sábado, 8 de octubre de 2011

Breve historia de la dinamita

Muchos mineros estarán de acuerdo (y si no lo están ya pueden empezar a corregirme en los comentarios) si digo que la dinamita es en la actualidad uno de los explosivos imprescindibles tanto en minería a cielo abierto como en interior.

Pero la dinamita no siempre estuvo a nuestra disposición o, al menos, no tal y como la conocemos ahora.
Lo que pretendo con este breve artículo es hablaros sobre el descubrimiento de la dinamita.

Para empezar, tened en cuenta que antes del descubrimiento de la dinamita el explosivo preferido para la minería era la pólvora negra.
La pólvora negra no es más que una mezcla tricomponente de un comburente – el nitrato potásico o sódico – y dos oxidantes – carbón vegetal y azufre -.
Se utilizaba tanto para la minería como para la apertura de caminos y túneles.
Pero con la llegada a mediados del siglo XIX de los explosivos rompedores, y entre ellos la dinamita, el uso de la pólvora se redujo mucho. Si bien es cierto que la pólvora se sigue utilizando en nuestros días para esos mismos fines, en voladuras con necesidades especiales.

No podríamos hablar del descubrimiento de la dinamita sin hablar antes de sus dos componentes principales: la nitrocelulosa y la nitroglicerina.

A principios del siglo XIX se iniciaron los trabajos que hicieron posible la incorporación del oxígeno a las moléculas de sustancias orgánicas, que dio sus frutos en el descubrimiento de la nitroglicerina y la nitrocelulosa.

Nitroglicerina
La nitroglicerina, de fórmula química C3H5N3O9, fue descubierta por Ascanio Sobrero en 1847. Pero lamentablemente se perdió el interés por sus propiedades explosivas – las que más tarde la harían el explosivo más importante de todos los conocidos y el que fue capaz de cambiar las normas de explotación en canteras y minas – al comprobar su peligrosidad en el transporte y manejo.

La nitroglicerina es un líquido viscoso, transparente y muy sensible al impacto – basta una energía de 0,3 Joules para hacerla detonar, e incluso menos si existen burbujas -.

Después de mediados de siglo, enterándose Alfred Nobel del descubrimiento de Sobrero, se retomó el interés en la nitroglicerina como explosivo industrial.
Al principio se usó la nitroglicerina en estado líquido, pero como ya se ha dicho, en este estado es muy sensible al impacto, por lo que estos primeros intentos estuvieron sembrados de graves accidentes. Tanto es así, que en uno de esos accidentes murió el hermano menor del propio Nobel, lo que provocó la prohibición de la fabricación de la nitroglicerina en Suecia durante un tiempo.

Alfred Nobel
Pero ni la muerte de su hermano frenó a Nobel, que siguió con sus estudios, inventando en 1867 dos productos que revolucionarían la técnica de los explosivos: los detonadores (de los que no voy a hablar ahora) y la dinamita.

El descubrimiento de la dinamita fue totalmente fortuito.
La nitroglicerina se transportaba en recipientes de acero, colocados en carros de madera y mantenidos en posición vertical en un lecho de kieselguhr – o tierra de diatomeas -.
En uno de los transportes, un recipiente lleno de nitroglicerina se agrietó, vertiéndola sobre la tierra de diatomeas, donde quedó absorbida.
Nobel comprobó que la pasta formada por la nitroglicerina y la tierra de diatomeas conservaba las propiedades explosivas, pero era menos sensible al impacto y se podía transportar y manejar con mayor seguridad.
Hecho este descubrimiento, lo patentó en 1867 con el nombre de Dynamite. Esta Dynamite era una mezcla del 75% nitroglicerina y 25% kieselguhr.

Pero Nobel no se detuvo ahí, y siguió estudiando la manera de hacer la dinamita más barata y más segura.

El siguiente paso fue sustituir el kieselguhr por nitratos (oxidantes) y combustibles, reduciendo el contenido en nitroglicerina y aumentando así la estabilidad del explosivo. A estos productos les llamó dinamitas de base activa, y eran más potentes que la mezcla inicial que patentó.

Nitrocelulosa
Y ahora es cuando entra en juego la nitrocelulosa, descubierta por Schönbein en 1846. Su aspecto es fibroso, muy similar al de la celulosa de partida, y de color blanco.

Nobel descubrió en 1875 la solubilidad de la nitrocelulosa en nitroglicerina, dando lugar a las gelatinas explosivas o gomas – goma pura -, el explosivo industrial más potente conocido hasta la fecha, del que derivan todas las gomas actuales, como la goma 2 por ejemplo.
La composición de la goma pura es de 93% nitroglicerina y 7% nitrocelulosa.

