De qué hablamos cuando hablamos de Joules (energía balística)

Este artículo no pretende promover el interés hacia la caza, pero en los párrafos posteriores hay información teórica muy explícita en cuanto a las posibilidades de las armas y potencias que son utilizadas (ademas de en nuestro país) en otros países. Aclaramos que la mayoría de los animales que se citan en el texto están categorizados como “plagas” en algunos países y que esta consideración puede ser radicalmente distinta en otros países al punto de que en determinadas regiones puede estar protegida. Este artículo es un análisis general de ámbito internacional y debe ser responsabilidad del lector conocer cuales son las limitaciones legales del uso de las armas de aire en su país.

Percepción de la energía

Como magnitud hablar de energía es en muchas ocasiones un término relativo, se suele buscar una comparación que ilustre lo mejor posible el “cuanto” supone una energía y al no haber un modelo estandarizado que permita situarlo en términos absolutos se recurre a los adjetivos como mucha, poca, demasiada, brutal, impresionante, justa, etc…

La energía en Balística es un termino complejo, la mayoría de aficionados conocen unos datos suministrados por el fabricante de las armas, que corresponde a la energía inicial del arma y que clasifica al modelo dentro de un sector determinado de uso. En el campo de tiro es cuando empiezan los “misterios” en cuanto a lo que sucede con esa energía inicial, de que manera se comporta el proyectil con esa energía y sobre todo que posibilidades de uso tiene en función de la distancia.

La Balística tiene algunas leyes fundamentales que pueden arrojar mucha luz sobre el comportamiento de la energía, pero debo decir que en ningún caso los resultados pueden considerarse como estrictamente concluyentes por la complejidad y variables que intervienen en la reproducción de las condiciones de tiro. Y en aire comprimido la verdad es que son increíblemente complejas.

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Por : ARMAS NEUMÁTICAS
Por : ARMAS NEUMÁTICAS

La energía inicial esta relacionada con el peso del proyectil y la velocidad inicial con que sale disparado, si bien corresponde la energía del arma a su propio diseño de fábrica, los usuarios pueden por ejemplo cambiar el peso de los proyectiles pero siempre contando con la misma energía inicial (en términos generales) cambiando solamente la velocidad de salida del proyectil. Esta es la parte “fácil” de la energía, pues conocido el peso del proyectil y medida instrumentalmente la velocidad de salida del proyectil mediante un cronógrafo se determina de forma exacta la energía inicial con una simple fórmula matemática.

Una vez que el proyectil abandona el cañón, la energía inicial disminuye en función de la distancia, el tiempo de vuelo, la acción gravitatoria, el rozamiento con el aire, las condiciones ambientales y las propias características morfológicas del proyectil hasta que este llega al punto de impacto. Todas estas variables hacen que sea muy complejo determinar los datos balísticos al punto que es necesario utilizar potentes programas especializados de cálculo balístico para analizar de forma aproximada la trayectoria del proyectil.
Al final del artículo volveremos a este punto.

Energía deportiva

En la práctica deportiva la energía es un factor que nos permite establecer los límites de la distancia operativa, pero… ¿realmente es así?, ¿es “poca” o “mucha” la energía de que disponemos?. La duda viene justificada por el hecho de que balísticamente hablando no son muchos los aficionados que conocen cual es la energía terminal con la que llegan al blanco y de ahí que se busque adquirir en muchos casos armas de alta potencia con el fin de asegurar los resultados. ¿Pero es necesaria tanta potencia?, en realidad – y bajo mi modesto punto de vista y perfectiva – no siempre. Para actividades deportivas muchas armas llegan con una energía altísima al blanco incluso a largas distancias. Para mostrar un ejemplo clásico podemos citar las competiciones internacionales de Field Target con dianas metálicas abatibles a distancias de 50 metros, en uno de los últimos campeonatos internacionales celebrados el ganador competía con un rifle de alta precisión de 14.2 Joules de energía inicial…, en paises como México y Estados Unidos donde las pruebas de siluetas metálicas a escala son muy populares se abaten blancos métalicos de hasta 80 gramos de peso con energías iniciales de 9 Joules a distancias superiores a los 30 metros.

