Detonador - Detonator

Para outros usos, consulte Detonator (desambiguação) .
Superior: pequeno detonador de nonel com atraso de 2 ms para encadear tubos de nonel; meio: detonador classe B SPD; inferior: detonador classe C SPD
Inserindo detonadores em blocos de explosivo C-4

Um detonador , frequentemente uma cápsula de detonação , é um dispositivo usado para acionar um dispositivo explosivo . Os detonadores podem ser iniciados química, mecânica ou eletricamente, sendo os dois últimos os mais comuns.

O uso comercial de explosivos usa detonadores elétricos ou o fusível tampado, que é um comprimento de fusível de segurança ao qual um detonador comum foi conectado. O explosivo primário de muitos detonadores é um material denominado composto ASA. Este composto é formado de azida de chumbo , estifnato de chumbo e alumínio e é pressionado no lugar acima da carga de base, geralmente TNT ou tetril em detonadores militares e PETN em detonadores comerciais.

Outros materiais, como DDNP ( diazo dinitro fenol ), também são usados ​​como carga primária para reduzir a quantidade de chumbo emitida na atmosfera pelas operações de mineração e pedreiras. Os detonadores antigos usavam fulminato de mercúrio como primário, muitas vezes misturado com clorato de potássio para produzir um melhor desempenho.

Uma tampa de detonação é um pequeno dispositivo explosivo primário sensível geralmente usado para detonar um explosivo secundário maior, mais poderoso e menos sensível , como TNT , dinamite ou explosivo plástico .

As cápsulas de detonação vêm em uma variedade de tipos, incluindo cápsulas não elétricas, elétricas e fusíveis. Eles são usados ​​em mineração comercial, escavação e demolição . Os tipos elétricos são acionados por uma curta rajada de corrente enviada por uma máquina de detonação por meio de um longo fio até a tampa para garantir a segurança. As tampas dos fusíveis tradicionais têm um fusível que é aceso por uma fonte de chama, como um fósforo ou um isqueiro.

Necessidade de detonadores

A necessidade de detonadores, como cápsulas de detonação, veio do desenvolvimento de explosivos mais seguros. Diferentes explosivos requerem diferentes quantidades de energia (sua energia de ativação ) para detonar. A maioria dos explosivos comerciais é formulada com uma alta energia de ativação, para torná-los estáveis ​​e seguros para o manuseio, de forma que não explodam se caírem acidentalmente, forem manuseados incorretamente ou expostos ao fogo. Eles são chamados de explosivos secundários . No entanto, eles são correspondentemente difíceis de detonar intencionalmente e requerem uma pequena explosão inicial. Isso é fornecido por um detonador.

Um detonador contém um explosivo primário de fácil ignição que fornece a energia de ativação inicial para iniciar a detonação na carga principal. Explosivos comumente utilizados em detonadores incluem fulminante mercúrio , azida de chumbo , estifnato de chumbo , tetril , e DDNP . As cápsulas de detonação e alguns detonadores são armazenados separadamente e não são inseridos na carga explosiva principal até pouco antes do uso, mantendo a carga principal segura. As primeiras detonações também usavam fulminato de prata, mas ele foi substituído por explosivos primários mais baratos e mais seguros. A azida de prata ainda é usada às vezes, mas muito raramente devido ao seu alto preço.

Detonadores são perigosos para o manuseio de pessoal não treinado, pois contêm explosivo primário. Às vezes, eles não são reconhecidos como explosivos devido à sua aparência, causando ferimentos.

Tipos

Detonadores comuns

Detonadores comuns geralmente assumem a forma de explosivos baseados em ignição. Embora sejam usados ​​principalmente em operações comerciais, os detonadores comuns ainda são usados ​​em operações militares. Esta forma de detonador é mais comumente iniciada por meio de um fusível de segurança e usada em detonações não urgentes, por exemplo, descarte de munições convencionais . Os detonadores bem conhecidos são a azida de chumbo [Pb (N 3 ) 2 ], a azida de prata [AgN 3 ] e o fulminato de mercúrio [Hg (ONC) 2 ].

