O 2,2',4,4',6,6'-hexanitroestilbeno (HNS), material energético utilizado na confecção de detonadores, cordéis de detonação e reforçadores, é um composto nitroaromático estável a variações térmicas e com pouca sensibilidade a estímulos como atrito e impacto. A obtenção do HNS por meio do processo Shipp foi estudada neste trabalho, onde foram realizadas variações processuais com o objetivo de ampliar o rendimento reacional do processo. O material obtido foi então purificado e caracterizado. As propriedades apresentadas pelo HNS sintetizado foram comparadas com os dados obtidos nas literaturas pesquisadas, bem como com uma amostra física, estando os resultados dos ensaios em conformidade com a amostra física e com os dados da literatura. O trabalho apresenta ainda métodos de quantificação do teor de HNS quando em mistura com TNT, sendo esses métodos baseados na Cromatografia a Líquido de Alta Performance (HPLC), Termogravimetria (TG) e Espectroscopia na Região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FT-IR). Uma rota de síntese por meio da oxidação catalítica do TNT em meio básico também é apresentada neste trabalho, onde foi analisada a eficiência da conversão do TNT em HNS sob influência de variações dos parâmetros reacionais, tais como: tempo, temperatura e relação de catálise.

Os altos explosivos são ferramentas usadas em diferentes áreas de pesquisa e são componentes críticos em armas convencionais e nucleares. Para se obter mais energia em menor volume, iniciou-se o desenvolvimento dos explosivos plásticos (PBX). Os PBXs foram desenvolvidos para reduzir a sensibilidade do explosivos, e são amplamente usados em ambas as aplicações, civil e militar, onde alta performance seja requerida. Um método para obtenção de cargas explosivas é a prensagem do explosivo coberto por meio de prensa hidráulica, e representa o mais importante processo para manufatura de cargas explosivas de alto desempenho. Como os armamentos podem ser expostos em ambientes térmicos e mecânicos agressivos, é importante caracterizar os PBXs, de modo a conhecer seu comportamento e propriedades. Portanto, contribuindo para a pesquisa de PBXs, foi desenvolvida nesta Tese uma metodologia para caracterizar e quantificar o teor de polímero em PBX por Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FT-IR), utilizando-se como técnicas de referência para o método quantitativo, a Cromatografia a Líquido de Alta Performance (HPLC) e a Termogravimetria (TG). A metodologia proposta para a quantificação dos polímeros em PBX usando técnica FT-IR de Reflexão Total Atenuada (ATR) e Universal Reflexão Total Atenuada (UATR) apresentou excelentes resultados, mostrando-se mais rápida que as metodologias usuais e eliminando a desvantagem da geração de resíduos químicos. Tendo-se ainda a destacar que o desenvolvimento desta metodologia FT-IR, incluindo técnicas de análise de superfície, para quantificar polímeros, constitui uma nova linha de pesquisa em nosso Centro de Pesquisa, a qual já está servindo de base para desenvolvimento de novas metodologias aplicadas no setor aeroespacial.

Este trabalho tem por foco propor uma metodologia para desenvolvimento de rotas de fuga em um depósito de explosivos. O trabalho se desenvolveu tendo por base o arranjo físico uma empresa fictícia, chamada ALFA, a qual possua em seu espaço físico alguns depósitos de material explosivo. Primeiramente foi feito um apanhado de estudos existentes sobre efeitos de fragmentação e de onda de choque, resultantes de uma detonação. Em seguida, a partir da disposição física imaginada para a empresa Alfa, foi criado um plano diretor (um mapa aéreo do local) onde foram identificados os locais de risco pontual, em que alguma detonação poderia ocorrer. Para cada depósito de explosivo imaginado foi criada uma descrição de suas dimensões físicas e das características energéticas e físicas dos materiais que ali estariam estocados. A partir dessas descrições foi feito um mapa das regiões dentro da área física de Alfa que estavam sujeitas a serem alvejadas por fragmentos ou frentes de onda de choque, resultantes das detonações nesses depósitos de explosivo. Uma vez caracterizado o cenário, enfim, foi proposta a utilização de um algoritmo de busca informada, chamado A* (A-estrela), que fosse capaz de achar a rota entre dois pontos quaisquer do ambiente que tivesse a menor exposição possível aos agentes de risco resultantes de alguma explosão acidental nesse ambiente. O algoritmo utiliza parâmetros que foram calibrados para que as soluções geradas pelo algoritmo apresentassem propriedades prescritas pela teoria. Uma vez calibrado o algoritmo, foram geradas as rotas de fuga otimizadas heuristicamente.

