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| EL ANHIDRIDO CARBONICO ó CO2 en las ARMAS NEUMÁTICAS |
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| Por: Joaquín María de Albisu y Alonso |
| ¿Qué es el CO2? |
| El Anhídrido Carbónico o CO2 es un gas incoloro, de olor picante y sabor ácido. Se liquida a 17º bajo una presión de 54 atmósferas y se solidifica por evaporación de este liquido a la presión ordinaria, dando hielo seco o nieve carbónica. La temperatura de solidificación es de -78,5 ºC. Su densidad en estado gaseoso es de 1,539, por lo que es más pesado que el aire. Es irrespirable, pero no venenoso; no es comburente ni combustible, y apaga los cuerpos encendidos que en él se sumergen. El dióxido de carbono es un gas resultante de la combinación de dos cuerpos simples: el carbono y el oxigeno. Se produce por la combustión del carbón o los hidrocarburos, la fermentación de los líquidos y la respiración de los humanos y de los animales. Presente en proporción débil en la atmósfera, se asimila por las plantas, que por su parte devuelven oxígeno. En solución acuosa el gas crea el ácido carbónico, muy inestable para ser aislado de forma sencilla.
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Propiedades Físicas: |
| Símbolo Químico: | CO2 | |
| Masa atómica: | 44,01 | |
| Fase líquida (a temperatura de | ||
| Ebullición: | 1,18 @ 1.013 bar. | (Peso específico agua = 1) |
| Temperatura de ebullición: | ||
| Temperatura: | -78,50 ºC @ 1.013 bar. | |
| Calor latente de evaporación | 571,3 kJ/kg. | |
| Fase gaseosa: | 1,539 | (Peso especifico aire =1) |
| Calor específico | 0,8500 kJ/kg ºC | |
| Densidad | 1,9769 kg/m3 | |
| Punto triple: | ||
| Temperatura | -56,6ºC | |
| Presión | 517,3 kPa abs | |
| Punto critico: | ||
| Temperatura | -31,10ºC | |
| Presión | 7.382 kPa abs | |
| Densidad | 468,0 kgs/m3 | |
| Conductibilidad térmica | 0,0168 W/m ºK @ 300ºK | |
Tabla de conversiones: |
| Fase Sólida | Fase Gas | Fase Líquida |
| Peso(kg.) | volumen (m3) | volumen (litro) |
| 1.000 | 0.530 | 0.850 |
| 1,887 | 1.000 | 1.603 |
| 1.176 | 0.624 | 1.000 |
| m3 (metro cúbico) | Volumen de gas medido a 1.013 bar y 15ºC de temperatura |
| l (litro) | Volumen líquido medido a 1.013 bar y a temperatura de ebullición. |
| Tiene múltiples aplicaciones en la industria (agroalimentación, análisis y laboratorios, medicina, fabricación de maquinaria, automoción y transporte, pequeñas industrias y talleres, limpieza industrial) y se expende envasado en estado liquido en fuertes cilindros de acero probados a 250 atmósferas y utilizándose (caso que a nosotros nos interesa) como extintor de incendios. En el tiro con armas de "aire comprimido", se utiliza como propelente en las pistolas y carabinas. Las botellas de las armas de competición, se recargan, bien directamente de las botellas industriales, bien de extintores de incendios, mucho más utilizados, por la facilidad de manejo de este tipo de botellas. En puridad de materia, debería usarse botellas de CO2 destinadas a carbonatación de bebidas, conocido con el nombre de "CO2 bebidas", de calidad ultra-pura, que cumple con las especificaciones ISTB. No es normal que conozcamos las presiones a que se encuentra el CO2 en los botellines que se aplican a las armas neumáticas, como tampoco en los extintores de este gas que utilizamos comúnmente, (en algunos extintores antiguos de gas carbónico, se indica como presión de carga 80 kgs/cm2. ). El anhídrido carbónico a efectos del tiro con armas de CO2, se utiliza de dos formas diferentes:
Son recargables y la cantidad que se puede cargar de gas (53 gramos / 0.117 lbs) viene especificada en la bombona. El peso de la bombona (tara) suele ser de 0,268 kgs (0.591 lib) Las bombonas están probadas a 250 bares. En el primer caso, aunque desconocemos los datos de presión a que se encuentra el gas en la botella, (mas abajo veremos un estudio realizado sobre estas botellitas), se suelen utilizar sin mayores problemas. Su adquisición es sencilla y no suele darse importancia a este dato por los usuarios de las mismas, sobre todo debido a la escasa formación técnica de los mismos, que lo único que pretenden es tener un rato de diversión, sin más complicaciones.