Detonadores elétricos

Existem três categorias de detonadores elétricos: detonadores elétricos instantâneos ( IED ), detonadores com retardo de curto período ( SPD ) e detonadores com retardo de longo período ( LPD ). SPDs são medidos em milissegundos e LPDs são medidos em segundos. Em situações onde a precisão de nanossegundos é necessária, especificamente nas cargas de implosão em armas nucleares , detonadores explosivos são empregados. A onda de choque inicial é criada pela vaporização de um pedaço de fio fino por uma descarga elétrica . Um novo desenvolvimento é um detonador slapper , que usa placas finas aceleradas por um fio ou folha eletricamente explodido para aplicar o choque inicial. Ele está em uso em alguns sistemas de armas modernos. Uma variante desse conceito é usada em operações de mineração, quando a folha é explodida por um pulso de laser entregue à folha por fibra óptica .

  • Corte de fios de platina para uso em detonadores, 1955

  • Produção de cápsulas de detonação, Hercules Powder Company , 1955

  • Inserindo plugue e fio de ponte em detonadores elétricos, 1955

Detonadores não elétricos

Um detonador não elétrico é um detonador de tubo de choque projetado para iniciar explosões, geralmente para fins de demolição de edifícios e para uso na detonação de rocha em minas e pedreiras. Em vez de fios elétricos, um tubo de plástico oco fornece o impulso de disparo ao detonador, tornando-o imune à maioria dos perigos associados à corrente elétrica dispersa. Consiste em um tubo plástico de três camadas de pequeno diâmetro revestido na parede mais interna com um composto explosivo reativo que, quando inflamado, propaga um sinal de baixa energia, semelhante a uma explosão de poeira. A reação viaja a aproximadamente 6.500 pés / s (2.000 m / s) ao longo do comprimento do tubo com mínima perturbação fora do tubo. Os detonadores não elétricos foram inventados pela empresa sueca Nitro Nobel nas décadas de 1960 e 1970 e lançados no mercado de demolições em 1973.

Detonadores eletrônicos

Na mineração civil, os detonadores eletrônicos têm melhor precisão para atrasos. Detonadores eletrônicos são projetados para fornecer o controle preciso necessário para produzir resultados de detonação precisos e consistentes em uma variedade de aplicações de detonação nas indústrias de mineração, pedreiras e construção. Detonadores eletrônicos podem ser programados em incrementos de milissegundos ou sub-milissegundos usando um dispositivo de programação dedicado.

Detonadores sem fio

Detonadores eletrônicos sem fio estão começando a estar disponíveis no mercado de mineração civil. Sinais de rádio criptografados são usados ​​para comunicar o sinal de explosão a cada detonador no momento correto. Embora atualmente caros, os detonadores sem fio podem permitir novas técnicas de mineração, já que várias explosões podem ser carregadas de uma vez e disparadas em sequência, sem colocar os humanos em perigo.

Número 8 detonadores

Uma tampa de jateamento de teste número 8 contém 2 gramas de uma mistura de 80 por cento de fulminato de mercúrio e 20 por cento de clorato de potássio, ou uma tampa de detonação de força equivalente. Um limite de força equivalente compreende 0,40-0,45 gramas de carga de base PETN prensado em um invólucro de alumínio com espessura inferior não superior a 0,03 de uma polegada, a uma gravidade específica não inferior a 1,4 g / cc, e preparado com pesos padrão de primer dependendo do fabricante. [1]

Tipos de detonadores

Diagrama de corte de vários tipos de detonadores e detonadores.

Boné de detonação de fusível pirotécnico

O tipo mais antigo e simples de tampa, as tampas dos fusíveis são um cilindro de metal, fechado em uma das extremidades. Da extremidade aberta para dentro, há primeiro um espaço vazio no qual um fusível pirotécnico é inserido e cravado, em seguida, uma mistura de ignição pirotécnica, um explosivo primário e, em seguida, a carga explosiva detonante principal.

O principal risco de detonadores pirotécnicos é que, para o uso adequado, o fusível deve ser inserido e então prensado no lugar, esmagando a base da tampa ao redor do fusível. Se a ferramenta usada para crimpar a tampa for usada muito perto dos explosivos, o composto explosivo primário pode detonar durante a crimpagem. Uma prática perigosa comum é frisar as tampas com os dentes; uma detonação acidental pode causar ferimentos graves na boca.

