En la ingeniería de minas, así como otras ramas de la ingeniería se requiere del uso de explosivos, debido a que los medios mecánicos ya no son aplicables. Los explosivos son sustancias químicas con cierto grado de inestabilidad en los enlaces atómicos de sus moléculas que, ante impulsos externos, propicia una reacción rápida de disociación, y un nuevo reagrupamiento en formas más estables. Esta reacción, de tipo oxidación-reducción es principalmente inducida térmicamente. Los explosivos rompen, trituran y pulverizan el material a su alrededor mediante la expansión súbita del volumen que sufren los productos de reacción en forma gaseosa,lo que genera a su vez una onda de compresión que recorre el medio circundante. Su poder expansivo es su capacidad de liberar la energía en un corto espacio de tiempo. El impulso energético que se genera en la reacción exotérmica produce tres tipos de reacción: combustión (<1m/s), deflagración (reacción subsónica) y detonación (combustión supersónica, contiene su propio oxígeno y genera onda de choque).Los estudios y modelos de los explosivos subyacen en la suposición de que toda la energía explosiva se libera durante la fase de detonación. Sin embargo, cuando un explosivo enriquecido se detona, parte de la energía total contenida dentro del explosivo se libera en una escala de tiempo del orden de microseg detrás del frente de detonación, y la porción remanente de la energía total se libera a una escala de tiempo del orden de 1 a 10 ms. La postcombustión de los productos se mejora usando geometrías confinadas,ya que la reverberación de las ondas de choque reflejadas calientan al material y se produce una mezcla con los productos del aire circundante. La postcombustión se ha estudiado ampliamente, en particular para explosivos deficientes de oxigeno tales como TNT y C4. Sin embargo, para una carga explosiva no confinada la mezcla de los productos de combustión con el aire es debe al crecimiento de inestabilidades en la interface. Para el caso de explosivos metalizados, que son formulaciones multifásicas destinadas a aumentar la fuerza explosiva por combustión después de la detonación, se usan partículas metálicas reactivas como núcleos haciendo que el campo de flujo se comporte en forma más compleja. La detonación de este tipo de explosivos las partículas dispersadas forma una nube expansiva con una distribución no uniforme en el espacio y en el tiempo. Aquí, la dinámica compleja del desplazamiento de la nube depende del tamaño de la partícula, su densidad, morfología así como de las propiedades intersticiales del fluido. La reacción de las partículas metálicas con las especies oxidantes adyacentes libera energía hacia el flujo a una velocidad dependiente de la densidad local (número de partículas) y cinética de la reacción. El objetivo del proyecto es el desarrollo de una cámara de detonación instrumentada para realizar experimentos y encontrar relaciones cualitativas de los parámetros de detonación sobre la fracción de energía total liberada a escalas de tiempo corta y larga. Conocer la velocidad, localización e intervalo de tiempo en el cual la energía secundaria se libera en forma experimental. Distinguir cuáles son los parámetros de los procesos físicos que hacen a una explosión sea autosustentada. Determinar un perfil dinámico que sea aplicado en la práctica, en donde la colocación de explosivos y su cantidad sea en forma optimizada con el propósito de ahorrar energía y minimizar efectos colaterales al medio ambiente. Para lo cual, se determinarán parámetros que robustecerán a modelos analíticos y numéricos con el fin de simular escenarios en campo. Se propone seguir la dinámica y cinética de la explosión antes y después de la onda de detonación. La explosión será emulada con microexplosivos de azida de plata e iniciada con el enfoque de un pulso láser a través de la cámara de detonación. El proyecto se planea para ser realizado en dos etapas: la primera se desarrollará la cámara de detonación instrumentada y calibrada; en donde se realicen las primeras pruebas experimentales que emulen el comportamiento de cargas explosivas (tanto confinadas como libres) mediante la ignición de un microexplosivo activada por un pulso láser. En la segunda etapa se espera desarrollar las pruebas pertinentes incorporando partículas metálicas en el medio de contención con diferente distribución. Cabe señalar que un proyecto interno del Instituto de Ingeniería a patrocinado la compra de materiales y ya se tiene la cámara exterior de la "cámara de detonación", en este mismo año se empezará con la integración de la cámara interna. Se espera que cuando se inicie este proyecto ya tengamos la estructura completa de la "cámara de detonación" para iniciar su instrumentación. Resultados esperados con respecto al proceso de la emulación de cargas explosivas a nivel laboratorio. Cámara de detonación instrumentada y calibrada para realizar experimentos que emulan explosiones a escala de laboratorio. Metodología del proceso de emulación de materiales explosivos considerando fenómenos de escala. Metodología de la síntesis de la Azida de plata. Comportamiento de la ignición del microexplosivo en función de su masa y potencia del pulso láser. Metodología para el monitoreo de la región del frente de onda anterior y posterior a ella. Resultados esperados respecto al proceso de la emulación de cargas explosivas mediante el análisis de video rápido, sensores puntuales de presión y espectroscopía resuelta en tiempo.Programas en Matlab para el proceso de análisis secuencial de imágenes y señales. Resultados esperados respecto a la formación de recursos humanos. Consolidación del grupo de trabajo, titular dos estudiantes de licenciatura, avance de una tesis de maestría y avance de una tesis de doctorado. Desarrollo de dos artículos uno a revista y otro a congreso nacional o internacional.

La ingeniería de minas así como otras ramas de la ingeniería requieren del uso de explosivos, siendo el sector minero el mayor usuario de este insumo y con ello generando un alto costo en la adquisición de él. Actualmente, en el mercado existen una gran cantidad de materiales explosivos y artificios de inicio, en estos últimos se han logrado diferencias de milisegundos entre retardos, este tipo de avances nos permite aumentar el control en las voladuras, variando ciertos patrones como son la distancia entre cargas (bordo y espaciamiento) y tiempo entre cargas (timing) Los explosivos rompen, trituran y pulverizan el material mediante la expansión súbita de su volumen lo cual genera una variación en las presiones generando una onda de choque, la cual se encarga en gran medida del trabajo mecánico que el explosivo debe realizar. Para alcanzar la eficiencia en todos los procesos que implica el uso de explosivos se propone este estudio. Ya que tendremos una cámara de detonación instrumentada donde se podrá emular la dinámica y la cinética de la explosión mediante microexplosivos iniciadas con pulso láser.