¿Qué factores afectan la vida útil del cañón de un fusil?
Juan Moratto
[ARG]
Editor Revista DeporTiro
¿Qué es lo que realmente causa la erosión de los cañones? ¿Es el tipo de proyectiles que se usan, la velocidad de quemado de la pólvora elegida o algún otro factor desconocido? Un análisis sobre un tema que evitará que le tenga que cambiar el cañón a su fusil.
Una de las preguntas que usalmente recibo de los tiradores tiene que ver con la “vida” de los cañones de sus fusiles y de sus armas de puño, entendiendo por esto, cuántos disparos pueden efectuarse en una determinada arma antes que su cañón necesite reemplazarse debido a que ha perdido precisión. Desafortunadamente no existe una respuesta simple a lo que, aparentemente, es una pregunta extremadamente sencilla. Son muchas las variables en juego, incluyendo al tirador mismo. Sé, sin embargo, qué es lo que hace que buena parte del estriado de un buen cañón eventualmente desaparezca.
Para comenzar, aunque este sea el concepto más arraigado, el tránsito de los proyectiles a través del cañón contribuye muy poco a su desgaste. Si esto no fuera verdad, el ánima de un cañón desgastado debería estar erosionada de manera completamente uniforme desde la recámara hasta la boca del cañón. He examinado las superficies interiores de una gran cantidad de cañones luego de que han disparado miles de proyectiles encamisados y encontré pocos signos de desgaste excepto, siempre, en la parte cercana a la recámara.
Un "borescope", instrumento para observar el estado del ánima de los cañones, en este caso un Hawkeye para armas largas y cortas
Uno de mis más antiguas carabinas calibre .22 LR ilustra bastante bien lo que produce el desgaste del cañón. Es una Francotte, de fecha bastante difusa y no tengo idea de cuántos miles de proyectiles de plomo recorrieron su ánima, pero había tenido un uso considerable anteriormente antes de que yo la recibiera como obsequio de parte de un amigo. Buena parte del estriado ha desaparecido desde la recámara hasta cinco centímetros hacia delante, pero muestra muy poco desgaste a partir de este punto.
Esto se reduce sencillamente a un concepto: los materiales con los que están construidos los proyectiles pueden ser considerados como insignificantes cuando se contraponen contra otros factores que contribuyen al desgaste del cañón, en la medida que los proyectiles son más blandos que el acero con el que se contruyen estos últimos.
Algunos tiradores teorizan que los proyectiles de plomo afectan menos a los cañones que los proyectiles encamisados porque son más blandos. Esto es cierto, pero en parte, por varios motivos que hacen a la ciencia balística: si bien el rozamiento es menor si el proyectil está subcalibrado, los gases a extrema temperatura (y aquí estoy adelantando un poco el motivo de esta nota) adelantan en su recorrido al proyectil y chocan contra el ánima, y si, por el contrario está sobredimensionado, las presiones son extraordinariamente mayores y, como bien sabemos, la pólvora, a mayor presión, mayor velocidad de combustión y, por consiguiente, mayor temperatura por unidad de tiempo.
En cualquiera de los casos, al ser el proyectil de plomo construido de material blando, la base, siempre se expande forzándose contra las paredes del cañón por el impulso de los gases mucho más que un proyectil encamisado.
Imagen de Borescope: un cañón en perfectas condiciones
Sin embargo, generalmente, los proyectiles de plomo se cargan con menores presiones de recámara que los encamisados. A medida que aumenta la presión en la recámara también aumenta la temperatura de la pólvora combustionada.
El calor extremo —no la fricción de los proyectiles- es el enemigo principal del ánima de los cañones.
Cuando la percutora impacta en el fulminante, produce una llama que enciende la carga de pólvora con partículas inflamadas a temperaturas tan altas como los 1500 grados Celsius.
Al momento de la ignición, la pólvora se convierte rápidamente de un material sólido a gases en rápida expansión. Al momento de la presión pico, la temperatura de la llama (la temperatura del gas propelente) es mucho más alta que la temperatura de fundición del acero. Algunas pólvoras combustionan a temperaturas cercanas a los 1700 grados Celsius. El acero del cañón no se funde debido a que el calor es aplicado en una breve fracción de segundo. Es muy similar a pasar el dedo sobre la llama de una vela. Como la llama está en contacto un breve lapso, el dedo no sufre ningún daño. Esto permite que la masa del cañón conduzca el calor hacia el exterior desde la superficie del ánima.
