Taller de pirotecnia consistente en la explosión de una gran petardo al aire y también dentro de una olla reforzada. Explicación de la reacción termoquímica, la presión y temperatura provocada, la onda expansiva y el ruido.

Descripción de la actividad:

- EXPLICACIÓN DEL TALLER:

a) La teoría del proceso de deflagración: ¿qué es la pólvora? Qué reacción se desarrolla. Explicación de los efectos: presión y temperatura de los gases, onda expansiva. La producción del sonido y la medida de su intensidad mediante sonómetros.

b) Explicación de las actividades del taller. Presentación de los medios y aparatos a utilizar. La seguridad y los medios de protección en el taller. Selección de 3 voluntarios en base a preguntas clave.

 
- DESARROLLO DE LA EXPLOSIÓN AL AIRE: sobre la mesa de experimentos, utilizamos un recipiente metálico preparado para la ignición de forma eléctrica del petardo. Se traen preparados ya los (2) petardos con la cerilla eléctrica en la mecha. Se coloca una malla metálica, cubriendo la olla, para que las piedras que contiene el petardo no escapen hacia los espectadores. Se coloca un sonómetro de registro (el utilizado en trabajos mineros de voladuras). Se utilizan guantes, gafas y orejeras (para 3 organizadores y 3 voluntarios elegidos). Se activa una sirena durante 15 segundos, como advertencia y se inicia mediante el disparador eléctrico conectado a móvil, provocando el “petardazo”. Se observa la unidad de registro para conocer la intensidad sonora y su frecuencia.

 
- DESARROLLO DE LA EXPLOSIÓN EN LA OLLA: con una secuencia similar, sobre la mesa de experimentos, utilizamos ahora una olla a presión reforzada sobre un bastidor de hierro también preparada para la ignición de forma eléctrica y a distancia. La olla llevará una electro válvula y una válvula manual en dos de los orificios de la tapa. Después de la electro-válvula se dispondrán un manómetro y un termómetro, cuya señal se registrará en la pantalla digital de la Unidad de Control. Se cerrará la olla centrando la junta y luego se atornillarán los espárragos de refuerzo. Se coloca una malla metálica, cubriendo la olla, como medida de precaución adicional.

Se abre la electroválvula para que medir la presión y temperatura, comparándolas con las que se esperaban a nivel teórico. Se abre, por último la válvula manual llenando un globo al descargar la olla.

 

Complementos:

 

- CÁMARA TÉRMICA:

Se proyectará la imagen térmica de las pruebas realizadas en los laboratorios con cámara de infrarrojos.

 
- MODELO MECÁNICO DEL EXPERIMENTO:

Se preparará un modelo de la olla en elementos finitos MEF de manera que se pueda ver cómo se desarrollan los esfuerzos en sus materiales y con qué masa de pólvora en su interior provocaríamos su rotura.

 
- AMBIENTACIÓN:

Entre experimentos se mantendrán vídeos de voladuras especiales (ordenador portátil + Pantalla TV) y se dará información sobre la profesión minera y los explosivos. Poster, folletos, minerales y preguntas sobre la titulación. Los organizadores llevarán camiseta y sudadera del taller con el símbolo de los explosivos, de la escuela, titulación y grupo.


Material necesario:

- Mesa plegable.

- Dos ollas de acero inoxidable convenientemente preparadas, con electroválvula y válvula manual, manómetro y termómetro.

- Bastidor de refuerzo. 

- Petardos (categoría F·3).

- Iniciadores eléctricos.

- Unidad de Control.

- Malla metálica de protección.

- Guantes, gafas y orejeras.

- Sirena. 

- Medidor de onda aérea.

- Pantalla digital grande y ordenador portátil.

- Cajones de transporte.



Fundamentación teórica:

La reacción de explosión de la pólvora permite conocer, a partir de la masa utilizada, la presión que se genera. Así, considerando el volumen que ocuparía ese gas, una vez expandido a la presión atmosférica, podemos pronosticar la presión generada en un recipiente cerrado. La evolución de la temperatura de los gases, que también incrementa la presión,  está provocada por el calor producido por una reacción exotérmica. Planteamos la hipótesis de que ese calor pasa en parte a los sólidos (piedras del petardo y recipiente metálico) y en parte a los gases producidos (rápidamente se transmite entre estos elementos).

La producción del sonido tiene que ver con la onda expansiva en las condiciones que permiten dicha expansión, que son las de la explosión no confinada. La transformación en gases del explosivo, desplaza al aire y produce una onda de Choque o de Presión que se transmite como Onda Aérea. Después de la explosión se produce, por la inercia de los gases, un vacío que viene a ser ocupado por aire a una velocidad próxima a la de la explosión (Fenómeno de succión).



Interacción con el visitante:

1) Es un taller muy interactivo. Requiere una explicación del experimento, pero enseguida se plantean multitud de incógnitas y preguntas.

2) Se aprovecha la fase de diálogo tras las explicaciones para la elección de los voluntarios que intervendrán como ayudantes.

3) Se les permitirá realizar sugerencias para la mejora del guión o taller.



Aplicación práctica y social de los proyectos de investigación:

1) Las deflagraciones mediante artefactos pirotécnicos son muy comunes: las más conocidas en las fiestas en las que se usan tracas, cohetes y fuegos de artificio, pero también en dispositivos como los AIRBAG, o en la propulsión de COHETES, o en los motores de explosión que no son más que recipientes cerrados en los que se repite y aprovecha la energía TERMOQUÍMICA de sustancias como los combustibles.

2) Controlar, regular y aprovechar la energía de sustancias explosivas es de gran utilidad para la sociedad.

3) Actuar de forma responsable y segura, tomando todas las precauciones ante los riesgos conocidos es una enseñanza que se puede transmitir en talleres como este.



Enlaces a sitios web:

http://www.pirotecniamurciana.com/index.php/es/