viernes, 1 de noviembre de 2013

Conceptos básicos: silenciadores

Mandar a criar malvas al prójimo ha sido un pasatiempo humano desde tiempos primigenios al que se ha dedicado con gran imaginación. Pero matar a alguien clandestinamente sin llamar la atención requiere de cierto refinamiento y discreción que durante muchísimo tiempo se confió a venenos, afiladas dagas y a una conspicua habilidad para escabullirse sin ser detectado. Con la llegada de las armas de fuego, la habilidad así como la fuerza bruta, pasaron a ser secundarias puesto que un alfeñique puede dejar seco a cualquier troglodita halterofílico descerrajándole uno o varios tiros mientras mantiene cierta distancia de seguridad. Sin embargo, el sonido de cualquier arma al disparar elimina la posibilidad de pasar desapercibido, con lo que el susodicho alfeñique se verá obligado a rendir cuentas inmediatamente ante los amigos y familiares del gorilón de marras, en un proceso rápido con escasas garantías para su integridad física. La gran cantidad de ruido que producen las armas de fuego tienen tres orígenes principales, a saber: los gases producidos por la deflagración de la pólvora, el mismo proyectil al sobrepasar la velocidad del sonido y, en menor medida pero no menos importante, los propios mecanismos del arma. Para entender cómo funciona un arma silenciada, un silenciador o un supresor necesitamos profundizar en esos tres aspectos y en este artículo abordaremos el primero.


Empecemos aclarando que la intensidad del sonido se mide en decibelios (dB) y que 0 dB equivale al mínimo sonido captable por el oído humano. El oído tiene un rango de sensibilidad muy amplio ya que es capaz de registrar el susurro de una hoja arrastrada por el viento y el de una turbina de avión varios millones de veces más ruidosa. Dada esta gran sensibilidad, la escala de intensidad no sigue una progresión lineal sino logarítmica, dicho en cristiano: un sonido de 20 dB no es veinte veces más intenso que uno de 0 dB sino 100 veces más y un sonido que alcanza 30 dB es mil veces más intenso. El rango de sensibilidad de nuestro oído hace que pase por alto cambios de intensidad del doble o del triple, por ello se emplea este método de medición. Dicho esto, un susurro suele andar por los 15 dB, una conversación normal entre dos personas alcanza unos 60 dB y los disparos de armas de fuego como pistolas, rifles y escopetas andan en el orden de los 130 - 180 dB dependiendo del calibre, el largo del cañón, el tipo y la cantidad de propelente usado en la munición, entre otros factores.


Disparar un arma de fuego moderna implica hacer que se inflame la pólvora que contiene el cartucho. Esta entra en combustión (que no explosión) y produce un gran volumen de gas en un muy corto período de tiempo, los gases se expanden y tratan de salir por el lugar que ofrece menor resistencia, eso suele ser a través del cañón empujando al proyectil hacia el exterior. Una vez que el proyectil abandona el cañón, los gases salen violentamente junto con partículas de pólvora aún en combustión provocando una gran perturbación en la atmósfera circundante al alcanzar un medio con más baja presión. Cualquier método empleado para atenuar el ruido de ese momento pasa por reducir la presión de los gases antes de que alcancen el exterior del arma y eso se ha logrado usando tres principios diferentes: A) Haciendo pasar los gases por compartimentos (llamados "baffles") para que generen turbulencias que reducen la presión progresivamente. B) Convirtiendo la energía de los gases en esfuerzo mecánico. C) Conteniendo los gases en el interior de sistemas cerrados y filtrándolos paulatinamente al exterior a través de tejidos o mallas que les hacen perder temperatura antes de llegar al exterior.