Si continúa moviendo su dedo por encima de la llama de la vela, siguiendo con el ejemplo, la temperatura de la superficie, eventualmente, subirá a niveles poco confortables. Lo mismo ocurre en un arma cuando está sujeta a una alta cadencia de disparos, o disparos sucesivos efectuados con rapidez. Cada vez que se dispara un cartucho, la temperatura de la superficie del ánima aumenta, y si se disparan suficientes tiros durante un breve período de tiempo, la superficie comienza a aproximarse a un estado similar al derretimiento. Por supuesto, que tan alta cadencia de disparos es posible, solamente, con armas de funcionamiento automático, un tipo de armas que no es motivo de este artículo.
Lo que aquí nos preocupa es el hecho de que un cañón caliente está sujeto a una tasa más rápida de desgaste de su ánima que un cañón frío.
Expresado en otros términos, cuanto más se calienta un cañón, más se daña con cada disparo subsiguiente. (*)
Los aceros de los cañones son mezclas de varias aleaciones. También contienen una cantidad de aditivos, incluyendo carbón. Como el calor extremo quema el carbon del acero, su superficie comienza a parecer rugosa. Esta condición se denomina “erosión del cañón” y aunque es imposible de detectar a simple vista, claramente puede verse examinando el interior del ánima con un “borescope” de 6 o más aumentos (dispositivo para analizar la superficie interior de ductos, cañones y similares).
La erosión del ánima no es causada solamente por la aplicación del calor extremo sino por una combinación de calor y de la alta velocidad de los gases y partículas del propelente. A medida que la presión de la recámara empuja al proyectil de su vaina, una porción de los gases y partículas supera al recorrido de la bala antes de que haya recorrido un trecho suficiente como para sellar el ánima.
En este cañón se observa el inicio de la erosión justo el principio del estriado
A medida que los gases, extremadamente calientes, se escurren entre el proyectil y las paredes del ánima, lo hacen a una velocidad mucho más alta de la que podría alcanzar la bala. En términos técnicos es algo que se denomina “efecto soplete”. La prueba de que este efecto existe es evidente cuando el estriado en un cañón muy erosionado se examina con un “borescope”; la erosión siempre es mucho mayor en la base de las estrías (porción siguiente al "lead" del ánima y posterior al "cono de forzamiento") que en su superficie superior o campos.
A medida que el proyectil avanza y toma el estriado, los campos se “clavan” en el proyectil, y sus superficies quedan protegidas inmediatamente de los gases que fluyen. Pero debido a las ligeras variaciones que poseen los proyectiles y las ánimas de las armas, el proyectil no siempre sella perfectamente estas últimas. Esto permite que los gases continúen fugándose por los lados del proyectil aunque ya esté recorriendo su trayecto hacia la boca, como mencioné anteriormente.
En cualquier arma siempre se fugan gases por delante del proyectil, antes de producirse la obturación por el proyectil mismo tal como muestra la fotografía: la nube de gases que se encuentra delante de la bala. En el caso de los revólveres es aún peor ya que el proyectil en su "salto" produce durante una milésima de segundo una obturación del cono de forzamiento haciendo que los gases incidan durante más tiempo sobre el mismo. Además esto se suma a que el proyectil, ligeramente "detenido" debe ser movido de su estado inercial por los gases que lo preceden, en consecuencia la base de un proyectil de revolver siempre toma forma de hongo, causando así una presión sobre el cono
La erosión del ánima comienza en el frente del cono de forzamiento, la zona que se encuentra por delante del borde del cuello de la recámara. A partir de ese lugar se desplaza al principio de la boca de la recámara o, el comienzo del estriado y prosigue por el cañón. Esta progresión hacia delante de la erosión puede describirse como un “efecto dominó”. A medida que la erosión progresa, avanzando por el cañón, el proyectil tiene que recorrer un trecho mayor antes de sellar completamente los gases. Y el aumento del volumen de gases que impulsan al proyectil antes que este mismo los selle prolonga la erosión, avanzando por el ánima. Como resultante, esta erosión se presenta varios centímetros delante de la recámara y la precisión desaparece. Esto hace que el tirador diga “El cañón de mi arma está desgastado”.
Imagen tomada justo delante del cono de forzamiento donde se puede visualizar los efectos de la erosión
Hasta que no se haga popular algunas de las tecnologías que permiten revestir los tubos de acero con kevlar, carbono o fibra de vidrio materiales disipadores de la temperatura, no se puede eliminar completamente la erosión del cañón —hasta hoy esta tecnología se aplica sobre fusiles de alta precisión exclusivamente o aquellos que demandan una disipación de calor extrema por la alta cadencia de disparos.
Lo que usted puede hacer es controlar y reducir el grado de erosión de manera considerable.
