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Fuegos artificiales

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Fuegos artificiales

  1. 1. FUEGOS ARTIFICIALES: ¿POR QUÉ SON DE COLORES?
  2. 2. INTRODUCCIÓN Asignación del tutor Selección del tema mediante experimentos ◆ Reacciones Redox que cambian de colores ◆ Reacciones de neutralización ácido-base ◆ Fuegos de colores por la combustión de metales Decisión final: Fuegos artificiales Búsqueda de información
  3. 3. ESTRUCTURA DEL TRABAJO Introducción Parte teórica ◆ Historia de los fuegos artificiales ◆ Actualidad de los fuegos artificiales Parte práctica ◆ Ensayos a la llama ◆ Sales con etanol ◆ Creación de un piromusical Conclusión
  4. 4. OBJETIVOS Descubrir nuevos aspectos sobre el mundo de la pirotecnia Conocer el motivo por el cual son de colores Aprender el funcionamiento de un fuego artificial Diferenciar entre pirotecnia y fuegos artificiales Averiguar el lugar que ocupa España a nivel mundial Conocer el coste de un espectáculo pirotécnico Saber cómo se hace un piromusical mediante un ordenador
  5. 5. HISTORIA DE LOS FUEGOS ARTIFICIALES
  6. 6. ORIGEN Está vinculado a la pólvora, que proviene de China. La pólvora negra se utilizo por primera vez el año 904 dC. Al principio, la utilización de la pirotecnia estaba limitada a ceremonias religiosas. La pirotecnia se divide en dos partes, la militar i la civil.  Los chinos usaban cañas de bambú llenas de pólvora negra para producir petardos.  Después, sustituyeron las cañas por tubos de papel.  Más tarde, alrededor de 1200 dC, nacieron los primeros coetes.
  7. 7. EXPANSIÓN HACIA EUROPA Hay diferentes interpretaciones sobre quiénes fueron los responsables de la expansión ◆ los hacia Europa: mongoles ◆ los árabes ◆ Marco Polo ◆ Cruzadas medievales En Europa, se uso la pólvora con finalidades militares. Posteriormente, se crearon los cañones pirotécnicos. En el renacimiento, emergieron dos escuelas de investigación pirotécnica. Una en Italia y la otra en Alemania. En el siglo XIX, gracias al francés Chertier, se inició la etapa moderna de la pirotecnia, porque añadió el KCl y el Sr(NO3)2 en la composición. Los estudiosos publicaron ,en el Boletín de la Sociedad Química de París, las combinaciones para producir fuegos artificiales. Fueron monocromos hasta el siglo XIX porque sólo se usaba el Na. La introducción del color rojo se debe a la extracción del Estroncio del SrCO3 por primera vez el 1807, por Davy.  El tipo de pólvora más común es la compuesta por un 75% de nitrato de potassio, 15% de carbono y 10% de azufre.
  8. 8. ACTUALIDAD DE LOS FUEGOS ARTIFICIALES Una frase que podría resumir qué es la pirotecnia sería: “La pirotecnia es arte y fuego, peligro y creación, juego de luces que rompe la oscuridad y engalana las celebraciones de carácter religioso o civil de nuestro país.”– Periodista Línea Capital.
  9. 9. DESCRIPCIÓN Los fuegos artificiales son una clase de artefactos explosivos pirotécnicos, utilizados con fines:  Estéticos  De entretenimiento  Religiosos Son unos cohetes coloreados, elevados mediante cañones, que se disparan con motivos festivos en las ciudades o pueblos generalmente por la noche. Cuando los fuegos de artificio tienen finalidad artística y se organizan en dos o más alturas, se habla de un castillo de fuegos artificiales, castillo de fuegos o, simplemente, castillo. Es muy común hacer concursos.
