La ciencia detrás de los fuegos artificiales: lo que implican las espectaculares exhibiciones del Día de Canadá

¿Qué hace que un fuego artificial sea rojo y otro verde?

El Día de Canadá se celebra esta semana y podemos esperar ver numerosos fuegos artificiales de costa a costa. Entonces, ¿cómo se producen realmente estas deliciosas exhibiciones?

Si bien los fuegos artificiales vienen en muchas formas, estilos y tamaños, cada uno se basa en una combinación de dos componentes básicos: la bengala y el petardo.

¿Recuerdas esperar a que comenzaran los fuegos artificiales, llenar el tiempo corriendo y agitando una bengala en el aire? ¿Posiblemente, mientras tus padres se preocupan de que puedas lastimarte o prender fuego a algo? Bueno, puede que no te hayas dado cuenta, pero tenías en tu mano uno de los componentes esenciales de los coloridos expositores que estabas esperando.

Una bengala. Crédito: Imágenes falsas

Las chispas características que desprende una bengala resultan de quemar una mezcla muy específica de productos químicos y polvos. A veces, combinado con carbón y azufre, el polvo metálico actúa como fuente de combustible y al mismo tiempo proporciona el color de las chispas. Los productos químicos de la mezcla, como el nitrato de potasio, el nitrato de bario o el nitrato de estroncio, actúan como oxidantes, suministran oxígeno a la llama y hacen que las chispas salgan volando en direcciones aleatorias. Un aglutinante, como la dextrina, mantiene unida toda la mezcla y la pega a un mango de metal delgado.

Aunque las bengalas no explotan, cualquiera que tenga una (especialmente los niños) debe tener mucho cuidado. Arden a temperaturas de al menos 1.000°C, lo que es más que suficiente para provocar quemaduras graves o incluso prender fuego a la ropa. Además, tenga en cuenta dónde caen las chispas, especialmente si ha habido un período de clima seco en su área.

Un manojo de petardos apagados. Crédito: Ritesh Man Tamrakar/Flickr (CC BY 2.0)

El petardo es un fuego artificial mucho más sencillo. La pólvora se empaqueta en un tubo o esfera de papel y luego se sella con una mecha para enviar una llama al interior. El único propósito del petardo es explotar y producir un fuerte estallido cuando lo haga. El tamaño del petardo y, por tanto, la cantidad de pólvora que contiene, determina el tamaño de la explosión y la intensidad del ruido.

Si bien los petardos están prohibidos en muchos lugares, incluido Canadá, todavía los vemos de una forma u otra. Esto se debe a que los petardos se combinan de diferentes maneras con bengalas para formar proyectiles de fuegos artificiales. Estos proyectiles son la base de todos los espectáculos de fuegos artificiales, con sus grandes estallidos y enormes y coloridos flores de luz en el cielo.

El proyectil de fuegos artificiales más básico es un cilindro o esfera vacía hecha de papel y cuerda. En su núcleo hay un petardo llamado carga explosiva, unido al exterior del proyectil mediante una mecha de sincronización. En el espacio restante del caparazón se guarda pólvora, junto con una colección de pequeñas estrellas que están hechas de los mismos componentes químicos que las bengalas, pero sin el mango de metal. Estas estrellas se pueden disponer dentro de la pólvora en una variedad de configuraciones diferentes, cada una produciendo un tipo diferente de visualización.

Algunos proyectiles de fuegos artificiales pueden ser MUCHO más complejos, como este proyectil japonés de aproximadamente un metro de ancho, que presenta no solo esferas de bengalas que recubren el interior, sino también conchas anidadas que contienen aún más esferas de bengalas, diseñadas para explotar mucho después de la explosión inicial. Crédito: Joel (frikitiki)/Flickr (CC BY-ND 2.0)

Después de encender la mecha de sincronización, el proyectil dispara al aire desde un tubo de lanzamiento especial, a veces utilizando una carga de lanzamiento incorporada directamente en la parte inferior del proyectil. La mecha de sincronización es de combustión lenta en comparación con el resto de los componentes de los fuegos artificiales y determina el momento exacto y la altura sobre el suelo cuando explota el proyectil, de modo que los resultados son visibles a kilómetros de distancia. Cuando la carga explosiva finalmente detona, enciende la pólvora a su alrededor. Esto simultáneamente hace que las estrellas ardan y chispeen, al mismo tiempo que hace que el caparazón explote, arrojando las estrellas ardientes hacia afuera.

Estalló un fuego artificial multicolor. Crédito: DeltaWorks/Pixabay

Los fuegos artificiales vienen en una variedad de colores. Esto se logra mediante el uso de metales o productos químicos específicos en las estrellas más brillantes. Algunos de los más comunes son:

Blanco: aluminio o magnesio.