As cápsulas de detonação do tipo fusível ainda estão em uso ativo hoje. Eles são o tipo mais seguro de usar em torno de certos tipos de interferência eletromagnética e têm um retardo de tempo embutido quando o fusível queima.

Tampa de jateamento elétrico de embalagem sólida

Os detonadores elétricos de bloco sólido usam um fio de ponte fino em contato direto (portanto, bloco sólido) com um explosivo primário, que é aquecido pela corrente elétrica e causa a detonação do explosivo primário. Esse explosivo primário então detona uma carga maior de explosivo secundário.

Alguns fusíveis de pacote sólido incorporam um pequeno elemento de retardo pirotécnico, de até algumas centenas de milissegundos, antes de a tampa disparar.

Boné de jateamento elétrico com cabeça de fusível ou fósforo

Os detonadores do tipo fósforo usam um fósforo elétrico (folha isolante com eletrodos em ambos os lados, um fio de ponte fino soldado nas laterais, tudo mergulhado em mistura de ignição e saída) para iniciar o explosivo primário, em vez de contato direto entre o fio de ponte e o explosivo primário . O fósforo pode ser fabricado separadamente do restante da tampa e montado somente no final do processo.

As tampas de tipo de correspondência são agora o tipo mais comum encontrado em todo o mundo.

Detonador de bridgewire explosivo ou tampa de detonação

Artigo principal: Detonador de bridgewire explosivo

Este tipo de detonador foi inventado na década de 1940 como parte do Projeto Manhattan para desenvolver armas nucleares. O objetivo do projeto era produzir um detonador que agisse de forma muito rápida e previsível. As tampas elétricas do tipo Match e Solid Pack levam alguns milissegundos para disparar, enquanto a ponte aquece e aquece o explosivo até o ponto de detonação. Detonadores explosivos em ponte ou EBW usam uma carga elétrica de voltagem mais alta e um fio em ponte muito fino, 0,04 polegada de comprimento e 0,0016 de diâmetro (1 mm de comprimento, 0,04 mm de diâmetro). Em vez de aquecer o explosivo, o fio do detonador EBW é aquecido tão rapidamente pela alta corrente de disparo que o fio vaporiza e explode devido ao aquecimento da resistência elétrica. Essa explosão eletricamente acionada então dispara o explosivo iniciador do detonador (geralmente PETN ).

Alguns detonadores semelhantes usam uma folha de metal fina em vez de um fio, mas operam da mesma maneira que os verdadeiros detonadores em ponte.

Além de disparar muito rapidamente quando ativados corretamente, os detonadores EBW estão protegidos contra eletricidade estática dispersa e outras correntes elétricas. Corrente suficiente e o bridgewire podem derreter, mas é pequeno o suficiente para não detonar o explosivo iniciador, a menos que toda a carga de alta tensão de alta corrente passe pelo bridgewire. Detonadores EBW são usados ​​em muitas aplicações civis onde sinais de rádio, eletricidade estática ou outros riscos elétricos podem causar acidentes com detonadores elétricos convencionais.

Detonador Slapper ou tampa de detonação

Artigo principal: detonador Slapper

Os detonadores Slapper são uma melhoria dos detonadores EBW. Slappers, em vez de usar diretamente a folha de explosão para detonar o explosivo iniciador, usam a vaporização elétrica da folha para conduzir um pequeno círculo de material isolante, como filme PET ou kapton, por um orifício circular em um disco adicional de material isolante. Na extremidade desse buraco está uma bolinha de explosivo iniciador convencional.

A eficiência de conversão de energia elétrica em energia cinética do disco voador ou slapper pode ser de 20–40%.

