BALISTICA

Un arma de fuego es una máquina térmica diseñada para soportar, por brevísimos periodos de tiempo, las elevadas temperaturas y presiones que se generan durante el proceso de disparo. Se denomina Balística Interior al estudio del movimiento del proyectil a  lo largo del ánima del cañón, desde su comienzo en  la recámara hasta la boca, punto en el que pasa a llamarse "Balística  Exterior".

            Cuando se acciona un arma de fuego, su percutor golpea violentamente sobre el alojamiento del fulminante (1) e inicia de esta manera un proceso explosivo de desintegración química en el seno del mixto fulminante, produciendo un determinado volumen de gases a muy elevada temperatura que al incidir sobre la pólvora hace que esta comience su proceso de deflagración(2). Los gases resultantes ocuparán inmediatamente todo el volumen disponible en el interior de la vaina. El fenómeno continúa con el aumento de la presión de los gases,  los cuales se expanden a volumen constante. Es en este instante en que el material constitutivo de la vaina se dilata momentáneamente y obtura la recámara conjuntamente con el espaldón de cierre del arma, impidiendo así que los gases se fuguen al exterior.

            La punta empezará a moverse cuando la presión dentro de la recámara haya alcanzado un valor suficiente como para vencer el cierre de la vaina, momento en el cual y luego de un breve instante de vuelo libre(3) la superficie del proyectil toma las estrías adaptándose a los macizos(4), los que le imprimirán su rotación para estabilizarlo giroscópicamente al abandonar la boca del cañón.

Cuando se inicia el movimiento del proyectil se dan dos fenómenos antagónicos, uno es el aumento progresivo del volumen disponible para la expansión de los gases de la combustión, lo que hace decrecer la presión; y por otro lado, la pólvora en combustión continúa emitiendo gases, los que en teoría harían que la presión se eleve. Pero como el movimiento del proyectil es muy acelerado, el volumen disponible aumenta más rápidamente de lo que la generación de gases puede compensar, por lo que la curva de presiones pasará por un máximo e irá decreciendo paulatinamente a medida que éste vaya avanzando. Por ejemplo para el calibre 5,56x45 mm. las presiones máximas de diseño rondan los 3700 kgf/cm2 aproximadamente.

Un fenómeno interesante de mencionar es el "Viento Balístico" producido por la filtración de los gases entre la superficie del proyectil y el ánima del cañón.

 Este efecto precede al proyectil en su desplazamiento generando una zona de turbulencias en la ojiva, pero como sus efectos son casi despreciables para la balística interior no ameritan mayor análisis.

La generación de gases se interrumpe cuando la pólvora ha terminado con el proceso de quemado, mientras el proyectil continúa desplazándose impulsado por la presión acumulada en el ánima, la que mantiene su empuje hasta que éste abandona la boca de fuego.  De lo expuesto se desprende que hay dos períodos bien definidos, el de la combustión por un lado y el de la expansión por otro. Lo ideal es que la pólvora haya terminado su combustión en un punto del ánima antes de ser abandonada por el proyectil, a este momento se lo denomina "punto de estricta combustión" (PEC). Si el  proyectil la abandona antes, la pólvora que resta por quemar,  no aportará su energía produciendo una "combustión incompleta".

Un PEC demasiado  próximo a la recámara generará una menor presión en la boca, disminuirá el estampido, la generación de llamas y asegurará que el propelente se queme totalmente dentro del ánima, pero en contraposición también puede provocar picos de presión peligrosos en la recámara al requerir pólvoras más rápidas; por el contrario si el PEC es muy próximo a la boca pude generar elevadas presiones en una zona no diseñada para ello, además de aumentar la dispersión en el tiro. Los proyectistas deben combinar estos parámetros antagónicos para asegurar el desempeño del arma y optimizar el comportamiento balístico del proyectil.

            La presión máxima es el límite al que debe ceñirse  la balística interior, cualquier otra variable que se aparte del diseño original del tubo puede llegar a tolerarse, pero si se sobrepasa el límite de presión máxima el resultado puede ser una deformación permanente o inclusive una rotura explosiva del caño con los consiguientes riesgos que ello implica. En lo que respecta a las pólvoras estas se dividen en dos grandes grupos, las denominadas Pólvoras Mecánicas o comúnmente llamadas "Negras", las que ya prácticamente no tienen aplicación en la cartuchería metálica actual, y las Pólvoras Químicas o Sin Humo. Estas a su vez  se diferencian esencialmente en tres tipos(5): Las monobásicas (nitrocelulosa disuelta en éter), las de doble base (nitrocelulosa disuelta en nitroglicerina) y las de triple base (nitrocelulosa disuelta en nitroglicerina con agregado de nitroguanidina).  Las de base doble son más enérgicas que las monobásicas pero tienen una temperatura de combustión más elevada, lo que a la larga acelera el desgaste de los caños. Las de triple base son igualmente enérgicas pero el agregado de la nitroguanidina  reduce su temperatura de deflagración a valores similares a las monobásicas, por este motivo también se las conoce como "pólvoras frías".

            La forma de los granos es otra característica de suma importancia. Como la generación de gases es directamente proporcional a la superficie de quemado, cuanto mayor sea ésta, mayor será el volumen de gases y por ende más rápido será el aumento de la presión. Los tipos más comunes en uso actualmente son las laminares, las esféricas y las cilíndricas.  

Se calcula que aproximadamente solo el 35% de la energía producida por la deflagración de la pólvora se aprovecha para impulsar al proyectil, el 65% restante se pierde en distintos tipos de trabajos mecánicos tales como el movimiento de rotación, rozamientos y las pérdidas de calor por transferencia al tubo, la munición y  la atmósfera. Por último, otra variante que influye directamente en la velocidad de quemado es la composición química de los propelentes.

 Se desprende entonces la importancia que tiene la Balística Interior a la hora de diseñar un arma de fuego. Pero los parámetros a tener en cuenta para su estudio son tantos y tan dispares que requieren del trabajo interdisciplinario de una amplia gama de especialistas para concretar correctamente un diseño pormenorizado.            

            Referencias:  

1: Si bien existen otras formas de iniciar la deflagración, como la eléctrica y piezoeléctrica, su empleo no se ha generalizado aun para las armas portátiles.

2: La deflagración es una reacción de óxido-reducción que emplea el oxígeno contenido en el seno de la molécula  para llevarse a cabo.

 3: El principio es el mismo para los cañones con ánima poligonal. El fenómeno mencionado, también conocido como "Freeboard", no se da en todos los casos dependiendo del tipo de arma, recámara y estriado.

4: Las pólvoras están sujetas a desarrollos constantes por lo que esta diferenciación debe tomarse sólo como genérica. 

Aníbal  Norberto  Lagamba
Perito Balístico  Universidad de la  PFA