El silenciador Maxim M1909
En 1902 un tal Hugo Baudisch patentó en Berlin un sistema silenciador provisto de una válvula que cerraba el cañón tras la salida del proyectil, confinando los gases en el interior del arma. El sistema Baudisch era complejo mecánicamente hablando y eso comprometía su fiabilidad, por lo que nunca llegó a ser popular. En 1907 Hiram Percy Maxim, hijo del célebre Hiram Stevens Maxim (inventor de la ametralladora homónima), presentó dos prototipos de silenciadores, uno de ellos basado en el sistema Baudisch pero al que le había añadido una segunda válvula y cámaras paralelas al cañón donde se expandían progresivamente los gases (perdiendo presión) antes de ser liberados al exterior. Esto sumaba más complejidad por lo que fue aún menos popular. Pero el segundo modelo era harina de otro costal, se trata de un tubo que se enrosca a la boca del cañón y en cuyo interior hay pequeños compartimentos curvos que generan turbulencias y movimientos vertiginosos a los gases que siguen al proyectil. El movimiento sinuoso reduce la velocidad, la temperatura y la presión de los gases que llegan mucho más "calmados" al exterior. En 1909 el joven H.P. Maxim patentó una mejora del segundo prototipo de 1907 que se convertiría en el primer silenciador comercialmente exitoso de la historia y serviría de base para una infinidad de desarrollos posteriores. En 1908 el alemán Paul Schauer diseñaba un sistema silenciador similar al de H.P. Maxim pero en el que se reemplazaban los compartimentos curvos por deflectores cónicos, principio que sigue en uso a día de hoy en silenciadores modernos dada su efectividad y facilidad de fabricación. En 1910 Carl Billerbeck (alemán también) patentó un silenciador que tenía en su interior deflectores cónicos móviles, unidos por muelles que cedían ante la presión de los gases, por lo que parte de la presión se convertía en trabajo mecánico. Con la llegada de los materiales plásticos a la industria, los sistemas del tipo C evolucionaron y se cambiaron las válvulas por membranas elásticas que son perforadas por el proyectil pero que vuelven a cerrarse a modo de sello. Durante la IIGM se emplearon muchos silenciadores basados en ese sistema que requerían cambiar los sellos plásticos cada pocos disparos.

video

En el video puede verse una simulación de dinámica de fluidos que ilustra la pérdida de velocidad de los gases al atravesar un silenciador moderno basado en el principio "A" (el de los compartimentos). Según el gráfico de colores, la velocidad de los gases en la salida del silenciador es apenas superior a 500m/s, mientras que en la entrada alcanzan casi unos 1000m/s.



Rayos X de distintos silenciadores, nótese que en muchos de
ellos se emplean combinaciones de los tres principios.
Un silenciador moderno, fabricado para uso militar, es capaz de reducir en unos 30db la intensidad del sonido de un disparo. La mecánica interior del silenciador afecta a la frecuencia del sonido más que a su intensidad, por lo que la misma arma, disparando la misma munición, puede sonar más aguda o más grave dependiendo de la tipología del silenciador que se le acople, esto es importante porque puede hacer que un disparo no suene como tal. La diferencia entre disparar con o sin silenciador puede parecer escasa, sin embargo, en términos militares es importante poder "enmascarar" la posición del tirador dificultando su localización por parte del enemigo y esa es la utilidad de esos ~30db menos. Muchos silenciadores actúan también como "apagallamas" reduciendo o eliminando el fogonazo producido por el disparo y que, dependiendo del arma y de las condiciones lumínicas del ambiente, pueden delatar visualmente la posición del tirador. Otro punto importante es que un silenciador suele reducir el retroceso total del arma entre un 15 y un 30%, el retroceso se produce por el mismo efecto que impulsa un cohete: gas saliendo a alta presión por un tubo. Si se reduce la presión con la que escapa el gas, se reduce el empuje en dirección contraria.


Como en muchas otras ocasiones vemos que Hollywood nos ha vendido una idea acerca de los silenciadores que es, en la mayoría de los casos, exagerada o directamente errónea. Utilizar una almohada, una botella u otros componentes aún más bizarros, no convierten un arma de fuego en una máquina de suspirar.

Aunque a priori parece una buena idea,
lo del gato-silenciador no funciona, créanme.

