
En pirotecnia , un iniciador pirotécnico (también llamado detonador o ignitor ) es un dispositivo que contiene una composición pirotécnica y que se utiliza principalmente para encender otros materiales más difíciles de encender, como termitas , generadores de gas y cohetes de combustible sólido . El nombre también se usa a menudo para referirse a las composiciones mismas.
Los iniciadores pirotécnicos suelen controlarse eléctricamente (denominados iniciadores electropirotécnicos ), por ejemplo, mediante un puente de hilo calentado o una resistencia de puente . Son similares a los detonadores de cápsulas explosivas u otros detonadores , pero se diferencian en que no tienen como objetivo producir una onda expansiva . Un ejemplo de este tipo de iniciador pirotécnico es una cerilla eléctrica .
Composición
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 o favorecen la ignición del material deseado.
Las composiciones iniciadoras son similares a las pólvoras de destello , pero se diferencian en la velocidad de combustión, ya que no se busca la explosión , y generan intencionadamente una alta cantidad de partículas calientes. Además, suelen 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 utilizados 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 obtener 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 se inflaman al entrar en contacto con el aire. El trietilborano (TEA-TEB) se utilizó como encendedor para los motores a reacción Lockheed SR-71 , el motor Rocketdyne F-1 de 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.
composiciones comunes
Oxidante de metales
ZPP
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 rápido aumento de presión, genera poco gas, emite partículas calientes al encenderse, es térmicamente estable, tiene una larga vida útil y es estable en vacío. Es sensible a la electricidad estática .
BPN
Otra fórmula común de iniciador es el BPN , BKNO3 o nitrato de boro-potasio , una mezcla de 25 % de boro y 75 % de nitrato de potasio en peso. Se utiliza, por ejemplo, por la NASA . Es térmicamente estable, estable en vacío y su velocidad de combustión es independiente de la presión.
En comparación con la pólvora negra, el BPN arde a una temperatura significativamente mayor y deja más residuos sólidos; por lo tanto, la pólvora negra es la preferida para sistemas de uso múltiple.
La alta temperatura del BPN lo hace adecuado para usos donde la iniciación rápida y reproducible es fundamental, por ejemplo, en airbags , motores de cohetes y bengalas de distracción . Sin embargo, es relativamente caro.
El BPN también puede utilizarse como ingrediente de propelentes sólidos para cohetes .
El BPN puede encenderse mediante un láser. [ 4 ] Se puede utilizar un láser semiconductor de al menos 0,4 vatios de potencia para la ignición en vacío. [ 5 ]
Otros
Otras mezclas encontradas son perclorato de aluminio y potasio , y perclorato de titanio , aluminio y potasio. [ 6 ]
oxidante de hidruro metálico
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 metal-oxidante por separado. Durante la combustión, también liberan hidrógeno , que puede actuar como combustible secundario. El hidruro de circonio, el hidruro de titanio y el hidruro de boro son los más utilizados.
ZHPP
El ZHPP ( hidruro de circonio-perclorato de potasio ) es una variante del ZPP que utiliza hidruro de circonio en lugar de circonio puro. Su manipulación es significativamente más segura que la del ZPP. [ 7 ]
THPP
El THPP (hidruro de titanio y perclorato de potasio) es una mezcla de hidruro de titanio(II) y perclorato de potasio. Es similar al ZHPP. Al igual que el ZHPP, su manipulación es más segura que la del perclorato de titanio y potasio. [ 7 ]
Intermetálicos
La formación de un compuesto intermetálico puede ser una reacción fuertemente exotérmica, que puede utilizarse como iniciador.
titanio-boro
La composición titanio - boro es una de las reacciones pirotécnicas más calientes de uso común. Es un estado sólido, sin presencia de gases. Puede utilizarse como iniciador pirotécnico o para calentar gases confinados y realizar trabajos mecánicos. [ 8 ]
Níquel-aluminio
Las láminas de níquel - aluminio pueden utilizarse como iniciadores pirotécnicos de activación eléctrica. NanoFoil es un material de este tipo, disponible comercialmente.
