En los limites

En los límites

de la precisión y la velocidad

 

Quien más quien menos ha querido tener un arma de aire comprimido potente, muchos adquirimos una carabina de "muchos metros por segundo" con la seguridad de tener un arma efectiva a larga distancia. Después de algunas jornadas de peleas y enfados no conseguimos agrupar correctamente y buscamos explicaciones al misterioso fenómeno, ¿será el visor?, ¿serán las monturas?, ¿habré tomado demasiado café?..., lo peor viene cuando en alguna reunión de amigos "el pequeñín" de al lado disparando con muchos menos m/s está haciendo agrupaciones en forma de cacahuetes en el blanco cuando nuestro super potente rifle dispersa de una forma escandalosa. ¿Qué sucede?.

Esta pregunta me la han formulado cientos de amigos y la respuesta aunque algo compleja y retorcida es la siguiente:

Aproximación a la balística

La balística exterior, para los no iniciados, intenta de forma númerica y gráfica describir y analizar el vuelo de un proyectil desde que sale de la boca del cañón y alcanza el blanco.

La balística en aire comprimido, entendiéndola como el análisis informático de la trayectoria, no es del todo concluyente pero sí MUY aproximada, intervienen demasiados factores y el rango de las mediciones y los cálculos está en ocasiones en los límites de la estabilidad aerodinámica. Los valores son, en comparación con las armas de fuego, mucho más inferiores y solo programas informáticos específicos con tablas de cálculo para armas de aire pueden analizar trayectorias por debajo de determinadas velocidades, pesos y energías.

El pilar de la balística es lo que se conoce como coeficiente balístico, un parámetro que define en palabras sencillas la habilidad que tiene un proyectil para atravesar el aire, depende esencialmente del peso del proyectil, de su sección y de su forma aerodinámica.

Hacia la barrera del sonido

Aclarados algunos conceptos balísticos la parte más compleja de entender es la de imaginar el vuelo de un proyectil en velocidades próximas a la de la del sonido (para los más puristas: en el aire son 340,46 m/s a 15,6ºC de temperatura y a nivel del mar...). 

Sucede que, con independencia del coeficiente de forma hay un límite estructural -contra el rozamiento originado por la velocidad- para un proyectil de bajo peso, la resistencia del aire aumenta de forma inmensa a cada m/s que añadimos de velocidad, de manera que en la parte frontal del proyectil se crean las llamadas ondas de compresión de aire. Las ondas de compresión se producen por encima de los 150 m/s aproximadamente, en estas velocidades el balín puede de momento vencer esta resistencia de la misma manera que una embarcación navega por el agua, desplazando en este caso el aire hacia los lados. Superada esta velocidad la resistencia es obviamente de cada vez mayor, hasta los 260-270 m/s en los que entramos en "zona roja".

Estas ondas producen una trepidación, vibración o temblor en el proyectil que hace que su alineación respecto a su propio eje cambie y por tanto varíe su trayectoria, en los casos más extremos tal resistencia puede provocar el efecto "tumbling" en el que el proyectil pierde totalmente su estabilidad y va dando tumbos en el aire.

Quisiera hacer una referencia cinematográfica que me viene como anillo al dedo para explicar gráficamente este fenómeno, hay una pelicula magistral titulada "Elegidos para la gloria" en el que se narra la história de la aeronáutica moderna y se recrea el momento en el que el avión X-1 consiguió pasar la barrera del sonido con Chuck Yeager a los mandos. Es una escena dramática ya que por falta de potencia en aquellos tiempos el avión a medida que se acercaba lentamente a valores del "mach-1" (340 m/s) vibraba, saltaba y hacía toda clase de cabriolas hasta el momento en que conseguía pasar dicha velocidad. De hecho de haber sido más ligero el avión se hubiese desintegrado en vuelo.

Pues bien..., a los proyectiles de bajo peso les sucede lo mismo, al no tener suficiente densidad seccional su energía cinética no puede superar esa barrera física del aire y por lo tanto toman trayectorias erráticas y de ahí las imprecisiones. En el caso de pasar esa velocidad (se oye el "bang" del estampido sónico) el efecto es todavía peor ya que la resistencia del aire es tan elevada y la deceleración tan rápida que el balín vuela de una forma realmente inestable.  