¿Qué consideración merece la energía de un arma deportiva?, pues dependiendo de la distancia a la que se quiera disparar optaremos por más o menos potencia (esto suena obvio ¿verdad?). El tiro de precisión absoluta se práctica de forma óptima con potencias que van de los 5 a los 7.5 Joules de energía inicial cubriendo perfectamente distancias de 10 metros con una tensión de la trayectoria casi perfecta. En el otro extremo las pruebas de sniping y las de Field Target manejan potencias que permitan disponer a 50 metros de distancia de un mínimo de 3 Joules de energía terminal, más que suficiente para derribar una silueta metálica o accionar el mecanismo de una diana de Field Target (estas últimas son incluso más sensibles), si bien el control de la precisión exige llegar con más energía para asegurar una adecuada estabilidad del proyectil de camino hacia al blanco.
Analizando los datos en los modelos numéricos se comprueba que energías iniciales de 7.5 Joules en calibre 4.5 mm producen lecturas de energía a 50 metros de 4 Joules de energía terminal utilizando balines eficientes (Vo=150 m/s Eo=5.85J Vt=110 m/s Et=3.14 J con balin de 8 grains domed y C1=0.023), si bien insisto, los datos numéricos están en el límite de la utilidad práctica de la trayectoria (con esta energía un arma centrada a 25 metros tendría una caída prevista de 34 cm a 50 metros de distancia…). El sentido común y la facilidad para apuntar nos indica que para una mejor utilización hay que disponer de más energía inicial con la que compensar la trayectoria parabólica, por tanto cifras más óptimas serian por ejemplo las que tengan un margen más tolerable en cuanto a ajustes a distintas distancias como +/- 15 cm, lo que nos situa en torno a los 12 Joules de energía inicial y disponiendo de una energia terminal de 6.6 Joules.

Esta evidencia, en cuanto a las posibilidades balísticas de energías moderadas, debería permitir ver con otros ojos a las armas de potencia media que suelen aportar prestaciones imposibles de reproducir en las armas de alta potencia.

En resumidas cuentas el factor de energía necesario para modalidades deportivas depende de unos mínimos para garantizar el control de la trayectoria sobre todo en distancias variables y para mantener una buena reserva de impacto a larga distancia. ¿El limite?, ciertamente relativo, pero si lo extendemos a los 50 metros de distancia hemos visto que un mínimo teórico de 12 Joules iniciales, si bien eso no significa que no puedan ser los numéricos 5.85 Joules…

Energía para la caza

hqdefaultExiste también la práctica de la caza con este tipo de armas en muchos países de forma totalmente legal . El concepto de energía es esencial para seleccionar el tipo de arma más adecuado y la balística es una interesante opción para efectuar estimaciones en cuanto al potencial de cada una de las armas.
Una de las cuestiones que más se plantea, en lo relativo a la caza, es poder saber cual es el alcance y capacidad efectiva de un arma en distintas distancias en incluso sobre distintas especies de animales.
Por supuesto operar en el terreno de caza con un margen sobrado de energía es una buena garantía para poder acometer cualquier desafío, pero no creo que se trate de abatir plagas de pequeños pájaros con 50 Joules de energía terminal cuando el mismo trabajo puede hacerse con tan solo 3 Joules de energía terminal.
Conozco a cazadores expertos en otros países los cuales me han narrado muchos casos de disparos certeros a distintas distancias y sobre distintas especies de animales y plagas lo cual supone una inestimable ayuda en la verificación de los cálculos teóricos, en especial cuando se pueden reconstruir todos los parámetros que afectaron al disparo. En cualquier caso hablar de energía en las aplicaciones cinegéticas nos conduce primeramente a tierras británicas, donde sin duda se han efectuado más pruebas de carácter técnico para determinar los umbrales de energía necesaria para la caza efectiva.
Algunos articulistas y expertos cazadores han citado en algunas ocasiones en libros y revistas algunas de las energías terminales necesarias para la caza con armas de aire comprimido basadas en su propia experiencia:

