La pólvora destellante es una composición pirotécnica , una mezcla de oxidante y combustible metálico , que arde rápidamente (deflagra) y produce un ruido fuerte independientemente del confinamiento. Se utiliza ampliamente en pirotecnia teatral y fuegos artificiales (es decir , salvas , por ejemplo, bombas cereza , M-80 , petardos y disparos con pistolas de petardos ) y alguna vez se utilizó para destellos en fotografía .
Existen diferentes variedades de pólvora detonante a partir de diferentes composiciones; las más comunes son el perclorato de potasio y el polvo de aluminio . A veces, se incluye azufre en la mezcla para aumentar la sensibilidad. Las primeras formulaciones utilizaban clorato de potasio en lugar de perclorato de potasio.
Las composiciones de pólvora destellante también se utilizan en pirotecnia militar cuando se requiere la producción de una gran cantidad de ruido, luz o radiación infrarroja, por ejemplo, bengalas señuelo de misiles y granadas aturdidoras .
El polvo de licopodio es un polvo de color amarillo tostado similar al polvo que históricamente se ha utilizado como polvo de destello. [1] Hoy en día, el uso principal del polvo es crear destellos o llamas que son grandes e impresionantes pero relativamente fáciles de manejar de manera segura en actos de magia y para efectos especiales de cine y teatro .
Normalmente, las mezclas de pólvora de destello se combinan para lograr un propósito particular. Estas mezclas varían desde mezclas de combustión extremadamente rápida diseñadas para producir un sonido máximo, hasta mezclas diseñadas para quemarse lentamente y proporcionar grandes cantidades de iluminación, hasta mezclas que se usaban anteriormente en fotografía.
La combinación de polvo de aluminio y clorato de potasio es inestable y no es una buena opción para el polvo de flash que se va a almacenar durante un período más que muy corto. Por ese motivo, se ha sustituido en gran medida por las mezclas de perclorato de potasio. Las mezclas de clorato se siguen utilizando cuando el costo es la preocupación primordial porque el clorato de potasio es menos costoso que el perclorato.
La forma más sencilla es una mezcla de clorato de dos componentes, aunque rara vez se utiliza.
La composición es aproximadamente 70% KClO 3 : 30% Al en peso para los reactivos de la ecuación estequiométricamente equilibrada anterior.
Se considera de vital importancia excluir el azufre y cualquier componente ácido de estas mezclas. El azufre se oxida y absorbe humedad para producir ácidos sulfúrico y tiónico ; cualquier ácido en la mezcla la vuelve inestable. A veces se agrega un pequeño porcentaje de bicarbonato o tampón de carbonato a la mezcla para garantizar la ausencia de impurezas ácidas.
Se añade deliberadamente azufre como tercer componente a esta mezcla para reducir la energía de activación . [2] [3] Sin embargo, esto genera problemas de producción de ácido e inestabilidad, por lo que estas mezclas generalmente se consideran demasiado inestables para almacenarlas y deben mezclarse inmediatamente antes de su uso. Se puede utilizar trisulfuro de antimonio como alternativa, y es más estable durante el almacenamiento. [2] [3]
Esta composición, que suele estar compuesta por 5 partes de nitrato de potasio, 3 partes de polvo de aluminio y 2 partes de azufre, es especialmente popular entre los aficionados. No se quema muy rápido a menos que se utilicen ingredientes excepcionalmente finos. Aunque incorpora azufre, es bastante estable y resiste múltiples golpes de martillo sobre una superficie dura. Se dice que añadir un 2 % de su peso con ácido bórico aumenta significativamente la estabilidad y la vida útil, gracias a la resistencia a la humedad ambiental. También existen y funcionan otras proporciones, como 6 KNO 3 /3 Al/1 S y 5 KNO 3 /2 Al/3 S. Todas las proporciones tienen tiempos de combustión y resistencia similares, aunque 5 KNO 3 /3 Al/2 S parece ser la dominante.
La composición es aproximadamente 59% KNO3 : 31,6% Al: 9,4% S en peso para los reactivos de la ecuación estequiométricamente equilibrada anterior.
Para obtener mejores resultados, se debe utilizar aluminio "German Dark", azufre flotado en aire y nitrato de potasio puro molido en bolas finas . La mezcla final nunca se debe moler en bolas.
El polvo de aluminio y el perclorato de potasio son los únicos dos componentes de la pólvora detonante estándar de la industria pirotécnica. Proporciona un gran equilibrio entre estabilidad y potencia, y es la composición que se utiliza en la mayoría de los fuegos artificiales explosivos comerciales.
