Dinamita: historia, usos y seguridad en demolición y minería

Antecedentes y materias primas

La dinamita es un explosivo comercial usado principalmente para demolición y minería. Inventada en 1866 por Alfred Bernhard Nobel (1833-1896), se describe más exactamente como el envasado de nitroglicerina, líquido explosivo altamente tóxico, u otros compuestos volátiles como nitrato de amonio sensibilizado. Los cartuchos de dinamita pueden empaquetarse en cargas medidas, transportarse fácilmente y, con el detonador adecuado, explotar de forma segura. Como la explosión de dinamita crea una "llama fría", menos propensa a inflamar mezclas de metano y polvo de carbón en minas, se usa frecuentemente en minería de carbón.

Historia

Alfred Nobel, su padre Immanuel y su hermano menor Emil comenzaron experimentando con nitroglicerina cerca de Estocolmo en 1862. Descubierta por el químico italiano Ascanio Sobrero en 1846, la nitroglicerina era altamente inestable y difícil de manipular, y explosiones accidentales no eran infrecuentes. Un accidente mató a Emil, entre otros, en una planta en 1864. Pese a la tragedia personal, Alfred continuó su trabajo con este líquido peligroso, trabajando en un bote en medio de un lago antes de experimentar en fábrica. En 1866 descubrió que mezclar nitroglicerina con kieselguhr (tierra de diatomeas) estabilizaba y reducía la volatilidad del explosivo. La tierra de diatomeas se forma por restos fósiles de plancton unicelular llamado diatomeas, resultando material absorbente que "absorbe" la nitroglicerina. Alfred nombró el producto "dinamita" —del griego "dynamis" que significa "poder"— y patentó el proceso en 1867. Nobel desarrolló otros explosivos y propulsores, como pólvora sin humo balistita. Poseyó más de 355 patentes y su fortuna financió el Premio Nobel, concedido "a quienes, durante el año precedente, hayan conferido el mayor beneficio a la humanidad".

La dinamita se clasifica como Explosivo Secundario de Alto Poder, lo que significa que se usa un detonante de Explosivo Primario o Iniciador (ej. fulminato de mercurio) para iniciar la carga principal. Se considera explosivo comercial, a diferencia del TNT (trinitrotolueno), considerado munición militar. El primer uso a gran escala de dinamita en construcción fue en el túnel Hoosac, completado en 1876.

Diseño de proceso e instalaciones

La fabricación de dinamita está altamente regulada y el proceso estrictamente controlado para prevenir detonaciones accidentales. Los equipos están especialmente diseñados para reducir exposición de la mezcla a calor, fuerzas de compactación o fuentes de ignición. Los cojinetes en mezcladoras, por ejemplo, se montan fuera del bastidor para evitar contacto con la mezcla explosiva. Edificios y áreas de almacenamiento (polvorines) se construyen a gran distancia de otras estructuras y con sistemas especializados de calefacción, ventilación y electricidad. Estos edificios se "endurecen" con techos y paredes resistentes a balas y amplios sistemas de seguridad. Otras precauciones importantes incluyen sistemas de inspección exhaustiva que aseguran mezcla, clasificación, envasado y control de inventario correctos. Los empleados también están altamente capacitados para trabajar con explosivos, y se requieren precauciones sanitarias especiales. La exposición a nitroglicerina produce comúnmente cefaleas pulsátiles, aunque puede desarrollarse inmunidad a efectos tóxicos. Curiosamente, la nitroglicerina también se usa en medicina para tratar ciertas formas de angina y otras dolencias. En el cuerpo actúa como vasodilatador y relaja tejido muscular.

Proceso de fabricación

El proceso comienza con líquido compuesto como nitroglicerina (aceite explosivo), una sustancia "dope" y un antiácido. El dinitrato de glicol etileno, componiendo aprox. 25-30 % del aceite explosivo, deprime el punto de congelación de la nitroglicerina. Esto permite usar dinamita seguramente a bajas temperaturas. De hecho, la nitroglicerina en estado semi-congelado con líquido y sólido presentes es en realidad más sensible e inestable que cualquiera de los dos estados por separado. En ese estado semi-sólido, la nitroglicerina es extremadamente peligrosa de manipular.

Mezcla del aceite

• 1 El aceite explosivo se añade cuidadosamente a una mezcladora mecánica, donde es absorbido por el "dope", que puede ser tierra de diatomeas (ya no usada), pulpa de madera, aserrín, harina, almidón y/o otras sustancias carbonáceas y combinaciones.

Neutralización de acidez

• 2 Aproximadamente 1 % de antiácido como carbonato de calcio u óxido de zinc se añade para neutralizar cualquier acidez en el dope. La mezcla se monitoriza cuidadosamente y al alcanzar el nivel correcto de ingredientes, está lista para envasado en diversas formas. Esto produce "dinamita recta", donde el dope no contribuye a la fuerza explosiva. Por ejemplo, dinamita recta 40 % contiene 40 % nitroglicerina y 60 % dope; dinamita recta 35 % contiene 35 % nitroglicerina y 65 % dope. En algunos casos, nitrato de sodio se mezcla con el dope, actuando como oxidante y dando fuerza adicional al explosivo.

