Fuegos artificiales

El descubrimiento de lo que hoy en día se conoce como fuegos artificiales o juegos pirotécnicos data del siglo XII en China, relacionándosele con la aparición de la pólvora negra. Posteriormente su uso se fue expandiendo a nivel mundial y con esto se fue perfeccionando su técnica, pero no es hasta el siglo XIII cuando llega a Europa.

Hasta el siglo XIX los fuegos artificiales eran exclusivamente de color amarillo, por lo que se dice que eran monocromos (con un sólo color), esta coloración se la proporcionaba la mezcla de sus componentes con sodio. Sin embargo, en Europa (España e Italia, principalmente) los maestros pirotécnicos trabajaban aislados y en secreto desarrollando nuevas técnicas para lograr un mayor impacto visual en el público, obteniendo así la coloración roja al adicionar estroncio en la mezcla. Cuando incorporaron diferentes sales de clorato, para formar a partir de ellas los cloruros, se obtuvo la gran gama de colores que hoy en día conocemos.

En sí, los fuegos artificiales son producidos y funcionan como resultado de la mezcla de diferentes compuestos químicos que reaccionan entre sí bajo ciertos requerimientos, entre ellos la presencia de oxígeno necesaria para la combustión.

Se llama combustión a la unión de dos componentes (combustible y comburente) que forman nuevas sustancias al reaccionar, generando de esta forma luz y calor.

La pólvora negra produce gran cantidad de humo y residuos al quemarse.

La pólvora negra, ya sea pulverizada (polvorín) o no, es el compuesto más empleado para acelerar el proceso de combustión en los fuegos artificiales, ya que el nitrato, uno de sus constituyentes, proporciona el oxígeno necesario para la combustión completa en un espacio carente de aire.

Molécula de Dióxido de Carbono (CO2).

Estas sustancias comienzan a reaccionar cuando se enciende la mecha del dispositivo del fuego artificial, en dicho momento se produce una reacción de transferencia de electrones, en la que los átomos del combustible aportan electrones a los átomos del oxidante y se mezclan con el oxígeno, de tal forma que los nuevos enlaces que se forman son más estables que los iniciales y por ello se libera energía en forma de luz y calor.

Las mechas tienen una longitud adecuada, para permitir que la persona pueda retirarse antes de la explosión.
¿Sabías qué...?
Los fuegos artificiales deben ser almacenados en lugares frescos, secos y ventilados, para evitar explosiones.

En la siguiente tabla se muestran algunos de los compuestos que aportan coloración en los fuegos artificiales:

Sustancias Colorantes que componen los fuegos artificiales

Cada color presenta una longitud de onda diferente, característica que permite que los colores sean diferenciados por el ojo humano, por ejemplo: el rojo tiene una mayor longitud de onda (620–750 nm) que el azul (450-495 nm).

nanómetro (nm)= Medida de longitud equivalente a 0,000 000 001 m, en notación científica: 10-9 m.
Los colores de los fuegos artificiales dependen de las sales o metales que contengan.

Aunque están constituidos por los mismos componentes químicos, continuamente aparecen en el mercado diferentes tipos de fuegos artificiales (baterías, tracas, petardos, etc.) que están destinados a sorprender cada vez más, por su variedad de colores y formas.

Algunos funcionan a nivel del suelo y otros a grandes alturas, pero básicamente a lo largo del tiempo se han mantenido dos tipos principales:

Las luces de bengala, por lo general son las que representan un menor riesgo, puesto que consisten en una varilla de tamaño medio cubierta por pólvora hasta cierto nivel, la cual al ser encendida genera pequeñas chispas que van aumentando-disminuyendo de intensidad a medida que se va consumiendo la pólvora.

Algunas veces a las bengalas se les adiciona aluminio o magnesio en polvo, de manera que se crean chispas brillantes y relucientes.

Luces de bengala.

Los fuegos artificiales aéreos, como su nombre lo indica, se construyen para que exploten y puedan ser observados en el cielo a una cierta altura y por un mayor número de personas. Están conformados por una envoltura que consta de cuatro partes: contenedor, esferas, carga explosiva y fusible.

A diferencia de las bengalas, los fuegos artificiales aéreos explotarán y producirán brillantes destellos de luz coloreada directamente en el cielo, esto ocurre cuando la envoltura del fusible se quema al alcanzar la altura suficiente para no causar una lesión a las personas que lo observan. Es allí cuando el fusible enciende la carga explosiva y se genera la explosión.

La explosión activa las esferas que contienen la pólvora y es entonces cuando comienza a arder con chispas relucientes y abundantes en todas las direcciones. El patrón o forma mostrada en el cielo depende de la disposición de la pólvora dentro de la esfera resguardada.

Pero la verdadera explicación técnica por la cual se pueden llegar a observar las diferentes tonalidades de colores puede ser por dos fenómenos:

Incandescencia: La expresión de la energía calórica (altas temperaturas) es emitida a una determinada frecuencia o longitud de onda, generando la manifestación de los colores.

Luminiscencia: La energía calórica producida es generada por las temperaturas ambientales.

Podemos decir entonces que con la incandescencia se suelen comenzar a observar colores de la zona infrarroja del espectro (rojo, naranja), mientras que por la luminiscencia los colores que se aprecian son todos los que comprenden el espectro visible.

De igual forma, además de las sustancias oxidantes, reductoras y colorantes, deben agregarse a esta mezcla diferentes compuestos que le proporcionen estabilidad, como agentes aglomerantes para cohesionar la mezcla, protegerla de la humedad y garantizar su duración mientras esta almacenada.

Así mismo, el calor que interviene en la explosión de los fuegos artificiales provoca la expansión del aire alrededor de este, lo que hace que el oído humano perciba las ondas emitidas como un intenso sonido. Algunas veces el sonido es tan fuerte que puede provocar que nuestro pecho y pies puedan también sentir la onda vibratoria.

La mecha de los fuegos artificiales debe ser encendida sólo por un adulto, para evitar quemaduras en niños pequeños con el fuego.

Cómo se visualiza el fuego artificial está determinado por el modo en que fue envuelta la pólvora, si se empaqueta en forma de globo, los fuegos artificiales explotarán con aspecto de esfera; si se colocan con estructura de estrella, explotarán con dicha apariencia.

Aplicación de los Fuegos Artificiales

Aunque desde sus inicios los fuegos artificiales han sido utilizados generalmente para dar impresionantes espectáculos con ocasión de fiestas, conmemoraciones, entre otros, estos han sido empleados de diversas formas conforme ha transcurrido el tiempo, actualmente los fuegos artificiales o juegos pirotécnicos son utilizados con los siguientes fines.

¿Sabías qué...?
La quema de los fuegos artificiales debe de ser realizada en terrenos planos para asegurar la estabilidad del producto y por lo tanto nuestra propia seguridad.

Para el señalamiento y localización en caso de accidentes o emergencias en ferrocarriles, transportes terrestres, aéreos y marítimos, así como para la localización de personas.

Para la agricultura y ganadería, como botes fumígenos contra plagas, tiras detonantes y cohetes antigranizo para provocar lluvia y favorecer el riego de los sembradíos.

Bengala de humo para señalamiento, con componentes especiales para funcionar en el agua.

En la industria pesquera suelen utilizarse bengalas submarinas para generar una luz bastante amplia y resistente al agua, la tinta que contiene funciona como un marcador submarino.

En la industria minera se emplean como explosivos para realizar sus actividades de excavación.

En las actividades mineras existes especialistas en explosivos para poder realizar extracciones selectivas de minerales o metales.

En la capacitación y adiestramiento militar sirven para simular explosiones y disparos.

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