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El CO2 y las armas de aire.

Nivel de contenido: Básico, Informativo. Última revisión Feb/2017.

Actualmente se da por hecho que un arma que impulsa un diabolo, balin o BB con CO2 o anhídrido carbónico puede clasificarse como un “ama de aire”.

El CO2 es un gas con unas características físicas que lo hacen adecuado para su almacenamiento, transporte y control con el objeto de su aplicación segura en armas de este tipo.

Generalidades del CO2.

El estado normal del CO2 es gaseoso, bajo ciertos niveles de temperatura y presión se vuelve líquido y en condiciones extremas se solidifica formando el llamado “hielo seco”.

A 70 ºF (21.1 ºC) almacenado en un recipiente genera una presión de 852,8 psi (58.8 BAR); si se introduce más CO2 en el recipiente no se conseguirá mayor presión sino que una porción del contenido pasará a la llamada "fase líquida"; en la medida en que la presión disminuye dentro del depósito, parte del CO2 líquido pasará a "fase gaseosa" hasta que la presión interna se nivela.

La presión del CO2 dentro de un recipiente, a una temperatura predeterminada, será la misma independientemente del tamaño del depósito o el volumen ocupado por el CO2 líquido; un volumen mayor de CO2 gaseoso mantendrá una presión constante en mayor número de disparos.

Datos Técnicos del CO2:

Uno de los enlaces más completos sobre:
      - Propiedades físicas del CO2;
      - Propiedades químicas;
      - Otras aplicaciones (industria, medicina y farmacéutica, electrónica, etc);
      - Propiedades del gas (curva de equilibrio líquido-vapor, conversión de gas a líquido);
      - Seguridad (normas de seguridad internacional para manipulación y almacenamiento);
      - Mayores riesgos;
      - Compatibilidad y efectos sobre otros materiales,

Ir al siguiente enlace de Enciclopedia de los gases:

Armas de CO2.

Actualmente el uso masivo del CO2 se concentra en las pistolas o rifles para tiro informal y entretenimiento, los sistemas de almacenamiento más generalizados son en pipetas desechables de dimensiones estándar de 12gr, hay armas que utilizan accesorios para combinar 2 unidades de este tipo como la QB79 o de forma alternativa depósitos desechables de 88 gramos como la Walther Lever Action, Crosmas 1077, Gamo Extreme, Hammerli 850, entre muchos otros y, en algunos modelos de rifles, depósitos tipo cilindro o botella con capacidades desde 9oz (255gr) rellenables, denominados sistema “bulk” o "bulk-fill".

Una réplica de pistola o revolver con una pipeta de 12 gr de CO2 puede proporcionar unos 40 a 60 disparos considerando las características del arma; si ésta dispone del efecto "blowback" (simulación del retroceso de la corredera) el consumo será mayor. Ver el tema de Airenlaces sobre Réplicas de CO2 para modelos y características de pistolas y revólveres. Un rifle Hammerli 850 con capsula de 88gr puede suministrar unos 200 tiros; un rifle QB79 con un tanque tipo botella recargable de 9oz puede suministrar unos 630 disparos.

Durante la última década del siglo pasado y primeros años de este, los rifles de alta competencia y tiro olímpico utilizaban CO2 como propulsor, los ambientes de temperatura controlada, la estabilidad de la presión y la ausencia de retroceso hacían este elemento el ideal para competencias de precisión a 10 metros; el desarrollo de válvulas más eficientes y reguladores de presión para PCP han ido reemplazado con armas de aire las utilizadas para estas competencias.

La industria y aficionados de Argentina continúan siendo los más consecuentes usuarios del CO2; fabricantes como Shark, Menaldi, Anhorn, Valiant y una cantidad importante de artesanos ofrecen excelentes productos para CO2 o en combinación CO2/aire, diseñados bajo estrictos controles técnicos con depósitos rellenables y rendimiento de hasta 40 disparos de 750 fps en calibre 5.5.

Los rifles QB78 y QB79 hechos en China por Shangai Air Gun (SAG) de entre 100 a 160US$ dependiendo del depósito, mercadeados en USA con la marca Beeman ofrecen una precisión de poco más de 1 cm CTC a 10 metros, con una velocidad de salida de 600fps en calibre .177 y unos 500fps para calibre .22 y 60 tiros a 80ºF (26.6ºC) con el accesorio para montar 2 pipetas de 12 gr.

Muchos usuarios modifican modelos sencillos y relativamente económicos para mejorar sus prestaciones, entre ellos es frecuente los Crosman 22XX, con precios base de alrededor de 60U$ y depósito para una pipeta de 12gr, agregando indicadores de presión, conectores y depósitos más amplios y modificando los cañones y otras combinación de opciones.

CO2 vs Aire Comprimido.

Las mayores prestaciones del aire a alta presión han hecho disminuir en mucho el uso de rifles de CO2, principalmente por las energías más altas de salida, las mejoras de las bombas manuales de llenado y la disponibilidad de varias alternativas de compresores accesibles; en algunos países las leyes sobre manipulación y transporte de CO2 tampoco han contribuido mucho en el desarrollo.

