La pólvora moderna.Pólvora sin humo

 
 

Si en la entrada anterior haciamos referencia a la pólvora negra, en ésta vamos a tratar sobre las pólvoras modernas ,en concreto sobre la pólvora sin humo  o pólvora blanca, como también se la conoce.Comenzaremos ennumerando las ventajas de éstas sobre la anterior:
-No dejan prácticamente residuos y los pocos que deja no son higroscópicos, por lo que no produce la rápida oxidación del ánima del cañón.
-Apenas sale humo por la boca del cañón al efectuar un disparo, con lo que hace más difícil detectar el lugar de procedencia de los disparos.
-Es mucho más potente,lo cual contribuyó en gran manera a la aparición de calibres más reducidos.
-Es muy estable e insensible a los cambios de temperatura y golpes;más fácil de fabricar, y almacenar con un nivel de peligro más bajo.
-Su manejo no es tan peligroso y en caso de que se prendiera fuego, al ser más lenta su combustión,apenas causaría daños.

Un poco de historia

En el año 1838, Pelouze observó la acción del ácido nítrico sobre el algodón y el papel,lo que le llevó al descubrimiento de la nitrocelulosa, base de las pólvoras modernas.
La nitrocelulosa,también conocida como "algodón pólvora",es un explosivo a base de algodón y otros ácidos (nitrico y sulfúrico), los mismos utilizados en la nitroglicerina, que provocan una rápida combustión,siendo a la vez  más estable en comparación de la nitroglicerina.
La obtención del  algodón pólvora se realiza partiendo de una mezcla de un volumen de NO H y tres volúmenes de SO H ; cuando la mezcla esta fría se introduce el algodón y se le deja remojar unos 15 minutos, después de lo cual se  lava y se seca. Conserva el aspecto de algodon ordinario, aunque más áspero al tacto; seco, es soluble en el éter, la acetona, el éter acético. Entra en combustión a 120 ºC; al arder produce dióxido de carbono, monóxido de carbono, agua y nitrogeno.
En 1846, Schönbein, químico suizo, ideo diferentes métodos para la fabricación de la nitrocelulosa
Se cuenta  que estando Cristian Friedrich Schöbein realizando un experimento en su casa, corría el año 1845, derramó de forma accidental una mezcla de ácido nítrico y ácido sulfúrico, la cual secaría posteriormente con el delantal de algodón de su mujer. Colgó la pieza de ropa a secar en la estufa, pero una vez seca detonó y desapareció. Había convertido la celulosa del delantal en nitrocelulosa. Los grupos nitro (procedentes del ácido nítrico) servían como una fuente interna de oxígeno, y la celulosa, al calentarse, se oxidó por completo en un instante.
Friedrich Schönbein comprendió las posibilidades del compuesto. La pólvora negra ordinaria explotaba entre un humo espeso, ennegreciendo las armas, y ensuciando los cañones así como oscureciendo el campo de batalla. La nitrocelulosa hizo posible la "pólvora sin humo", y por su potencial como propulsor en los proyectiles de artillería recibió el nombre de algodón pólvora.Los primeros intentos de fabricar algodón pólvora para fines militares fracasaron, debido al peligro de explosiones en las factorías. No fue hasta 1891 cuando Dewar y el químico inglés Frederick Augustus Abel (1827-1902) consiguieron preparar una mezcla segura a base de algodón pólvora. Debido a que la mezcla podía prensarse en largas cuerdas, se denominó cordita.
La primera sustitución de pólvora negra por la pólvora sin humo  la hizo el mayor Schultze, del Ejército Prusiano, consistía en nitrocelulosa mezclada con nitrato de sodio o de potasio. Ardía con demasiada rapidez,por lo que no era aconsejable su uso en armas de ánima rayada.En 1884 el francés Paul Vielle inventó un tipo de pólvora sin humo hecho con nitrocelulosa gelatinizada mezclada con éter y alcohol.Esta mezcla se pasaba por unos rodillos para formar finas hojas que después se cortaban con una guillotina al tamaño deseado.
El ejército francés fue el primero en usar este nuevo tipo de explosivo, que no desprendía humo y era mucho más potente que el anterior.Fue el cartucho 8 m/m Lebel,para el Fusil de repetición del mismo nombre Mod. 1886,el primero en adoptar éste tipo de pólvora,no tardando mucho otros paises en  seguir su ejemplo.
El ejército español hizo un buen uso de sus mauser con el nuevo tipo de munición. Los norteamericanos aún usaban pólvora negra,lo que permitía a la infantería española  localizarlos con relativa facilidad,aunque,la verdad, todo ello de poco nos sirvió.
Paul Marie Eugène Vieille 

