Detonador
Un detonador, con frecuencia un casquillo explosivo, es un dispositivo que se utiliza para activar un artefacto explosivo. Los detonadores pueden iniciarse química, mecánica o eléctricamente, siendo los dos últimos los más comunes.
El uso comercial de explosivos utiliza detonadores eléctricos o la mecha tapada, que es una mecha de seguridad a la que se ha unido un detonador normal. Muchos detonadores' El explosivo primario es un material llamado compuesto ASA. Este compuesto se forma a partir de azida de plomo, estifnato de plomo y aluminio y se presiona sobre la carga base, generalmente TNT o tetril en detonadores militares y PETN en detonadores comerciales.
Otros materiales como el DDNP (diazo dinitro fenol) también se utilizan como carga principal para reducir la cantidad de plomo emitido a la atmósfera por las operaciones de extracción y extracción. Los detonadores antiguos usaban fulminato de mercurio como primario, a menudo mezclado con clorato de potasio para lograr un mejor rendimiento.
Un detonador es un pequeño dispositivo explosivo primario sensible que generalmente se utiliza para detonar un explosivo secundario más grande, más potente y menos sensible, como TNT, dinamita o explosivo plástico.
Los detonadores vienen en una variedad de tipos, incluyendo detonadores no eléctricos, detonadores eléctricos y detonadores. Se utilizan en minería comercial, excavación y demolición. Los tipos eléctricos se activan mediante una breve ráfaga de corriente enviada por una máquina de explosión a través de un cable largo a la tapa para garantizar la seguridad. Las tapas de fusibles tradicionales tienen un fusible que se enciende con una fuente de llama, como un fósforo o un encendedor.
Necesidad de detonadores
La necesidad de detonadores como los detonadores provino del desarrollo de explosivos más seguros. Diferentes explosivos requieren diferentes cantidades de energía (su energía de activación) para detonar. La mayoría de los explosivos comerciales están formulados con una alta energía de activación, para que sean estables y seguros de manejar, de modo que no exploten si se caen accidentalmente, se manipulan mal o se exponen al fuego. Estos se llaman explosivos secundarios. Sin embargo, son correspondientemente difíciles de detonar intencionalmente y requieren una pequeña explosión inicial. Esto es proporcionado por un detonador.
Un detonador contiene un explosivo primario fácil de encender que proporciona la energía de activación inicial para iniciar la detonación en la carga principal. Los explosivos comúnmente utilizados en detonadores incluyen fulminato de mercurio, azida de plomo, estifnato de plomo, tetrilo y DDNP. Los detonadores y algunos detonadores se almacenan por separado y no se insertan en la carga explosiva principal hasta justo antes de su uso, lo que mantiene segura la carga principal. Los primeros detonadores también usaban fulminato de plata, pero ha sido reemplazado por explosivos primarios más baratos y seguros. La azida de plata todavía se usa a veces, pero muy raramente debido a su alto precio.
Los detonadores son peligrosos para que los manipule personal no capacitado, ya que contienen explosivos primarios. A veces no se reconocen como explosivos debido a su apariencia, lo que provoca lesiones.
Tipos
Detonadores ordinarios
Los detonadores ordinarios suelen adoptar la forma de explosivos basados en ignición. Si bien se utilizan principalmente en operaciones comerciales, los detonadores ordinarios todavía se utilizan en operaciones militares. Esta forma de detonador se inicia más comúnmente con un fusible de seguridad y se usa en detonaciones que no son críticas en el tiempo, p. eliminación de municiones convencionales. Los detonadores más conocidos son la azida de plomo [Pb(N3)2], la azida de plata [AgN3] y el fulminato de mercurio [Hg(ONC) 2].
