Com funcionen per dins els focs artificials

Els focs artificials existeixen des de fa més de mil anys, i no sembla que hagin de desaparèixer. No obstant això, entre els primers coets tradicionals xinesos i els actuals hi ha un abisme. Així es fabriquen i així funcionen els espectacles de pirotècnia actuals.

De què estan fets?

Focs artificials en els Jocs Olímpics de Londres. Foto: Eyesplash - Summer was a blast, for 6 million view / Flickr

Els ingredients bàsics dels focs artificials són carbó, sofre i nitrat de potassi (salnitre) barrejats en una fina pols negra inventada a la Xina al segle IX i a la que es coneix popularment com a pólvora. Tot i que és l'opció més tradicional, no és l'única. La pólvora genera molt fum, i el fum impedeix veure bé els focs artificials si hi ha poc vent. Per això, moltes companyies pirotècniques també fan servir propelents nitrocelulòsics com la nitrocel·lulosa o la nitroglicerina per crear l'anomenada pólvora sense fum.

Pyrodex, un dels diferents tipus de pólvora sense fum del mercat. Foto: Wikipedia

La pólvora és un bon explosiu, però no particularment bonic. Perquè la deflagració sigui visualment atractiva, es combina amb fines partícules de sals metàl·liques que emeten llum al cremar. Cada substància és responsable d'un color concret:

Vermell: clorur de liti o nitrat d'estronci
Taronja: principalment clorur de calci
Daurat: pols de ferro o zinc
Groc intens: sals de sodi
Blanc: sals de magnesi o alumini
Verd: nitrat de bari
Blau: nitrat de coure
Violeta: una barreja de nitrat d'estronci (vermell) i coure (blau)

Diferents compostos químics i el color que ofereixen al cremar. GIF: Chemistry and Physics behind Fireworks

Per què és tan estrany veure focs artificials de color blau?
John Conkling, de l'Associació Americana de Pirotècnica explica a NPR que el problema del blau és la temperatura. El nitrat de coure és un compost delicat que brilla amb llum blava només quan es crema a baixes temperatures. Si s'aplica massa calor, perd la tonalitat i es veu blanc. Fer focs artificials blaus requereix cremar el compost a baixa temperatura, cosa que és molt difícil de fer, sobretot en grans quantitats. A més, la seva brillantor és menor.

Els focs artificials blaus són els més difícils de fabricar, per això són tan rars. Foto: Faber_32 / Flickr

Per contra, els colors vermell, taronja, groc o blanc són els més fàcils d'aconseguir, per això els focs artificials en aquests tons són els més habituals.

Trucs de l'ofici
Perquè les sals s'acumulin en partícules de major grandària i més visibles s'empra un aglomerant anomenat dextrina (un derivat del midó soluble en aigua) que permet crear petites boletes d'explosiu de colors que viatgen més lluny en l'aire a l'explotar i cremen amb més intensitat.

Alguns coets porten una fina pols de trisulfit d'antimoni que és el responsable que, en explotar, el foc artificial deixi un núvol de partícules brillants com si fossin purpurina. Finalment, la barreja explosiva s'introdueix en una càpsula feta amb capes de paper que retenen els gasos perquè el projectil exploti en lloc de només cremar.
El paper no contamina tant com altres materials, crema amb facilitat i és barat. Quant més estret estigui el projectil i més gruixudes siguin les seves parets, més soroll fa en detonar.

Estructura interna i fases d'ignició
Un coet de focs artificials normal consta de dues fases, la primera és una càpsula amb forma de tub amb una càrrega de pólvora i una sortida per la part inferior que és la que impulsa el projectil cap amunt. A vegades s'utilitzen diferents propelents perquè el coet emeti un xiulet en pujar.

Secció d'un projectil esfèric per a focs artificials. Foto: YouTube

Quan es crema per complet, la metxa interna arriba a una segona càmera comprimida que és la que explota, alliberant les sals i generant el flaix en l'aire. Generalment, aquesta segona càmera té forma esfèrica, el que dóna als focs artificials seva característica forma globular. Si els components utilitzats cremen més lentament, van caient, convertint l'esfera de partícules en alguna cosa semblant a una enorme flor de foc com un crisantem.

Projectils per a focs artificials de diferent calibre. Foto: DIYTrade

La forma de la segona fase i la disposició interna de les esferes de sals determinen la forma que generen a l'explotar. Per això alguns focs artificials formen figures simples en l'aire. La segona fase cilíndrica genera un con de partícules cap amunt que s'obren i cauen formant una palmera. També pot explotar formant un anell.
Alguns projectils tenen una segona càmera amb petits tubs plens d'esferes de sals. En explotar, aquests tubs actuen com petits morters que envien les partícules incandescents brunzint en totes direccions com si fossin insectes de llum.

Morters i detonadors electrònics

Un especialista instal·lant una línia de tubs de morter per a focs artificials. Foto: Fort Carson / Flickr

Fa molt que els focs artificials professionals no es llancen des d'un coet punxat amb un palet a terra. Generalment s'usen tubs a manera de morter que ajuden a concentrar l'impuls i a controlar la trajectòria del projectil.
Alguns tubs de morter només contenen càrregues de propelent amb la cara superior oberta. Són els que generen les fonts de foc arran de terra. Per evitar possibles accidents i donar a l'espectacle el ritme adequat, la ignició és elèctrica i la controla un operari des d'una distància segura.

Font: HowStuffWorks i Gizmodo