El polvo negro probablemente se inventó independientemente tanto en China como un poco más tarde en Europa (aunque allí ni el monje alemán Berthold Schwarz ni Roger Bacon en el Reino Unido, AFAIK, ambos son probablemente personajes de ficción).
La única mejora seria se produjo a finales de la Edad Media en Europa, cuando el polvo fue “granulado”. Esto significa que, a diferencia de antes, cuando los componentes (carbón finamente molido, nitrato de potasio y azufre) se mezclaban mecánicamente como polvos, la mezcla ahora se mezclaba con agua o etanol para formar una pasta y luego se humedecía a través de tamices para obtener gránulos uniformes de un tamaño de ceración, dependiendo del calibre del tamiz (polvo más fino para cebar mosquetes, polvo más grueso para voladuras de cañones y rocas, el polvo de voladura moderno en Alemania tiene un tamaño de grano de 8 mm y todavía se usa para extraer rocas completas para esculpir, ya que los agrieta menos que los explosivos modernos) y luego se seca. La razón de este proceso es que con el polvo previamente mezclado, almacenado en barriles, los componentes se separarían después de un tiempo. La creación de una pasta disuelve el nitrato, que luego ingresará a los numerosos poros de los granos de carbón y también pegará las partículas de azufre al carbón, haciendo una mezcla mucho más uniforme y duradera.
Otra invención más moderna es recubrir los gránulos con grafito para proporcionar una capa conductora de electricidad, que disipa la electricidad estática para evitar chispas y explosiones accidentales.
Sé que los chinos usaron el poder negro, al igual que los europeos, para artillería y fuegos artificiales, pero no estoy seguro de que también lo usaran para minig y construcción, el primer uso documentado de polvo negro en la minería en Europa ocurrió en 1617 en las montañas francesas de los Vosgos.
- Cómo desactivar / desarmar C4
- ¿Por qué la detonación aérea de una bomba causa más daño?
- Los misiles Tomahawk que golpean a Siria parecen haber causado menos daño de lo que pensaba. ¿Cómo se compara una explosión Tomahawk con bombas lanzadas desde el aire?
- ¿Cómo explotan las granadas? ¿Y cuánto es un tiempo promedio para que estalle una granada?
- ¿Cómo funciona la bomba Davy Crockett?
Los grandes cambios se produjeron a fines del siglo XVIII y principios del siglo XIX con el desarrollo de la química moderna en Europa. Se descubrieron varias sustancias explosivas (como fulminato de mercurio, nitroglicerina, nitrocelulosa, etc.), pero la mayoría no era seguro para su uso. Bickford en Inglaterra inventó la espoleta de seguridad en 1831, que es una manguera de tela delgada llena de un núcleo fino de polvo negro fino. Por lo general, está cubierto con alquitrán o plástico en el exterior para que sea resistente al agua. Esta fue una gran mejora con respecto a las formas anteriores de ignición, como pajitas o plumas de ganso rellenas con polvo negro o papel empapado en una solución de nitrato de potasio y se deja secar, ya que tiene una tasa de quemado predecible y uniforme (la versión alemana en la que trabajé con una velocidad de combustión de 2 minutos por metro). La llama que salía del otro extremo era suficiente para encender las cargas de polvo negro.
Pero luego Nobel logró domesticar la nitroglicerina dejando que fuera absorbida por una tierra porosa inerte llamada Kieselguhr. Esta primera dinamita tenía una potencia mucho mayor que el antiguo polvo negro (muy importante, porque ahora era el momento de grandes proyectos de construcción, como túneles ferroviarios. Las perforaciones todavía se perforaban principalmente a mano o con máquinas con potencia limitada, por lo que el diámetro era limitado a una pulgada más o menos. La dinamita permitió que una densidad de energía mucho mayor se empaquetara en un agujero de tamaño limitado que el polvo negro. También ahora teníamos DETONADORES explosivos. El polvo negro se DESFLAGRA: la velocidad de la reacción es menor que la velocidad del sonido Si vierte una libra de polvo negro sobre una pila de ladrillos y lo enciende, todo lo que obtendrá será un “zumbido”, una llama brillante y mucho humo. Solo actuará como un explosivo si está contenido, por ejemplo, en un pozo de tiro, donde la presión interna aumentará hasta que la contención no pueda resistir más y explote. La transferencia de energía desde la zona de reacción al polvo sin reaccionar es solo por transferencia térmica, es solo una combustión rápida.