Esta nueva pólvora no dejaba ningún residuo en el ánima del cañón, algo que no sucedía antes y que era de suma importancia, pues podía dispararse cientos de veces sin tener que limpiar el cañón. La potencia de este tipo de pólvora contribuyó a que se redujeran considerablemente los calibres; gracias a lo cual también  se pudo reducir el peso de las armas, además de que era estable e insensible a los cambios de temperatura y golpes, más sencilla en su fabricación y almacenaje; a diferencia de la pólvora corriente su manejo no era tan peligroso, gracias a su lenta combustión. Por otro lado por fin el soldado podía disparar sin que el humo de su arma delatara su posición.
Las características de las pólvoras sin humo, en su aspecto externo, color, dureza, tenacidad y, por lo tanto, también respecto a su densidad real o absoluta, son tan variadas como su composición, a causa de los diversos y numerosos procedimientos prácticos que se utilizan en los diferentes procesos de fabricación, resultando por ello que no puede darse una norma general en relación con estos datos tan esenciales, toda vez que cada pólvora tendrá las suyas propias, y solo enumerarlas seria objeto de un extenso estudio. El tamaño y la forma de los granos de pólvora, que tanta influencia tienen en la densidad gravimétrica, así como en su combustión y en las presiones que ocasionan, también cambian con el fabricante.
En general, la combustión de estas pólvoras es normal y completa, logrando alcanzar tal perfección que, cuando es contenida, los granos que no llegaron a transformarse en gases sólo presentan una reducción de dimensiones, conservando su forma. Está fue la primera pólvora sin humo,llamada “pólvora B”, en honor del general Boulanger. Durante los años 1888 y 1889, Nobel obtuvo pólvora de los dos tipos ,balística y cordita. Hoy todas las naciones emplean pólvoras sin humo moderna, formada principalmente por nitrocelulosa coloidizada, sola o en mezcla con nitroglicerina. Estas pólvoras al inflamarse arden solo en la superficie, con la sola variación de la forma geométrica y el tamaño del grano. Las pólvoras modernas se fabrican en copos o escamas, tiras, pastillas y cilindros, siendo la más empleada para fines militares.Las formas más usadas en las municiones para caza son las escamas y las pastillas.
Dentro de las pólvoras sin humo debemos distinguir las pólvoras de nitrocelulosa (de base simple o coloidales), las pólvoras de doble base (formadas por nitrocelulosa, nitroglicerina y correctores) y las de triple base.
También se suele clasificar la pólvora atendiendo a su velocidad de deflagración, y en este caso serán: progresivas, regresivas y de emisión constante. Esta diferencia en la emisión de gases se puede conseguir variando la forma geométrica de los granos o, también variando la composición de la pólvora. Cuando las pólvoras están compuestas por granos planos o huecos, se consume por capas paralelas lo que permite una velocidad de quemado progresiva. En el caso de las pólvoras regresivas los granos son macizos, la superficie exterior es relativamente reducida, y la emisión de gases, según avanza la ignición al interior, va disminuyendo.
   