Detonadores eléctricos
Hay tres categorías de detonadores eléctricos: detonadores eléctricos instantáneos (IED), detonadores de retardo de período corto (SPD) y detonadores de retardo de largo período (LPD). Los SPD se miden en milisegundos y los LPD se miden en segundos. En situaciones en las que se requiere una precisión de nanosegundos, específicamente en las cargas de implosión de las armas nucleares, se emplean detonadores de alambre puente explosivo. La onda de choque inicial se crea al vaporizar una longitud de un cable delgado mediante una descarga eléctrica. Un nuevo desarrollo es un detonador slapper, que utiliza placas delgadas aceleradas por un alambre o una hoja que explota eléctricamente para producir la descarga inicial. Está en uso en algunos sistemas de armas modernos. Una variante de este concepto se utiliza en las operaciones mineras, cuando la lámina es explotada por un pulso láser enviado a la lámina por fibra óptica.
Trimming alambres de platino para uso en gorros de explosión, 1955
Producción de gorros de explosión, Hércules Powder Company, 1955
Insertar enchufe y alambre de puente en tapas eléctricas de explosión, 1955
Detonadores no eléctricos
Un detonador no eléctrico es un detonador de tubo de choque diseñado para iniciar explosiones, generalmente con el fin de demoler edificios y para su uso en la voladura de rocas en minas y canteras. En lugar de cables eléctricos, un tubo de plástico hueco envía el impulso de disparo al detonador, lo que lo hace inmune a la mayoría de los peligros asociados con la corriente eléctrica perdida. Consiste en un tubo de plástico de tres capas de pequeño diámetro recubierto en la pared más interna con un compuesto explosivo reactivo que, cuando se enciende, propaga una señal de baja energía, similar a una explosión de polvo. La reacción viaja a aproximadamente 6500 pies/s (2000 m/s) a lo largo del tubo con una perturbación mínima fuera del tubo. Los detonadores no eléctricos fueron inventados por la empresa sueca Nitro Nobel en las décadas de 1960 y 1970, y lanzados al mercado de demoliciones en 1973.
Detonadores electrónicos
En minería civil, los detonadores electrónicos tienen una mejor precisión para retardos. Los detonadores electrónicos están diseñados para proporcionar el control preciso necesario para producir resultados de voladura precisos y consistentes en una variedad de aplicaciones de voladura en las industrias de minería, canteras y construcción. Los detonadores electrónicos se pueden programar en incrementos de milisegundos o submilisegundos usando un dispositivo de programación dedicado.
Detonadores inalámbricos
Los detonadores electrónicos inalámbricos comienzan a estar disponibles en el mercado de la minería civil. Se utilizan señales de radio encriptadas para comunicar la señal de explosión a cada detonador en el momento correcto. Si bien actualmente son costosos, los detonadores inalámbricos pueden permitir nuevas técnicas de minería, ya que se pueden cargar múltiples explosiones a la vez y disparar en secuencia sin poner en peligro a los humanos.
Casquillos explosivos número 8
Un detonador de prueba número 8 es uno que contiene 2 gramos de una mezcla de 80 % de fulminato de mercurio y 20 % de clorato de potasio, o un detonador de fuerza equivalente. Una tapa de resistencia equivalente comprende 0,40-0,45 gramos de carga base de PETN prensada en una carcasa de aluminio con un espesor inferior que no exceda 0,03 de pulgada, con una gravedad específica de no menos de 1,4 g/cc, y cebada con pesos estándar de imprimación según el fabricante.[1]
Tipos de detonadores
Mecha detonadora pirotécnica
El tipo de tapa más antiguo y simple, las tapas de fusibles son un cilindro de metal, cerrado en un extremo. Desde el extremo abierto hacia adentro, primero hay un espacio vacío en el que se inserta y engarza una mecha pirotécnica, luego una mezcla de ignición pirotécnica, un explosivo primario y luego la carga explosiva detonante principal.
El peligro principal de los detonadores pirotécnicos es que, para un uso adecuado, se debe insertar el fusible y luego engarzarlo en su lugar aplastando la base del detonador alrededor del fusible. Si la herramienta utilizada para engarzar la tapa se usa demasiado cerca de los explosivos, el compuesto explosivo primario puede detonar durante el engarce. Una práctica peligrosa común es engarzar las tapas con los dientes; una detonación accidental puede causar lesiones graves en la boca.