Paladio-aluminio
Los alambres de aluminio revestidos de paladio pueden utilizarse como alambre fusible , conocido como Pyrofuze . [ 9 ] La reacción se inicia mediante calor, generalmente suministrado por un pulso de corriente eléctrica. La reacción comienza a 600 °C, el punto de fusión del aluminio, y se propaga violentamente hasta alcanzar temperaturas de 2200–2800 °C. La reacción no requiere la presencia de oxígeno y el alambre se consume. [ 10 ]
Pyrofuze se presenta como alambre sólido de diferentes diámetros (de 0,002" a 0,02"), alambre trenzado, cinta, lámina y gránulos. Se puede utilizar paladio, platino o paladio aleado con un 5 % de rutenio junto con aluminio. [ 11 ] [ 12 ] Los alambres de conexión de Pyrofuze se pueden utilizar en petardos y cerillas eléctricas . Las láminas de Pyrofuze se pueden utilizar, por ejemplo, para sellar diversos dispensadores o sistemas de extinción de incendios. [ 13 ] También se puede utilizar una composición de paladio-magnesio, pero no está disponible comercialmente o al menos no es tan común. [ 14 ]
Otros
BNCP
El BNCP ( cis -bis-(5-nitrotetrazolato)tetraminocobalto(III) perclorato ) es otro material iniciador común. Es relativamente insensible. Experimenta una 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 .
azida de plomo
La azida de plomo (Pb(N 3 ) 2 , o PbN 6 ) se utiliza ocasionalmente en iniciadores pirotécnicos.
Otros
También se pueden utilizar otros materiales sensibles al calor, por ejemplo, HMTD , [ 16 ] explosivo tetrazeno , mononitro-resorcinatos de plomo, dinitro-resorcinatos de plomo y trinitro-resorcinatos de plomo. [ 17 ]
Véase también
Referencias
- ↑ EP caducado 1128994B1 , Karl K. Rink, "Inflador de airbag que contiene carbonano", publicado el 5 de septiembre de 2001, emitido el 11 de agosto de 2004, asignado a Autoliv ASP Inc.
- ↑ Catálogo de aplicaciones de dispositivos/sistemas accionados pirotécnicamente (PDF) . Cleveland, OH: Centro de Investigación Lewis de la NASA. 1 de enero de 1995. págs. 66–67 . Archivado del original (PDF) el 22 de agosto de 2022.
- ↑ Actas del Simposio sobre Iniciadores Eléctricos - 1963 (PDF) . Instituto Franklin, Filadelfia, Pensilvania: Comando de Material del Ejército de los EE. UU. 1 de octubre de 1963. págs. 3–17 . Archivado del original (PDF) el 28 de mayo de 2018. URL alternativa
- ↑ ES caducada 2160485B1 , Blanes Mira María Clara; Carbonell Castell Teresa; Fernández Ballester Gregorio J; Ferrer Montiel Antonio Vicente; Gil Tebar Ana Isabel; Gutiérrez Pérez Luis Miguel; Llobregat Hernández M Mercedes; Pérez Payá Enrique; Casos Planell Rosa M; Viniegra Bover Salvador, "Péptido inhibidor de la exocitosis neuronal y composiciones cosméticas y farmacéuticas que contienen el péptido", publicado el 01-11-2001, emitido el 16-05-2002, asignado a Lipotec SA
- ↑ Koizumi, Hiroyuki; Nakano, Masakatsu; Inoue, Takayoshi; Watanabe, Masashi; Komurasaki, Kimiya; Arakawa, Yoshihiro (2006). "Estudio sobre ignición láser de nitrato de boro/potasio al vacío" (PDF) . Ciencia y Tecnología de Materiales Energéticos . 67 (6): 193-198 .
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- ↑ Patente estadounidense vencida 5942717 , Claude Pathe, Raphael Trousselle, "Iniciador electropirotécnico, método para su fabricación y sistema de seguridad para vehículos", publicada el 24 de agosto de 1999, emitida el 24 de agosto de 1999, asignada a Davey Bickford SAS
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