El problema reside en el segundo caso. La realidad práctica, luego veremos el porqué, es que hay que obtener una botella de CO2, de las utilizadas en los talleres de soldadura, o bien dado su excesivo volumen inadecuado para tenerla en casa, adquirir un extintor de CO2, cuyo volumen es mucho más reducido, y que permita efectuar la recarga. La utilización de las grandes botellas de CO2, queda reservada para los campos de tiro, donde deben ser colocadas con las máximas garantías, es decir, con manómetros reguladores de presión y con serpentín interior, que permita obtener el gas desde la parte inferior de la botella; ancladas mediante bridas a la pared, para evitar su caída, y separada en local aparte destinado a este uso. La realidad, es que en pocas galerías de tiro neumático, se ven instalaciones adecuadas, careciendo la mayoría de ellas de este servicio. Y dadas las circunstancias descritas, no queda otra solución que adquirir el consabido extintor, y depender de la recarga del mismo en los agentes de recarga de extintores. Y en idéntica situación, se encuentra el otro medio propelente utilizado hoy como medio más generalizado en las armas neumáticas: el aire precomprimido de las modernas armas conocidas como PCP´s (Pre Charged Pneumatic). Pero de este tema ya hablaremos en otra ocasión, ya que las soluciones son más fáciles de aplicarse. Existen compresores adaptados para la recarga de las botellas que acompañan a este tipo de armas, de pequeño tamaño y fácil movilidad. Y este artículo viene al caso, ya que tuvimos en nuestras manos un arma larga de las características ya indicadas (carabina Armigás) e intentando conocer los efectos que se podían derivar de la carga de la misma con gas, dándonos cuenta entonces de lo poco que se conocía sobre la aplicación del CO2 en las armas, así como el desconocimiento general sobre las propiedades del mismo, sus ventajas y sus inconvenientes. Y como nos gusta conocer que tenemos en las manos (indudablemente por deformación profesional) entonces es cuando empezamos a investigar sobre el CO2. En primer lugar buscamos la parte técnica, y a continuación la parte legislativa aplicable. Sin embargo a efectos de exposición vamos a definir primeramente la legislación aplicable y después entraremos en la parte técnica. |
Legislación española aplicable: |
| No he encontrado legislación sobre las cargas de CO2 para las armas cargadas con este gas, pero existe una larga y varias veces modificada, legislación sobre el anhídrido carbónico destinado a extintores de incendios. Como nosotros utilizamos generalmente los extintores de incendios a gas carbónico, para efectuar la recarga de las bombonas propelentes de las armas, veamos la legislación aplicable a estos: Los extintores de incendios a gas carbónico se ajustarán al Reglamento de aparatos a presión, detallado en el R.D. 1244/1979, de 4 de abril, modificado por el RD 507/1982 y vuelto a modificarse por el R.D. 1504/1990; y por la Instrucción Técnica Complementaria MIE-AP5, (BOE nº 149 de 23-06-82). (Pueden consultarse por medio de Internet en cualquier página de vendedores de extintores de incendios). Igualmente son de aplicación las Normas UNE emitidas por AENOR; específicamente las normas UNE 23-110, en cuanto a llenados, y las normas UNE 62-080 y UNE 62-081, relativas al cálculo, construcción, etc., de botellas de acero. De todo este conjunto legislativo, más otras informaciones obtenidas, se han extractado los datos que a continuación detallamos y que pueden interesarnos con relación a nuestras necesidades:
El comportamiento del CO2, puede verse en la gráfica que adjuntamos a continuación, indicativa de la presión que alcanza el CO2 con relación al porcentaje de llenado y a la temperatura:
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| Es de destacar en la gráfica, la zona en que la presión permanece constante, aún a pesar del cambio de temperaturas y porcentajes de llenado, así como la forma exponencial en que se eleva la presión, sobre todo por cambio de temperaturas. Si se quiere hacer la transformación a grados Celsius, la fórmula de convertir grados Fahrenheit a Celsius es la siguiente: Cº = ( ºF-32 ). 5 / 9 Por otra parte, véanse, los datos siguientes:
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Las presiones de vapor con las temperaturas y los porcentajes de llenado son: |
| 65% DE LIQUIDO: | ||
| a 7ºC-> | 600 PSI= | 42,2 Bares |
| a 29ºC-> | 1.000 PSI= | 70,4 Bares |
| a 52ªC-> | 1.950 PSI= | 137,2 Bares |