Los detonadores de tipo fusible todavía están en uso activo en la actualidad. Son el tipo más seguro para usar cerca de ciertos tipos de interferencias electromagnéticas, y tienen un retardo de tiempo incorporado a medida que se quema el fusible.
Casquillo detonador eléctrico de paquete sólido
Los detonadores eléctricos de paquete sólido utilizan un cable puente delgado en contacto directo (de ahí el paquete sólido) con un explosivo primario, que se calienta con corriente eléctrica y provoca la detonación del explosivo primario. Ese explosivo primario luego detona una carga más grande de explosivo secundario.
Algunos fusibles de paquete sólido incorporan un pequeño elemento de retardo pirotécnico, hasta unos pocos cientos de milisegundos, antes de que se dispare la tapa.
Fósforo o detonador eléctrico de cabeza de fusible
Los detonadores tipo cerilla usan una cerilla eléctrica (lámina aislante con electrodos en ambos lados, un cable puente delgado soldado a los lados, todo sumergido en mezclas de ignición y salida) para iniciar el explosivo primario, en lugar del contacto directo entre el cable puente y el explosivo primario. El fósforo se puede fabricar por separado del resto de la tapa y ensamblar solo al final del proceso.
Los límites de tipo de coincidencia ahora son el tipo más común que se encuentra en todo el mundo.
Explosión de detonador de alambre puente o detonador
Este tipo de detonador se inventó en la década de 1940 como parte del Proyecto Manhattan para desarrollar armas nucleares. El objetivo del diseño era producir un detonador que actuara de manera muy rápida y predecible. Tanto los casquillos eléctricos tipo Match como Solid Pack tardan unos pocos milisegundos en dispararse, ya que el cable del puente se calienta y calienta el explosivo hasta el punto de detonación. Los detonadores de cable puente explosivo o EBW utilizan una carga eléctrica de mayor voltaje y un cable puente muy delgado, de 0,04 pulgadas de largo y 0,0016 de diámetro (1 mm de largo, 0,04 mm de diámetro). En lugar de calentar el explosivo, el cable detonador EBW se calienta tan rápidamente por la alta corriente de disparo que el cable se vaporiza y explota debido al calentamiento por resistencia eléctrica. Esa explosión impulsada eléctricamente luego dispara el explosivo iniciador del detonador (generalmente PETN).
Algunos detonadores similares utilizan una fina hoja de metal en lugar de un cable, pero funcionan de la misma manera que los verdaderos detonadores de puente de alambre.
Además de disparar muy rápidamente cuando se activan correctamente, los detonadores EBW están a salvo de la electricidad estática perdida y otras corrientes eléctricas. Suficiente corriente derretirá el cable del puente, pero no puede detonar el explosivo iniciador sin que la carga completa de alto voltaje y alta corriente pase a través del cable del puente. Los detonadores EBW se utilizan en muchas aplicaciones civiles donde las señales de radio, la electricidad estática u otros peligros eléctricos pueden causar accidentes con detonadores eléctricos convencionales.
Detonador golpeador o detonador
Los detonadores Slapper son una mejora de los detonadores EBW. Los golpeadores, en lugar de utilizar directamente la lámina explosiva para detonar el explosivo iniciador, utilizan la vaporización eléctrica de la lámina para conducir un pequeño círculo de material aislante, como una película de PET o kapton, por un orificio circular en un disco adicional de material aislante. En el otro extremo de ese agujero hay una bolita de explosivo iniciador convencional.
La eficiencia de conversión de energía eléctrica en energía cinética del disco volador o golpeador puede ser del 20 al 40 %.
Dado que el golpeador impacta en un área amplia (40 milésimas de pulgada (aproximadamente un milímetro) de ancho) del explosivo, en lugar de una línea delgada o un punto como en un detonador de alambre o lámina explosiva, la detonación es más regular y requiere menos energia. La detonación confiable requiere elevar un volumen mínimo de explosivo a las temperaturas y presiones a las que comienza la detonación. Si la energía se deposita en un solo punto, puede irradiarse en el explosivo en todas las direcciones en ondas de expansión o rarefacción, y solo un pequeño volumen se calienta o comprime de manera eficiente. El disco volador pierde energía de impacto en sus costados debido a las ondas de rarefacción, pero un volumen cónico de explosivo se comprime de manera eficiente.
