En pirotecnia , un iniciador pirotécnico (también iniciador o encendedor ) es un dispositivo que contiene una composición pirotécnica utilizada principalmente para encender otros materiales más difíciles de encender, como termitas , generadores de gas y cohetes de combustible sólido . El nombre se utiliza a menudo también para las propias composiciones.
Los iniciadores pirotécnicos a menudo se controlan eléctricamente (llamados iniciadores electropirotécnicos ), por ejemplo, mediante un cable puente calentado o una resistencia puente . Son algo similares a los detonadores u otros detonadores , pero se diferencian en que no tienen la intención de producir una onda de choque . Un ejemplo de iniciador pirotécnico de este tipo es una cerilla eléctrica .
El material energético utilizado, muchas veces llamado pirógeno , suele ser una composición pirotécnica hecha de un combustible y un oxidante, donde el combustible produce una cantidad importante de partículas calientes que provocan/promueven la ignición del material deseado.
Las composiciones iniciadoras son similares a los polvos instantáneos , pero difieren en la velocidad de combustión, ya que no se pretende la explosión , y tienen una producción intencionalmente alta de partículas calientes. También tienden a ser más fáciles de encender que las termitas , con las que también comparten similitudes.
Los oxidantes comunes utilizados son el perclorato de potasio y el nitrato de potasio . Los combustibles comunes utilizados son titanio , hidruro de titanio (II) , circonio , hidruro de circonio y boro . El tamaño de las partículas de combustible se determina para producir partículas calientes con el tiempo de combustión requerido.
Se pueden utilizar materiales más exóticos, por ejemplo, carboranos . [1]
Para aplicaciones especiales, se pueden utilizar encendedores pirofóricos que estallan en llamas en contacto con el aire. El trietilborano /TEA-TEB se utilizó como encendedor para los motores a reacción Lockheed SR-71 , el motor Rocketdyne F-1 en la primera etapa del Saturn V, el motor RD-180 de NPO Energomash utilizado en la primera etapa del Atlas V, y el motor Merlin de SpaceX utilizado en la primera etapa del Falcon 9.
Uno de los iniciadores más comunes es el ZPP , o circonio (perclorato de potasio ), una mezcla de circonio metálico y perclorato de potasio. Esta mezcla se utiliza en el Iniciador estándar de la NASA , [2] que se utiliza para encender varios sistemas pirotécnicos, incluido el detonador estándar de la NASA . [3] Produce un rápido aumento de presión, genera poco gas, emite partículas calientes cuando se enciende, es térmicamente estable, tiene una larga vida útil y es estable al vacío. Es sensible a la electricidad estática .
Otra fórmula de encendido común es BPN , BKNO3 o nitrato de boro-potasio , una mezcla de 25% de boro y 75% de nitrato de potasio en peso. Lo utiliza, por ejemplo, la NASA . Es térmicamente estable, estable en el vacío y su velocidad de combustión es independiente de la presión.
En comparación con la pólvora negra, la BPN se quema mucho más caliente y deja más residuos sólidos, por lo que la pólvora negra es la preferida para los sistemas de usos múltiples.
La alta temperatura del BPN lo hace adecuado para usos donde la iniciación rápida y reproducible es crítica, por ejemplo, para bolsas de aire , motores de cohetes y bengalas señuelo . Sin embargo, es relativamente caro.
BPN también se puede utilizar como ingrediente de propulsores sólidos para cohetes . [4]
La BPN se puede encender con un láser. [5] Para la ignición en vacío se puede utilizar un láser semiconductor de al menos 0,4 vatios de potencia. [6]
Otras mezclas encontradas son aluminio - perclorato de potasio y titanio -perclorato de aluminio-potasio. [7]
Las mezclas de hidruro metálico -oxidante reemplazan el metal con su correspondiente hidruro . Generalmente son más seguros de manipular que las correspondientes composiciones oxidantes de metales. Durante la combustión también liberan hidrógeno , que puede actuar como combustible secundario. Se utilizan habitualmente hidruro de circonio, hidruro de titanio e hidruro de boro.
ZHPP ( hidruro de circonio – perclorato de potasio ) es una variante de ZPP que utiliza hidruro de circonio en lugar de circonio puro. Es mucho más seguro de manejar que el ZPP. [8]
THPP (perclorato de potasio, hidruro de titanio) es una mezcla de hidruro de titanio (II) y perclorato de potasio. Es similar al ZHPP. Al igual que el ZHPP, su manipulación es más segura que el perclorato de titanio y potasio. [8]
La formación de un compuesto intermetálico puede ser una reacción fuertemente exotérmica, utilizable como iniciador.
La composición de titanio y boro es una de las reacciones pirotécnicas más candentes de uso común. Es de estado sólido, sin gas. Puede utilizarse como iniciador pirotécnico o para calentar gas confinado para realizar trabajos mecánicos. [9]
Los laminados de níquel - aluminio se pueden utilizar como iniciadores pirotécnicos iniciados eléctricamente. NanoFoil es un material de este tipo, disponible comercialmente.
Los alambres de aluminio revestidos de paladio se pueden utilizar como alambre fusible , conocido como Pyrofuze . [10] La reacción se inicia mediante calor, normalmente suministrado mediante un pulso de corriente eléctrica. La reacción comienza a 600 °C, el punto de fusión del aluminio, y avanza violentamente hasta una temperatura de 2200 a 2800 °C. La reacción no necesita la presencia de oxígeno y el cable se consume. [11]
Pyrofuze viene en forma de alambre sólido de diferentes diámetros (de 0,002" a 0,02"), alambre trenzado, cinta, papel de aluminio y gránulos. Junto con el aluminio se puede utilizar paladio, platino o paladio aleado con un 5% de rutenio . [12] [13] Los cables puente Pyrofuze se pueden utilizar en detonadores y fósforos eléctricos . Las láminas Pyrofuze se pueden utilizar, por ejemplo, para sellar varios dispensadores o sistemas de extinción de incendios. [14] También se puede utilizar una composición de paladio y magnesio, pero no está disponible comercialmente o no es al menos tan común. [15]
BNCP , ( cis -bis-(5-nitrotetrazolato)tetraminecobalto(III) perclorato ) es otro material iniciador común. Es relativamente insensible. Sufre una transición de deflagración a detonación en una distancia relativamente corta, lo que permite su uso en detonadores . Los subproductos de su combustión causan relativamente poco daño al medio ambiente. [16] Puede encenderse mediante un diodo láser .
La azida de plomo (Pb(N 3 ) 2 o PbN 6 ) se utiliza ocasionalmente en iniciadores pirotécnicos.
También se pueden utilizar otros materiales sensibles al calor, por ejemplo, HMTD , [17] explosivo de tetraceno , mononitroresorcinatos de plomo, dinitroresorcinatos de plomo y trinitroresorcinatos de plomo. [18]