Cómo funcionan por dentro los fuegos artificiales (y por qué explotan formando esas figuras)

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Los fuegos artificiales llevan con nosotros más de mil años, y no parece que vayan a desaparecer. Sin embargo, entre los primeros cohetes tradicionales chinos y los actuales media un abismo. Así se fabrican y así funcionan los espectáculos de pirotecnia actuales.

De qué están hechos

Fuegos artificiales en los Juegos Olímpicos de Londres. Foto: Eyesplash – Summer was a blast, for 6 million view / Flickr

Los ingredientes básicos de los fuegos artificiales son carbón, azúfre y nitrato de potasio (salitre) mezclados en un fino polvo negro inventado en China en el siglo IX y al que conocemos popularmente como pólvora. Aunque es la opción mas tradicional, no es la única. La pólvora genera mucho humo, y el humo impide ver bien los fuegos artificiales si hay poco viento. Por ello, muchas compañías pirotécnicas también usan propelentes nitrocelulósicos como la nitrocelulosa o la nitroglicerina para crear la denominada pólvora sin humo.

Pyrodex, uno de los diferentes tipos de pólvora sin humo del mercado. Foto: Wikipedia

La pólvora es un buen explosivo, pero no uno particularmente bonito, para que la deflagración sea visualmente atractiva, se combina con finas partículas de sales metálicas que emiten luz al arder. Cada sustancia es responsable de un color concreto:

  • Rojo: cloruro de litio o nitrato de estroncio
  • Naranja: principalmente cloruro de calcio
  • Dorado: polvo de hierro o zinc
  • Amarillo intenso: sales de sodio
  • Blanco: sales de magnesio o aluminio
  • Verde: nitrato de bario
  • Azul: nitrato de cobre
  • Violeta: una mezcla de nitrato de estroncio (rojo) y cobre (azul)
Diferentes compuestos químicos y el color que ofrecen al arder. GIF: Chemistry and Physics behind Fireworks

A estas alturas probablemente te estarás preguntando por qué es tan raro ver fuegos artificiales de color azul. John Conkling, de la Asociación Americana de Pirotécnica explica a NPR que el problema del azul es la temperatura. El nitrato de cobre es un compuesto delicado que brilla con luz azul solo cuando se quema a bajas temperaturas. Si se aplica demasiado calor, pierde la tonalidad y se ve blanco. Hacer fuegos artificiales azules requiere quemar el compuesto a baja temperatura, algo que es muy difícil de hacer, sobre todo en grandes cantidades. Además, su brillo es menor.

Los fuegos artificiales azules son los más difíciles de fabricar, por eso son tan raros. Foto: Faber_32 / Flickr

Por el contrario, los colores rojo, naranja, amarillo o blanco son los más fáciles de conseguir, por eso los fuegos artificiales en esos tonos son los más habituales.

Trucos del oficio

Para que las sales se acumulen en partículas de mayor tamaño y más visibles se emplea un aglomerante llamado dextrina (un derivado del almidón soluble en agua) que permite crear pequeñas bolitas de explosivo de colores que viajan más lejos en el aire al explotar y arden con más intensidad.

Algunos cohetes llevan un fino polvo de trisulfido de antimonio que es el responsable de que, al explotar, el fuego artificial deje una nube de partículas brillantes como si fueran purpurina. Finalmente, la mezcla explosiva se introduce en una cápsula hecha con capas de papel que retienen los gases para que el proyectil explote en lugar de solo arder.

El papel no contamina tanto como otros materiales, arde con facilidad y es barato. Cuánto más apretado esté el proyectil y más gruesas sean sus paredes, más ruido hace al detonar.

Estructura interna y fases de ignición

Un cohete de fuegos artificiales normal consta de dos fases, la primera es una cápsula con forma de tubo con una carga de pólvora y una salida por la parte inferior que es la que impulsa el proyectil hacia arriba. A veces se utilizan diferentes propelentes para que el cohete emita un silbido al subir.

Sección de un proyectil esférico para fuegos artificiales. Foto: YouTube

Cuando se quema por completo, la mecha interna llega a una segunda cámara comprimida que es la que explota, liberando las sales y generando el destello en el aire. Generalmente, esa segunda cámara tiene forma esférica, lo que da a los fuegos artificiales su característica forma globular. Si los componentes utilizados arden más despacio, van cayendo, convirtiendo la esfera de partículas en algo parecido a una enorme flor de fuego como un crisantemo.

Proyectiles para fuegos artificiales de diferente calibre. Foto: DIYTrade

La forma de la segunda fase y la disposición interna de las esferas de sales determinan la forma que generan al explotar. Por eso algunos fuegos artificiales forman figuras simples en el aire. La segunda fase cilíndrica genera un cono de partículas hacia arriba que se abren y caen formando una palmera. También puede explotar formando un anillo.

Algunos proyectiles tienen una segunda cámara con pequeños tubos llenos de esferas de sales. Al explotar, esos tubos actúan como pequeños morteros que envían las partículas incandescentes zumbando en todas direcciones como si fueran insectos de luz.

Morteros y detonadores electrónicos

Un especialista instalando una línea de tubos de mortero para fuegos artificiales. Foto: Fort Carson / Flickr

Hace mucho que los fuegos artificiales profesionales no se lanzan desde un cohete pinchado con un palito en el suelo. Generalmente se usan tubos a modo de mortero que ayudan a concentrar el impulso y a controlar la trayectoria del proyectil.

Algunos tubos de mortero solo contienen cargas de propelente con la cara superior abierta. Son los que generan las fuentes de fuego a ras de tierra. Para evitar posibles accidentes y dar al espectáculo el ritmo adecuado, la ignición es eléctrica y la controla un operario desde una distancia segura. [más información: ColourloversNPRWiredHowstuffworks y Mentalfloss]

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