O objetivo desta dissertação foi a síntese de ciclotetrametileno tetranitroamina (HMX, octogênio), um material altamente energético, e sua caracterização por diversas técnicas. A caracterização deste material foi feita por cromatografia líquida (HPLC), calorimetria de exploratória diferencial (DSC), microscopia eletrônica de varredura (SEM), e espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), utilizando técnicas de transmissão, reflexão e/ou detecção fotoacústica (PAS), em ampla faixa espectral. O teor de HMX em misturas com ciclotrimetileno trinitroamina (RDX, hexogênio) foi determinado por FTIR de transmissão, nas regiões do infravermelho médio (MIR) e próximo (NIR), enquanto que a detecção de b em a HMX foi determinada por FTIR-MIR de transmissão, e a análise de cobertura de HMX foi feita utilizando-se as técnicas de FTIR-MIR e PAS (detecção fotoacústica). Foi avaliada a aplicabilidade das técnicas FTIR para a caracterização das formas a, b e g HMX e de misturas com outros explosivos, sendo verificado que, o uso dessas técnicas para a caracterização e quantificação de misturas explosivas de HMX e RDX, é útil para a especificação de explosivos.

O mecanismo da decomposição de nitraminas, especialmente do HMX, é complexo e depende das condições experimentais utilizadas. Além disso, com a variedade de métodos de cálculo disponíveis, os valores dos parâmetros cinéticos encontrados na literatura variam numa ampla faixa de valores. Este trabalho visa encontrar a melhor condição experimental e o melhor método de cálculo para obtenção de parâmetros cinéticos baseado na comparação de ensaios realizados com as técnicas DSC e TG nos modos isotérmicos e não-isotérmicos com ensaios de explosão térmica, "slow cookoff", realizados com corpos-de-prova de explosivo PBX contendo 80% de HMX e 20% de ligante poliuretânico na razão de aquecimento de 3C/h. As técnicas DSC e TG são boas ferramentas pois são seguras e permitem variações das condições experimentais. Foi avaliada a influência da granulometria, da quantidade de massa, da razão de aquecimento e da temperatura das isotermas. O método de cálculo mais indicado para obtenção de parâmetros cinéticos é o método isoconversional. Os ensaios de explosão térmica mostraram que a decomposição do PBX/HMX ocorre em quatro etapas. Foi observado que antes da decomposição atingir a etapa final, a reação não se auto-sustenta se a fonte de calor externa for retirada. Após um tratamento térmico até temperaturas em que ocorram degradação parcial, o tempo de indução torna-se menor e a temperatura de explosão foi 20C mais baixa. Baseado nos resultados, recomenda-se que o uso de composições PBX/HMX seja em temperaturas abaixo de 130C.

Os materiais energéticos compósitos têm tempo de vida útil dependente de vários fatores que podem reduzir esta estimativa, tais como temperatura, umidade, e a proximidade de outros produtos químicos. Em função de estes materiais serem utilizados como principal matéria prima para a fabricação de propelentes e explosivos, há uma necessidade de conhecer os processos de decomposição destes explosivos e as principais causas que podem influenciar na segurança, no manuseio e na estocagem por longos períodos sem perder as propriedades, as quais foram desenvolvidas. Com o desenvolvimento e fabricação de explosivos e propelentes pela Divisão de Sistemas de Defesa - ASD torna-se evidente a utilização de metodologias que possam ser utilizadas para validar a vida útil destes artefatos bélicos para a segurança do pessoal e das instalações. Neste trabalho foram utilizadas análises térmicas de Calorimetria Exploratória Diferencial, Termogravimetria, análise de estabilidade química a vácuo, e testes de descarga eletrostática para verificar as condições do explosivo após a maceração e cura, comparando com os testes realizados após o envelhecimento acelerado, conforme os parâmetros cinéticos obtidos pela técnica de DSC e pelos métodos de Ozawa e método de Kissinger. A energia de ativação apresentou um valor aproximado de 200 KJmol-1, com desvio patrão de 1 % para ambos os lotes, após um período de 12 e 7 anos de envelhecimento natural a 25 C e mais 25 semanas de envelhecimento acelerado a 60 C.

