Autor: Mendez Rolando
Fecha publicación: 03/02/2011
Por fin ha llegado ese momento de la semana que tanto ha esperado. Es una mañana despejada, cielo limpio, no hace frió ni calor, y usted esta en la línea de tiro de su polígono. Su blanco esta esperándolo allá lejos, y usted ha colocado sobre el banco de tiro todo el bagaje de cosas ?imprescindibles? para una práctica como la gente: Termo, mate, bizcochitos de grasa, su recarga, catalejo, una impresión de su blanco en miniatura para marcar sus agrupaciones, lapicera para anotar.
Su fusil esta ahí mismo, apoyado sobre bolsas de arena y con el cerrojo abierto, a la espera de su voluntad.
En esta oportunidad, a la ansiedad normal de comenzar a tirar se suma algo más. Durante la semana ha recargado unos cartuchos para ese momento, pero en lugar de buscar superar la velocidad de la luz (que es lo que usualmente usted quiere conseguir), ha decidido encontrar la máxima precisión. Son cargas livianas, de baja velocidad. Su hombro le estará agradecido.
Coloca un cartucho en el cargador, mueve el cerrojo hacia delante hasta que oye ese hermoso "clap" del choque de la palanca al final del recorrido de cierre; respira hondo y se relaja?
Llego ese momento mágico del disparo.
Toma el fusil cruzando los brazos. El brazo izquierdo apenas sujeta la parte inferior trasera de la culata con dos dedos, para corregir la deriva. El otro en el pistolete, tratando de no presionarlo demasiado para que no se le cansen los músculos y empiece a temblar. Le apoya suavemente la mejilla a la culata, busca el centro del blanco en su retículo y cuando lo tiene comienza a presionar con el centro de la yema del dedo índice la cola del disparador, mientras suavemente exhala.
El momento del disparo lo sorprende. Siente como que ?se le escapo el tiro?. Pero eso era lo que estaba buscando. Lo que no lo sorprende es el estampido de su tiro. Era lo que esperaba de una carga reducida. No hay un gran rebufo y el ruido suena apagado, grave.
Llego la hora de usar el catalejo y ver resultados, no sin antes abrir el arma y despejar recamara.
Y ahí, precisamente ahí, comienza el calvario. El cerrojo no abre. Parece que estuviera soldado a la acción. Intenta todo, en última instancia, y ya con la bilis en el oído, golpea la bola de la palanca hacia abajo contra la mesa de madera. Y nada.
No entiende que ocurre. Por su cabeza pasa y repasa todo lo que ha hecho hasta ese momento, buscando respuestas. Y no las encuentra. Lo que iba a ser una mañana de aquellas, es un retorno de amargura a casa.
Es ahí cuando se instala esa pregunta, que suena mucho más fuerte que la demás:
"¿Como es posible que algo así pase con una carga reducida?"
¿De que estamos hablando?
Lo que le describí anteriormente, colocándolo a usted como protagonista, es lo que en Balística Interior se denomina "Contra explosión", también conocida como "Detonación". A pesar de lo desagradable que puede ser para cualquier tirador lo que anteriormente he descrito, las consecuencias finales del relato son las más benignas que se pudieran haber presentado.
En los casos más extremos las armas... simplemente estallan.
Pero, ¿que es la contra explosión? Bueno, es evidente que este fenómeno es un aumento inesperado e indeseado de la presión de trabajo producida por el disparo. Esta presión es de tal magnitud y se produce en un lapso de tiempo no previsto que provocan sucesos que van desde la incapacidad de abrir los mecanismos del arma hasta la destrucción completa de la misma.
Afirmar que la contra explosión es una cuestión de presiones es muy fácil de deducir, ya que no existe otra causa, en cualquier condición de tiro, que puede ocasionar semejante desastre. Lo que es aun imposible de explicar de manera certera es porque y como se produce este problema. Que es lo que pasa dentro de la vaina y como se comportan los actores de este drama para entregar los resultados que quedan a la vista.
¿De que NO estamos hablando?
