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DINAMITA

Alfredo Nobel averiguó que empapando la nitroglicerina en una tierra mineral porosa llamada tierra de diatomeas o kieselgur, se obtenía una mezcla exenta de algunos de los inconvenientes de la nitroglicerina líquida. Al nuevo producto se le dio el nombre de dinamita, químicamente inerte, no alteraba la reacción química cuando se hacía detonar la nitroglicerina sin embargo, en una tierra porosa era mucho más fácil de manejar que la nitroglicerina líquida. Las primeras dinamitas se clasificaban por la cantidad de nitroglicerina de la mezcla, de modo que el producto obtenido mezclando 60 partes de nitroglicerina y 40 partes de kieselgur se llamaba “dinamita 60%”.

Pronto se descubrió que sustituyendo el kieselgur por otros minerales podían hacerse explosivos aún más potentes. Por ejemplo: empleando una mezcla de nitrato de sodio finamente pulverizado y pulpa de madera se obtenía un explosivo que era bastante más potente que la dinamita primitiva que contuviese la misma cantidad de nitroglicerina. Estos explosivos se llamaron “dinamitas de absorbente activo” para distinguirlas de las primeras dinamitas, y pronto reemplazaron a ésta últimas.

Años después se fabricaron dinamitas que empleaban nitroalmidón en lugar de nitroglicerina. El término dinamita se convirtió en un término genérico para los explosivos de alta potencia usados en trabajos de minería, ingeniería, en canteras, construcción de pozos, perforación de túneles y otras operaciones de voladura de superficie y subterráneas.

En las dinamitas amoniacales o dinamitas de nitrato de amonio, cantidades de nitrato amoniacal reemplazan una parte de la nitroglicerina y también parte del nitrato de amonio. En la medida en que el nitrato de amonio reemplaza al nitrato de sodio aumenta la cantidad de gases producidos por el explosivo. Casi todos los explosivos de voladura contienen cantidades sustanciales de nitrato de amonio.

En 1875 descubrió Nobel otra manera de hacer explosivos sólidos con nitroglicerina líquida utilizando la acción coloidógena de la nitroglicerina sobre la nitrocelulosa; se basaba en el uso de nitrocelulosa con un contenido de nitrógeno que es convertido por la nitroglicerina en una masa gelatinosa. Cuando se hacen mezclas de 88-92 partes de nitroglicerina y 12-8 partes de nitrocelulosa soluble, resulta un producto firme que se conoce como gelatina explosiva; es un explosivo especialmente potente para barrenos.

Las llamadas “dinamitas gomosas”, se caracterizan por su mayor densidad y resistencia al agua que las dinamitas ordinarias de absorbente activo con nitrato de sodio ó pequeñas cantidades de nitrato de amonio.

Las dinamitas de nitroglicerina y los dinamitas conocidas de nitroalmidón tienen análogas propiedades explosivas generales no son idénticas en todos los aspectos. El nitroalmidón es un material sólido polverulento que no se congela a temperaturas atmosféricas como la nitroglicerina. No produce dolores de cabeza cuando se ponen en contacto con la piel desprotegida o cuando se aspiran pequeñas cantidades de los gases que quedan en la atmósfera después de una explosión.

La adición de materiales anticongelantes, como dinitrotolueno, diglicerina nitrada, azúcares nirados los nitroglicoles, reduce tanto la tendencia de la nitroglicerina a congelarse que se ha eliminado sustancialmente la necesidad de congelar los explosivos de nitroglicerina que habían sido sometidos a temperaturas bajas. En las fórmulas, se acostumbra considerar los materiales anticongelantes asociados a ella. Los azúcares, los glicoles, la glicerina, suelen agregarse a la glicerina antes de nitrarla.