  10. 10. COMPOSICIÓN La composición básica de un fuego artificial consta de 6 partes principales:
  11. 11. AGENTE COMBUSTIBLE OXIDANTE El carbón vegetal es el combustible más  Función: es producir el oxígeno empleado en los fuegos artificiales y necesario para poder quemar la mezcla conocido como pólvora. que hay dentro de la carcasa. Estos Son elementos orgánicos, como carbón o oxidantes pueden ser: termita, que hacen que ocurra la reacción ◆ Nitratos: sólo dan una tercera parte REDOX. Por ejemplo: de su oxígeno: C(grafito) + O2 → CO2 XNO3 → XNO2 + 1/2 O2 ◆ El combustible (C) libera electrones (reduciendo así el oxidante). ◆ Cloratos: en cambio, éstos se C → C4+ + 4 electrons reducen completamente. Sin ◆ El agente oxidante (O2 ) se reduce embargo, esta reacción puede llegar cuando captura electrones. a ser extremadamente explosiva. 2XClO3 → 2XCl + 3O2 O2 + 4 electrons → 2 O2- Durante este proceso, se forma un producto ◆ Percloratos: contienen más oxígeno relativamente estable. pero es menos probable que estallen Sin embargo, sólo una pequeña cantidad de debido al incremento de estabilidad. energía se requiere para iniciar la XClO4 → XCl + 2O2 combustión y el resultado es una liberación masiva de energía.
  12. 12. AGENTES AGENTES REDUCTORES COLORANTES La tercera parte de un fuego artificial es  Para producir diferentes colores a los el agente reductor. fuegos artificiales, se utilizan diferentes compuestos químicos. Quema el oxígeno de los agentes oxidantes para producir gases  Por lo tanto, para producir un fuego de calientes. un cierto color, se tiene que rellenar la carcasa con el elemento químico Los más comunes son: el azufre y el correspondiente o un compuesto de carbón vegetal. Estos reaccionan con el éste. Unos cuántos ejemplos: oxígeno para formar, respectivamente: ◆ Dióxido de azufre S + O2 → SO2 ◆ Dióxido de carbono C + O2 → CO2 Mezclando los dos agentes reductores, es posible controlar la velocidad de reacción.
  13. 13. REGULADORES AGLUTINADORES  Se pueden añadir algunos metales para  Los aglutinadores son esenciales para regular la velocidad de la reacción. mantener unida la mezcla del fuego artificial.  Cuanto mayor sea el área superficial del metal, más rápida será la reacción.  El aglutinador más común es conocido como dextrina. Teoría de colisión: puesto que el estado de división de los reactivos influye a la velocidad de reacción. + + +  En realidad, los aglutinadores noDivisión Superficie Velocidad empiezan a trabajar hasta que el fuego artificial no ha sido lanzado.  Por ejemplo, la combustión de la madera. Cuanto más desmenuzada  Son muy inestables para almacenarlos esté, más rápido reaccionará. con el fuego artificial. Por lo tanto, son potencialmente peligrosos.
  14. 14. FUNCIONAMIENTO El funcionamiento básico de un fuego artificial es la combustión de una mecha que, cuando llega al caparazón, explota originando una figura al cielo. ESTRELL El caparazón contiene la AS CAPARAZÓ pólvora, pequeñas piezas de N metal, las estrellas que producen el color y el aglutinador que mantiene todo unido. Estos trozos de metal se El color del fuego MECHA oxidan, se artificial está calientan y deter- minado por comienzan a los productos destellar. químicos mezclados con el Cuando la mecha alcanza la metal. Azul CARGA cobre ASCENDENTE pólvora del caparazón, estallan los Verde metales oxidantes hacia fuera bario creando los fuegos artificiales. Rojo estroncioOtros metales u otras Para que llegue al cielo hacencombinaciones de falta unos tubos propulsoresmetales pueden producir llamados morteros.otros colores.
  15. 15. PÓLVORA La pólvora es una mezcla compuesta de: ◆ 75% de nitrato de potasio (KNO3) ◆ 15% de carbón ◆ 10% de azufre Este combustible proporciona el empujón de la mayoría de los fuegos artificiales, y está rigurosamente ajustado a la carcasa. Los tres átomos de oxígeno del KNO3, proporcionan el aire que permite que se produzca la combustión de los otros dos ingredientes, el carbono y el azufre.