Como he escrito la contra explosión se da por un desarrollo anormal en las presiones de trabajo durante el disparo. Ahora bien, hay muchísimas causas por las que pueden producirse presiones de trabajo extremas para un determinado cartucho y para el arma en su integridad física. Y no todas estas causas pueden ser atribuidas al fenómeno de la detonación. A decir verdad, y gracias a Dios, la contra explosión es la elevación desmedida y destructiva de la presión de trabajo más infrecuente de ocurrir en el tiro.
Algunas causas de generación de presiones excesivas, que no son contra explosión:
Cuando ocurre
Afortunadamente para nosotros, después de mas de ciento cincuenta años del uso del cartucho con vaina metálica, después de mas de ciento veinte años del uso de los propelentes de quemado progresivo, y después de estudiar muchos de los casos conocidos de contra explosión que se han producido, se conoce muy bien que es lo que NO hay que hacer para encontrarse frente a este problema.
En concreto, se conoce de manera lo suficientemente segura cuales son las circunstancias que deben coincidir para que las posibilidades de detonación sean por demás concretas.
Se sabe que este tipo de fenómenos se presenta más frecuentemente cuando concurren estos sucesos:
En resumen, las posibilidades de se produzca una contra explosión o detonación al momento del disparo aumentan considerablemente cuando:
"Se utilizan cartuchos cuyas vainas poseen un gran volumen interno, conteniendo una carga reducida de propelente de quemado progresivo lento, generalmente del tipo grano esférico (ball powder), con puntas de elevado peso".
Es importante hacer notar que lo anterior no es regla infalible, que hablo de probabilidad y no de seguridad, que un fenómeno tan indeseado como este puede darse en circunstancias distintas, aunque la probabilidad es mucho menor.
Como y porque
Antes de pretender explicar el como y porque de este fenómeno creo acertado dar una descripción somera de una combustión normal dentro de una vaina al momento del disparo.
Como se ha descrito antes, la principal característica de los propelentes de quemado progresivo, es su capacidad de quemarse de manera progresiva. Pero que es una combustión progresiva? Tratare de explicarlo aplicándolo directamente al ejemplo de una combustión al momento del disparo.
Si bien lo ideal seria dividir al interior de la vaina en una cantidad infinita de lo que llamare "zonas", a los efectos prácticos para su mejor comprensión, antes del momento del disparo, dividiré el interior de este hipotético cartucho en solo ocho zonas de similar volumen cada una.
Cuando el calor producido por el fulminante entra en contacto con el grano del propelente que se encuentra mas próximo al oído de comunicación entre el alojamiento del fulminante y el cuerpo de la vaina (digamos que esta es la zona uno de ocho), comienza una oxidación de dicho grano que deriva en desprendimiento de calor y gas por una reacción química entre el combustible (un compuesto nitrado) y el comburente (oxigeno), ambos estos constitutivos del mismo propelente. Este grano quema de manera progresiva (lo que implica que la combustión no es instantánea), desde la superficie exterior del mismo hacia su centro. Exactamente el mismo fenómeno ocurre en los granos de propelente que se encuentran próximos al anterior dentro de la misma zona, con lo que el volumen de gas producido es muchísimo mayor al volumen original que ocupaban los granos de propelente en esta zona antes de que comiencen a quemarse.
La temperatura de estos gases es altísima, y su reacción es la de todo fluido: expandirse en todas direcciones. Por ende, cuando los gases toman contacto con el propelente que se encuentra aun sin quemarse en la zona dos de la vaina se produce el mismo fenómeno descrito anteriormente, solo que a una velocidad mayor, ya que el inicio de la combustión en esta segunda zona se produce en distintas condiciones que el inicio en la primera, en lo relativo a temperatura y presión inicial se refiere. Recordemos que, antes de provocarse el disparo, en la zona uno se partió desde la temperatura ambiente y presión idéntica a la atmosférica.
Arde la segunda zona a mayor velocidad, y así se llega a la tercera, cuarta, quinta, etcétera, hasta que una gran parte del propelente contenido en las ocho zonas se ha quemado.
Ahora bien, en algún momento en medio del proceso antes descrito, otro fenómeno ha ocurrido en el cartucho. Debido al aumento de presión en el interior de la vaina, la punta, "la única parte móvil del cartucho", ha empezado a moverse hacia el interior del anima del caño. Y esto, que es obviamente lo que se espera que pase, tiene una consecuencia muy buena desde el punto de vista de la conservación del conjunto arma-cartucho en una sola pieza integra y en buenas condiciones.