DINAMITAS DE NITROGLICERINA

La parte de una dinamita de nitroglicerina que no es el componente o, los componentes orgánicos nitrados, suelen componerse de una mezcla de: pulpa de madera u otro material carbonáceo cuyo objeto es absorber la nitroglicerina líquida; nitrato de sodio para suministrar oxígeno disponible al material carbonáceo, y carbonato de calcio, óxido de cinc para neutralizar los indicios de acidez que puedan producirse por la descomposición de los nitratos presentes. Es conveniente que el material absorbente combustible y el material oxidante estén en proporciones equilibradas. Debe haber suficiente nitrato para oxidar completamente el material absorbente combustible. Si hay demasiado nitrato el explosivo produce óxidos de nitrógeno los productos de la explosión y no libera tanta energía. La existencia de una cantidad excesiva de absorbente combustible origina cantidades excesivas de monóxido de carbono en los gases producidos en la explosión. La presencia de grandes cantidades de estos gases es un inconveniente, sobre todo cuando la dinamita se usa en trabajos subterráneos de minería la envoltura del explosivo interviene en las reacciones que se producen en la explosión; por consiguiente, tambien se tiene en cuenta este factor al formular las dinamitas. Se emplea un pequeño porcentaje adicional de nitrato de sodio con el fin de que la entrada del papel o la parafina de la envoltura de la reacción no hagan aumentar la cantidad de mónoxido de carbono.

Las dinamitas sencillas poseen una velocidad relativamente elevada de detonación que aumenta a medida que crece la cantidad de nitroglicerina de la formula. Tienen también buenos volúmenes de gases.

Las dinamitas sencillas se usaron en los trabajos de minería y de cantería; en rocas duras y resistentes pero que no eran lo bastante tenaces para exigir el uso de la gelatina explosiva o de las calidades de las dinamitas gomosas. El costo de las dinamitas sencillas es algo mayor que otros explosivos que dan resultados sustancialmente iguales en trabajos de voladura, en los últimos años su uso ha sido suplantado en gran parte por las “dinamitas amoniacadas” y las “dinamitas gomosos amoniacales”.

DINAMITAS AMONIACALES

Contienen nitrato amónico que reemplaza una parte del nitrato orgánico. Puesto que el nitrato de amonio tiene una potencia explosiva exterior a la de nitroglicerina, es necesario emplear en la fórmula más nitrato de amonio que la cantidad de nitroglicerina que reemplaza.

Los otros componentes son los mismos que las dinamitas sencillas, suele emplearse una cantidad ligeramente mayor de antiácido porque las mezclas de nitrato de amonio y nitroglicerina producen más acidez que las mezclas de nitrato de sodio y nitroglicerina.

Son muy usadas en minas y canteras. Aunque son algo menos resistentes al agua que las dinamitas sencillas y bastante menos resistentes al agua que las dinamitas gomosas, su resistencia al agua es suficiente para la mayoría de los fines de minería y cantería. Tienen excelentes características tanto en lo que respecta al vigor del golpe que producen en el instante de la detonación (potencia rompedora) como la presión sostenida que el efecto de empuje que sigue al choque (volumen de gases). Puesto que las dinamitas amoniacales son algo más baratas que otros explosivos, no sólo tomando como base el peso, sino también con arreglo a la cantidad real de energía que proporcionan, son hoy explosivos de voladura de mucho uso en las operaciones ordinarias en minas y canteras.

GELATINA EXPLOSIVA Y DINAMITAS GOMOSAS

La gelatina explosiva consiste en nitrocelulosa en aproximadamente 12% de nitrógeno asociada con nitroglicerina para formar un gel bastante firme.

La relación usual es aproximadamente 11.5 partes de nitroglicerina por 1 parte de nitrocelulosa soluble. El otro componente de la gelatina explosiva es una pequeña cantidad de un material antiácido, como carbonato de calcio, carbonato de magnesio y óxido de cinc.

Las dinamitas gomosas forman una serie de explosivos de la que la gelatina explosiva es miembro “100%”, y cada una de las otras variedades es una mezcla de nitroglicerina algo menos gelatinizada y un absorbente activo. En las dinamitas gomosas de una potencia menor se usa azufre como parte del absorbente activo.