2.7J 2.7J 4.1J 4.1J 6.8J 6.8J 9.0J 9.5J 9.5J 30J

Esta es la primera respuesta que se puede encontrar cuando hay dudas en cuanto a los requisitos técnicos para cazar una determinada especie, pero aun así, son muchas las dudas que tienen algunos cazadores.
Sin duda el problema viene determinado por las enormes variaciones de peso que puede haber entre las especies según el país en el que nos encontremos e incluso dentro de un mismo país, pues por ejemplo se pueden ver ratas de 150 gramos y también de 700 gramos en una misma zona.
En la búsqueda de respuestas la Balística tiene algunos modelos predictivos basados en la energía terminal y la capacidad penetrante de los proyectiles.

Anecdoticamente son leyes y formulaciones que llevan muchísimos años sin variaciones y que son vigentes hoy en día. La primera de las incógnitas es conocer cual es el umbral de energía terminal necesario para abatir al animal, que denominaremos EMIT (Energía Mínima para Impacto Terminal). Este parámetro depende esencialmente del peso del animal y del tipo de proyectil utilizado y adecuadamente calculado nos indica la velocidad terminal necesaria del proyectil.

V³=(PA/0.454) / (B² * 1.5012¯¹º)
(Donde PA es el peso en Kg del animal y B el peso en grains del proyectil.)

Poniendo como ejemplo el caso de una rata de 450 gramos de peso una primera estimación utilizando la formula nos da una velocidad terminal para un balin de 8 grains redondeada de 143 m/s lo que corresponde a una EMIT de 5.3 Joules de energía terminal. Los datos bibliográficos hablan de valores comprendidos entre 3 a 7 Joules de energía terminal sobre una rata para abatirla con seguridad, lo cual es una información muy aproximada pero depende por supuesto del peso del animal.

Haciendo una inversión de la formula se puede comprobar que el peso de la rata utilizado para el ejemplo anterior de la energía necesaria (4.1 J) podría corresponder a un roedor de 300 gramos de peso, también por tanto un valor “creíble”.

Así aplicando los datos bibliográficos y contrastando los datos numéricos se pueden establecer criterios o normas “mínimas” para garantizar abatir a la presa con la mayor seguridad posible. Si bien uno de los datos más útiles para el usuario es la de conocer cual es el potencial que tiene el arma que está utilizando.
Lamentablemente lo mas complejo es determinar cuales son las energías terminales a distintas distancias del arma, pues ello escapa de una formula para requerir un complejo análisis balístico mediante software especializado. Por regla general el usuario conoce el dato de la energía inicial suministrado por el fabricante, pero no es fácil conocer el comportamiento de esa energía en distintas distancias. Para poner un ejemplo veamos los datos balísticos pronosticados de la carabina Gamo Shadow 1000 en calibre 4.5 mm, con balin de 8.35 grains tipo “domed” centrada a 30 metros de distancia y llevada hasta los 50 metros:

0 m 10 m 20 m 30 m 40 m 50 m
Velocidad m/s 260 244 230 217 204 193
Energia Joules 18.3 16.1 14.3 12.1 11.3 10.1
Caida cm. 0 -3.0 -8.4

No debería sorprendernos el comprobar que la energía terminal incluso a 50 metros de distancia es en principio suficiente como para garantizar la caza efectiva de la practica totalidad de la tabla descrita anteriormente. De hecho y utilizando el clásico ejemplo de los cazadores británicos es clarificador el hecho de que con 16 Joules de energía inicial cubren hasta las 50 yardas con el limite técnico para la caza de un conejo (9.5 J) y corroborando este dato la propia recomendación de los expertos británicos en no exceder esta distancia.