La cámara de combustión que antes tenia un volumen igual al volumen interno de la vaina del cartucho no disparado ahora se ha ampliado, ya que el propio caño pasa a ser parte de la cámara de combustión debido a la translación de la punta por el mismo. Y esto hace que la presión que producen los gases en su intento por expandirse baje, de acuerdo al principio físico que dice que cualquier tipo de presión es la consecuencia de una fuerza aplicada sobre una superficie.
Llega un momento en que la punta sale del caño y la cámara de combustión adquiere un volumen tal que la presión de los gases generados desciende vertiginosamente y pasa a ser la misma del medio en que el arma se encuentra, o sea que vuelve a ser la presión de la atmósfera.
Ahora bien, en este "disparo" todo el conjunto se ha comportado como se espera que lo haga en virtud de que existió una relación armónica entre la velocidad en que los gases se generaron y la velocidad en que la cámara de combustión que lo contenían se ampliaba y provocaba que la presión de trabajo no sobrepasara los limites de resistencia estructurales del arma.
Hasta ahora, lo escrito se basa en comprobaciones. Es decir que lo que se lee esta probado y se conoce con un grado más que razonable de certeza que lo que se afirma es cierto.
Pero lo que sigue a continuación no esta probado y por ende no puede ser tomado como un hecho. Es nada más que lo que yo creo sobre este tema y una posible explicación del fenómeno. Lejos estoy de poder demostrar con hechos lo que escribiré, así que solo debe considerarse como una tesis, tan valida o tan equivocada como cualquier otra.
Y desde ya animo a quien quiera ampliar, o refutar lo que sigue a que lo haga. A mi me interesa aprender, y lo mejor para ello es comprobar que estoy equivocado y variar mi posición. Puede hacerlo a través de mi consultorio en el portal.
Una vaina de gran capacidad tiene como objeto principal, la contención de mayor cantidad de propelente. Y mayor cantidad de propelente es el medio para que la mayor cantidad de gases que estos produzcan puedan entregar más de su energía a la punta, y esta posea mayor velocidad inicial, lo que implica mayor energía.
Lo deseable para cualquier vaina, sea esta del volumen interior que sea, es que TODO su espacio interno este ocupado, en su mayor parte por propelente y el resto por la porción de punta introducida en ella. Ahora bien, al disminuir la cantidad de propelente a cargar para lograr una carga reducida, parte de ese volumen interno de la vaina, que se desea este ocupado completamente por el propelente, lo esta ahora ocupado solo por aire.
Entonces tenemos que, al momento del disparo, el cartucho que alimenta la recamara del arma en cuestión, y que posee en su interior las mismas ocho zonas del ejemplo anterior, posee algunas de estas zonas ocupadas en su totalidad por el propelente, otras ocupadas parcialmente, y por ultimo otras solo ocupadas por aire.
Se inicia el fulminante, que envía fuego hacia el interior de la vaina. Podemos suponer que la zona uno de esta vaina esta completamente llena. Entonces la combustión en esta zona se produce exactamente de la misma manera que en un cartucho normal. Pero cuando los gases llegan a la zona dos, encuentran que esta zona esta parcialmente ocupada. El propelente que allí se encuentra comienza a arder, los gases de este propelente (junto al que se ha generado en la zona uno, que siguen en expansión), no encuentran la oposición a su avance que supone el tener que atravesar un volumen ocupado por un sólido (que es el propelente faltante), y por ende la velocidad de translación de los mismos es mayor.
Además la forma del grano de propelente (esférico) permite una mayor aceleración de un fluido, ya que un cuerpo con esta forma no tiene aristas que provoquen turbulencias (que consumen energía y disminuyen la velocidad) al pasaje de la masa de gas. Por consecuencia, la forma del grano del propelente cargado se suma a la poca resistencia que opone el aire a la expansión del gas de la combustión.