Envasado de dinamita

• 3 La dinamita típicamente parece un cartucho redondo de aproximadamente 1,25 pulgadas (3,2 cm) de diámetro y 8 pulgadas (20 cm) de largo. Este tipo se produce prensando la mezcla en tubo de papel sellado con parafina. El recubrimiento de parafina protege la dinamita de humedad y, siendo hidrocarburo combustible, contribuye a la reacción explosiva. La dinamita también existe en muchas otras formas, desde cartuchos menores para demolición especializada a cargas grandes de 10 pulgadas (25 cm) de diámetro para minería a cielo abierto masiva. Regulaciones limitan longitud de estas cargas grandes a 30 pulgadas (76 cm) y peso a 50 libras (23 kg). La dinamita también está disponible como polvo en bolsa y en forma gelatinizada para uso subacuático.

También se fabrican dinamitas con otras sustancias además de nitroglicerina. Por ejemplo, sustituyendo mayor parte del aceite explosivo por nitrato de amonio se aumenta la fuerza explosiva. Esta forma se denomina dinamita de amoníaco.

Control de calidad

La medición precisa de fuerza de dinamita y pruebas por detonación aseguran rendimiento seguro. La fuerza relativa se gradúa por comparación con dinamita recta y por porcentaje en peso del aceite explosivo. Por ejemplo, dinamita de amoníaco se compara con dinamita recta y se gradúa accordingly. Dinamita de amoníaco 50 % equivale en fuerza a dinamita recta 50 %. En este caso, el "50 %" refleja comparación de fuerza no contenido explosivo.

Tras fabricación y pruebas de lote, la dinamita se despacha al sitio bajo estrictas regulaciones de transporte y almacenamiento.

Aplicación

El siguiente ejemplo breve es uno de muchos escenarios para aplicación correcta de dinamita. Debe notarse que nadie salvo un experto en voladuras certificado con procedimientos y equipos correctos debe intentar detonar dinamita.

En este ejemplo, una formación rocosa debe volarse para dar paso a un proyecto constructivo. El primer paso es determinar tamaño de carga por diversos medios: tablas, cálculos y experiencia del volador. Se examina de cerca la zona afectada y terreno circundante para determinar zona de seguridad. Se colocan señales a mínimo 1.000 pies (305 m) fuera de la zona de seguridad para advertir al público. Transmisores de radio se apagan y bloquean para evitar disparo accidental de detonadores eléctricos. La carga se retira del polvorín y transporta al sitio de voladura en camiones cerrados y seguros. Los detonadores se llevan en vehículo separado.

Las cargas se descargan y colocan en barrenos perforados en la formación rocosa. Se deslizan en el barreno por presión de aire o apisonando con varillas de madera o plástico. El volador cuida que los cables de los detonadores estén en cortocircuito hasta que todas las cargas se hayan colocado. Esto proporciona camino de cortocircuito para el cableado que previene ignición accidental. Solo el volador puede hacer las conexiones eléctricas finales al interruptor principal de disparo.

Durante este tiempo, un hueco de 5 pies (1,5 m) en el cableado inmediatamente antes del interruptor principal se usa como "hueco de rayo", otra práctica de seguridad para eliminar posibilidad de electricidad estática disparando las cargas. Una vez completada toda la preparación, una bocina suena serie de toques de un minuto antes de la señal de detonación. En este momento, se hacen las conexiones finales al interruptor. A un minuto de la detonación, serie de toques cortos suenan. El volador desbloquea el interruptor principal y detona las cargas. Tras la explosión, todos los circuitos eléctricos al equipo de voladura se bloquean de nuevo en posiciones seguras, y la zona se inspecciona por cargas fallidas y seguridad general. Un toque prolongado señala vía libre.

Subproductos y residuos

La fabricación y uso de explosivos aportan cierta medida de residuos peligrosos al medio ambiente. La nitroglicerina produce subproductos tóxicos como ácidos, cáusticos y aceites contaminados con metales pesados. Estos deben eliminarse correctamente por neutralización o estabilización y transportarse a vertedero de residuos peligrosos. El uso de explosivos crea grandes cantidades de polvo y partículas de la explosión, y en algunos casos libera asbesto, plomo y otros materiales peligrosos a la atmósfera. También, explosiones incontroladas o mal calculadas pueden romper tanques y tuberías cercanas, vertiendo sus contenidos al medio ambiente.

El futuro

Desde su desarrollo en los 1950, formas avanzadas de explosivos plásticos y cargas huecas han sustituido a la dinamita. Estos explosivos se denominan ahora agentes de voladura, pues su estabilidad es mejor y requieren cebado más potente para detonar. Uno de los agentes más comunes es ANFO, nitrato de amonio y fuel oil. ANFO está fácilmente disponible, considerablemente más barato que dinamita, y puede mezclarse in situ. Sin embargo, cuadrillas de demolición de hormigón que requieren cargas relativamente pequeñas aún usan dinamita como agente de voladura.