Os principais impactos ambientais decorrentes de desmontes de rochas com explosivos estão associados à geração de vibrações no maciço circundante e pressão acústica. Para o monitoramento sismográfico apropriado, é fundamental que o sensor esteja bem acoplado ao meio, possibilitando a medição acurada da vibração do terreno. Devido à existência de diversas recomendações a respeito da montagem dos sensores de vibração (geofones) em campo, este estudo tem o intuito de avaliar os métodos de acoplamento de geofone mais comuns, determinando quais são aceitáveis para um adequado monitoramento sismográfico. Dessa forma, foi estudada a influência de quatro métodos de fixação nos parâmetros de vibração. Para este propósito, o primeiro geofone foi colocado sob um saco de areia, o segundo foi enterrado no solo, o terceiro foi cravado no solo e o quarto foi livremente colocado sobre o solo. Estes geofones foram dispostos lado a lado e as vibrações de desmontes com explosivos de uma mina de carvão a céu aberto foram monitoradas. As vibrações foram analisadas em termos de velocidade de vibração de partícula de pico, históricos temporais e frequência associada à vibração. Os resultados obtidos indicaram o desacoplamento do geofone sob saco de areia, descartando o método. O enterramento do geofone se mostrou preferível, entretanto, o uso de cravos registrou bom acoplamento. A colocação do geofone sobre o solo se mostrou aceitável de acordo com o nível de aceleração de vibração, decorrente do desmonte. / The main environmental impacts from rock blasting are ground vibrations and air overpressure. For proper blast vibration monitoring, it is critical that the sensor be coupled to the medium, enabling accurate measurement of ground vibration. Due to the existence of several recommendations regarding the mounting of vibration sensors (geophones) in the field, this study intends to evaluate the most common geophone coupling methods, determining which are acceptable for adequate vibration monitoring. The influence of four mounting methods on vibration parameters was studied. For this purpose, the first geophone was sandbagged, the second one was buried in soil, the third one was spiked and the fourth one was placed freely on the ground. These geophones were mounted side by side and ground vibrations at an opencast coal mine were monitored. The vibrations were analyzed in terms of peak particle velocity, time histories and frequency spectra. The results indicated the decoupling of the sandbagged geophone, discarding the method. The burial of the geophone proved to be preferable, however, the use of spikes recorded good coupling. The free placement of geophone proved to be acceptable according to the expected acceleration level.

Desmonte de rochas com explosivos em áreas próximas a residenciais têm ocorrido com frequência em várias localidades em todo o Brasil. Atividades relacionadas a mineração e em especial as detonações causam muitos problemas visto que geram incômodo às comunidades vizinhas resultante de níveis elevados de pressão acústica (ruído) na atmosfera e reclamações de rachaduras em paredes das residências associadas com a propagação de vibrações no terreno. A necessidade de se obter uma melhor compreensão de como estruturas típicas da construção civil nacional respondem as vibrações geradas pelas detonações se torna evidente, bem como uma avaliação conjunta da influência de outras forças, tais como, condições meteorológicas (variações diárias de temperatura e umidade relativa do ar) que começam a agir sobre os materiais constituintes das estruturas desde o momento da construção e durante toda sua vida útil. Nesse contexto, definiu-se como meta dessa pesquisa investigar a resposta deformacional de construções de alvenaria frente aos estímulos provocados por diferentes níveis de vibração e pressão acústica gerados pelo desmonte de rochas com explosivos em diferentes condições geológicas, comparando-as com os efeitos das variações climáticas de temperatura e umidade. Visando o atendimento desta demanda, a resposta de três estruturas, duas residenciais e uma comercial, a diferentes operações com desmonte de rochas (mineração de carvão e pedreira) foram avaliadas. A movimentação das paredes de estruturas de alvenaria, comumente encontradas no entorno de empreendimentos mineiros, foi registrada com sensores de velocidade instalados nas paredes e os resultados foram correlacionados com os níveis de vibração no terreno e pressão acústica (ruído) na atmosfera que provocaram esta movimentação. A partir dos resultados das medições da movimentação das estruturas, deformações induzidas nas paredes, geradas durante trações no plano e flexões fora do plano das paredes, foram computadas e comparadas com os limites de ruptura do material mais fraco que constitui as paredes das estruturas. Em conjunto com o monitoramento da movimentação das estruturas, variações na abertura de rachaduras existentes no reboco no interior ou exterior das estruturas induzidas por forças dinâmicas (detonações) e estática (variações climáticas) foram registradas por meio de sensores de deslocamento instalados em ambos lados das rachaduras. As respostas das estruturas apresentaram excelente acoplamento da fundação com o terreno e nenhuma movimentação livre (ressonância) das paredes das estruturas foi observada após a passagem das ondas sísmicas, indicando que as estruturas seguem muito perto as excitações provocadas pelas vibrações no terreno do terreno e param de movimentar junto com o mesmo. Devido às ondas sísmicas e acústicas atingirem quase que ao mesmo tempo as estruturas, foi difícil separar a influência de cada estímulo. As deformações calculadas foram inferiores as necessárias para induzir rachaduras na argamassa utilizada como reboco nas paredes, considerada como o material mais frágil dentre os constituintes das paredes das estruturas. A resposta deformacional das rachaduras frente às variações climáticas diárias de temperatura e humidade relativa do ar foi superior as variações resultantes da influência das vibrações geradas pelas detonações. / Blasting near residential areas has become frequent in many locations throughout Brazil. Activities related to mining and in especial blasting have become a problem as they generate a potential nuisance to nearby communities resulting from high air sound pressure levels and can result in claims of wall cracking associated with ground vibrations. It was deemed necessary to have a better understanding of how structures of typical national construction respond to blast vibrations and compare this response to other forces, such as, environmental forces that naturally act on these structures since the moment they are constructed and throughout the entire life of the structure. The response of three structures, two residential and one office building, to different blasting activities (coal and quarry blasting) were evaluated in this study. Whole structure motions and the movement of existing cracks were measured in masonry built structures commonly found near mining operations. Whole structure and mid-wall motions were measured at upper and lower corners and on mid-walls using single-axis velocity transducers and compared with ground motions and air sound pressure excitations, measured next to the structures using a tri-axial geophone and microphone. Dynamic (blast-induced) and static (weather-induced) changes in crack width of existing interior and exterior wall cracks in the cement grout, typically used as wall coverage, were recorded. Dynamic structure and crack motions during blasting were time-correlated with ground vibrations and air sound pressure levels. Wall strains generated during out-of plane bending and in-plane tensile strains were computed and compared with the failure strains for the weakest material comprising the wall construction. Long-term crack movement with variations in temperature and humidity were compared with blast-induce peak crack displacements. The structures response showed good coupling of the foundations with the ground and no free-response was observed after the cessations of the ground excitations, indicating the structures are rigid following very close the ground excitation. Because air sound pressure levels and ground motions arrived at the same time in the structures, it was difficult to separate the influence of each stimulus. Calculated strains were lower than the required to induce cracks in the cement grout and environmental-induced crack response, resultant from daily changes in temperature and humidity, were greater than the response caused by blast-induced ground motions and air sound pressure levels in crack aperture.