Haga lo mismo con una dinamita, donde la velocidad de la reacción es más rápida que el sonido, habrá una fuerte explosión y los ladrillos se romperán. La reacción ocurre en una zona de reacción claramente definida, que atraviesa la dinamita a una velocidad mucho mayor que la velocidad del sonido (con algunos explosivos modernos como PETN obtendrá velocidades de detonación de 8000 m / s). La transferencia de energía es por choque mecánico y los productos de reacción que escapan (gases) también fluyen a una velocidad más rápida que la velocidad del sonido. El aire circundante o el material circundante no se pueden mover, por lo que esencialmente todo el aire ambiental actúa como una contención. El resultado en cualquier obstáculo sólido (como los ladrillos) es como un golpe con un mazo extremadamente pesado, el material se convierte en polvo.
El único problema es que no se puede encender una dinamita o uno de los sucesores modernos con una boquilla de seguridad. Si enciende un explosivo así, se quemará. Si se contiene, el calor y la presión eventualmente se acumularán y la combustión podría convertirse en una detonación, pero esto será completamente incontrolado. De hecho, quemar explosivos altos (detonadores) es un método para deshacerse de ellos de forma segura. Además, muchos explosivos fuertes necesitan una llama para que ardan, más de lo que puede proporcionar una espoleta de seguridad.
Para que los explosivos detonen de manera predecible, debe iniciarlos con un choque mecánico. Nobel inventó la tapa de explosión, que es un pequeño tubo de aluminio o cobre, cerrado en un extremo, que se llena con una pequeña cantidad de un explosivo muy sensible, como fulminato de mercurio o azida de plomo. Estos explosivos son demasiado peligrosos para manejar a granel o sueltos, pero el tubo de metal los protege y son lo suficientemente sensibles como para ser activados por el chorro de una espoleta de seguridad. Además, la pequeña cantidad del EXPLOSIVO PRIMARIO extremadamente sensible es lo suficientemente pequeño como para evitar daños graves (aunque todavía puede arrancar una mano, el tapón de chorro estándar n. ° 8 alemán contiene 0,8 gramos de azida de plomo y 1,2 gramos de PETN como carga de refuerzo ) Pero el impacto proporcionado por una capa explosiva es lo suficientemente fuerte como para activar la carga explosiva principal (algunos explosivos a granel modernos más insensibles, como gelatinas de agua, lodos de explosivos ANFO aún necesitarán una carga de refuerzo de un cartucho de una dinamita moderna en el medio).
Esto se llama el “tren de fuego”, que va de pequeño a grande. de la misma manera que enciendes una fogata: comienza con una cerilla, que enciende un poco de yesca, desde allí unas ramitas, luego enciende y finalmente los troncos grandes, solo que con explosivos ocurre en microsegundos.
El siguiente paso también lo hizo Nobel: la primera dinamita “Guhr” contenía una gran cantidad de material inerte (la tierra), que estaba aumentando el volumen y no proporcionaba ningún poder explosivo. Mezcló nitroglicerina con lana de collodio, un pariente menos explosivo de nitrocelulosa (algodón de pistola) e hizo gelatina explosiva, que, además de ser extremadamente potente (todavía se considera uno de los explosivos más potentes en la actualidad, a pesar de que ya no se fabrica) , porque son más seguras de manejar, alternativas modernas) y es resistente al agua e incluso detonará bajo el agua. Más tarde, el Kieselguhr se reemplazó con pulpa de madera y nitrato de amoníaco para crear dinamitas modernas de nitrato de amoníaco, ejemplos alemanes serían Ammon-Gelit 1, 2 y 3 de Dynamite-Nobel (fuerza ascendente) o Gelamon de Alemania Oriental. La nitroglicerina a menudo se reemplazó con nitroglicol porque la nitroglicerina se congela a temperaturas superiores a la congelación y formará cristales ultrasensibles. El nitroglicol se congela a una temperatura mucho más baja.