  16. 16. LANZAMIENTO Dentro del mortero o tubo de lanzamiento, está situado el caparazón. Cuando la mecha eléctrica es activada des de un ordenador, hace que la carga ascendiente se queme. El lanzamiento se produce una vez la mecha entra al núcleo. El efecto de acción- reacción, es decir, propulsión, explica el lanzamiento.
  17. 17. EXPLOSIÓN EN EL CIELO  El núcleo se llena rápidamente de llamas. Cuando se ha quemado la parte más superficial del núcleo, se quema la pólvora.  Los gases calientes en expansión (producidos por la combustión de la pólvora) se escapan del cohete a través de la boquilla.  Este boquilla está construida de arcilla y puede soportar el calor intenso de las llamas que pasan a través suyo.  Sin embargo, la presión de los gases hace explotar la carcasa.  De este modo, se queman las estrellas que darán los colores llamativos en el cielo.
  18. 18. SEGÚN LA TEORIA DE BOHR:1. Los electrones se mueven alrededor del núcleo en ciertas capas, denominadas niveles energéticos principales o niveles cuánticos principales. Mientras que el electrón se mueva en un mismo nivel energético no absorbe ni emite energía; se encuentra en estado estacionario.2. La energía total de un electrón no puede tener un valor cualquiera sino ciertos valores muy determinados y cuantizados. Estos valores de energía corresponden a cada nivel cuántico. A cada nivel se le asigna un número entero (n = 1,2,3...).3. Cuando el electrón pasa de un nivel cuántico de más energía a otro de menos, no emite gradualmente energía, sino que lo emite de una sola vez, de manera discontinua y cuantizada. Su valor es igual a la diferencia de energía entre los dos niveles energéticos. Sin embargo, cuando un electrón absorbe energía, tanto por acción térmica como luminosa o cualquier otra, salta a un nivel de más contenido energético. Cómo es un estado inestable, se queda muy poco tiempo y vuelve a niveles energéticos inferiores. Esto, lo hace emitiendo energía radiante.  El paso de un electrón de un nivel de energía a otro se denomina transición electrónica. La energía emitida o absorbida en una transición electrónica de un átomo, es la energía del quantum correspondiente a la transición o fotón. Por lo Efinal – Einicial = ΔE = ε = h · v tanto:
  19. 19. INTERPRETACIÓN DEL ESPECTRO VISIBLE DEL HIDROGENO  El hidrogeno es el elemento químico más simple. Un átomo de hidrógeno está formado por un protón y un electrón, que gira alrededor del protón. El electrón puede girar en diferentes órbitas y en cada una de ellas, tendrá una energía diferente.  La serie Balmer del espectro de emisión del hidrógeno (n = 2), está formada por cuatro rayas correspondientes a transiciones del electrón.  Sabiendo la energía que tiene un electrón a sus diferentes niveles, se puede calcular la energía del fotón que se emite en cada transición.
  20. 20.  La energía de cada fotón se relaciona con la longitud de ola y esta corresponde a un color determinado, cuando la luz emitida es luz visible: El espectro de emisión visible del hidrogeno es el siguiente:
  21. 21. COLOR SEGÚN EL ELEMENTOLos colores de los fuegos artificiales son generados por 2 mecanismos diferentes:  INCANDESCENCIA La incandescencia es la luz producida por calor. El aumento de temperatura calienta un material hasta hacerlo brillar. Este material, empieza emitiendo al infrarrojo, después rojo, naranja, amarillo y, finalmente, luz blanca a medida que se va volviendo más caliente. Cuando la temperatura de un fuego artificial se controla, se puede manipular la brillantez de los componentes y el color. Metales como el aluminio, el magnesio o el titanio, queman emitiendo mucha brillantez y son utilizados para incrementar la temperatura de un fuego artificial.
  22. 22.  LUMINISCENCIA La luminiscencia es la luz producida mediante fuentes de energía diferentes del calor. Se consigue con el paso de un electrón de su estado fundamental a un estado excitado. Este estado corresponde a la energía de su estado fundamental más la energía absorbida del exterior. Por lo tanto, es más inestable y tiene más energía. Este átomo inestable volverá a su estado fundamental de energía, emitiendo la energía sobrante en forma de fotón (luz). Dependiente de la energía del fotón emitido (dependiente de la frecuencia de la onda emitida), se emitirá una luz de un color o de otro.