| 85% DE LIQUIDO: | ||
| a 7ºC-> | 600 PSI= | 42,2 Bares |
| a 29ºC-> | 2.000 PSI= | 140,7 Bares |
| a 52ºC-> | 4.000 PSI= | 281,5 Bares |
100% DE LIQUIDO: |
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| a 7ºC-> | 3.000 PSI= | 211 Bares |
| a 29ºC-> | 6.000 PSI= | 422 Bares |
| a 52ºC-> | 9.000 PSI= | 633 Bares |
| El estándar es del 65%, por eso cuando se rellenan envases de CO2, se debe pesar el envase antes y NO SOBREPASAR LA CAPACIDAD ESTANDAR DEL ENVASE. Ahora bien, cuando se utiliza un envase intermedio, (como es el caso de cargar las botellas de las armas de gas mediante un extintor), solo se pone en el recipiente destinado a incorporarlo al arma, la cantidad de CO2 que entra al invertir el envase y trasvasar el liquido de un envase al otro. La ley de Boyle-Mariotte nos indica que la presión se regula entre ambos recipientes a una nueva presión inferior a la presión de vapor que exista en el envase usado como cargador, por aumento de la capacidad total (suma de las capacidades de los dos envases). Para facilitar esta operación se acostumbra a introducir en el congelador del frigorífico la botella vacía a incorporar al arma con objeto de igualar las temperaturas de ambos recipientes. Esta operación de recarga de botellas es más o menos segura. Lo que es MUY PELIGROSO es la recarga de envases portátiles a partir de tanques industriales de alta presión sin los cuidados necesarios, como puede ser el caso de las instalaciones que NO cuentan con reguladores y tienen que guiarse por el PURO PESO de la bombona portátil. A la vista del cuadro y los datos anteriores, tampoco hay que ser alarmistas, ya que las temperaturas se refieren a las que alcanza el CO2, no a la temperatura ambiente. Téngase en cuenta la temperatura, ya indicada, que alcanza el CO2 al llenado (inferior a -22 Cº), que permite una cierta tolerancia a la elevación de la temperatura ambiente, por lo que la indicación que suelen llevar las botellas standard de 12 gramos, de no dejar las armas cargada con CO2 al sol y a temperaturas ambiente iguales o superiores a 50 Cº es plenamente válida. Sin embargo se deben tomar las debidas precauciones de seguridad cuando se manejan tanto unas como otras botellas de CO2, ya que las temperaturas tan por debajo de 0ºC, en que nos movemos, pueden dar lugar a quemaduras por congelación, que pueden llegar a ser de carácter grave. Y hemos de decir, contradiciendo a quienes nos decía que los extintores se cargan al 100%, que nunca se cargan de liquido a su capacidad total, sino que se cargan a los porcentajes detallados más arriba, (estándar del 65%), que permiten la existencia de la fase liquido/vapor de tal forma que se estabilice la relación liquido/vapor a una presión determinada, que suele ser de un máximo de 62 kgs/cm2. |
| Y que ocurre con las botellas standard de 12 gramos?. A qué presión vienen? |
| La realidad es que hechas las preguntas anteriores en diversos foros que tratan de armas de aire comprimido, hemos obtenido la callada por respuesta, signo inequívoco del desconocimiento por parte de los tiradores, sobre todo de pistolas y revólveres réplicas de armas de fuego, de qué tienen en las manos. Y como estabamos interesados en conocer estos datos, hemos comprado botellas desechables de 12 gramos de carga nominal, de varias marcas que existen en el mercado. Igualmente hemos preparado una carabina con un medidor de presiones (barómetro industrial). El primer paso ha sido pesar las botellas llenas y una vez disparadas volverlas a pesar vacías. Estos dos datos nos facilitan la tara (peso del envase) y el peso del gas contenido en las mismas. Hemos pesado dos series de cinco botellas. Una serie de cada marca. En una marca (son unas botellas doradas sin ninguna indicación de fabricante ni importador), el peso fue regular: Peso del gas: 12 gramos; peso del envase: 32,050 gramos. Peso total: 44,050 gramos. En otra marca (esta sí lleva indicaciones)los pesos son totalmente irregulares. Veámoslos:
Como podemos ver en esta serie, solamente una botella lleva el peso indicado exacto, variando también los pesos totales y el peso del envase vacío. Colocadas en la carabina, las presiones indicadas por el manómetro, varían sustancialmente de unas a otras. Téngase en cuenta que se ha hecho la prueba en el mismo lugar (galería cerrada de tiro) y a la misma temperatura ambiente (aprox. 15 Cº)