Las armas de CO2 funcionan con una serie de mecanismos que no se adaptan para trabajar con aire a presión, los tipos de sellos, la resistencia de los resortes de válvulas y sistema de disparo, el diámetro de los canales y puertos por la diferencia de densidad de los gases, y la diferencia de las presiones manejadas con HPA y CO2 requieren materiales diferentes de los tanques.

Pocas armas ofrecen actualmente sistemas duales aire-CO2 y son pocos los aficionados que buscan un rifle para aprovechar esa condición, entre ellos se mencionan el Crosman Challenger y el Benjamin Discovery. En Argentina las marcas Shark y Menaldi ofrecen modelos duales. Anteriormente los Airforce (Condor, Talon) ofrecían el sistema dual, actualmente las indicaciones se refieren solo al sistema PCP.

Con cierta frecuencia vemos trabajos en los foros de aficionados al airgun que convierten rifles de CO2 en rifles de aire a presión, este proceso ha sido llamado coloquialmente “pecepear” (o sea llevar a PCP). Para estas modificaciones se debe tener muy buen conocimiento de lo que se está haciendo, recordemos que la presión del CO2 puede rondar los 850 psi, un PCP puede estar diseñado para soportar entre los 2500 hasta los 4500 psi.

Tabla de Presión vs % de llenado vs temperatura.

En CO2 un depósito 100% lleno no quiere decir que esté completamente lleno de líquido, el valor asignado a un recipiente lleno de CO2 está relacionado a una densidad preestablecida de 7/18 onzas por pulgada cúbica o 0,67 gramos por centímetro cúbico; por lo que un envase puede tener 100% de contenido gaseoso, o 100% de contenido líquido o una combinación de ambas fases.

En los foros de airgun se hace referencia al siguiente gráfico “Presión vs Temperatura vs % de llenado de CO2”, en algunos casos conocido como “Navy Chart”, se atribuye a Paul Reiser del proyecto SUSIM (Solar Ultraviolet Spectral Irradiance Monitor) del Naval Research Laboratory; como todo lo escrito en airgun, los valores allí mostrados tiene sus adeptos y retractores, pero en general son considerados válidos.

Complementamos algunos datos, incluimos equivalencias y describiremos el mismo más abajo:

Se estima que el tanque debe contener entre el 40 y el 90% de llenado para mantener la estabilidad de la presión de salida a una misma temperatura, de acuerdo a los valores representados bajo la línea roja.

Se puede obtener el % de llenado pesando el envase; si sabemos por el fabricante que el peso lleno es de 20 onzas y el peso real en un momento dado es de 15 onzas sabremos que estará lleno en un 75%.

Al realizar un disparo y liberar una cantidad de CO2, inmediatamente parte del contenido líquido se transforma en gas, manteniendo la presión; esta disminución del volumen de la fase líquida disminuye la temperatura, generalmente se recomienda esperar a que se nivele la temperatura unos 5 a 10 segundos entre disparos si se desea mantener la velocidad de salida.

Otras pruebas y efectos del CO2 sobre armas de aire.

Mediciones hechas por Charles Warp en la página Replica CO2 Air Pistol Collection en 4 pruebas cronografiadas con una pistola Daisy 617X con balines Gamo Match 4,5 obtuvo, en resumen, los siguientes datos:

Prueba1: Dos disparos con un intervalo de 3 minutos.
Antes del primer disparo la pipeta mostraba una temperatura de 28.92 ºC obteniendo una velocidad de salida del balin de 460fps, un minuto más tarde la lectura de la temperatura mostraba 28.70ºC reduciendo la temperatura de la pipeta en 0.24ºC, sin embargo el segundo disparo registró 480fps de velocidad de salida, contradiciendo el principio de la relación temperatura-velocidad; otros factores como irregularidades o inconsistencias en el peso del balín pueden haber sido la causa.

Prueba 2: 4 disparos, con un intervalo de 1 minuto entre disparos:
Las temperaturas registradas fueron: 28.9, 28.8, 28.72 y 28.6 ºC, con velocidades de salida de 473, 475, 455 y 455 fps. Se observa que la tendencia de la temperatura es aprox de -0,10ºC entre disparos, pero las velocidades, aunque con tendencia promedio hacia la baja, no son exactamente proporcionales.

Prueba 3: 6 disparos cada 15 segundos:
En este caso las temperaturas medidas fueron 28.90, 28.85, 28.75 y 28.60 ºC y velocidades de salida de 462, 455, 446, 426, 435 y 435 fps; la tendencia de temperatura y velocidades son similares a la prueba anterior, sin embargo la temperatura de la pipeta continuó cayendo 0,10 ºC hasta 1 minuto después del último disparo, lo que hubiese generado una salida de unos 420fps vs los 462 del primer disparo.

Prueba 4: 5 disparos a intervalos de 1 segundo, pueden ser considerados disparos rápidos realizado por armas automáticas:
Los disparos se realizaron con la pipeta a una temperatura de 28.70ºC con una leve disminución en los 5 segundos que duró la descarga, las velocidades de salida de cada disparo fueron de 458, 452, 445, 432 y 428 FPS, la temperatura de la pipeta continúo bajando por otros 90 segundos hasta 27 ºC.