Los detonadores Slapper se utilizan en armas nucleares. Estos componentes requieren grandes cantidades de energía para iniciarse, por lo que es muy poco probable que se descarguen accidentalmente.
Iniciadores de artillería láser
En este tipo, un pulso de un láser pasa por una fibra óptica para golpear y así iniciar un explosivo dopado con carbono. Estos iniciadores son altamente confiables. La iniciación involuntaria es muy difícil ya que el explosivo solo puede ser detonado por el láser adjunto, que está sintonizado con precisión para hacerlo, o por un láser completamente independiente que coincida.
Historia
La primera cápsula explosiva o detonador se demostró en 1745 cuando el médico y boticario británico William Watson demostró que la chispa eléctrica de una máquina de fricción podía encender la pólvora negra, mediante la ignición de una sustancia inflamable mezclada con la pólvora negra.
En 1750, Benjamin Franklin en Filadelfia fabricó un detonador comercial que consistía en un tubo de papel lleno de pólvora negra, con alambres en ambos lados y guata sellando los extremos. Los dos cables se acercaron pero no se tocaron, por lo que una gran descarga de chispa eléctrica entre los dos cables dispararía la tapa.
En 1832, el químico estadounidense Robert Hare produjo un detonador de hilo caliente, aunque los italianos Volta y Cavallo ya habían intentado antes intentos similares. Hare construyó su detonador pasando un cable de varios hilos a través de una carga de pólvora dentro de un tubo de hojalata; había cortado todos menos uno de los hilos finos del cable de hilos múltiples para que el hilo fino sirviera como cable puente caliente. Cuando una fuerte corriente de una batería grande (a la que llamó 'deflagrador' o 'calorimotor') pasó a través de la fina hebra, se volvió incandescente y encendió la carga de pólvora.
En 1863, Alfred Nobel se dio cuenta de que, aunque la nitroglicerina no podía detonarse con una mecha, sí podía hacerlo con la explosión de una pequeña carga de pólvora, que a su vez se encendía con una mecha. En un año, estaba agregando fulminato de mercurio a las cargas de pólvora de sus detonadores, y en 1867 estaba usando pequeñas cápsulas de cobre de fulminato de mercurio, activadas por una mecha, para detonar nitroglicerina.
En 1868, Henry Julius Smith de Boston presentó una cápsula que combinaba un encendedor de chispa y fulminato de mercurio, la primera cápsula eléctrica capaz de detonar dinamita.
En 1875, Smith, y luego en 1887, Perry G. Gardner de North Adams, Massachusetts, desarrollaron detonadores eléctricos que combinaban un detonador de hilo caliente con un explosivo de fulminato de mercurio. Estos fueron los primeros detonadores de tipo generalmente moderno. Los casquillos modernos usan diferentes explosivos y cargas explosivas primarias y secundarias separadas, pero generalmente son muy similares a los casquillos de Gardner y Smith.
Smith también inventó la primera fuente de alimentación portátil satisfactoria para encender detonadores: un magneto de alto voltaje impulsado por un piñón y cremallera, que a su vez era impulsado por un mango en T que se empujaba hacia abajo.
Las tapas de cerillas eléctricas se desarrollaron a principios del siglo XX en Alemania y se extendieron a los EE. UU. en la década de 1950 cuando ICI International compró Atlas Powder Co. Estas tapas de cerillas se han convertido en el tipo de tapa estándar mundial predominante.
Variaciones ficticias
- Detonador Ion, en el videojuego ¡Destruir a todos los humanos!
- Detonador Mk2, en el videojuego GoldenEye: Agente Rogue
- Detonador térmico, en la serie de películas Star Wars