Las pruebas de presión de municiones para armas pequeñas se utilizan para establecer estándares de presiones pico promedio máximas de las recámaras , así como para determinar la seguridad de cargas particulares con el fin de desarrollar nuevas cargas. En los cartuchos metálicos, la presión pico puede variar en función del propulsor utilizado, los cebadores utilizados, el peso de la carga, el tipo de proyectil, la profundidad de asentamiento del proyectil, la tensión del cuello y los parámetros de la garganta/plomo de la recámara. En los cartuchos de perdigones, los factores principales son el peso de la carga, el peso del proyectil, el tipo de taco, la construcción del casco y la calidad del engarce.
Las dos metodologías de prueba estandarizadas modernas que se utilizan son la metodología de la Commission Internationale Permanente pour l'Epreuve des Armes à Feu Portatives (CIP) y la metodología del Sporting Arms and Ammunition Manufacturers' Institute (SAAMI). La metodología SAAMI se utiliza ampliamente en los Estados Unidos, mientras que la CIP se utiliza ampliamente en los estados miembros europeos del CIP. Si bien ambas metodologías modernas utilizan sensores transductores de presión piezoeléctricos para generar lecturas de presión, las diferencias en la configuración de la prueba significan que las mismas presiones a menudo generarán lecturas muy diferentes según el método utilizado.
Debido a que las presiones máximas de CIP y SAAMI se miden de manera diferente, es importante saber qué metodología se utilizó para medir las presiones pico. Si bien las presiones de CIP suelen expresarse en megapascales en Wikipedia y las de CIP en bares , y las de SAAMI en psi , no es inusual ver presiones de CIP convertidas a psi o viceversa. [1]
El CIP utiliza una vaina perforada para exponer el transductor de presión directamente a los gases propulsores. El dispositivo de medición piezoeléctrica (transductor) se coloca a una distancia de 25 milímetros (0,98 pulgadas) de la cara de la recámara cuando la longitud de la vaina del cartucho lo permite, incluidos los límites. Cuando la longitud de la vaina del cartucho es demasiado corta, la medición de presión se realizará a una distancia más corta definida específica de la recámara desde la cara de la recámara según las dimensiones de la vaina. La distancia definida para una recámara en particular se publica en la hoja de datos TDCC de la recámara.
En una vaina de cartucho de rifle como la .308 Winchester , el valor TDCC M = 25.00 indica que el transductor debe colocarse a una distancia de 25 milímetros (0,98 pulgadas) de la cara de la recámara. [2]
En un casquillo de pistola relativamente corto como el 9×19 mm Parabellum (9 mm Luger en la nomenclatura CIP), el valor TDCC M = 12,50 indica que el transductor debe colocarse a una distancia de 12,5 milímetros (0,49 pulgadas) de la cara de la recámara. [3]
Algunos han concluido incorrectamente que el CIP mide la presión en la boca de la caja para tener en cuenta las variaciones de la presión SAAMI. [1]
Como transductor, el CIP utiliza casi exclusivamente un tipo de sensor piezoeléctrico (denominado "sensor de canal") fabricado por la empresa suiza Kistler que requiere la perforación de la vaina del cartucho antes de disparar el cartucho de prueba en un cañón de prueba especialmente fabricado. [4] [5] [6] El sensor de medición de presión balística Kistler 6215 tiene una presión de trabajo máxima de 600 MPa (87.023 psi) y está montado empotrado dentro de la vaina del cartucho (la cara del sensor de alta presión no entra en contacto con la vaina del cartucho) y requiere que la vaina del cartucho de prueba tenga un orificio perforado antes de la prueba. El cartucho de prueba debe insertarse en la cámara de tal manera que el orificio en la vaina del cartucho de prueba se alinee con un orificio de puerto de gas que canaliza la presión del gas desde la vaina del cartucho hasta la cara del sensor. Se espera que la precisión de medición de las mediciones de presión con sensores de alta presión del siglo XXI sea ≤ 2 %. [7]