La ecuación balanceada para la reacción es:
La proporción estequiométrica es de 34,2 % de aluminio y 65,8 % de perclorato en masa. La proporción de siete partes de perclorato de potasio por tres partes de piroaluminio oscuro es la composición que utilizan la mayoría de los pirotécnicos.
Para obtener los mejores resultados, el polvo de aluminio debe ser de grado "Dark Pyro", con forma de partículas en escamas y un tamaño de partícula de menos de 10 micrómetros. El KClO 4 debe estar en forma de polvo, sin grumos. Se puede tamizar a través de un tamiz, si es necesario, para eliminar los grumos antes de su uso. El tamaño de partícula del perclorato no es tan crítico como el del componente de aluminio, ya que se requiere mucha menos energía para descomponer el KClO 4 que la necesaria para fundir el aluminio al estado líquido necesario para la reacción.
Aunque esta composición es bastante insensible, debe tratarse con cuidado y respeto. Los pirotécnicos aficionados suelen utilizar un método llamado diapering , en el que los materiales se vierten por separado sobre un trozo grande de papel, que luego se levanta alternativamente por cada esquina para enrollar la composición sobre sí misma y mezclar los componentes. Algunos pirotécnicos aficionados optan por mezclar la composición agitándola en un recipiente de papel cerrado, ya que esto es mucho más rápido y más efectivo que el diapering. Un método para mezclar el flash es colocar los componentes en el dispositivo final y manipular el dispositivo para mezclar el polvo del flash. Se elige papel/cartón en lugar de otros materiales, como el plástico, como resultado de sus favorables propiedades triboeléctricas .
Nunca se deben mezclar grandes cantidades en un solo lote, ya que son difíciles de manipular de forma segura y pueden poner en riesgo a los transeúntes. En caso de ignición accidental, los restos de una explosión de pólvora de varios kilos pueden salir despedidos a cientos de pies con la fuerza suficiente para matar o herir. (Nota: 3 gramos de mezcla son suficientes para explotar al aire libre sin otra restricción que la presión del aire).
Independientemente de la cantidad, siempre se debe tener cuidado para evitar cualquier descarga electrostática o fricción durante la mezcla o manipulación, ya que pueden causar ignición accidental.
Otra composición de flash común entre los aficionados consiste en polvo de magnesio y nitrato de potasio . Se han utilizado otros nitratos metálicos, incluidos los nitratos de bario y estroncio . Las composiciones que utilizan nitrato y magnesio metálico se han utilizado como polvos de flash fotográficos casi desde la invención de la fotografía. El polvo de flash de nitrato de potasio/magnesio debe mezclarse y usarse inmediatamente y no almacenarse debido a su tendencia a la autoignición.
Si el magnesio no es un polvo muy fino, se puede pasivar con aceite de linaza o dicromato de potasio. El polvo de magnesio pasivado es estable y, por lo general, seguro de almacenar.
La composición es 62,5 % KNO3 : 37,5 % Mg en peso para los reactivos de la ecuación balanceada estequiométricamente anterior. A continuación se muestra la misma reacción pero con nitrato de bario .
Las mezclas diseñadas para hacer estallidos son sustancialmente diferentes de las mezclas diseñadas para iluminación. Una proporción estequiométrica de tres partes de KNO3 por dos partes de Mg es casi ideal y proporciona la combustión más rápida. El polvo de magnesio debe ser más pequeño que 200 mesh, aunque hasta 100 mesh funcionará. El nitrato de potasio debe ser un polvo impalpable. Esta mezcla es popular en la pirotecnia amateur porque es insensible y relativamente segura.
Para uso fotográfico, las mezclas que contienen magnesio y nitratos se hacen mucho más ricas en combustible. El exceso de magnesio se volatiliza por la reacción y se quema en el aire proporcionando luz adicional. Además, la mayor concentración de combustible da como resultado una combustión más lenta, proporcionando más "puf" y menos "bang" cuando se enciende. Una fórmula de 1917 especifica 5 partes de magnesio por 6 partes de nitrato de bario para una estequiometría de nueve partes de combustible por una parte de oxidante. [4] Las recreaciones modernas de polvos de flash fotográficos pueden evitar el uso de sales de bario debido a su naturaleza tóxica. Una mezcla de cinco partes de magnesio de malla 80 por una parte de nitrato de potasio proporciona un buen destello blanco sin ser demasiado violento. Los polvos de flash ricos en combustible también se utilizan en los potes de flash teatrales .
