Blindajes. Blindajes contra impactos penetrantes.

En el resumen anterior habíamos realizado una pasada muy breve sobre los impactos penetrantes y como blindarse contra ellos. Es importante saber diferenciar el tipo de amenaza para blindar el objetivo, ya que no es lo mismo proteger a un caballero medieval contra las armas de la época que un carro de combate moderno.

Linotórax. Este tipo de protección fue muy común
en el Mediterráneo entre los siglos VI y III a.C.
Ofrecía poca resistencia ante armas penetrantes.

Primero haré un breve repaso sobre el blindaje contra perforaciones a lo largo de la historia:
 Antes del descubrimiento de los metales las únicas amenazas reales de este tipo en el campo de batalla se debían a las flechas, lanzas y quizás a algún cuchillo. Por lo tanto, se idearon diversas protecciones como las prendas de cuero, cuero hervido, placas de madera y prendas textiles prensadas y pegadas varias capas. De la mayoría no tenemos evidencia directa, ya que al constituirse de materiales perecederos se han perdido con el paso del tiempo. Sin embargo, por una serie de razones, la  cultura americana antes del contacto con Europa se veía sumida aún en ese período histórico. Alguno alegará que ya fabricaban útiles de combate y defensa en cobre y otros metales, pero no eran la tónica habitual, sino más bien una excepción y propio de armas de mucho lujo destinadas a mostrar la capacidad adquisitiva del portador. En cualquier caso, en mesoamérica era común encontrar que la casta guerrera portara como única armadura una prenda de algodón prensado, de la misma manera que se confeccionaban los perpuntes o gambesones medievales europeos, así como yelmos o cascos de madera tallada con forma de animales. Estos yelmos de madera podrían parecer meramente decorativos, sin embargo, la dureza de las maderas tropicales con las que estaban fabricados supera con creces la de las europeas, siendo capaces de desviar perfectamente una hoja de acero. Podemos suponer que, en Europa, antes de la proliferación del uso de los metales para la guerra  se  utilizaban diversas protecciones textiles, como la famosa linothorax griega, así como elementos de cuero, que resultaban más cómodos de llevar debido a la menor temperatura comparada con meso y suramérica. Recordemos que el cuero curtido resulta muy resistente al corte y es buen amortiguador de los impactos, teniendo en cuenta además que las armas de la época (bronce, cobre e incluso hierro) no son ni de lejos tan duras ni filosas como lo pueden ser hoy día.
 Aquí voy a abrir un paréntesis que repetiré constantemente en las entradas: casi la totalidad de "documentales" y "experimentos" llevados a cabo por "expertos" en los que se prueban o comparan armas y armaduras son una estafa. Incluso los más documentados y exhaustivos, los que parten casi desde cero en la elaboración de las piezas adolecen de fallos: el simple hecho de utilizar aceites diferentes en el templado, de curtir el cuero con productos que ni se asemejan a los actuales, y un larguísimo etcétera de cagadas que comete el experto de turno, ya que la gente siempre se fija en la morfología y cree que ahí radica toda la diferencia, pero nada más lejos de la realidad. Así que por favor, cuando vean vídeos de youtube de "armadura contra cota de malla", "katana contra espada larga" y similares, si no dice con qué materiales, calidades, herramientas y métodos de trabajo fueron hechas, ni se lo crean. Hasta aquí el paréntesis-berrinche.