Deformación de los proyectiles

Otro problema relacionado con la precisión final es la propia potencia del arma y las deformaciones que origina en los proyectiles, en muchas ocasiones el empuje es tan potente que el balín sale totalmente deformado del cañón al haber sido sometido no solamente a una elevada presión sino tambien a las elevadas temperaturas que se originan. El ajuste al paso de helice del cañón es muy dificil de conseguir en altas potencias ya que algunos ensayos técnicos con fotografia de alta velocidad han comprobado que los balines "saltan" las extrías careciendo por tanto de la necesaria velocidad rotacional ("spin") para estabilizarse en vuelo. Una costosa solución es la de utilizar balines muy especiales realizados con combinaciones de distintos materiales que soportan mejor las fricciones y las temperaturas.

Balines prematuros...

Es un hecho constatado que utilizando rifles potentes los balines ligeros empiezan a moverse antes de que toda la energia de la planta de potencia haya terminado su transferencia sobre el balín. Ahí radican las diferencias obtenidas en pruebas cronográficas en las que resulta que el arma no aprovecha toda la potencia porque el balín no sale a la velocidad adecuada.

Las pruebas y los experimentos

Los experimentos prácticos han demostrado que los mejores resultados de potencia y velocidad en armas de aire comprimido se obtienen en torno a los 260-270 m/s como límite, con independencia de calibres y pesos razonables para conseguir una mínima velocidad de vuelo. Obviamente funcionan mejor los proyectiles con más peso y muchos tiradores han recurrido a proyectiles más pesados con el fin de reducir la velocidad inicial, única solución para "domesticar" las armas de gran potencia. Es significativo que incluso armas de extrema potencia recurren a calibres muy elevados (8 mm 9 mm 11 mm) y balines de 50 a 70 grains para mantenerse precisamente en velocidades lejanas a las del sonido.

En el caso de la potencia autorizada en España (24.2 joules) los mayores problemas son para el calibre 4.5 mm, ya que para mantener una potencia de 24 joules y una velocidad en torno a los 260-270 m/s estaríamos necesitando balines con un peso cercano a los 11 grains. Balines de este peso son muy difíciles de encontrar en el mercado así que en muchas ocasiones la mejor opción es la de seleccionar un arma que permita utilizar balines de peso más comun (7 a 8 grains) y menor potencia. Otra solución es la de pasar a un calibre superior en el que las velocidades están alejadas de las conflictivas y los pesos de los balines mucho mayores (beneficiándose de un mejor coeficiente balístico), el caso típico de un arma del calibre 5.5 mm son velocidades próximas a los 230 m/s y balines con pesos de 14 grains por término medio, la energía tambien de 24 joules. Para el caso del calibre 6.35 mm las cifras se mueven en torno a los 180 m/s y balines con pesos alrededor de los 22 grains. 

Uno de los problemas es que algunas pruebas deportivas no permiten calibres superiores al 4.5 mm, por lo que dependiendo de la finalidad a la que queramos dedicar nuestro equipo de tiro deberemos decidir entre el calibre 4.5 mm o superiores.

Como decía, es cierto que hay soluciones para poder disparar con armas potentes, para el caso de la velocidad o bien aumentar el calibre o utilizar balines de elevado peso y alto coeficiente balístico, y para las deformaciones el uso de balines especiales. Eso se traduce en complejas búsquedas de balines y precios elevados, cuando en realidad la pregunta es si es necesario disponer de tanta potencia para un mero fin deportivo en el que lo que se busca es la precisión y la regularidad en el disparo. ¿Hay que derribar el blanco o desintegrarlo?.

Lento pero seguro...

Un concepto en el que muchos tiradores se equivocan es la creencia de que la velocidad más lenta del balín implica menos energía, eso es totalmente erróneo, la potencia de un arma de aire comprimido es algo intrínseco a su diseño de fábrica, la modificación del peso de proyectil provocará variaciones de velocidad pero la potencia inicial se mantiene constante (a mayor peso menos velocidad y a menor peso mayor velocidad). Con el uso de balines de elevado peso la balística terminal además sale beneficiada, ya que en disparos a larga distancia el uso de balines de elevado coeficiente balístico permite llegar al blanco con más energía de impacto, un balín con mayor peso pierde más lentamente la velocidad que uno ligero (para coeficientes de forma idénticos) y por tanto llega con más energia al blanco. Este punto me parece muy importante y a tal efecto se puede ver esta tabla de datos obtenidas por proceso informático de una sesión práctica de tiro:

V10 V20 V30 V40 V50

V70

Vo= 290 m/s

Eo=19.9 J

Balin= 7.3 gn.