Las dinamitas gomosas se caracterizan por una densidad elevada y una resistencia excelente al agua. Son explosivos potentes desde el punto de vista del volumen de los gases producidos y de la potencia rompedora. Su uso más importante es en las operaciones y en los trabajos de exploración sísmica. En los últimos años las dinamitas gomosas han reemplazado a las dinamitas sencillas porque son algo menos sensibles a la detonación, ejercen una porción algo mayor que su potencia explosiva como fuerza de empuje y conservan velocidades de detonación suficientemente grandes.

Dinamitas gomosas amoniacales.

Se formulan para reunir, las mejores cualidades de las dinamitas sencillas y de las dinamitas amoniacales, consiste en una dinamita amoniacal en la que la nitroglicerina existe en forma de un coloide de nitrocelulosa. No tienen una resistencia al agua igual a la de las dinamitas gomosas, pero resisten mejor el agua que las dinamitas amoniacales.

Dinamitas semigomosas.

Tienen una composición intermedia entre la de las dinamitas gomosas amoniacales y de las dinamitas de nitrato amoniaco, y son dinamitas amoniacales a las que se ha añadido nitrocelulosa para formar un gel duro. Físicamente, las dinamitas semigomosas son más plásticas que las amoniacales son algo menos sensibles en las pruebas de rozamiento y del choque que las dinamitas gomosas. Sin embargo, su sensibilidad es suficiente para asegurar una respuesta satisfactoria a la acción de una carga detonante.

Explosivos de nitrato de amonio.

Es un componente importante de un grupo de dinamitas, pero lo es también de otro grupo de explosivos en los que se halla en proporciones sustancialmente mayores que en las dinamitas amoniacales. Estos explosivos son de dos tipos diferentes: 1) explosivos en los que se usa un sensibilizador que es detonante, para aumentar la sensibilidad a la detonación del nitrato de amonio; 2) explosivos en los cuales el material que se emplea para sensibilizar el nitrato de amonio no es por sí mismo detonante.

Los explosivos de nitrato de amonio se caracterizan en general por una velocidad de detonación pequeña y un volumen de gases elevado. En las canteras muestran a menudo un efecto fragmentador mayor del que podría esperarse de su velocidad relativamente pequeña de detonación, y esto se atribuye a que el gran volumen de los productos gaseosos de su explosión ejerce un efecto que no guarda proporción con la potencia rompedora.

En general, se les atribuye una potencia de 65% a base del peso. La mayoría tienen velocidades de detonación comprendidas entre 2000 y 3500 m/s y en la prueba del péndulo balístico tiene un efecto igual a 1.5-1.25 veces del TNT.

POTENCIA DE LAS DINAMITAS.

La cantidad de energía que produce un explosivo puede determinarse por el calculo partiendo de los factores termoquímicos de los componentes y de los productos de la reacción, o bien inflamando una porción del explosivo con una fuerte bomba calorimétrica construida especialmente.

La manera como un explosivo comercial de voladura desarrolla su energía en la explosión suele ser una guía mucho más importante para averiguar su rendimiento en cualquier clase de trabajo especial que la energía total del explosivo medida en una bomba calorimétrica.

Las dinamitas normales son intermedias, entre las gomosas y las amoniacales y muestra un empuje excelente.

Los explosivos de nitrato de amonio encuentran su uso en los trabajos de voladura en que no se necesita una potencia voladora muy grande y lo que se desea es un empuje grande; para estos trabajos dan excelentes resultados.

Para los trabajos que exigen el máximo efecto posible de fragmentación suelen dar excelentes resultados la gelatina explosiva y las dinamitas gomosas. El encerramiento es necesario pues en el tipo de descarga que consiste en poner la carga de explosivo directamente o no ejerce toda su potencia explosiva.

Para la mayoría de los tipos de voladura, el efecto máximo posible de fragmentación no sólo es innecesario sino que puede ser indeseable y para esta índole deben preferirse las dinamitas amoniacales i las de nitrato amónico a las dinamitas gomosas (más rompedoras). Para los trabajos de voladura en los que es conveniente obtener el volumen máximo de gases dan excelentes resultados los explosivos de nitrato de amonio.