WW1 trajo explosivos altos, que resistirían ser disparados desde un cañón como el relleno de un proyectil, como TNT y ácido pícrico. WW2 trajo RDX y PETN y varias mezclas, como Torpex y Amatol.
Los soldados también necesitan explosivos que pueden almacenarse en muchas condiciones climáticas diferentes (desde las zonas árticas hasta los trópicos) durante largos períodos, a menudo años (no se puede hacer con un tipo de explosivo de dinamita, después de un tiempo los componentes se separarán, formando un charco de nitroglicerina pura en el piso, la vida útil de los explosivos de la familia de la dinamita suele ser de unos 6 meses a partir de la fecha de fabricación. Por otro lado, he utilizado existencias excedentes de WW2 TNT sin problemas). También es probable que le disparen a un soldado que lleva una mochila llena de explosivos para una demolición en una zona de batalla. Desea explosivos, que son insensibles al impacto de bala o metralla, pero que detonarán de manera confiable cuando se inicie con una capa explosiva.
Esto no es un problema para la mayoría de las aplicaciones comerciales. A un trabajador de la construcción o minero no se le disparará cuando trabaje. También siempre tiene un suministro regular de explosivos del fabricante, y a menudo no quiere molestarse en tener una tienda de explosivos con todas las reglas de seguridad. Ordena la cantidad exacta de explosivo que necesitará para que el día laborable de la fábrica se entregue a tiempo y lo usa todo. Solicitará ANFO sin mezclar (nitrato de amonio-fuelóleo) o explosivos en suspensión a granel para mezclar en el camión de entrega en el sitio de construcción o en la cantera, porque los componentes separados son más seguros de transportar que el producto terminado y caen bajo reglas menos restrictivas. Pero para un blaster comercial el precio es importante. Los explosivos militares suelen ser mucho más caros que los comerciales.
El desintegrador comercial también necesita una amplia gama de explosivos, con diferentes propiedades, como el volumen de gas específico, la velocidad de detonación (si golpeo zanjas o exploto tocones de árboles, necesito un explosivo de cascabel para mover el suelo y sacar el tocón de árbol en uno pieza, para la voladura de roca que necesito y explosivo en el rango medio y para estructuras de acero necesito un explosivo rápido, que destrozará el acero y no solo lo doblará). Otros factores son la composición de los gases de reacción (muchos son tóxicos, un factor importante en la minería subterránea con mala ventilación), baja temperatura de reacción (en la minería del carbón para evitar explosiones de metano, utilizan explosivos especiales “permisibles”, que por ejemplo contienen sal. Son menos potentes, pero son seguros de usar en minas de carbón).
Para la extracción de rocas con agujeros de tiro verticales con un diámetro de un pie y una longitud de docenas de yardas en roca seca, utilizo explosivos a granel como ANFO, que vienen en un camión de mezcla similar al camión de cemento. Para el pozo húmedo utilizo jaleas o lodos de agua, que también se mezclan en el sitio. Allí podría usar docenas de toneladas de explosivos de una sola vez para desalojar miles de toneladas de rocas.