El protocolo de prueba de presión SAAMI utiliza un transductor de cuarzo piezoeléctrico conformado para probar la presión de pistolas y revólveres de fuego central, rifles de fuego central y cartuchos de fuego anular. La fuente principal de los transductores conformados es la empresa estadounidense PCB Piezotronics . El protocolo de prueba de presión SAAMI utiliza cañones de prueba que tienen un orificio ubicado en la recámara en una ubicación específica para el cartucho. El transductor conformado SAAMI se coloca en un orificio que penetra la recámara del cañón de prueba de tal manera que la cara del transductor, mecanizada con precisión para coincidir con la curvatura de la pared de la recámara en la ubicación de montaje a una distancia específica de la cara de la recámara, funciona como parte de la pared de la recámara. Cuando se dispara el cartucho, la presión del gas hace que la vaina del cartucho se expanda, entrando en contacto con las paredes de la recámara. La parte de la vaina del cartucho en contacto con la cara del transductor conformado ejerce una presión sobre el transductor que, a su vez, genera un impulso electrónico diminuto que se amplifica y da como resultado una lectura en libras por pulgada cuadrada (psi). El transductor conformado SAAMI tiene la ventaja de no requerir una vaina de cartucho perforada ni los desafíos correspondientes de inserción y alineación requeridos para la vaina de cartucho perforada. En cambio, requiere una prueba de presión simple de una vaina de muestra del lote de vainas de cartucho que se utilizan en la munición de prueba. Esta prueba de presión determina la presión de gas necesaria para hacer que la vaina se expanda y entre en contacto con la cara del transductor conformado al disparar. Esta medida se conoce como "desplazamiento" y tiene en cuenta la "pérdida" de esa presión de gas antes de que la vaina del cartucho entre en contacto con el transductor y genere el impulso. El desplazamiento se suma a la lectura de presión para llegar a la lectura de presión máxima. Otros beneficios del transductor conformado SAAMI son: muy adaptable a las demandas de pruebas de control de calidad de alto volumen de la producción de municiones comerciales y de aplicación de la ley; protección del transductor de la exposición directa a los gases de combustión a alta temperatura y, por lo tanto, una vida útil comparativamente larga; presión de trabajo máxima de 80.000 psi (551,6 MPa). Los cartuchos con el mismo diámetro de pared de cámara en el punto de montaje del transductor y que funcionan dentro de límites de presión de cámara específicos pueden usar el mismo transductor de manera intercambiable, lo que reduce los costos de instrumentación.
En el caso de las municiones de perdigones , las variaciones técnicas son más fáciles de resolver, ya que solo hay disponible un tipo de sensor piezoeléctrico (llamado "sensor tangencial") de las empresas PCB Piezotronics y Kistler International que se puede utilizar sin necesidad de perforar y sin variaciones entre las directrices SAAMI y las normas CIP. [8]
Un método de bajo costo para recopilar datos de presión utiliza un medidor de tensión resistivo conectado al exterior de la recámara. Estos sistemas suelen calibrarse para emular los resultados de un sistema estandarizado existente, como el sistema SAAMI, de modo que los resultados sean directamente comparables. Debido a que este sistema no requiere un cañón de prueba especializado, sino solo un arma de fuego que tenga una pared externa de la recámara accesible, es mucho más económico.
La OTAN define los calibres 5,56 mm, 7,62 mm, 9 mm y 12,7 mm utilizando los métodos de prueba EPVAT de la OTAN , que incluyen pruebas de presión. A diferencia de los métodos de prueba civiles, los procedimientos de prueba EPVAT de la OTAN para las "recámaras de fusil de la OTAN" requieren que el sensor o transductor de presión se monte delante de la boca de la vaina. La ventaja de esta posición de montaje es que no es necesario perforar la vaina del cartucho para montar el transductor. La perforación antes del disparo es siempre un proceso que requiere mucho tiempo (el control de calidad rápido y la retroalimentación a producción son esenciales durante el proceso de fabricación de la munición). La desventaja de este montaje es que la presión aumenta mucho más rápido que en una vaina de cartucho perforada. Esto provoca oscilaciones de alta frecuencia del sensor de presión (aproximadamente 200 kHz para un transductor Kistler 6215) y esto requiere filtrado electrónico con el inconveniente de que el filtrado también afecta a los armónicos más bajos donde se encuentra un pico que causa un ligero error en la medición. Este pequeño error no siempre se controla bien y esto provoca mucha discusión sobre el orden del filtro, la frecuencia de corte y su tipo ( Bessel o Butterworth ). [9] Para las pruebas NATO EPVAT de municiones de armas de fuego militares se utilizan cañones de prueba NATO de diseño EPVAT con transductores de sensor de canal Kistler 6215. [10]
Sin embargo, las Fuerzas Armadas de los Estados Unidos definen procedimientos de prueba para 5,56 mm OTAN en SCATP-5.56, 7,62 mm OTAN en SCATP-7.62 y .45 ACP en SCATP-45. [11] Estos procedimientos se basan en la metodología de prueba SAAMI.