Volviendo al tema que nos ocupa, los impactos penetrantes comenzaron a ser un verdadero problema con la aparición masiva del bronce en forma de punta de lanza. Propagada por todo el mundo, las armas de asta de la familia de las lanzas demostraron ser sumamente eficaces contra todo tipo de protecciones corporales, de relativamente fácil manejo y muy versátiles tanto en defensa como en ataque, en formaciones ordenadas y en combates individuales. Una punzada siempre es más difícil de ver venir y por lo tanto de esquivar o desviar que un tajo, y cansa menos al atacante que un arma de corte o tajo. Además toda la energía se concentra en la pequeña zona de la punta, haciendo que muy pocas protecciones puedan hacer frente a un arma penetrante.
Con la llegada del hierro y posteriormente del acero se hizo patente que ninguna defensa pasiva que no consistiera en una buena plancha de metal endurecido podía salvar al portador de una muerte segura si era alcanzado con un arma penetrante. Obviamente contamos con excepciones: los escudos de madera reforzados con cuero o tejidos resultan más o menos eficaces frente a este tipo de amenazas, si bien no impedían totalmente la penetración, de ahí el uso de umbos metálicos que facilitaban que el portador no quedara grapado a su propio escudo por una flecha o lanza. Una notable excepción es la cota de malla como vulgarmente se le conoce, yo prefiero utilizar el término lóriga o lorigón, ya que es en la Edad Media cuando el perfeccionamiento de las técnicas metalúrgicas permiten a algunas clases de cotas de malla resistir impactos penetrantes. Aunque la cota de malla se utilizó antes de Cristo, no era de tan buena calidad para resistir impactos realmente penetrantes (ojo, no quiere decir que una lóriga de calidad superior no pudiera aguantar este tipo de ataques). La lóriga medieval que realmente resiste la penetración eran denominadas de media prueba o a toda prueba, dependiendo del tipo de disparo de ballesta que pudiera soportar sin abrirse. Sin embargo, desde que existe el tejido de malla de metal existieron "desmalladores": armas o proyectiles extremadamente afilados, rígidos y comúnmente con una punta de ángulo diminuto. Buena prueba de ello son las puntas tipo bodkin de flechas y saetas,  los estoques, o las dagas que estaban diseñadas exclusivamente para colarse en las articulaciones de las armaduras bajomedievales y perforar la cota de malla que las protegía.
Con la llegada de la pólvora y el abandono de las protecciones corporales casi por completo (ojo, muchos autores señalan que el abandono de las armaduras se debe a que la potencia de las armas de fuego dejaba obsoleta la armadura, sin embargo yo no comparto esa opinión, ya que en todos los períodos se pudieron fabricar planchas de acero portátiles que impidieran la penetración de las armas de fuego. Recordemos que los proyectiles hasta el siglo XIX eran, a excepción de los primerísimos de materiales pétreos, de plomo. El plomo es un material muy blando, que se deforma con facilidad, el acero de armadura es especialmente duro, pudiendo salir prácticamente indemne de un disparo de la época, sin que el peso resulte prohibitivo . La razón de la obsolescencia de las armaduras se debe principalmente a los cambios socio-políticos (y los económicos, que siempre están) que tuvieron lugar entre el XVI y XVII, cuando los ejércitos cambiaron radicalmente de sentido táctico, relegando las armaduras a algunas unidades de caballería.

