En pirotecnia , un iniciador pirotécnico (también iniciador o encendedor ) es un dispositivo que contiene una composición pirotécnica que se utiliza 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 suelen controlarse eléctricamente (denominados iniciadores electropirotécnicos ), por ejemplo, mediante un puente de alambre calentado o una resistencia de puente . Son algo similares a los detonadores detonadores u otros , pero se diferencian en que no hay intención de producir una onda de choque . Un ejemplo de este tipo de iniciadores pirotécnicos es una cerilla eléctrica .
El material energético utilizado, a menudo llamado pirógeno , suele ser una composición pirotécnica formada por un combustible y un oxidante, donde el combustible produce una cantidad significativa de partículas calientes que provocan/promueven la ignición del material deseado.
Las composiciones de los iniciadores son similares a las pólvoras detonantes , pero difieren en la velocidad de combustión, ya que no se pretende que se produzca una explosión , y tienen una producción intencionadamente alta de partículas calientes. También tienden a ser más fáciles de encender que las termitas , con las que también comparten similitudes.
Los oxidantes más comunes son el perclorato de potasio y el nitrato de potasio . Los combustibles más comunes son el titanio , el hidruro de titanio (II) , el circonio , el hidruro de circonio y el 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 al entrar en contacto con el aire. El trietilborano /TEA-TEB se utilizó como encendedor en los motores a reacción SR-71 de Lockheed , el motor F-1 de Rocketdyne en la primera etapa del Saturno 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 perclorato de potasio y circonio , 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 aumento rápido de la presión, genera poco gas, emite partículas calientes cuando se enciende, es térmicamente estable, tiene una vida útil prolongada y es estable al vacío. Es sensible a la electricidad estática .
Otra fórmula de encendido común es BPN , BKNO3 o boro-nitrato de potasio , una mezcla de 25 % de boro y 75 % de nitrato de potasio en peso. La utiliza, por ejemplo, la NASA . Es térmicamente estable, estable al vacío y su velocidad de combustión es independiente de la presión.
En comparación con la pólvora negra, el BPN arde con mucha más temperatura y deja más residuos sólidos, por lo que se prefiere la pólvora negra para sistemas de usos múltiples.
La alta temperatura del BPN lo hace adecuado para usos en los que es fundamental una iniciación rápida y reproducible, por ejemplo, para airbags , motores de cohetes y bengalas señuelo . Sin embargo, es relativamente caro.
El BPN también se puede utilizar como ingrediente de combustibles para cohetes sólidos .
El BPN se puede encender con un láser. [4] Se puede utilizar un láser semiconductor con una potencia de salida de al menos 0,4 vatios para la ignición en vacío. [5]
Otras mezclas encontradas son perclorato de aluminio y potasio y perclorato de titanio , aluminio y potasio. [6]
Las mezclas de hidruro metálico y oxidante sustituyen el metal por su hidruro correspondiente . Su manipulación suele ser más segura que la de las composiciones de metal y oxidante correspondientes. 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.
El ZHPP ( hidruro de circonio y perclorato de potasio ) es una variante del ZPP que utiliza hidruro de circonio en lugar de circonio puro. Su manipulación es considerablemente más segura que la del ZPP. [7]
El THPP (perclorato de potasio e hidruro de titanio) es una mezcla de hidruro de titanio (II) y perclorato de potasio. Es similar al ZHPP. Al igual que este último, su manipulación es más segura que la del perclorato de titanio y potasio. [7]
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 calientes de uso común. Es un compuesto sólido y sin gases. Se puede utilizar como iniciador pirotécnico o para calentar gas confinado para realizar trabajo mecánico. [8]
Los laminados de níquel y aluminio se pueden utilizar como iniciadores pirotécnicos activados eléctricamente. NanoFoil es un material de este tipo que se encuentra disponible comercialmente.
Los alambres de aluminio revestidos de paladio se pueden utilizar como alambre fusible , conocido como Pyrofuze . [9] La reacción se inicia con calor, normalmente suministrado por un pulso de corriente eléctrica. La reacción comienza a 600 °C, el punto de fusión del aluminio, y avanza violentamente hasta alcanzar una temperatura de 2200–2800 °C. La reacción no necesita la presencia de oxígeno y el alambre se consume. [10]
La pirofusible se presenta como un alambre sólido de diferentes diámetros (de 0,002" a 0,02"), alambre trenzado, cinta, lámina y gránulos. El paladio, el platino o el paladio aleado con un 5% de rutenio se pueden utilizar junto con el aluminio. [11] [12] Los alambres puente de pirofusible se pueden utilizar en detonadores y cerillas eléctricas . Las láminas de pirofusible se pueden utilizar, por ejemplo, para sellar varios dispensadores o sistemas de extinción de incendios. [13] También se puede utilizar una composición de paladio y magnesio, pero no está disponible comercialmente o al menos no es tan común. [14]
El BNCP (perclorato de cis -bis-(5-nitrotetrazolato)tetraminocobalto(III) ) es otro material iniciador común. Es relativamente insensible. Sufre la transición de deflagración a detonación en una distancia relativamente corta, lo que permite su uso en detonadores . Sus subproductos de combustión son relativamente poco dañinos para el medio ambiente. [15] 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 , [16] explosivo de tetrazeno , mononitro-resorcinatos de plomo, dinitro-resorcinatos de plomo y trinitro-resorcinatos de plomo. [17]