Uma vez que o slapper impacta uma ampla área - 40 milésimos de polegada (cerca de um mm) de diâmetro - do explosivo, ao invés de uma linha fina ou ponto como em uma folha explodindo ou detonador de ponte, a detonação é mais regular e requer menos energia. A detonação confiável requer o aumento de um volume mínimo de explosivo para as temperaturas e pressões nas quais a detonação começa. Se a energia é depositada em um único ponto, ela pode irradiar no explosivo em todas as direções em ondas de rarefação ou expansão, e apenas um pequeno volume é eficientemente aquecido ou comprimido. O disco voador perde energia de impacto em seus lados para ondas de rarefação, mas um volume cônico de explosivo é comprimido com eficiência pelo choque.

Detonadores Slapper são usados ​​em armas nucleares . Esses componentes requerem grandes quantidades de energia para iniciar, tornando extremamente improvável que sejam descarregados acidentalmente.

Iniciadores de munição a laser

Nesse tipo, um pulso de laser passa por uma fibra óptica para atingir e, assim, iniciar um explosivo dopado com carbono. Esses iniciadores são altamente confiáveis. A iniciação não intencional é muito difícil porque o explosivo só pode ser detonado pelo laser conectado, que é precisamente ajustado para fazê-lo, ou por um laser completamente independente que corresponda.

História

O primeiro detonador ou detonador foi demonstrado em 1745, quando o médico e farmacêutico britânico William Watson mostrou que a faísca elétrica de uma máquina de fricção poderia acender uma pólvora negra, por meio da ignição de uma substância inflamável misturada com a pólvora negra.

Em 1750, Benjamin Franklin, na Filadélfia, fez uma cápsula de detonação comercial que consistia em um tubo de papel cheio de pólvora negra , com fios conduzindo em ambos os lados e enchimento vedando as pontas. Os dois fios se aproximaram, mas não se tocaram, então uma grande descarga de faísca elétrica entre os dois fios dispararia a tampa.

Em 1832, um detonador de fio quente foi produzido pelo químico americano Robert Hare , embora tentativas semelhantes já tivessem sido feitas pelos italianos Volta e Cavallo. Hare construiu sua cápsula de detonação passando um fio de fita múltipla por uma carga de pólvora dentro de um tubo de estanho; ele havia cortado todos os fios finos, exceto um fio, de modo que o fio fino servisse como fio de ponte quente. Quando uma forte corrente de uma grande bateria (que ele chamou de "deflagrador" ou "calorimotor") passou pelo fio fino, ele ficou incandescente e acendeu a carga de pólvora.

Em 1863, Alfred Nobel percebeu que embora a nitroglicerina não pudesse ser detonada por um fusível, ela poderia ser detonada pela explosão de uma pequena carga de pólvora, que por sua vez foi acesa por um fusível. Em um ano, ele estava adicionando fulminato de mercúrio às cargas de pólvora de seus detonadores e, em 1867, estava usando pequenas cápsulas de cobre de fulminato de mercúrio, acionadas por um fusível, para detonar a nitroglicerina.

Em 1868, Henry Julius Smith, de Boston, introduziu uma tampa que combinava um ignitor por centelha e um fulminato de mercúrio, a primeira tampa elétrica capaz de detonar dinamite.

Em 1875, Smith - e depois em 1887, Perry G. Gardner de North Adams, Massachusetts - desenvolveu detonadores elétricos que combinavam um detonador de fio quente com um explosivo fulminato de mercúrio. Estas foram as primeiras cápsulas de detonação de tipo geralmente moderno. As tampas modernas usam explosivos diferentes e cargas explosivas primárias e secundárias separadas, mas geralmente são muito semelhantes às tampas de Gardner e Smith.

Smith também inventou a primeira fonte de alimentação portátil satisfatória para acender cápsulas de detonação : um magneto de alta tensão que era acionado por uma cremalheira e um pinhão , que por sua vez era acionado por uma alavanca em T empurrada para baixo.

As tampas de fósforo elétricas foram desenvolvidas no início de 1900 na Alemanha e se espalharam para os Estados Unidos na década de 1950, quando a ICI International comprou a Atlas Powder Co. Essas tampas de fósforo se tornaram o tipo de tampa padrão mundial predominante.

Variações ficcionais

Veja também

Referências

Leitura adicional

  • Cooper, Paul W. Explosives Engineering . New York: Wiley-VCH, 1996. ISBN  0-471-18636-8 .

links externos