Nobel todavía fue más allá, y en 1888 hizo otro descubrimiento: la pólvora de doble base o balistita, compuesta por nitrocelulosa (45%), nitroglicerina (45%) y alcanfor.

Los descubrimientos de Nobel fueron tan importantes que cambiaron radicalmente la forma de explotar una mina. Los explosivos industriales prácticamente no evolucionaron desde sus descubrimientos hasta los años sesenta, solamente en la tecnología de fabricación.

¿Y cómo es la dinamita en la actualidad?

Pues como ya había observado Nobel, la mezcla de nitroglicerina y celulosa o goma pura resultaba muy cara y demasiado potente para la mayoría de las aplicaciones industriales, lo que le llevó a aplicar los mismos principios que en las dinamitas de base activa, en este caso para disminuir la potencia.
Esta reducción de potencia la consiguió añadiendo mezclas oxidantes y combustibles, obteniendo un balance de oxígeno equilibrado – el balance de oxígeno relaciona el oxígeno que contiene el explosivo con el oxígeno estequiométrico necesario para la reacción de descomposición, si el balance de oxígeno es equilibrado quiere decir que el oxígeno que contiene el explosivo en su composición es suficiente para oxidar completamente el resto de componentes de la mezcla -. Esta mezcla de oxidantes y combustibles mantenía la consistencia gelatinosa y las propiedades explosivas aún con proporciones bajas de nitroglicerina (en torno al 25%).

Nobel ya comprobó que, con un combustible apropiado, la potencia de la mezcla podría llegar al 65% de la goma pura.
Un explosivo gelatinoso con el 40% de nitrogelatina (nitroglicerina + nitrocelulosa) y el 60% de mezcla nitrato amónico – combustible, alcanza una potencia próxima al 80% de la goma pura. Esto quiere decir que se reduce sensiblemente el coste en materias primas y la potencia disminuye apenas un 20%, suficiente para las aplicaciones industriales en que se utiliza.

Por lo tanto, hoy en día prácticamente todos los explosivos gelatinosos llevan en su composición nitrato amónico, debido a su mayor potencia a igualdad de contenido en nitroglicerina comparado con otros oxidantes.

Corrección: Me dicen los que saben, que hoy en día se utiliza glicol y no glicerina en la nitración, luego la pasta se formaría con nitroglicol, C2H4N2O6 , y nitrocelulosa. Me dicen también que es para ahorrar costes, pero principalmente porque el nitroglicol tiene un punto de congelación más bajo que la nitroglicerina, es más estable al impacto, más volátil y como tiene un peor olor es más fácil de detectar si se producen vertidos. Gracias ATuin. 

7 comentarios:

  1. Buen artículo Silvia.

    Necesario, que luego los de 'El Mundo' se dedican a escribir chorradas.

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  2. Muy buen artículo. Buena información para que, los que queremos, podamos aprender. Gracias por eso.
    Un saludo.

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  3. Muy buen artículo, Silvia.
    Todo un -reciente- descubrimiento tu blog.

    Saludos

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  4. He trabajado en la Antigua fábrica nacional de pólvoras, Santa Barbara. Ahora arrendada a Expal, Explosivos Alaveses Propellan System, perteneciente al grupo MAXAN. Y hasta donde yo sé y por lo que he trabajado allí tengo que reconocer que este artículo es muy completo a la par que interesante. Comentar que en la actualidad se fabrican distintos tipos de pólvoras y explosivos. En cuanto a pólvoras se fabrican de simple base, doble base, triple base y pólvora negra. Con igredientes en sus recetas como el DNT, DifenilAmina, Dibutilftalato, Nitrocelulosa, Carbonato básico de plomo, Nitrato potásico, Nitroguanidina, Alcohol etílico, Éter Étilico, Etc. Es un mundo apasionante en el que los departamentos de I+D están trabajando de lleno en el desarroyo de nuevas fórmulas para mejorar la calidad y precisión de estos productos.

    Gracias por tu aportación.

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    1. Gracias a ti por pasarte a comentar.

      Me alegro de que te haya parecido completo, mi (pequeña) experiencia es trabajando con ella, no fabricándola.

      Saludos!

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  5. Hola Silvia: Un saludo afectuoso para ti. Tu reseña histórica me ha parecido muy buena: clara precisa y concisa y te comento que me servirá mucho en un Taller de Manipuladores que tengo que realizar la próxima semana.
    Recibe mis saludos desde Santiago de Chile: dmm3cj@gmail.com
    un abrazo, Domingo

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    1. Hola Domingo,

      me alegro de que te haya gustado y te haya servido de ayuda.

      Un saludo.

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