  23. 23. En este espectro electromagnético se puede ver la relación entre lafrecuencia de una onda de la zona del visible y su color. También sepuede ver el paso de las ondas infrarrojas.De este modo, la adición de diferentes sales a la mezcla dedeflagración, dará al fuego artificial un color u otro. Sales de diferentesmetales queman emitiendo luz a diferente longitud de onda, esdecir, queman dando luz de diferente color.Por otro lado, la adición de polvo de algunos metales como el hierro o elaluminio, crea el efecto de chispas brillantes a la combustión.
  24. 24. Los colores que vemos explotando al cielo, son producidos por loselementos con el espectro visible de emisión característico descrito a latabla:
  25. 25. TIPOS DE EFECTOS Dentro de los fuegos artificiales se pueden distinguir diferentes efectos, dependiendo de la forma del cañón u otras variedades: PEONIA CRISANTEMO◆ Rotura esférica de estrellas ◆ Rotura esférica de estrellas◆ Sin efecto de cola ◆ Con efecto de cola◆ Es el tipo más frecuente ◆ Hay variantes con uno, dos o tres pistilos en el interior de los pétalos.
  26. 26. PALMERA KAMURO◆ Carcasa que contiene estrellas ◆ Explosión densa de estrellas de oro relativamente grandes ◆ Dejan un rastro intenso y descienden lentamente◆ producen un efecto de una palmera ◆ Existen unos de plata pero son más rápidos
  27. 27. COMETA ANILLOS ◆ Tipo de fuego artificial con una ◆ Carcasa que contiene estrellas con arreglos especiales cabeza muy grande para crear una forma de anillo ◆ tienen una cola muy larga ◆ Las variantes incluyen caras sonrientes, corazones y tréboles ◆ Normalmente, se suelen tirar unos cinco o más, puesto que quizás que el efecto no se vea bien desde todas las direccionesA pesar de que estos son los efectos principales, puedenhaber variantes con más pistilos de colores o diferentesformas.
  28. 28. FUNCIONAMIENTO DE UNA FÁBRICA PIROTÉCNICA Cada caseta tiene una función diferente.La distribución básica de la fábrica se divide en tres partes principales: LA SECCIÓN DE CREACIÓN DE PÓLVORA LA SECCIÓN DEL COLOR LA ZONA DE MONTAJE
  29. 29. COSTEEl precio de un fuego artificial es variado, puesto que se tiene que haceruna distinción entre: Si se trata de un espectáculo doméstico, para un grupo reducido de personas, existen una gran cantidad de páginas web donde los puedes aconseguir por alrededor de unos 30€ cada uno de ellos. En cambio, el coste de un castillo de fuego para una gran ciudad, como Barcelona o Madrid, puede llegar a ser muy elevado. Un precio razonable para un castillo bastante aconseguido de 17 minutos sería de unos 30.000 € (números redondos). Además, si se trata de piromusicals u otros efectos el precio se puede incrementar mucho más. Además, si se trata de piromusicales u otros efectos el precio se puede incrementar mucho más.
  30. 30. EVOLUCIÓN: PIROMUSICALES Y EFECTOS MULTIMEDIA El gran avance de la informática y de la electrónica han abierto puertas a esta actividad. ◆ Inflamadores eléctricos ◆ Un ordenador que permite programar las órdenes de fuego. Estos grandes adelantos han hecho posible que podamos disfrutar de piromusicales. Las notas de una canción son acompañadas por la explosión de los fuegos artificiales.
  31. 31.  Además, existen otros tipos de espectáculos que, en realidad, son piromusicales pero contienen un valor añadido; los efectos multimedia. ◆ En Barcelona por el día de la Mercè en la fuente de Montjuïc hay efectos multimedia. Otro punto importante en la evolución de los fuegos artificiales, es la investigación de fuegos artificiales ecológicos.