Durante los siguientes siglos, hasta mediados del  XX no hay una diferenciación clara entre los diferentes tipos de amenazas del campo de batalla. Si bien podríamos considerar los proyectiles de armas de fuego como penetrantes y la metralla como de tajo-penetrantes (salvo municiones especiales y munición de armas de gran calibre). Aunque esta clasificación se debe únicamente a los efectos que causa en un cuerpo desprotegido, ya que la inmensa mayoría tanto de metralla como de proyectiles no pretenden ser perforantes,es decir, abrirse paso por las defensas, sino que la penetración es un resultado derivado de la escasa protección de las víctimas. En otras palabras, no estaban diseñadas realmente para perforar corazas. Con la aparición del hormigón y los buques acorazados se empezaron a diseñar proyectiles que realmente pudieran vulnerar las defensas de las nuevas fortificaciones, dando lugar a proyectiles de alto explosivo y los primeros proyectiles diseñados para perforar blindaje.

Chaleco balístico de nylon usado por Estados Unidos durante la
década de los 60.

Sin embargo, el material utilizado desde el XVI hasta mitad del XX tanto para penetrar como para blindar fue exclusivamente el acero de blindaje. ¿Qué características tiene el acero para que fuera utilizado casi exclusivamente como tal? la industria del acero tuvo importantísimos avances durante todo el XIX y el XX, pudiendo satisfacer una demanda creciente en todos los sectores económicos, un claro ejemplo es en la arquitectura y los primeros buques de acero. La industria militar de repente se vio con la capacidad de acorazar casamatas fijas de artillería, buques, e incluso infantería, por no hablar de los primeros blindados. Como ya hemos comentado, estas aleaciones de acero conservaban buena tenacidad y muy baja fragilidad (esto es, la tenacidad es la propiedad que le permite absorber gran potencia sin quebrar) al mismo tiempo que presentaban una alta dureza. Normalmente, aunque resulta un poco anacrónico, todos los aceros miden su dureza en la escala Brinell. Cuanto más alto en la escala, más duro. Si quieren saber más del tema, busquen la entrada referente al acero.
Sin embargo, para la infantería empezó a hacerse engorroso el uso de pesadas corazas de acero, incompatibles  desde la segunda guerra mundial con las tácticas empleadas por los ejércitos, por lo que se comenzó a buscar materiales más livianos que permitieran a la infantería y a los vehículos ligeros resistir impactos de metralla y calibres no penetrantes de armas cortas como pistolas. En los años 60 empieza a utilizarse el aluminio para carros ligeros de combate, diseñados especialmente para ser helitransportados y con la invención de la fibra de vidrio-poliéster, los cascos abandonan el acero para adoptar la protección composite. Es aquí, cuando comienzan a especializarse las defensas cuando realmente hay una separación clara en los propósitos de las municiones y se puede hablar tranquilamente de munición perforante. Si bien  es cierto que en la primera guerra mundial ya hubo proyectiles de infantería y cañones especialmente diseñados para perforar blindajes, y en la segunda ya los cañones eran dotados con munición exclusivamente perforante, no me referiré a estos períodos, dado que como he dicho, el blindaje correspondía casi únicamente a aceros en todos los ámbitos del combate y la única protección frente a las amenazas perforantes era más grosor de blindaje.

Munición anticarro APFSDS: proyectil y sabot, proyectil
(presumiblemente Cobalto-Wolframio) y cartucho completo

La munición perforante actual, tanto en armas ligeras como fusiles (incluso escopetas) como en cañones navales y de carros blindados, pasando por toda la gama de calibres intermedios, se basa en un penetrador, usualmente carburo de Wolframio (carburo de tungsteno para los anglosajones, pero el Wolframio lo descubrió un español, así que háganme el favor y digan Woframio) recubierto de una carcasa más blanda que agarre las estrías. Para armas ligeras existe munición perforante de aleaciones especiales de acero y me consta que en carros de combate y blindados existían penetradores de Uranio empobrecido, aunque creo que están en desuso. En el caso de carros blindados la munición suele ser APFSDS, de la cual ya hablamos en una entrada anterior, siendo la denominación común para las de armas ligeras sólo AP, ya que no suelen ir subcalibradas (ya son suficientemente estrechas) y resulta en muchos casos un costo inútil la estabilización con aletas.
Esta munición en todos los casos funciona igual: se trata de un proyectil extremadamente duro, que prácticamente no se deforma al impacto incluso contra una gruesa chapa de acero endurecido, que penetra en el blanco por pura energía cinética. Ante este tipo de amenazas, los blindajes tradicionales de metal homogéneo resultan inútiles. Como dato, un proyectil AP con núcleo de WC   (940 m/s, 5.9 g de masa y relación longitud/diámetro 3.6) penetra 42 mm en un blanco de Aluminio 2017-T451. Es decir, el peso y costo de un blindaje monolítico de materiales convencionales es inasumible para blindar contra amenazas altamente penetrantes. Pero si nos vamos a los casos de los tan afamados Kevlar (aramidas) y polietilenos de blindaje, el resultado es aún peor: el proyectil duro pasa directamente a través de los tejidos, destruyendo la matriz y cortando o apartando las fibras, sin depositar casi energía cinética, por lo que atraviesa el blanco limpiamente y debido a su gran velocidad causa gravísimos daños.
La profusión de armas blancas y su inmensa letalidad en espacios cerrados supera al de las armas de fuego cortas, y es una amenaza ante la que la policía y otras fuerzas de seguridad no tienen defensa si se protegen con un chaleco antibalas común de fibras. Los cuchillos, estiletes y picahielos, con gran capacidad de penetración y gran dureza pasan a través de las defensas antibala ligeras, de la misma forma que los proyectiles perforantes de arma de fuego. También hay que añadir a la categoría de arma penetrante los proyectiles de ballesta de punta dura, que son capaces de atravesar defensas personales de este tipo.