POLVORAS DE UNA SOLA BASE

Esté tipo de pólvoras arde con extremada rapidez debido a la nitrocelulosa y por la misma razón es más sensible al rozamiento. Estas pólvoras son muy higroscópicas y hay que evitar su exposición a la humedad. Se usan comúnmente en las municiones de escopetas, en los proyectiles para salvas y en las granadas de mano.
Se fabrican estas pólvoras por dos métodos. En el primero los materiales se incorporan en presencia de agua, que dan como resultado una distribución bastante uniforme. Luego se hace pasar la masa a través de una placa perforada para darle forma más o menos granular. Después se voltea en un barril que gira en un baño de agua caliente y de esta manera se transforman los gránulos en formas esféricas al mismo tiempo que se elimina agua. Estos gránulos se criban por un tamiz de 12 hilos por pulgada y el material grueso vuelve al barril. La pólvora que pasa por el tamiz, se seca para endurecer los granos; después se pone la pólvora en un tambor horizontal y se añade un disolvente para la nitrocelulosa. Esté disolvente suele ser alcohol o benceno. El disolvente ablanda e hincha las fibras de nitorcelulosa y hacen que se peguen unas a otras;po último se hace circular el aire caliente a través de la pólvora volteada.
Estos granos endurecidos se criban por tamizes apropiados para tener una granulación uniforme entre los limites de los tamices. Después se da a la pólvora un secado final y se empaca en envases herméticos a la humedad.
En el segundo procedimiento,se parte de una "papilla" hecha con nitrocelulosa y agua en la cual se han disuelto los componentes solubles. Después se añade a la papilla un disolvente no miscible con el agua, como acetato de butilo y benceno. La mezcla resultante se agita con bastante violencia; esto hace que la fase del disolvente se disperse en el agua en forma de diversas gotitas, alrededor de las cuales se agrupan las fibras de nitrocelulosa y se destila el disolvente al vació de modo que el destilado acuoso vuelve al alambique. Los sólidos se separan por filtración y se secan, quedando en la pólvora seca la cantidad de sales deseada.
La granulación de la pólvora es el control de la “rapidez” de la pólvora o de la velocidad con que arde la carga. No debe confundirse el término “rapidez” con el término “velocidad de combustión”, ya que la rapidez para una combustión dada depende de la superficie disponible para la combustión; por consiguiente, depende de la granulación. Las pruebas de funcionamiento que dependen del uso al que se destine la pólvora, varían bastante. Una es la prueba de fragmentación y exige que una granada de mano cargada con un peso especificado de pólvora se divida de modo que entre los fragmentos haya 40+10.
La segunda prueba, exige que el taco del cartucho cargado con un peso especificado de pólvora cuando se dispara en un fusil de calibre 0.30 pulgadas atraviese una pantalla de papel "kraft" colocada a una distancia específicada delante de la boca del fusil y no más de 1% de los disparos fallen la prueba.

POLVORAS COLOIDIZADAS DE UNA SOLA BASE

Incluye toda pólvora que contenga como principal componente nitrocelulosa en estado coloidal sin la presencia de nitroglicerina. Los métodos usados en su fabricación se han normalizado y sólo se diferencian en detalles secundarios. Los pasos en su fabricación son los siguientes: 1) deshidratación de nitrocelulosa; 2) dispersión coloidal; 3) granulación; 4) secado; 5) mezcla.
Las primeras pólvoras de una sola base tenían ciertos inconvenientes. El principal es la higroscopicidad de la pólvora.
Esté grado de higroscopicidad es suficiente para producir un cambio en su comportamiento. Un segundo e importante defecto militar es el brillante fogonazo que se produce en la boca del arma cuando se dispara un proyectil. Estos cañonazos revelan a las tropas enemigas el emplazamiento del cañón.
La propiedad no higroscópica, se obtuvo agregando a la nitrocelulosa un plastificante no volátil e impermeabilizador, como ftalato dibutílico o triacetina, para conseguir algún grado de impermeabilización. La cantidad de este material inerte era limitada pues reducía bastante el potencial balístico de la pólvora. El fogonazo se debe a que la alta temperatura de los gases producidos en la combustión los hace funcionar en la boca del cañón con el oxigeno del aire. Por consiguiente, si la temperatura de los gases de combustión podía reducirse suficientemente, se eliminaría el fogonazo.
Los fabricantes recurrieron al procedimiento de utilizar dinitrotolueno, que tiene un potencial balístico bajo. Por medio de esos cambios se obtuvieron pólvoras higroscopicidad reducida y que en algunas armas no producían fogonazos.Estos perfeccionamientos iban acompañados por dos inconvenientes importantes el primero de ellos es el escaso potencial de las composiciones, que hacía necesario emplear cantidades mayores de pólvora. El segundo era que el material inerte, en la mayoría de los casos carbonoso, producía cantidad considerable de humo, que en los disparos hechos durante el día era un inconveniente tan grande como el fogonazo. Un segundo método para eliminar el fogonazo en las armas es la adición de pequeños porcentajes de metales alcalinos y aunque son materiales muy eficaces para este efecto, su presencia en la pólvora siempre va acompañada por una cantidad considerable de humo.