También la ignición ha mejorado. En Alemania, solo algunas aplicaciones de nicho todavía pueden usar espoletas de seguridad porque ahora tenemos alternativas más seguras. Los militares, la defensa civil y la policía todavía pueden usarlo, de lo contrario, todos deben usar métodos más modernos. A los militares todavía les gusta porque no hay equipo pesado involucrado y un hombre puede transportar fácilmente todo lo que necesita. En la defensa civil tuvimos el mismo problema, además lo usamos para volar hielo en ríos congelados para evitar inundaciones (cargas explosivas llenas de latas pesadas con dos espoletas de seguridad y tapas de explosión y selladas con masilla para ser arrojadas como granadas sobre superficies de hielo). demasiado peligroso para pisar, o cargas de helicópteros para desencadenar avalanchas en las montañas de forma segura).
La forma estándar de encender explosivos hoy en día es la tapa de granallado eléctrico. Estas son las tapas de voladura normales, que contienen un “squib” o “fósforo eléctrico”. Esencialmente, este es un filamento delgado, como una bombilla, entre dos tiras de metal para soporte. Las dos tiras de metal están conectadas a los cables de disparo a través de un tapón de goma para impermeabilizar. El cable se sumerge en un compuesto inflamable, similar a una cabeza de cerilla. Poner una corriente a través de los cables permitirá que el filamento brille y encienda la mezcla de fósforos, que luego activará los explosivos primarios.
La ventaja es que ahora el blaster tiene un control positivo sobre el momento de la explosión.
Pero hay situaciones en las que no puede usar este método: por ejemplo, en presencia de campos eléctricos fuertes (como bajo líneas de alta tensión, o cerca de transmisores de radio o ferrocarriles eléctricos). También tiene que llevar equipo adicional, como la máquina de granallado.
Sin embargo, puede usar el cordón detonante como un intermedio. El cable Det (o Primacord) es una manguera de tela similar a la espoleta de seguridad, pero llena de un explosivo extremadamente alto, ya sea PETN o RDX. Solo puedo iniciarme con un casquillo explosivo y luego detonaré con 8000 m / s. Esto significa que si tiene una longitud de 8 km y la enciende en un extremo, la reacción llegará al otro extremo en un segundo. Es lo suficientemente fuerte como para activar otros explosivos, si están en contacto físico con él y permite la ramificación. Por lo tanto, puede pasar una longitud de cable de detonación desde sus cargas principales hasta un punto donde sea eléctricamente seguro colocar una tapa de explosión eléctrica. La detonatina de los cargos es prácticamente instantánea.
También hay avances en los propios casquetes de voladura. Puede comprarlos con cargos de demora incorporados, en Alemania cronometrados en 30 milisegundos, un cuarto de segundo o medio segundo. Entonces, si le das un pulso de disparo, puedes cronometrar la secuencia de las explosiones de las cargas individuales.
Otro aspecto es el “efecto milisegundo”: si configura cargas con diferencias de tiempo de 25 a 30 ms, puede obtener una interferencia constructiva de las ondas de choque en el material que desea dividir. Entonces puedes usar menos explosivos para el mismo efecto. Además, a distancia hay una interferencia destructiva, por lo que las vibraciones en el suelo son menores (menos problemas con los vecinos y posibles daños por daños colaterales). La explosión suena más como “brrrroom” que “boom”.
Los métodos más nuevos de ignición son, por ejemplo, el sistema “Nonel”, que utiliza mangueras de plástico delgadas con una capa muy delgada de un alto explosivo en el interior. Se activan con un dispositivo como una pistola de arranque y guían una onda de choque hacia los casquillos de voladura especiales individuales. Son seguros de usar en un entorno de campo eléctrico y tienen el mismo control positivo sobre el momento de la explosión que el disparo eléctrico.
Otra cosa nueva son los casquillos de voladura eléctricos controlados por computadora. Utilizan un mecanizado de granallado especial y cada tapa de granallado eléctrico especial contiene un condensador y un chip de computadora. La máquina de granallado se usa primero para programar cada envío de computadora para el retraso requerido. Luego, una vez que el área de voladura ha sido segura, la máquina carga todos los condensadores en las tapas de voladura. En la señal de disparo de la máquina de granallado, los chips de computadora individuales activaron los casquillos de granallado cuando se alcanzó el retraso preprogramado.