Cb= 0.024

269 m/s

17.1 J

 

252 m/s

15.0 J

237 m/s

13.3 J

223 m/s

11.8 J

-2.4 cm

210 m/s

10.5 J

-6.7 cm

188 m/s

8.4 J

-22.2 cm

Vo= 255 m/s

Eo=19.9 J

Balin= 9.5 gn.

Cb= 0.031

242 m/s

18.2 J

232 m/s

16.5 J

221 m/s

15.1 J

212 m/s

13.8 J

-2.9 cm

203 m/s

12.6 J

-8.0 cm

185 m/s

10.6 J

-25.6 cm

 

En esta tabla se puede ver el comportamiento balístico de dos proyectiles de idéntica forma y calibre, pero de distinto peso disparados con el mismo arma y por tanto con la misma energía, la diferencia está en la velocidad pues para un mayor peso la misma energía lo impulsa a menor velocidad. Obviamente al ser dos balines de distinto peso tambien aportan distinto coeficiente balístico (Cb) que es muy importante para los cálculos.

El arma está ajustada a 30 metros y se aportan los datos desde 10 hasta 70 metros de distancia, con los datos de la velocidad, la energía y la caída en cm del proyectil. 

Con estos datos se observa fácilmente que el balín de 7.3 grains pierde rápidamente su velocidad y energía, aportando una menor caída en cm y llegando al blanco (30 m) con una pérdida del 33% y  a la distancia límite con una pérdida de casi el 60% de energía. El balin más pesado, beneficiándose de un mejor coeficiente balístico retiene mucho mejor la energía en todas las distancias, llega al blanco (30 m) con una pérdida del 24% de su energía y a la distancia límite con un 47% de pérdida. La ventaja de 2.2 joules es más que significativa y la diferencia en las caídas de la trayectoria son  de medio centímetro para la distancia de 30 metros y de 3.3 cm a 70 metros de distancia...

En conclusión el comportamiento del balín más pesado es muchisimo mejor desde el punto de vista balístico.

Trayectoria parabólica

¿Qué cambios produce en el disparo el uso de balines pesados?, pues sencillamente una leve modificación en el arco que describe el vuelo del balín, simplemente eso, requerirá por supuesto de nuestra pericia para la calibración del visor a una determinada distancia, y después de eso no hay diferencia. Lo más recomendable es buscar una munición que nos agrade, jurarle fidelidad eterna y ajustar el visor con esa combinación, el cambio de tipo de balín implicará necesariamente un reajuste del visor.

Obviamente el uso de balines de elevado peso queda reservado para armas potentes, en el caso de armas de potencia intermedia o de baja potencia se puede deducir que el peso de los balines debe ser inferior para evitar una excesiva parábola en el disparo. Esa solución de utilizar balines ligeros se puede observar en los fabricantes de armas basadas en Co2, que recurren a balines muy ligeros para obtener una trayectoria más tensa en distancias intermedias.

A modo de conclusión

Es muy probable que estos detalles pasen desapercibidos o no interesen a muchos aficionados, al fin y al cabo estamos hablando de los límites de la precisión y estos fenómenos no se notan en las sesiones de tiro informal o a distancias cortas, pero para los que buscamos el disparo certero desde larga distancia son puntos que merecen una reflexión importante. 

En mi modesta opinión y en lo que al tiro deportivo se refiere las mejores opciones es la de seleccionar armas con potencias razonables y municiones de alta calidad que permitan velocidades relativamente alejadas de las problemáticas (>280 m/s), las pruebas de campo en este sentido son en mi caso concluyentes, de que no siempre la mayor velocidad inicial es garantía de una mejor precisión, más bien al contrario, las mejores agrupaciones las he obtenido con armas de potencia intermedia y balines de alto coeficiente balístico, más pesados y con una menor velocidad de salida. 

 

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Miguel Durán Perelló