PÓLVORAS DE DOBLE BASE

Las polvoras de doble base llevan en la composicion nitroglicerina y son muy comunes en el uso para recarga, por ejemplo toda la serie de las Vectan, SP2, SP7,...No obstante ésto no quiere decir que sea mas potentes  que las de una base.
Las polvoras de doble base en su uso correcto no proporcionan mas presion que el resto si no todo lo contrario. Dan menor presion maxima debido a que se queman por decirlo de alguna manera a dos velocidades, manteniendo una presion alta, no maxima, durante mas tiempo,al contrario que la BA10, o polvoras rapidas de una base, que tienen un pico de presion altisimo y bajan a cero al instante.
Es mas fácil tener problemas serios con pólvoras rapidas de una base que con las de doble base.
Las de doble base por tanto son excelentes para cargas plenas con proyectiles pesados, ya que mantienen la aceleracion del proyectil durante todo el recorrido por el cañon.
La mayor parte de la produccion militar mudial de municion para rifle, por no decir toda se realiza sobre polvoras de doble base, es decir con contenido de nitroglicerina.

POLVORAS DE TRIPLE BASE

Para subsanar en lo posible los defectos de las pólvoras de doble base se continuaron los ensayos a base de nuevos aditivos y mezclas con elementos activos.
La mezcla ternaria de nitrocelulosa, nitroglicerina ,y nitroguanidina, es la base de las llamadas pólvoras de triple base,a las que se le añaden sustancias tales como plastificantes , estabilizantes , etc., con objeto de adaptar sus características al empleo deseado.
Al igual que las de doble base,se les puede añadir,según el proceso de fabricación,un disolvente adecuado al tipo de grano que se desee.

Ventajas e inconvenientes

Podemos resumir en pocas palabras las ventajas e inconvenientes de los tres tipos de pólvora:

Pólvoras de simple base
* Presentan una baja erosividad.
* Fluyen bien por la hileras permitiendo la fabricación de granos pequeños,lo que minimiza los problemas derivados del disolvente.
* Son higroscópicas.
* Irregulares en granos de mucho espesor.

Pólvoras de doble base
* Presentan un potencial calorífico más elevado que las de simple base;pero a costa de una mayor erosividad.
* La pasta fluye con mucha dificultad por las hileras,por lo que no  pueden      fabricarse granos pequeños.(la adición de algo de disolvente facilita la obtención de formas especiales de grano,esferoidales o discoidales)
* Son poco higroscópicas.

Pólvoras de triple base
* Presentan baja erosividad junto a un potencial alto.
* Producen un fuerte volumen de gases.
* Fluyen con dificultad a causa de la nitroguanidina (se añade a la pasta  reducida a polvo muy fino)
* De higroscopía similar a las de doble base.


En el siguiente enlace pueden ver diferentes tipos de pólvora:  
http://www.municion.org/Polvora/Polvora.htm

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