Plata: polvo de aluminio, magnesio o titanio.

Azul: cloruro de cobre o compuestos de cobre.

Rojo: sales de estroncio o sales de litio.

Verde - cloruro de bario

Amarillo - nitrato de sodio

Naranja - cloruro de calcio

Púrpura: una mezcla de compuestos de estroncio y cobre.

Los diferentes metales o compuestos químicos que producen los diferentes colores de los fuegos artificiales. Crédito: Imagen base de fuegos artificiales de Artur Strecker/Pixabay, infografía de Scott Sutherland

También se pueden empaquetar múltiples estrellas de diferentes tipos en el mismo caparazón, produciendo una espectacular exhibición de múltiples tonos cuando explota.

Cuando las estrellas brillantes se colocan en un caparazón al azar, se obtiene una exhibición esférica conocida como peonía, que lleva el nombre de la flor.

Sin embargo, los diseñadores de fuegos artificiales pueden darle forma inteligente a sus deseos combinando estrellas de diferentes colores, diferentes mezclas de bengalas y colocando cuidadosamente las estrellas en patrones específicos. Así obtenemos otras exhibiciones parecidas a flores, como la dalia, el crisantemo y el pistilo.

Esta imagen compuesta muestra (de izquierda a derecha) exhibiciones de peonías, crisantemos, dalia y pistilos. Créditos: Imágenes de Tuan Hung Nguyen/Pixabay, compuestas por Scott Sutherland

Las exhibiciones de palmeras y sauces en forma de árboles también son populares, y se pueden organizar patrones para producir anillos, estrellas, arañas, cascadas y muchas otras formas.

Se pueden conseguir efectos especiales organizando capas de pólvora y estrellas que estallan en diferentes momentos. Una forma de lograr esto es empacar un caparazón más grande con varios caparazones más pequeños. Otra forma es cambiar la composición de las estrellas para que ardan por más tiempo, crepitan y silban mientras arden, o se queman y luego exponen un núcleo que explota.

Este espectáculo de fuegos artificiales de Año Nuevo muestra la variedad de patrones y colores posibles. Crédito: Nick/Pixabay

¡Y lo realmente grandioso es que conocer la ciencia que implica hacer estas fantásticas exhibiciones no quita absolutamente nada del asombro que inspiran!

En Canadá, no todos los tipos de fuegos artificiales son legales.

Según la Asociación Nacional Canadiense de Fuegos Artificiales, la lista de fuegos artificiales ilegales incluye cohetes de botella, bombas de cereza, saludos M-80, petardos, torpedos rápidos y arrojadizos, cargas de cigarrillos, cerillas y bombas de sprites. Los petardos también están en la lista, aunque cualquiera que desee utilizarlos puede solicitar permiso a Natural Resources Canada.

Un saludo M-80 (arriba a la izquierda) y Cherry Bomb (abajo a la izquierda) c/o 'Pyrogrimace/Wikimedia (CC BY 4.0). Galletas flash (arriba a la derecha) c/o Ritesh Man Tamrakar/Flickr (CC BY 2.0). Sprite Bombs and Snaps (abajo a la derecha), c/o Natural Resources Canada.

Natural Resources Canada enumera varios consejos de seguridad con fuegos artificiales, que incluyen:

Lea todas las instrucciones sobre los fuegos artificiales. Planifique el orden de disparo antes de comenzar.

Elija un sitio amplio, despejado y alejado de todos los obstáculos. Consulte las instrucciones de seguridad de los fuegos artificiales para conocer las distancias mínimas con los espectadores.

No dispare en condiciones de viento.

Las personas menores de 18 años que utilicen fuegos artificiales deberán estar supervisadas por un adulto.

Ancla los fuegos artificiales en una buena base para disparar, como un balde lleno de tierra o arena.

Mantenga agua cerca: deseche los fuegos artificiales usados ​​(incluidos los escombros) en un balde con agua.

Encienda con cuidado: Encienda siempre la mecha por su punta.

Nunca intente encender fuegos artificiales en la mano ni sostener fuegos artificiales encendidos, a menos que la etiqueta especifique que están diseñados para sostenerse en la mano.

Espere al menos 30 minutos antes de acercarse a un fuego artificial que no explotó.

Nunca intentes volver a encender un fuego artificial que no explotó.

Nunca intentes arreglar un fuego artificial defectuoso.

Los municipios también tienden a tener sus propias reglas y estatutos sobre cuándo y dónde los residentes pueden disparar fuegos artificiales. Si está planeando sus propios espectáculos de fuegos artificiales este año, consulte los estatutos locales de antemano, sólo para estar seguro.