En este punto de la combustión, la presión dentro de la vaina es mucho más alta que la inicial, pero aun no se ha llegado a un estado en que la punta, que con su movimiento por el caño "modera" el pico máximo de presión de trabajo de todo el conjunto, se haya movido. De todas maneras, aun no hay de que preocuparse ya que las paredes de la vaina, con la ayuda de las paredes de la recamara y el cierre por detrás están resistiendo sin problemas este aumento de presión.
Pero, ¿que sucede dentro de la vaina? Bueno, hay anormalidades en la velocidad de translación de estos gases, que tienen "mucho espacio libre" por donde expandirse. Llegan desde la zona dos hasta la base de la punta a la que aun no pueden mover (o quizás ya la han movido de su alojamiento pero la resistencia que opone el estriado del arma al paso de la misma es aun muy alta) y no tienen otra opción mas que retornar hacia el lugar de donde provienen.
Pero en todo este momento, los gases de la zona uno siguen en expansión, y también en las zonas tres y siguientes se han empezado a producir gases, que se suman en su recorrido al de la zona dos, con lo que se produce un choque de estas masas, que pugnan por un lugar por donde salir.
El aumento de presión provoca más y más calor del conjunto. Los granos que aun no arden reciben una inusual cantidad de este calor, ligados a una mayor presión, y se queman mucho mas rápidamente de lo que lo harían en condiciones ideales.
Los gases de esta combustión se suman a los que ya pugnan por encontrar una salida, y la punta aun no se ha movido lo suficiente como para satisfacer esta expansión no deseada, la vaina y la recamara cada vez hacen mas fuerza para soportar tal esfuerzo, pero están llegando a su limite estructural, la punta se mueve por el caño pero no lo suficientemente rápido (su aceleración es mucho menor a la aceleración de la expansión de los gases) hasta que, se produce la primera grieta en la vaina, que sigue hacia la recamara, y una vez que los gases han encontrado esa salida, no dejaran de expandirse y aumentar su velocidad de translación hasta que la presión que contienen sea idéntica a la atmosférica, profundizando en medio de este proceso la rotura de los metales que antes la contenían a tal velocidad que, desde el punto de vista del espectador exterior, lo que es un escape de gases a altísima velocidad se percibe como una explosión.
Sintetizando, la contra explosión o detonación se produce cuando, dentro de una vaina con un volumen inusualmente mayor de espacio vació, la combustión de un propelente de quemado lento se torna anormal (en lo que a su velocidad de quemado se refiere), provocando un pico de presión tan alto, y en un espacio tan pequeño de tiempo, que no puede ser soportado por el arma.
Y esto se produce porque ese volumen vació dentro de la vaina provoca que los gases se expandan a mayor velocidad de lo esperado al no ser frenados por la resistencia que le opone un sólido como son los granos de propelente que aun no han quemado.
Esto desencadena "rebotes o choques" entre la masa de gases creados con los que se van creando, lo que acelera aun mas a la combustión del propelente que aun no ha quemado.
Hasta que, en un determinado punto de este proceso, se llega hasta el límite estructural del arma y la misma queda inutilizada, o bien se pasa este limite y queda destruida.
Consejos útiles para una recarga reducida segura
Guiándonos exclusivamente por lo anterior, se puede llegar fácilmente a la conclusión de que cualquier tipo de carga reducida es una invitación al desastre. Y algo de razón existe en este pensamiento. En principio, hay que partir de la premisa que toda carga de un cartucho que se sale de los parámetros habituales para los que este cartucho ha sido diseñado (ya sea que se le pida al mismo mayores o menores prestaciones) aumentan las probabilidades de que algo salga mal. Simplemente se le esta pidiendo a un ingenio que haga algo para lo que no fue creado.
Por otro lado, en lo que a seguridad se refiere, para este tipo de cargas no existe el respaldo de una tabla de recarga publicada por algún fabricante. No se cuenta con esa tranquilidad que brinda el saber que los números que se leen en dicha tabla han sido obtenidos luego de una experimentación y utilización de recursos por encima de los que cualquier recargador promedio posee.
Pero existe la posibilidad de recargar a un cartucho de manera reducida y a la vez muy segura. Posibilidad esta avalada por muchísimos años de experiencia de recargadores, que han experimentado por si mismos y han obtenido resultados aceptables, en lo que al ítem seguridad se refiere.