También hay que considerar el principio de dispensar a la presa una muerte rápida y poco traumatica, por lo cual estos valores mínimos deben ser considerados como el umbral práctico por lo que será siempre mejor o bien incrementar ligeramente la potencia o acortar las distancias operativas.
A este factor se añade también una adecuada elección de la munición, las variaciones de forma afectan de forma directa al coeficiente balístico y por tanto a la velocidad y a la energía. Para una misma potencia una mala elección del tipo de munición puede suponer una perdida dramática de la energía terminal a larga distancia:

V0 E0 T0 V25 E25 T25 V50 E50 T50
wadcutter
7.5 grainscb=0.011
250 15.2 182 8.05 0 133 4.3 -16.5
hollow p.
10.5 grainscb=0.015
211 15.2 168 9.6 0 133 6.0 -19.6
super domed
10.5 grainscb=0.031
211 15.2 189 12.2 0 169 9.7 -14.6

En la tabla se aprecia fácilmente como para una misma potencia inicial la elección del balin puede ser determinante para conseguir una mayor energía terminal a larga distancia, el balin wadcutter, comparado con el más eficiente, llega a 50 metros con casi un 56% menos de energía al blanco por su bajo peso y poco eficiente diseño aerodinámico, el balin hollow point diseñado en principio para la caza también sufre una perdida del 38% de su energía terminal cuando se compara con un diseño super domed. En cuanto a variaciones de impacto en estos casos no hablamos de más que de 5 cm de variación de un diseño a otro.

Por tanto primeramente ya tenemos una evidencia tanto numérica como practica de que el concepto de energía en ocasiones permanece un tanto infravalorado para muchos aficionados. Ciertamente está claro que la energía de las actuales armas de aire comprimido están dotadas de unas prestaciones elevadas y que merecen nuestra consideración, y no solamente en las potentes armas de resorte, sino que muchos modelos de potencia media también son igualmente efectivos para determinados controles de plagas.

En conclusión

Las teorías balísticas suelen ser complejas, pero las que afectan a las armas de aire comprimido lo son mucho más. Los datos que aquí he expuesto deben ser considerados como puramente técnicos si bien pueden dar una orientación en cuanto a la potencia necesaria para cada unas de las facetas mayoritarias de las armas de aire: la deportiva y la caza.

En una primera impresión creo que es evidente la demostración de que no siempre es necesario recurrir a potencias muy elevadas para poder disfrutar de muchas modalidades deportivas y que este motivo puede facilitar mucho la selección del arma de diferentes energías y sistemas de potencia. En la parte cinegética estos datos pueden clarificar las posibilidades reales de las energías que se manejan en la actualidad y aprovechar mejor armas que en principio no parecen estar capacitadas para esta labor. Numéricamente ademas creo que es evidente que la balística afecta mucho más a las aplicaciones en las que se requiere un control de la energía terminal (la caza esencialmente) y menos en cuestiones deportivas y de entretenimiento ya que las variaciones en el punto de vista medidas instrumentalmente y analizadas informaticamente no son tan significativas como pudiera parecer.

Es muy posible y hasta cierto punto seguro que la reproducción de estos datos no muestre su equivalencia en las pruebas prácticas, es normal y no debe de extrañarnos, las condiciones de medición son tan complejas que es casi imposible repetir las mismos parámetros, interviene desde la densidad del aire al comportamiento de cada arma en particular, y puesto que los valores son infinitamente variables deben tomarse como valores promedio. En especial para los que practican la caza legal los datos aquí mostrados pueden diferir de las apreciaciones durante el ejercicio de la caza, pero por desgracia es imposible reproducir perfectamente todos los factores que intervienen en la ecuación.

Bibliografia: Balistica Terminal, Visión Numérica De La Energía De Miguel Durán Perelló

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