La presente investigación está enfocada en la industria de explosivos, la cual trabaja directamente con distintos sectores en el país, tales como el sector de construcción, el sector de defensa y la industria minera, siendo esta última la que durante los últimos 60 años ve a los explosivos como recurso necesario y primordial, para ejercer su determinado fin. Por esto, el foco de la presente tesis es analizar cuáles son los principales factores que influyeron a las exportaciones de explosivos fabricados a partir del nitrato de amonio (emulsiones), las cuales poseen la partida arancelaria (3602002000), durante los años 2006 al 2017 hacia nuestro país vecino del sur Chile. Para esto la investigación tomo como base diversos estudios tales como Dynamite Market Global Forecast, Global Ammonium Nitrate Explosive Market Size and Industry Trends los cuales detallan sobre un conjunto de factores que impulsan el crecimiento del mercado de explosivos en el mundo. Asimismo, este estudio se basa en un enfoque cualitativo para la determinación de los principales factores y un enfoque cuantitativo para el análisis de la información recabada. En una primera etapa cualitativa, se logró contrastar e identificar una serie de factores claves que influenciaron directamente a las exportaciones de emulsiones peruanas, las cuales se obtuvieron a partir de entrevistas a profundidad realizadas a especialistas dedicados a este rubro. Posterior a la identificación de los factores se compararon los datos obtenidos en una segunda parte de la investigación, la cual se basa en un análisis cuantitativo sobre la información obtenida. . / The present investigation is focused on the explosives industry, which works directly with different sectors in the country, such as the construction sector, the defense sector and the mining industry, the latter being the one that during the last 60 years sees explosives as a necessary and primary resource, to exercise their specific purpose. Therefore, the focus of this thesis is to analyze what are the main factors that influenced the exports of explosives manufactured from ammonium nitrate (emulsions), which have the tariff heading (3602002000), during the years 2006 to 2017 To our neighboring country in southern Chile. For this, the research was based on various studies such as Dynamite Market Global Forecast, Global Ammonium Nitrate Explosive Market Size and Industry Trends which detail a set of factors that drive the growth of the explosives market in the world. Likewise, this study is based on a qualitative approach for the determination of the main factors and a quantitative approach for the analysis of the information collected. In a qualitative first stage, it was possible to contrast and identify a series of key factors that directly influenced the exports of Peruvian emulsions, which were obtained from in-depth interviews with specialists dedicated to this area. After the identification of the factors, the data obtained in a second part of the investigation were compared, which is based on a quantitative analysis of the information obtained. / Tesis

Muchas filosofías, teorías y estrategias se han desarrollado desde hace varios años con el fin de ofrecer ventajas y beneficios en el desarrollo de operaciones eficientes como son: la planificación de requerimiento de materiales (MRPI y MRPII), la teoría de restricciones (TOC), balance de línea, just in time (JIT), lean manufacturing, entre otras. Asimismo certificaciones internacionales como ISO 9001, ISO 14000. Es así que se plantea el presente trabajo de tesis para proponer la implementación de la filosofía just in time con el fin de elevar la capacidad de producción de una planta de emulsión matriz y mejorar la gestión de los inventarios con el fin de obtener mayor eficiencia, reducción de costos y mejorar el tiempo de respuesta a la demanda de los clientes. / Tesis