Presión de la cámara - Chamber pressure
Dentro de las armas de fuego, la presión de la recámara es la presión ejercida por las paredes exteriores de una caja de cartuchos en el interior de la recámara de un arma de fuego cuando se dispara el cartucho. La unidad SI para la presión de la cámara es el megapascal (MPa), mientras que el SAAMI estadounidense usa libras por pulgada cuadrada (PSI) y el CIP europeo usa bar (1 bar es igual a 0.1 MPa).
Independientemente de la unidad de presión utilizada, el procedimiento de medición varía entre el método CIP, el método SAAMI y NATO EPVAT . Las presiones de la cámara se miden con diferentes estándares, por lo que no se pueden comparar directamente. Las presiones de la cámara también se han registrado históricamente en unidades de presión de cobre (que, por ejemplo, pueden denominarse psi CUP, bar CUP o MPa CUP) o unidades de presión de plomo (LUP).
Descripción general
Cuando el percutor de un arma de fuego golpea el cebador, enciende la pólvora dentro de la carcasa, creando una explosión que genera una gran cantidad de presión, que a menudo supera los 50.000 PSI (344,7 MPa). Esta presión a su vez empuja la bala fuera de la boca de la caja y dentro del cañón. Durante esta explosión, las paredes de latón del cartucho se expanden y sellan contra las paredes internas de la cámara. Esta expansión es lo que crea la presión de la cámara, o la cantidad de fuerza aplicada al interior de la cámara por la caja. Las presiones máximas de seguridad de la cámara para cartuchos disponibles comercialmente son publicadas por organismos como SAAMI, CIP y NATO.
Métodos de medición
Hay 3 métodos básicos para medir la presión de la cámara:
- Usar una trituradora de cobre o una trituradora de plomo
- El método piezo
- Colocación de un medidor de tensión en el cañón delante de la recámara
Método de trituradora de cobre
A mediados de la década de 1960, la forma más común de medir la presión era perforar un agujero a través de la cámara del cañón e insertar una bala de cobre que encajara al ras con las paredes de la cámara. Cuando se dispara un cartucho, comprime la bala de cobre. Luego se quita, se mide y se compara con las dimensiones originales. Usando las propiedades conocidas del cobre, la presión de la cámara se puede calcular y expresar en unidades de presión de cobre (CUP). Si bien ahora existen métodos más precisos para medir la presión de la cámara, el método de la trituradora de cobre todavía se usa con fines de verificación.
El método piezoeléctrico
Desarrollado a fines de la década de 1960, el método más común para medir con precisión la presión de la cámara es el método Piezo. Es similar al método de la trituradora de cobre en el que se perfora un orificio en la cámara, pero en lugar de un trozo de cobre, se inserta un transductor de cristal de cuarzo y se conecta a un equipo de medición sensible. Este método generalmente produce lecturas más precisas que la trituradora de cobre y es más rentable debido al hecho de que el transductor se puede reutilizar.
Método de galgas extensométricas
El método de galgas extensométricas es el método menos preciso para medir la presión de la cámara usando equipo, pero tiene la ventaja de ser el menos costoso y no requiere modificaciones permanentes en el arma de fuego. Se adjunta un medidor de tensión al cañón justo delante de la recámara. Al disparar, el cañón se estira brevemente, y el calibre mide este estiramiento. Este método generalmente se reserva como una forma de comparar relativamente diferentes cargas de cartucho, ya que la lectura del medidor de tensión no es tan precisa como una trituradora de cobre o una prueba piezoeléctrica.
Importancia en el mantenimiento de armas de fuego
La fuerza que no se ejerce sobre las paredes de la recámara se utiliza para empujar la bala por el cañón. Debido a que el volumen de la caja es relativamente pequeño, la presión más cercana a la cámara será mayor que en cualquier otro punto del cañón. En comparación con la temperatura de la pólvora que se quema, se transfiere una cantidad relativamente pequeña de energía y calor desde la pólvora del barril a las paredes del barril. Por lo tanto, todo el proceso puede considerarse un proceso adiabático , o no se pierde calor durante la rápida expansión de los gases. Por lo tanto, la ley de los gases ideales se puede utilizar para expresar la diferencia de presión a medida que la bala viaja a lo largo del cañón:
P 1 (V 1 ) κ = P 2 (V 2 ) κ
o
P 2 = P 1 (V 1 / V 2 ) κ
dónde:
- P 1 es la presión inicial
- P 2 es la presión que actúa contra la cola de la bala en un punto dado
- V 1 es la capacidad interna de la caja o el volumen del cartucho cargado
- V 2 es la capacidad interna de la caja más el volumen del cañón desde la recámara hasta la bala
- κ es el índice adiabático del gas contenido dentro de la cámara y el cañón
Al observar esta ecuación termodinámica, se puede ver que la cantidad de presión que actúa sobre la bala disminuye cuando viaja por el cañón debido al aumento del volumen de gas. Asimismo, la parte del cañón que está sujeta a las presiones más altas es la garganta, o el punto más cercano a la recámara en la que la bala entra en contacto con el estriado. Debido a esto, el estriado en la garganta se erosionará más rápido que el resto del cañón.
Se pueden tomar varias medidas para disminuir la tasa de erosión de la garganta debido a la presión, algunas de las cuales se pueden lograr mediante la carga manual .
- Si una bala se asienta más lejos (es decir, más cerca del estriado ) aumentará el volumen interno de la caja. Al examinar la ley de los gases ideales, PV = nRT , se puede ver que al aumentar el volumen de la caja, se reduce la presión dentro de la caja. Esto a su vez reduce la presión de la cámara y la cantidad de fuerza ejercida sobre la garganta.
- Si se reduce la cantidad de pólvora (usando la misma pólvora), la explosión dentro de la caja será menor y resultará en menos presión.