libera [Q= - (ΔHº reacción] y del volumen de los gases que son producidos en la explosión en un intervalo de tiempo, y que se expresa como el producto de ambas magnitudes (Q x V). Una forma de expresar la potencia relativa de un explosivo es la relación con otro a través de IP (índice de poder), en el que se toma como referencia el del acido pícrico. IP: QV (explosivo)/ QV (ácido pícrico)
Química de la explosión
Tipos de Explosión
Existen dos categorías de explosión, en función de la velocidad de las ondas de expansión generadas por la velocidad de las ondas de presión generadas en la misma. Los daños producidos se deben básicamente a: A la fuerza de compresión debida a la onda de presión generada por los explosivos y a los fragmentos que se originan por ruptura de los contenedores en los que se encuentran o que se han introducido expresamente junto con el explosivo (metralla) y que salen disparados, provistos de una gran energía cinética (1/2 mv2). Dependiendo el tipo de compuesto implicado en la explosión, se distingue entre: Explosión concentrada o condensada: Esta es causada por compuestos solidos o líquidos en forma compacta. Explosión dispersa o difusa. La explosión es producida por gases o polvo, generalmente por deflagración. (Ramírez, 2016) Energía de las detonaciones Existen distintos tipos de formas en las que la energía es propagada destacan dos principales formas: 1.- Energía Sísmica: Producida por el movimiento de las ondas de choque a través del suelo y existen en dos clases de energía sísmica: ondas de cuerpo y ondas de superficie. Las ondas de cuerpo y ondas de superficie. Las ondas de cuerpo producen comprensión y dilatación en la dirección de la onda de choque (similar a la acción de un resorte.) Las ondas de cuerpo que producen comprensión, denominadas en Sismología Ondas-P, son paralelas a la onda de choque y se transmiten en sólidos, líquidos y gases. Las ondas de corte denominadas Ondas- S, son perpendiculares a la misma y no se transmiten en líquidos y gases; las ondas de superficie se transmiten a lo largo de la superficie sin penetrar en la roca y a una velocidad más lenta que las ondas del cuerpo. 2.- Golpe de aire: El sonido de la transmisión de la energía a través de la atmosfera, no se transmite en el vacío ya que necesita un medio de transmisión. Las ondas del sonido de una explosión son ondas de comprensión que tienen una velocidad en función de la temperatura del medio. El ruido es la porción del golpe de aire que se encuentra en la parte audible del espectro, variando de 20 a 20,000 Hertz, en las voladuras realizadas en las áreas no urbanas el daño proviene principalmente de la concisión producido por una voladura a cielo abierto depende de la distancia al punto considerado y del peso de la carga explosiva máxima detonada por retardo. (Ramírez, 2016)