  32. 32. PRÀCTIQUES
  33. 33. PRÀCTICA 1: Ensayos a laOBJETIVOS: llama  Reconocer la presencia de determinados metales, por el color que aparece al exponer sus compuestos en la llama de un mechero.  Conocer de donde proceden los diferentes colores de los fuegos artificiales.  Producir fuegos de diferentes colores.MATERIALES Y PRODUCTOS EMPLEADOS  Diferentes compuestos:  9 botellas con pulverizador  - NaCl - H3BO3  Mechero de Bunsen  - KCl - AsS  Erlenmeyer  - CaCl2 - HgS  Vas de precipitado  - FeSO4 - SrCl2  Embudo  - CuCl2  Papel de filtro  Etanol  Manta ignífuga
  34. 34. RESULTADOS OBTENIDOS:
  35. 35. OBSERVACIONES  Hay sales que se diluyen mucho.  Los resultados obtenidos en este experimento no son buenos puesto que no se observa bien el color porque hay poca sal diluida, y se quema muy rápido.  Además, pueden quedar restos al mechero Bunsen, que hacen que salgan los colores anterior.  Hemos conseguido una variante de este experimento.
  36. 36. PRÀCTICA 2: Sales con etanol OBJETIVOS:  Reconocer la presencia de determinados metales, por el color que aparece al quemarlos con alcohol.  Producir fuegos de diferentes colores. MATERIALES Y PRODUCTOS EMPLEADOS  6 recipientes resistentes al calor  Diferentes compuestos:  Cuchara  - NaCl - H3BO3  Encendedor  - KCl - CaCl2  Manta ignífuga  - Sr(NO3)2 - CuCl2  Etanol
  37. 37. RESULTADOS OBTENIDOS:
  38. 38. PRÀCTICA 3: Creación de un piromusicalOBJETIVOS:  Realizar un piromusical de duración máxima 1 minuto.REALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA 1. Seleccionar un programa de Internet y descargarlo. En mi caso, “FWsim”. 2. Seleccionar una canción. En mi caso, Oh Fortuna de Carmina Burana. 3. Cortar la canción al momento justo, mediante un programa como el “Windows Movie Maker”. 4. Escoger un fondo y probar diferentes formas y colores. 5. Ver tutoriales por YouTube. 6. Seguir las instrucciones del tutorial y crear tu piromusical.
  39. 39. OBSERVACIONES  Es bastante complicado ya que soy novata en este mundo.  Sólo puedo conseguir un piromusical bastante simple pero suficiente.RESULTADOS OBTENIDOS
  40. 40. CONCLUSIÓNLas conclusiones principales que he sacado son las siguientes: La hipótesis del trabajo ha sido más que resuelta, tanto teórica como prácticamente. He adquirido muchos conocimientos sobre el mundo de los fuegos de artificio. Me ha sorprendido la cantidad de química que ha escondida detrás este mundo. Gracias al trabajo he podido entender conceptos químicos un poco complejos. Me he dado cuenta que España es un país que exporta una gran cantidad de pirotecnia al extranjero. Cómo ya sabía, los estadounidenses son los mayores consumidores de fuegos artificiales. Los fuegos artificiales, petardos, y fuentes de colores son especialmente caros. Además de tener un precio elevado, son muy contaminantes. Habría que investigar nuevos fuegos artificiales más ecológicos por el medio ambiente. Gracias a la tercera y última práctica que hice, he aprendido a hacer un piromusical mediante un programa informático. Cómo he tenido que traducir muchas páginas, me ha ayudado a reforzar mi inglés.
  41. 41. Por todo esto, estoy muy satisfecha del trabajo que he realizado, puesto quepersonalmente he aprendido a ser más constante y más responsable. Me haayudado a sintetizar y resumir con más facilidad. La realización de este trabajo no hasido fácil pero ha valido la pena, y estoy contenta de cómo ha quedado.Para futuros interesados en el tema, se podría hacer una investigación sobre lospetardos y las fuentes de colores, que son más económicos y fácilmente asequibles.Además, haría falta más información tanto en libros como la Internet, en castellano ocatalán.
  42. 42. GRACIAS POR SU ATENCIÓN Turno abierto de preguntas

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