PROPULSORES

Se define como explosivo para impulsar proyectiles. Clasificados por explosivos bajos se diferencian de los explosivos detonantes de alta potencia en que permite controlar determinados límites de velocidad con que se libera la energía por la autocombustión. Sin este elemento de control pueden sufrir la detonación y actuar como explosivo de alta potencia la posibilidad de control decide la clasificación del material.

Propiedades balísticas de los propulsores.

En la inflamación de una pólvora propulsora en un cañón, es necesario considerar dos factores: la rapidez con que se libera la energía y la energía por la pólvora. Estos dos factores se caracterizan por la “balística interior”.

La energía térmica potencial de una pólvora propulsora, cuando se inflama en un cañón, es convertida en energía cinética del proyectil. La energía total que puede comunicarse al proyectil está determinada por la longitud del proyectil, el cañón y por la presión que puede soportar el tubo del cañón independientemente de la energía de la pólvora.

Siempre que el propulsor elegido tiene energía suficiente, el problema consiste principalmente en ajustar el diseño geométrico del grano de modo que satisfaga la velocidad deseada de aumento de la presión; esta velocidad depende de la rapidez con que la pólvora arde y de la superficie expuesta para arder y su relación con el recorrido del proyectil.

La velocidad en condiciones de presión de presión para una composición y una y una calidad determinadas depende de la superficie, y el tiempo de combustión depende del espesor de la pólvora que hay que quemar. En el diseño de las pólvoras, el espesor se designa con el nombre de “alma”. En las granulaciones de escama, como las que se usan en la pólvora para deportes, el alma es la longitud de grano. En las pólvoras de una sola perforación se considera que es el espesor de la pared del tubo.

Son tres formas de combustión y se designa con los nombres de regresiva, neutra y progresiva. En un grano macizo (cuerda), la superficie disminuye y la combustión es regresiva. Si el grano esta perforado, la superficie interior aumenta mientras disminuye la superficie exterior y puede obtenerse una combustión neutra o incluso progresiva.

Cuando es necesario establecer el alma óptima para una nueva composición de pólvora en un arma, es esencial que se haga con pruebas reales de descarga, ya que no existen métodos de cálculo eficaces. En general, la presión varía inversamente con el alma de la pólvora. Tanto la presión en el tubo como la velocidad del proyectil aumenta con el peso de la pólvora hasta que se alcanza un punto crítico, en el cual la presión aumenta mucho sin un aumento correspondiente en la velocidad: para impedir el comportamiento irregular de la pólvora hay que ajustar el alma de modo que la velocidad deseada a presiones bastante inferiores al punto de la “presión crítica”. Una vez que se ha establecido la relación entre el alma, el peso de la carga, la presión y la velocidad para una pólvora de una composición dada en un arma concreta.

POLVORA NEGRA

La primera pólvora propulsora, fue la pólvora negra hecha con nitrato de potasio, azufre y carbón vegetal. Hasta el siglo XVI se usó en forma de un polvo fino. El primer perfeccionamiento notable en las cualidades de la pólvora negra ocurrió en 1860, cuando el general, Rodman, del ejército de los Estados Unidos, descubrió el principio de que podría regularse la rapidez con que se liberaba la energía dando forma y densidad convenientes al grano de la pólvora. Haciendo un grano con un agujero en el centro, el general Rodman pudo contrarrestar el curso regresivo de la combustión de un grano macizo. Esté adelanto permitió el uso de armas más ligeras por la posibilidad de que el fabricante proporcionara pólvoras que dieran presiones bajas durante tiempos largos, la pólvora negra dejaba mucho que desear, ya que en las armas de esa época ensuciaba mucho la pieza, suciedad que iba acompañada por una corrosión excesiva. Esto hacia necesario limpiar con frecuencia el arma y remplazarla por completo al cabo de cierto tiempo. La pólvora negra es muy higroscópica y exige un cuidado extraordinario en su manejo para mantenerla seca, poseía el inconveniente de producir gran cantidad de humo, y en algunos casos brillantes fogonazos; éstos revelaban el emplazamiento del arma al enemigo. En estado seco la pólvora negra es sensible al rozamiento y al calor, y en las condiciones propias de la guerra ha producido accidentes graves.
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