Técnicas y Recursos para Reducir la Erosión y aumentar la Vida Útil del Cañón
El paso más importante que puede dar un tirador para prolongar la precisión de su arma es permitir que su cañón se enfríe antes de que se caliente demasiado durante los tiros. Una buena regla a recordar es que si un cañón se ha calentado tanto como para tocarlo con la mano, está, ENTONCES, demasiado caliente, cualquiera sea el tipo, diámetro, forma, marca o cualquier cosa que le hayan dicho acerca del mismo.
La cantidad máxima de disparos que puede disparar entre los períodos de enfriamiento del cañón depende del cartucho y del cañón mismo.
Los cartuchos que demandan una carga grande de pólvora calientan el cañón con mayor rapidez que los cartuchos más pequeños del mismo calibre, principalmente porque queman cargas mayores de pólvoras lentas. Aunque la mayoría de las pólvoras modernas queman a la misma temperatura, el tiempo de quemado tiene mayor duración con las pólvoras lentas —típicas de arma larga-. Por esta razón, la pólvora más lenta aplica mayor calor al cañón durante un período de tiempo ligeramente más prolongado que una pólvora más rápida.
Un cañón pesado con su gran masa, dispersa el calor hacia la superficie con mayor rapidez que un cañón delgado. Conozco tiradores que hacen que un cañón se enfríe completamente entre disparos. Si bien este procedimiento, ciertamente prolonga la vida útil del mismo, no creo que una medida tan drástica sea absolutamente necesaria, y ciertamente no simula en absoluto lo que ocurre en las condiciones normales de uso, en la caza, por ejemplo.
Cuando se trabaja con fusiles de caza en el polígono, es recomendable trabajar con grupos de tres disparos con cañones delgados y grupos de cinco disparos con los pesados —independientemente del calibre que esté usando.
Saber en donde impacta el primer disparo con un cañón frío es extremadamente importante para un cazador, pero también puede resultar de importancia saber donde impactan los tiros subsiguientes ya que muchas veces se hace necesario llevar adelante esta acción sobre una determinada presa.
Algunos manuales de recarga han causado un perjuicio muy grave a varios calibres y cartuchos al mencionar la corta vida útil del arma que los dispara sin revelar la historia completa. Fallan al mencionar a qué temperatura se elevaron los cañones de prueba que usaron para los datos de recarga.
El tirador promedio gasta más municiones sobre blancos de papel que cazando o en competencias. La vida del cañón puede prolongarse un poco al practicar con cargas alejadas de la máxima.
Como mencioné antes, la temperatura de la llama, el grado de calor producido por una pólvora, aumenta a medida que aumenta la presión en la recámara. Una vez que la presión comienza a exceder aproximadamente los 50.000 psi, la temperatura comienza a ascender en forma vertiginosa. Al reducir una recarga con respecto a la máxima en apenas un 5% tendrá como consecuencia una considerable reducción en la temperatura y la velocidad de los gases propelentes. Sin embargo, las cargas de pólvoras lentas nunca ser reducidas por debajo de la carga mínima recomendada en los diferentes manuales de recarga (el efecto de la doble explosión, siempre discutido...).
Otra forma de conservar la vida útil del arma es cambiar a una carga más pequeña de pólvora más rápida para los tiros de práctica y reservar las cargas plenas para cazar.
Por ejemplo, si está recargando un 7 mm Remington Magnum puede llegar a 80.0 grains de pólvora H870 con un proyectil de 160 grains. De acuerdo con el Manual de Recarga de Speer, esto producirá una velocidad de 3009 pies/segundo. Para los tiros de práctica podría cambiar a 50.0 grains de IMR-4064 (en Argentina puede asimilarse la 4064 con la A27 aunque no con la misma carga, cautela por favor, para hacer analogías entre pólvoras hay que hacer realmente muchos cálculos y pruebas!) lo que le daría 2700 pies/segundo o quizá 28 grains de SR-4759 a 1900 pies/segundo.
Al usar cargas medianas o reducidas para la práctica el tirador-recargador logra varias cosas a la vez, el retroceso es menor, aumenta la vida útil del cañón y el costo por cartucho se reduce debido al menor consumo de pólvora.
Una pregunta que no creo que haya tenido respuesta alguna vez es si las características físicas de una pólvora tienen alguna influencia sobre este tema. Algunos tiradores creen que las pólvoras esféricas (o Ball) son mejores para el cañón que las de forma tubular. Todas las pólvoras esféricas tienen una composición de “doble-base”, lo cual significa que contienen nitroglicerina. Por esta razón, queman a temperaturas más altas que las pólvoras de “base-simple”.