Las composiciones a base de magnesio se degradan en períodos prolongados, lo que significa que el Mg metálico reaccionará lentamente con el oxígeno atmosférico y la humedad. En la pirotecnia militar que involucra combustibles de magnesio, el oxígeno externo se puede excluir mediante el uso de botes herméticamente sellados. Los polvos de flash fotográficos comerciales se venden como mezclas de dos partes, que se combinan inmediatamente antes de su uso.
Una composición de destello diseñada específicamente para generar bengalas que son excepcionalmente brillantes en la porción infrarroja del espectro utiliza una mezcla de magnesio de grado pirotécnico y politetrafluoroetileno en polvo . Estas bengalas se utilizan como señuelos para aeronaves que podrían estar sujetas al fuego de misiles termodirigidos.
Esta mezcla, y otras similares que a veces contienen piroaluminio, se han utilizado desde principios del siglo XX para fabricar pequeños petardos de papel al estilo "Gato Negro" . Su coste extremadamente bajo la hace popular entre los fabricantes de fuegos artificiales de baja calidad en China. Como todas las mezclas que contienen cloratos, es extremadamente sensible a la fricción, el impacto y la descarga electrostática, y se considera insegura en dispositivos pirotécnicos que contienen más de unas pocas decenas de miligramos de la mezcla.
Esta mezcla no es muy energética y, al menos en algunas partes de los Estados Unidos, los petardos que contienen 50 mg o menos de esta mezcla son legales como fuegos artificiales para el consumo.
Las pólvoras detonantes, incluso en los usos previstos, suelen liberar una fuerza explosiva con capacidad letal. Casi todas las mezclas de pólvoras detonantes de uso generalizado son sensibles a los golpes, la fricción y las descargas electrostáticas. En ciertas mezclas, no es raro que esta sensibilidad cambie espontáneamente con el tiempo, o debido a cambios en el entorno, o a otros factores desconocidos en la fabricación original o en el almacenamiento en el mundo real. Además, los contaminantes accidentales, como ácidos fuertes o compuestos de azufre, pueden sensibilizarlas aún más. Debido a que las mezclas de pólvoras detonantes son tan fáciles de iniciar, existe un riesgo potencialmente alto de explosiones accidentales que pueden infligir graves lesiones por explosión/fragmentación, por ejemplo, ceguera, amputación explosiva, mutilación permanente o desfiguración. Se han producido muertes. Por lo tanto, las diversas composiciones de pólvoras detonantes no deben ser manipuladas por nadie que no esté familiarizado con sus propiedades o las técnicas de manipulación necesarias para mantener la seguridad. La pólvora detonante y los dispositivos de pólvora detonante plantean riesgos excepcionalmente altos para los niños, que normalmente no pueden comprender el peligro y pueden ser menos expertos en técnicas de manipulación seguras. Como resultado, los niños tienden a sufrir lesiones más graves que los adultos.
Los polvos detonantes, especialmente los que contienen clorato , suelen ser muy sensibles a la fricción, el calor, las llamas y la electricidad estática . Una chispa de tan solo 0,1 a 10 milijulios puede hacer estallar ciertas mezclas. Algunas formulaciones que se destacan en la prensa clandestina contienen tanto azufre como clorato de potasio . Estas mezclas son especialmente sensibles a los golpes y la fricción y, en muchas aplicaciones, deben considerarse impredecibles. Las prácticas pirotécnicas modernas exigen que nunca se utilice azufre en una mezcla que contenga sales de clorato.
Algunas formulaciones de pólvora detonante (aquellas que utilizan polvo de aluminio en escamas de un solo dígito micrométrico o polvo de magnesio fino como combustible) pueden autoconfinarse y explotar en pequeñas cantidades. Esto hace que la pólvora detonante sea peligrosa de manipular, ya que puede causar graves daños auditivos y lesiones por amputación incluso cuando se está sentado al aire libre. El autoconfinamiento ocurre cuando la masa de la pila proporciona suficiente inercia para permitir que se acumule alta presión dentro de ella a medida que la mezcla reacciona. Esto se conoce como "confinamiento inercial" y no debe confundirse con una detonación.
Los pirotécnicos aficionados no deben mezclar pólvora detonante de ninguna fórmula en grandes cantidades. Los principiantes deben comenzar con cantidades inferiores a un gramo y abstenerse de fabricar dispositivos grandes. La pólvora detonante solo debe fabricarse en el lugar en el que se utilizará. Además, la mezcla debe realizarse inmediatamente antes de su uso. Cuando se mezcla, pueden entrar en vigor las leyes de transporte, almacenamiento, uso, posesión y "armas de fuego" ilegales (incluidos los delitos graves) que no se aplican a los componentes no mezclados o preensamblados.