Protección balística moderna que incluye placas de cerámica
como medida contra proyectiles perforantes

Ante esta clase de amenaza, sólo queda una solución: interponer una primera cara de material extremadamente duro entre el proyectil y el blanco que consiga erosionar el primero y frenarlo lo suficiente como para lograr su detención. Por desgracia, la gama de materiales que cumplen esta premisa carecen de otras características que apoyen su uso.
Se podrían utilizar aleaciones pesadas como uranio empobrecido o el propio WC, sin embargo el peso es brutalmente superior incluso comparado con el acero, por lo que su uso para deformar proyectiles se limita a zonas muy vulnerables y en forma de chapa perforada, a fin de aligerar la estructura. Además su relativo alto costo los hacen poco atractivos. Actualmente, de este tipo de defensa (capa de aleaciones pesadas-duras perforadas) se limita a carros de combate, teniendo además poca profusión y la bibliografía al respecto y especialmente abierta al público es escasísima.
Por ello se encontró otra solución: las cerámicas. Las cerámicas de blindaje (también llamadas cerámicas tenaces) son materiales extremadamente duros y muy ligeros, pero a la vez frágiles y costosos. Por lo tanto su uso como blindaje monolítico queda descartado. El papel de las cerámicas en los blindajes modernos es de sacrificio. Dado su alta fragilidad (incluso las tenaces), prácticamente cualquier impacto de proyectil fracturará la pieza, por lo que necesita un material trasero que recoja los trozos de cerámica y el proyectil erosionado y desestabilizado, para que al abrirse paso por este segundo material los trozos cerámicos sigan erosionando el material, deformándolo y restándole eficacia penetrante. En las placas de chalecos antibala modernos contra proyectiles AP, este material suele ser un composite de UHMWPE o aramida, ya que prima la ligereza sobre el costo. En carros blindados se suele emplear aleaciones de aluminio, más pesadas que los compuestos, pero que abaratan su coste. En cuanto a las cerámicas, las más empleadas son alúmina u óxido de aluminio, en diferentes proporciones de pureza y granulometría previa al sinterizado, carburo de silicio y carburo de boro.
En la defensa contra armas blancas, la mayoría de soluciones optan por blindar la parte exterior del chaleco con placas o cota de malla de acero o aluminio, actuando las capas de composite como amortiguador del impacto. En este caso, la energía cinética de la amenaza no deriva tanto de la velocidad como del peso, por lo que el acero duro o el aluminio suele ser suficiente como para encastrar el arma y permitir que la herida sea únicamente superficial o quede indemne el blanco en caso de llevar una capa posterior de amortiguamiento. El problema de este tipo de protecciones es que resultan un poco pesadas para llevar todo el día y dificultan los movimientos.
Por lo tanto actualmente se están buscando alternativas como los tejidos de UHMWPE, que consisten en tejer fibras de polietileno junto con poliesteres u otros materiales comunes para que la urdimbre no dañe las preciadas fibras de polietileno, lo que le restaría eficacia a la prenda. Este tejido forma una tupida malla que resulta útil contra impactos penetrantes del tipo arma blanca, si cuenta con las capas suficientes. Otras opciones (patentadas, por cierto) optan pon diseminar cerámicas en polvo sobre un tejido de aramida, pegándolo con resinas y posteriormente fracturándolas para conseguir la dflexibilidad deseada. Al parecer unas cuantas capas con cerámica impregnada no merman la capacidad antibala y confieren mayor resistencia contra armas blancas. La tercera opción que se

No es coña: policía alemana cubierta de cota de malla ante
la profusión de ataques con hachas y armas blancas penetrantes
para los cuales los chalecos balísticos blandos no son útiles.