Si bien puede ser cierto que, cuando ambos tipos de gránulos de pólvora son disparados desde la vaina de un cartucho a velocidad exrema, la pólvora esférica con su superficie más suave resulta ser menos abrasiva, creo que la temperatura más baja de la llama de las pólvoras de base simple equilibran la balanza.
Fractura en los campos por efectos de la alta temperatura
Si un proyectil posee un diámetro inferior al nominal, aumenta la erosión ya que permite que los gases se filtren entre él y las paredes del ánima. La coincidencia de los diámetros del proyectil y de las estrías no es tan crítico cuando los primeros sean de aleación blanda ya que son más propensos a producir un sellado por obturación y usualmente se los recarga con bajas presiones en la recámara. Creo que lo mejor es disparar proyectiles de aleación dura del mismo diámetro que las estrías o 0.001 pulgadas más grandes.
Como ejemplo L. Simpson citó alguna vez que "el diámetro de las estrías varía considerablemente entre fusil y fusil del mismo calibre y también varía el diámetro real de los proyectiles encamisados. De acuerdo a una medida tomada usando “Cerrosafe” (producto que, fundido, permite tomar un molde interior de cualquier porción del cañón), uno de mis fusiles en 7mm Remington Magnum tiene un diámetro de estrías de 0.2845 pulgadas. Algunos de mis proyectiles mide solamente 0.2830 pugladas. En este fusil en particular, solamente disparo proyectiles con un diámetro de, al menos, 0.284 pulgadas".
Mediante una medición simple mediante micrómetro observemos dos proyectiles muy populares, calibre .44 Magnum. En primer lugar un Nosler:
En este caso no llega a .429 pulgadas, permitiendo potencialmente la fuga de gases, lógicamente dependiendo del diámetro real del ánima del arma en la cual vamos a disparar este proyectil. Mientras que midiendo un proyectil marca Sierra del mismo calibre:
obtenemos .429 pulgadas, que es el tamaño nominal para este tipo de calibre.
Muchas veces me han preguntado si un cañón de acero inoxidable tiene una mayor vida útil, manteniendo su precisión, que uno de acero común. Ni siquiera los mejores fabricantes de cañones tienen respuesta a esta pregunta. Un fabricante de cañones de alta calidad, que cuenta con haber producido varios miles de ellos dice que cuando una pequeña fracción de pulgada puede implicar la diferencia entre perder o ganar una competencia de benchrest, uno de acero inoxidable mantendrá su precisión un poco más de tiempo. Por otro lado, está convencido que no existe diferencia alguna entre los dos cuando nos referimos al nivel de precisión necesarios para armas de caza. Según otro fabricante con quien conversé, Lilja, me indicó que su opinión era optar por los de acero inoxidable en caso de usar cartuchos magnum.
Roy Weatherby comentó una vez que todos los fusiles que recibía su empresa para que se les cambiara el cañón debido a que sus propietarios pensaban que estaban desgastados, pocos realmente estaban en esta situación. La mayoría tenían algún ligero problema de bedding o problemas que no habían tenido en cuenta sus usuarios, tales como los tornillos flojos de las monturas, de la acción o de la pieza inferior que incluye al guardamonte. En otros casos, muchos parecían no haber sido limpiados correctamente.
Varios fabricantes me indicaron que la precisión de más de un cañón puede ser destruida por una limpieza inadecuada más que producto de la erosión. Muchos tiradores no se dan cuenta cuánto de delicada es el ánima de un fusil. Unos pocos golpes de baqueta con un cepillo de acero inoxidable virtualmente pueden destruir su precisión potencial, inclusive las populares baquetas de aluminio. La limpieza frecuente sin usar una guía para baqueta o cono de protección también puede afectar la precisión mucho antes que la erosión misma lo haga.
Quien dispara dos o tres cajas de munición “factory” en su fusil o arma corta por año, puede ignorar todo lo que dije excepto la penalidad que uno debe pagar si permite que su cañón se caliente demasiado durante la práctica y la importancia de una técnica apropiada de limpieza. Para el resto, lo único que deben hacer es recordar lo que leyeron, lo cual es mucho más sencillo que cambiarle el cañón al arma.
(*) Para el tiro de competición o tipo varmint, dado que este fenómeno es bien conocido, se utiliza un dispositivo como el producido por la firma Kintrex:
Este dispositivo es un termómetro que actúa por lectura infrarroja (no por contacto) de la temperatura del cañón de un arma y permite interrumpir los disparos cuando el cañón tome una temperatura demasiado elevada para esperar su enfriamiento, evitando, por consiguiente, su desgaste prematuro
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