2 comentarios:

  1. Entiendo que la reducción de la violencia con la que salen los gases reduce el retroceso, pero, dado que el silenciador se acopla al cañón, ¿no es una extensión práctica de éste? Es evidente que los gases no siguen la misma dinámica en el interior del cañón, donde aplican toda la fuerza expansiva a mover la munición, que en el silenciador, donde se pierde parte de la energía al pasar los gases a ductos laterales. Pero aún así, parte de la energía seguiría empujando la munición hacia el único sitio donde puede moverse (hacia adelante), haciendo que el trayecto en el que está estabilizada y no a merced de la intemperie sea más largo.

    Puesto en simple: dado que el silenciador aumenta la longitud del cañón, ¿el arma no gana precisión con él?

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  2. Bueno, los silenciadores no son una extensión del cañón porque no entran en contacto directo y total con los proyectiles, sino que son atravesados ajustadamente por estos, pero sin tocarlos. Solo en el caso de los del tipo "C" existe un contacto mínimo entre el proyectil y la(s) membrana(s) plástica(s) que hacen las veces de sello, pero lejos de mejorar la precisión solo le restan algo de velocidad.

    El tema de la extensión del cañón es algo como para analizar. De momento no conozco ningún accesorio que permita alargar el cañón añadiéndole un trozo y así, a primera vista, podría suponer que no existen porque no son una solución práctica para aumentar la precisión del proyectil. Vamos a ver: sabemos que en el momento del disparo los gases empujan el proyectil fuera de la recámara hacia el cañón, donde se encuentra con las estrías (o un ánima poligonal como la del rifle Whitworth), allí se produce una deformación de la ojiva para adaptarse a las marcas del cañón. Una vez creados los surcos en la ojiva, las estrías guían al proyectil imprimiéndole un movimiento rotatorio alrededor de su eje longitudinal y que tiene la cualidad de mejorar la precisión.

    O sea que, para crear un "extensor" de cañón necesitaremos que el artefacto tenga estrías... y no cualquier tipo de estrías, sino unas exactamente iguales a las del cañón, porque si son diferentes pueden dejar resquicios por los que escape el gas o forzar una nueva deformación del proyectil, en cualquiera de los dos supuestos, y viéndolo de forma optimista, se produciría una pérdida de velocidad... dejando el optimismo de lado, el proyectil se desestabilizaría, se deformaría irregularmente dejando pasar los gases y acabaría atascado en el tubo. Para mas inri, las estrías del cañón de un arma sufren desgaste por el uso, por lo que dar con dos armas distintas cuyas estrías de cañón coincidan al 100% es complicado.

    Además del problema de la coincidencia de estrías tenemos el de la fijación del extensor al arma. La mayoría de los silenciadores van roscados a la boca del cañón, aunque también hay sistemas que funcionan con un clip que se sirve del punto de mira, del engarce de la bayoneta o de otras particularidades del arma para mantener el silenciador en su posición. Ninguno de esos sistemas parece adecuado para poder alinear las estrías del cañón con las del extensor con la precisión necesaria. Tampoco creo que pudieran soportar la presión de los gases justo antes de que el proyectil abandone el cañón. Así que, si se pudiera solucionar el problema de la coincidencia de estrías, se necesitaría un nuevo sistema de fijación más complejo y preciso que los actuales… y más complejidad significa menos fiabilidad.

    Para finalizar este alegato sobre “por qué pienso que no es viable crear un extensor de cañón” me gustaría mencionar los sistemas de armas modulares, es decir: aquellas armas que han sido creadas para que, con mínimas modificaciones, puedan servir en distintos roles. Un ejemplo de arma modular es el Steyr AUG, el fabricante dispone de kits para convertir el rifle de asalto en una carabina, una ametralladora ligera o un subfusil. Cada kit viene con un cañón diferente, a pesar de que la única diferencia apreciable entre una carabina y un fusil de asalto es, justamente, el largo del cañón. Hubiera resultado más económico comercializar un extensor de cañón que ofrecer dos cañones diferentes para ese caso, sin embargo no ha sido así. Y Steyr no es la única empresa que se ha decantado por cañones enteros intercambiables de diferente longitud para sus armas en vez de "empalmar" cañones. Por algo será.

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