En las pruebas anteriores se evidencia que la salida de CO2 produce disminución de la temperatura, sin embargo hay que considerar que los valores son en base a una pipeta de 12gr, para recipientes de 88gr o depósitos de mayor volumen el efecto es proporcionalmente menor; en la última prueba se puede inferir que el efecto de reacción de las fases y nivelación de temperaturas disminuyen la presión disponible.

Consideraciones sobre las armas de CO2.

Dependiendo de la manipulación y en ocasiones el propio diseño del arma, los primeros dos o tres disparos pueden tener mayor velocidad porque parte del CO2 líquido llega a la válvula de disparo y se expande dentro de ella o incluso en el mismo cañón.

Despues de una serie de disparos, igualmente dependiendo del diseño del arma y la capacidad de almacenamiento, a medida que se agote el CO2 líquido la presión empezará a caer y con ello la velocidad de salida, por lo cual los últimos disparos se notaran bastante bajos de potencia.

Algunas armas requieren que se retire el depósito de gas después de disparar. Hay que seguir siempre las recomendaciones del fabricante; regularmente la recomendación es que no se dejen los tanques puestos en el arma por varios motivos, desde evitar accidentes hasta para aumentar la vida útil de los sellos.

Se recomienda lubricar el sello de retención en cada cambio de recipiente desechable, colocar una gota de aceite siliconado es suficiente, esto mantiene la elasticidad y mejora en rendimiento ante cambios de temperatura por los cambios de presión ya mencionados; en depósitos pequeños de 12gr o 2x12gr se recomienda no dejar los depósitos parcialmente con contenido; armas con mayores cantidades de almacenamiento preveen mecanismos de resguardo para válvulas y sellos o suministran una herramienta o procedimiento de vaciado; en todo caso leer el manual de cada arma.

La longitud del cañón puede incidir en las prestaciones del arma, a veces de forma importante, ya que el CO2 seguirá expnadiéndose detrás del balin mientras este se encuentre dentro del anima.

Breve historia del CO2 en airguns.

La aplicación del CO2 a las armas se le atribuye al ingeniero francés Paul Giffard (1837-1897), proveniente de una familia de inventores vinculada con artefactos de gases a presión.

Se menciona que su hermano mayor Henry tripuló el primer vuelo en dirigible en 1852; al propio Paul se le adjudican más de 200 patentes relacionadas con gases a presión, entre otros los sistemas de tubos de envíos de documentos, todavía utilizados en algunos almacenes y bancos, incluso armas de aire de bombeo; entre los años 1850 y comienzos de los 1880 Giffard presentó varias patentes de armas de CO2 de un solo disparo.

No es hasta principios de los 80 del siglo 19 que modifica el diseño para colocar tubos removibles, el calibre 4.5 ofrecía hasta 800 disparos para cortas distancias de unos 8 a 10 metros; el calibre de 6mm ofrecía buena precisión a unos 15 metros y 300 disparos por carga, y el calibre de 8mm (algo mayor al .30") ofrecía 125 disparos; se mercadeaban en formato de pistolas y rifles en varios niveles de acabados y accesorios, se solía hacer referencia a los rifles como "Carabine Carbona". Se cree que la empresa de USA Colt Manufacturing Company ofreció 1MMUS$ a Giffard por la patente, oferta rechazada por éste (Fuente: NRA Museum). A pesar de la versatilidad del sistema, a la muerte de Giffard los usuarios no mostraron mucho interés por el mecanismo, cayendo prácticamente en desuso.

En la década de 1940 Crosman ideó un sistema de galerías desmontables de tiro, donde se incluían rifles de CO2 orientados al entretenimiento en ferias y para las horas libres del personal de fábricas; adaptando botellas de 4oz en rifles multibombazos Mod100 y 101 “Silent Pneumatics” de los años 1920, y los denominó serie 100CG y 101CG (Compressed Gas); estos rifles no eran vendidos individualmente, solo como parte de las galerías de tiro, ahora convertidos en rarezas de colección.

A mediados de los 50 Crosman adapta uno de sus modelos de pistolas para ser provistas de CO2 por medio de las pipetas de 12gr, este modelo seria llamado inicialmente 150 y la pipeta conocida como “powerlet”.

La versatilidad de la pipeta desechable de bajo costo reabre el interés por este tipo de armas, sobreviviendo incluso al auge de los resorteros alemanes de los 70 y de gran auge actualmente en las réplicas de armas de fuego.

Más información sobre carabinas de aire:

■ Precauciones en el manejo del CO2 y Medidas de Seguridad en Airgun.
■ Directorio de distribuidores de gas ram, resortes de aire para airgun.
■ Ver tema clasificación, diferentes tipos de armas de aire.
■ Descripción, funcionamiento, reguladores de Rifles de Aire PCP.
■ Enlaces a Desarme y Mantenimiento de armas de aire específicas.

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