baraja para dotar a los blindajes flexibles de capacidad antipenetrante en la famosa armadura líquida. Esta consiste en tratar un tejido como la aramida con una solución de nanopartículas de sílice, que se quedan adheridas al tejido. Ante un impacto, la red de nanopartículas rigidiza en tejido localmente sólo en el momento del impacto, permitiendo que la fuerza del impacto se distribuya uniformemente y en un área mayor, lo que implica que el tejido no sólo es más útil contra impactos penetrantes, sino contra proyectiles blandos también.
En la defensa de vehículos, podemos distinguir entre ligeros y pesados. Los primeros suelen blindarse tradicionalmente con aluminio monolítico, ya que su menor densidad (2,7 g/cm3) con respecto al acero (7,8 g/cm3) le permiten ahorrar en peso. Esto puede parecer un poco absurdo, pero es que en los vehículos ligeros el blindaje es una parte importante del peso total del vehículo, por lo que tanto para ahorro de combustible, tamaño del motor y para disminuir la presión ejercida sobre el terreno entre otros aspectos, el peso es importante. El aluminio, como ya hemos dicho, no es un buen material para detener impactos penetrantes, pero con un grosor suficiente y asumible para carros ligeros es capaz de detener proyectiles perforantes hasta del calibre .50 Browning. El problema con el aluminio es muy similar al del acero: aunque detenga el proyectil la onda generada por el impacto puede desconchar la parte interna del blindaje, lanzando esquirlas al interior, lo cual es igual de peligroso (o más) que una perforación total. Esto se soluciona con más grosor de blindaje monolítico, con aleaciones de aluminio más blandas en el blindaje posterior o con los llamados spall liner, que suelen ser placas de composites (fibra de vidrio, nylon balístico, aramidas, polietilenos, etc) de poco peso y gran capacidad de absorción de metralla.

En vehículos pesados (principalmente tanques), la solución no es tan sencilla, dado que los vehículos de este tipo deben soportar los proyectiles antiblindaje más potentes. Penetradores de compuestos rígidos, duros y muy densos (el uranio empobrecido está alrededor de los 19 g/cm3 y el WC 15,63 g/cm3) capaces de almacenar mucha energía cinética  y no deformarse tan fácilmente como el acero ante un impacto a altas velocidades, siendo su culmen los proyectiles APFSDS. La ventaja de los carros blindados con respecto a otros vehículos es que el blindaje representa un porcentaje relativamente bajo en el total del vehículo, por lo que es más factible el uso de soluciones más pesadas.
Los carros blindados no pueden prescindir de su tradicional blindaje de acero monolítico, pero dado la baja capacidad de detención de proyectiles cinéticos, han de buscar otras alternativas. La más habitual es el llamado blindaje add-on, que consiste en unas placas modulares de forma cuadrada, rectangular o hexagonal compuestas por una placa de cerámica tenaz sobre otra de aluminio. La cerámica erosiona y desestabiliza el proyectil mientras que el aluminio absorbe los pedazos de ambos, dejando al blindaje de acero convencional un proyectil que ha perdido su forma perforante, gran parte de su velocidad y probablemente tenga una trayectoria errática mucho más fácil de detener.  El conjunto cerámica-aluminio suele ir encapsulado en acero o aluminio para no dañar los módulos con impactos menores . Hay muchos artículos que defienden que un encapsulado a presión aumenta la actuación de la cerámica, pero personalmente, habiendo leído los resultados no me parece que el resultado mejore considerablemente el rendimiento balístico. El blindaje add-on tiene la ventaja de que al ser dañada una solo pieza, esta se desacopla del blindaje principal y se sustituye por una intacta.
Otras soluciones para enfrentarse a los proyectiles KE (Kinetic Energy) consisten en las ya mencionadas planchas perforadas de metales pesados, que con su gran dureza y densidad son capaces de aminorar considerablemente su poder destructivo. Si bien es cierto que nuevos tipos de acero de múltiple fase están compitiendo con las cerámicas, dado que estos aceros suelen ser más baratos que su equivalente cerámico y pueden soportar más de un impacto antes de quebrar. Los aceros duros y frágiles también son comunes para usarlos como placa de sacrificio, del mismo modo que las cerámicas, teniendo la ventaja de mayor disponibilidad y mucho menor costo.

Placas de aleaciones de aluminio de blindaje probado con diferentes calibres.

Con estos ejemplillos podemos ver que realmente los impactos penetrantes o perforantes, como quieran llamarlos, se dividen a grandes rasgos en dos grupos: arma blanca y proyectil. En arma blanca la amenaza suele ser una aguzada punta de acero. Poca velocidad pero gran peso y material muy duro en comparación con defensas de tipo blando (fibras principalmente). La solución habitual: más capas a costa de perder flexibilidad y aumentar el coste o placas de metal. En proyectiles la única solución es interponer una combinación de un material duro que "rompa" el proyectil y otro más blando que recoja los pedazos y les reste energía.

En entradas posteriores iremos estudiando con más profundidad cada sistema de blindaje, que ya sé que me dejo muchos incluso por mencionar.