En principio, no es aconsejable este tipo de recarga para aquellos que se inician en la actividad. Al no contar con tablas, la combinación correcta de los componentes del cartucho se decidirá en base al conocimiento adecuado de estos componentes y a la experiencia de uso con los mismos. Y este conocimiento y experiencia se hacen y profundizan a lo largo del tiempo y uso, del que carece el novato. Lo que creo mas acertado para el novel recargador que busca su carga reducida es utilizar la experiencia adquirida de aquellos recargadores mas avanzados. Conociendo el ambiente, se que siempre se podrá encontrar en un club de tiro a alguien dispuesto a dar una mano en estos temas, aunque mas no sea los datos necesarios para empezar.
Cada recarga reducida es única. Teniendo en mente que la principal premisa a tener en cuenta antes de siquiera dispararla (incluso mucho antes de evaluar si esta recarga cumple o no con lo que buscamos de ella) debe ser la seguridad en el uso, la evaluación de TODOS los componentes a usar deberá ser rigurosa, como así también todo lo relacionado al armado del cartucho final. Con esto se lograra que ese margen de duda que se posee disminuya a niveles aceptables para tomar la decisión de comenzar las pruebas en la línea de tiro.
Los puntos aquí tocados son aquellos que se refieren a la seguridad en el armado y uso de estos cartuchos especiales. Pero existen otros no enunciados aquí (aquellos que atañen a la precisión, velocidad, energía, etc.) que pueden ser importantes dependiendo del objeto de nuestra recarga y que habría que tener en cuenta. Claro esta, que esta nota apunta a la seguridad y por ellos no son tratados. Estos ítems solo pueden ser tenidos en cuenta a partir del conocimiento previo concreto de lo que se espera que haga ese cartucho que se cargara. Por lo tanto, son ítems que influyen específicamente en dicha búsqueda pero no necesariamente en cuestiones que atañen a la seguridad.
Conclusión
Para quienes se dedican al estudio y desarrollo de la balística llegar a una explicación correcta y probada sobre el como y porque del fenómeno de la contra explosión es técnicamente difícil y económicamente caro de hacer. Es que cada experimento termina casi con seguridad con la rotura del material usado, con el consiguiente reemplazo del mismo.
Por otro lado, es imposible recrear exactamente lo que ha ocurrido de un experimento al siguiente, ya que al mismo tiempo se puede dar que, en las mismas circunstancias los resultados sean muy dispares. En concreto: Mismas armas o dispositivos de disparo con idénticas municiones y con las mismas condiciones de disparo; en uno de ellos el conjunto termina destruido y en el otro no se ha producido problema alguno. Y entre estos dos límites pueden darse también los más variados resultados.
Afortunadamente para los tiradores, este fenómeno es perfectamente controlable y evitable porque, aunque no se conozca con certeza porque y como ocurre, si se sabe lo necesario y suficiente para evitarlo.
Y esta certeza es tal, que nos permite a los recargadores confeccionar recargas de este tipo con un grado mas que aceptable de seguridad de que, desde el punto de vista de la integridad propia y del arma, no tendremos que lamentar desgracias.
Como he expresado anteriormente, este artículo contiene afirmaciones probadas y concretas, y también teorías propias (no probadas ni confirmadas). Por lo tanto, estas ultimas teorías son perfectamente discutibles y rebatibles, y aliento a quien lo desee y le interesa, a entablar un dialogo conmigo para llegar a una mejor y mas acabada comprensión de este tema.
Y por ultimo, quisiera cerrar este articulo haciendo mención a un libro antiquísimo que esta conmigo desde hace ya unos veintitrés años, pero que fue editado en 1944, el que atesoro y cuido de manera muy particular.
El mismo lleva el titulo "Motores de Aviación", del profesor Arnoldo Lucius.
Llevo muchísimo tiempo tratando de escribir sobre este tema, pero no podía encontrar una manera simple y entendible de explicar lo que quería decir. De su lectura y comprensión he podido deducir principios físicos comunes en dos tipos de maquinas térmicas, como son un motor de combustión interna y un arma de fuego. Y de el también he tomado ejemplo de explicaciones de estos principios.
A el le dedico este escrito.
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