EVOLUCIÓN Y DESARROLLO.

 

Parte XIII

La revolución de la Pólvora. 1300-1650.

Pocos inventos han tenido un impacto en los asuntos humanos tan dramático y decisivo como el de la pólvora. El desarrollo de un medio para aprovechar la energía liberada por una reacción química para conducir un proyectil contra un objetivo marcó un hito en el aprovechamiento de la energía para las necesidades humanas. Antes de la pólvora, las armas fueron diseñadas alrededor de los límites de la fuerza muscular de sus usuarios, después de la pólvora, fueron diseñados más en respuesta a la demanda táctica.

Tecnológicamente, la pólvora colmó la brecha entre las épocas medieval y moderna. A fines del siglo XIX, cuando el polvo negro fue suplantado por propulsores a base de nitrocelulosa, la potencia del vapor se había convertido en una tecnología madura , la revolución científica estaba en pleno apogeo y la era de la electrónica y el motor de combustión interna estaban a la mano.
La conexión entre la pólvora y la potencia de vapor es instructiva.
El poder del vapor como realidad práctica dependía de la capacidad de mecanizar cilindros de hierro de forma precisa y repetitiva a dimensiones internas predeterminadas. Los métodos para hacerlo se derivaron de las técnicas de perforación de cañones.

La pólvora colmó la brecha entre lo viejo y lo nuevo, tanto intelectual como tecnológicamente. El polvo negro era un producto del arte del alquimista, aunque la alquimia presagiaba la ciencia al creer que la realidad física estaba determinada por un conjunto invariable de leyes naturales, el método experimental del alquimista no era científico. La pólvora era una mezcla simple combinada de acuerdo con recetas empíricas desarrolladas sin el beneficio del conocimiento teórico de los procesos subyacentes. Sin embargo, el desarrollo de armas de pólvora fue el primer éxito significativo en la explotación racional y sistemática de una fuente de energía cuyo poder no se podía percibir directamente con los sentidos ordinarios. Como tal, la tecnología de la pólvora temprana fue un precursor importante de la ciencia moderna.

Pólvora temprana.

Los alquimistas chinos descubrieron la receta de lo que se conoció como polvo negro en el siglo noveno d. C.: Esto era una mezcla de nitrato de potasio finamente molido (también llamado salitre), carbón vegetal, y azufre en proporciones aproximadas de 75:15:10 en peso.
El polvo resultante se comportó de manera diferente a cualquier cosa previamente conocida.
Se quemaba rápidamente al contacto con llamas abiertas o un cable al rojo vivo, produciendo un destello brillante y humo blanco denso. También producía cantidades considerables de gas sobrecalentado que, confinado en un recipiente parcialmente cerrado, podría expulsar un proyectil del extremo abierto.

Los chinos usaron la sustancia en cohetes, en proyectores pirotécnicos muy parecidos a velas romanas, en cañones crudos y, según algunas fuentes, en bombas lanzadas por artillería mecánica.. Esto ocurrió mucho antes de que se conociera la pólvora en Occidente, pero el desarrollo en China se estancó. El desarrollo del polvo negro como arma tácticamente significativa se dejó a los europeos, quienes probablemente lo adquirieron de los mongoles en el siglo XIII (aunque la difusión a través del mundo árabe musulmán también es una posibilidad).

Química y balística interna.

El polvo negro difería de los propulsores y explosivos modernos en varios detalles importantes. Primero, solo un 44 por ciento en peso de una carga de pólvora negra quemada adecuadamente se convertía en gases propulsores, siendo el resto residuos sólidos.
Los altos pesos moleculares de estos residuos limitaron las velocidades de boca de las municiones de pólvora negra a aproximadamente 600 metros por segundo.
Segundo, a diferencia de los modernos propulsores a base de nitrocelulosa, la velocidad de combustión del polvo negro no variaba significativamente con la presión o la temperatura.

Esto ocurría porque la reacción en una carga explosiva de polvo negro se transmitía de grano a grano a una velocidad unas 150 veces mayor que la velocidad a la que se consumían los granos individuales y porque el polvo negro se quemaba en una serie compleja de exotérmicos paralelos y mutuamente dependientes (que producen calor) y reacciones endotérmicas (que absorben calor) se equilibraban entre sí. El resultado fue una velocidad de combustión esencialmente constante que difería solo con el tamaño de grano del polvo, cuanto más grandes son los granos, menor es la superficie expuesta a la combustión y más lenta es la velocidad a la que se producen los gases propulsores.

Los experimentos del siglo XIX revelaron fuertes diferencias en la cantidad de gas producido por carbón quemado de diferentes tipos de madera. Por ejemplo, se descubrió que el carbón de cornejo descompuesto con nitrato de potasio, producía casi un 25 por ciento más de gas por unidad de peso que el carbón de abeto, castaño o avellana y un 17 por ciento más que el carbón de sauce.

Estas observaciones científicas confirmaron la insistencia de los primeros textos y completamente no científicos, de que el carbón vegetal de diferentes tipos de madera era adecuado para diferentes aplicaciones. El carbón de sauce, por ejemplo, era preferido para la pólvora de cañón y el carbón de cornejo para las armas pequeñas, una preferencia comprobada por las pruebas del siglo XIX.

 

 Polvo de serpentina

La primera pólvora se hizo moliendo los ingredientes por separado y mezclándolos en seco.
Esto se conocía como serpentina. El comportamiento de la serpentina fue muy variable, dependiendo de una serie de factores que fueron difíciles de predecir y controlar.
Si se embala demasiado apretado y no está confinado, una carga de serpentina puede fracasar. Por el contrario, puede desarrollar grietas internas y detonar. Cuando se somete a vibración, como cuando se transporta en un carro, los componentes de la serpentina se separan en capas de acuerdo con la densidad relativa , el azufre se deposita en el fondo y el carbón se eleva en la parte superior. Era necesario volver a mezclar la batería para mantener las proporciones adecuadas, un procedimiento inconveniente y peligroso que produce nubes de polvo nocivo y potencialmente explosivo.

Polvo en lata.

Poco después del año 1.400, los herreros aprendieron a combinar los ingredientes de la pólvora en agua y a molerlos como una mezcla. Esta fue una mejora significativa en varios aspectos. La incorporación en húmedo fue más completa y uniforme que la mezcla en seco, el proceso "congeló" los componentes permanentemente en una matriz de grano estable para que la separación ya no fuera un problema, y la molienda húmeda podría ser triturada en grandes cantidades por molinos impulsados por agua con poco peligro de explosión. El uso de la energía hidráulica también redujo drásticamente los costos.

Después de la molienda, la suspensión se secó en una hoja o torta. Luego se procesó en molinos de estampación, que generalmente usaban martillos de madera que se disparaban hidráulicamente para romper la hoja en granos. Después de caerse para desgastar los bordes afilados de los granos e impartir un esmalte a su superficie, fueron tamizados.
El tamaño del grano variaba de grueso, aproximadamente del tamaño de los granos de trigo o maíz (de ahí el nombre de polvo en grano), hasta extremadamente fino. El polvo demasiado fino para ser utilizado se reincorporó a la suspensión para su reprocesamiento. El polvo en lata ardía de manera más uniforme y rápida que la serpentina. El resultado fue un polvo más fuerte que hizo que muchas armas antiguas fueran peligrosas.