Y como en definitiva lo que interesa es su comportamiento en el disparo, elegimos la botella de mayor presión y la botella de menor presión, y procedemos a realizar los disparos oportunos, para conocer cuantos disparos útiles pueden dar y el grado de concentración de los mismos. Con la botella cuya presión es de 58 bares, se obtienen 32 disparos cuyos impactos van al lugar donde se ha apuntado. En los disparos 33 a 36 baja el tiro, desde la zona de 10 hasta la zona del 9 (estamos utilizando un blanco oficial de competición para pistola neumática). El disparo 37 es errático y los siguientes hasta el 43 deben ser considerados inaceptables para cualquier clase de tiro, aunque sea de diversión, por su comportamiento impredecible. Las presiones varían en la forma siguiente:
Esta prueba fue realizada por el armero que preparó la carabina con el manómetro de presión incorporado a la misma. Como constructor de armas, las conclusiones que obtiene son: En los primeros disparos se desaprovecha una cierta cantidad de gas, el que impide que se pueda cronometrar la velocidad del disparo, aunque está impactando en el lugar al que se apunta. Los disparos del 7 al 30 son buenos, dejando un margen de seguridad con el resto de disparos hasta el disparo 32 inclusive. Debería cambiarse la botella una vez realizados 30 disparos. La precisión mejoraría con un compensador de gases en la boca del cañón, y habría que estudiar las dimensiones de la cámara de gas de la carabina, y quizás cambiarla por una cámara con regulador de gas. Asuntos a estudiar por el departamento de ingeniería. Sin embargo y a la vista del comportamiento que indica el manómetro, hemos observado que al disparar baja la presión y se recupera en unos segundos hasta estabilizarse, por lo que con la siguiente botella cuya presión inicial es de 48 bares, se toma nota de la presión baja y de su recuperación. Veámoslo:
Y es curioso, que con la botella que menor presión inicial tenía, se ha conseguido mucho mejor tirada que con la botella con la mayor presión. Con la primera botella a partir de una presión de 35 bares, empiezan a ir los tiros bajos, sin embargo con la segunda los tiros son perfectos hasta el limite de presión de 24 bares. Los disparos realizados con una bajada de presión de 5 bares al momento del disparo, son con los que se obtienen los mejores resultados. Se deja colocada la botella que indica una presión de 52 bares sin disparar hasta el día siguiente. La presión aumenta hasta 55 bares. La temperatura ambiente del local también ha aumentado en unos 5 grados. Se hace la prueba de disparo obteniéndose 42 disparos buenos. A partir del disparo 43, la presión ha bajado de 20 bares y se impacta erráticamente en el blanco. ( son solamente 4 disparos los que pueden hacerse por encima del disparo 42). Con el primer disparo la presión se recupera hasta 50 bares, presión que se mantiene hasta el disparo 5º. A partir del 6º hasta el 10º la presión se mantiene en 49 bares. Del 11º al 13º en 48 bares. Del 14º al 31º en 45 bares. Del 32 al 36º en 44 bares, y a partir del disparo 37º la presión va bajando de 5 en 5 bares hasta llega al 42º, en que la presión baja a 29 bares. Los disparos 43 y 44, con presiones de 26 y 24 bares, llegan al blanco a 10 metros pero muy bajos, y el disparo 45 a 21 bares llega al blanco impactando de forma impredecible. Se observa que las botellas primeras con mayor presión y menor número de disparos, tienen la boca de salida perfectamente limpia, y las botellas con menor presión y que dan mayor número de disparos, mantienen la tapa que cierra la boca de salida del gas, saliendo éste muy suavemente. Y han sido pinchadas por la misma aguja, por lo que entendemos que es debido a las características de cerrado de cada tipo de botella. Por otra parte también se observa que con las segundas, se pueden hacer disparos correctos hasta que la presión se estabilice alrededor de los 20 bares. Como esto no es posible verificarlo en las armas en uso, se debe guiar uno por el sonido que se produce en cada disparo, y dejar de utilizar la bombona cuando éste cambia de frecuencia. Y este dato se puede obtener disparando algunas botellas y observando los puntos de impacto. No obstante utilizando el segundo tipo de botellas, se pueden realizar hasta 40 disparos a distancias cortas de 10 a 15 metros y 30 disparos efectivos a distancias de entre 25 y 35 metros. En otros casos la caída del proyectil a estas últimas distancia es considerable (superior a los 50 mm.). Y esto es todo lo que hemos podido conocer por el momento. Otro día más.
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