UHMW-PE : POLIETILENO DE BLINDAJE.

En esta entrada voy a hablar del UHMWE (Ultra High Molecular Weight) PE (PolyEthylene), es decir, polietileno de ultra alto peso molecular.

Este material, como se puede suponer, es un plástico, y en las manos tiene toda la pinta de un mantel para llevar al campo. Pero tipo de polietilenos hay muchos más que el balístico. Podemos encontrar el polietileno en envases de cualquier tipo, en la industria, medicina, etc. Sin embargo el usuario medio conocerá por ejemplo el polietileno del cual está compuesto el envase del detergente, que difiere en gran medida de aquel con capacidades balísticas. Polietilenos hay principalmente de tres tipos, clasificados según su densidad: de baja densidad, de alta densidad y de alta densidad y alto peso molecular. Dentro de estos tres subgrupos hay una infinidad de variables que se pueden manejar en la industria para diferenciar unos de otros, pero no voy a entrar en esas cuestiones ya que no vienen al caso para "saber" blindar con polietileno. El que nos ocupa es el de ultra alto peso molecular, sin embargo explicaré que los otros polietilenos pueden llegar a ser útiles para proteger frente a algunas amenazas.

Blindaje para pobres:

Las tablas de cortar, clasificados como útiles de cocina, están en su mayoría fabricados con polietileno de alta densidad, y con ellos se pueden hacer placas rígidas muy ligeras (0.93 g/cm3) resistentes al corte. Basta con 1 ó 2 mm de este polietileno para detener un corte sin tajo, esto es, sin golpe. Si aumentamos el grosor a 4 mm, obtenemos una placa que puede ser utilizada para detener la mayoría de punzadas de cuchillo, así como tajos de poco poder. Este tipo de disposición (en placa) se denomina tipo "bulk" en contraposición al fabricado en fibra. Éste último tiene una resistencia superior, pero es necesario que forme algún tipo de tejido (aunque no están tejidos en el sentido estricto de la palabra), lo que mengua su rigidez y encarece su producción.

Todos los materiales son antibalas si se coloca suficiente grosor entre el usuario y el proyectil. En este caso para detener una bala de fusil convencional (5.56x45 mm) con una tabla de cortar, probablemente nos iríamos más allá de los 6 cm de blindaje. Sin embargo sigue siendo una opción muy viable en blindajes en los que no se requiera gran poder de detención, sino ligereza y rigidez. 

Las tablas de cortar de polietileno son relativamente baratas, fáciles de adquirir y moldear. Con un grosor de 4mm el blindaje resulta ser de 3.72 kg/m2, mientras que el  acero para detener la misma amenaza (1.5mm)  resulta ser de 11.7 kg/m2. Con este grosor también es posible detener la penetración, si no total en gran medida, de los proyectiles de armas de aire comprimido, la inmensa mayoría de arcos y ballestas y quizás proyectiles pequeños de armas de fuego cortas, como el .22 LR. Calibres mayores que ese requieren mucho más blindaje, lo que vuelve el peso  y sobre todo el grosor, en algo prohibitivo.

Típica tabla de cortar que se puede encontrar en prácticamente
cualquier sitio de utensilios de cocina.

No recomiendo este material como blindaje principal contra proyectiles, sin embargo para peleas callejeras un grosor de 2-4mm puede impedir cortes y punzadas, al tiempo que amplifica la superficie de presión de los impactos gracias a su rigidez, por lo que disminuye sensiblemente el trauma sufrido por una patada, un puñetazo o un golpe propinado con una porra extensible. Si se quiere ampliar su protección global se puede colocar una placa de aluminio de 1mm o una de acero de 0.5mm en la cara de impacto y espuma de polietileno (de las de embalajes) en la cara del usuario. El acero actúa como erosivo, mientras que el bulk y la espuma detienen la amenaza y disipan gran cantidad de energía.

Blindaje profesional.

El uso industrial de polietileno de blindaje es relativamente reciente. Dado que la fibra de PE no puede ser tejida igual que se haría con aramidas (Kevlar), ha sido necesario buscar otra solución. Esta ha resultado ser colocar varias capas de fibras unidireccionalmente, alternando la disposición de las fibras por capas de 0/90º. Es decir, primero se ponen todas las fibras en una dirección, y la siguiente capa se dispone igual que la anterior pero girándola 90º con respecto a la última. Con ésta disposición de las fibras se consigue que el material resultante disipe la energía del impacto en toda la placa, manteniendo un grado de flexibilidad óptimo. 

El gran problema del que adolece el PE es que pierde sus propiedades a bajas temperaturas (menos de 70º) y se degrada en su forma sin tratar o cubrir con la luz solar.  Sin embargo su poder de detención es muy superior al del Kevlar según yo mismo he comprobado.

Con sólo 30 capas dobles 0/90 (5mm) puede detener proyectiles .357 Magnum y cualquiera por debajo del mismo (9mm Parabellum, .45 ACP). 

Típica disposición de las fibras en 0/90

Su papel en los blindajes modernos varía dependiendo del uso que se le va a dar. Los paneles balísticos de PE resultan ser inútiles contra amenzas con cuchillos o punzones, pero muestran una capacidad extraordinaria para detener proyectiles deformables de pistola, revólver y subfusil. Aumentando el grosor incluso se puede conseguir detener proyectiles no perforantes  de fusil de asalto (5.56). Sin embargo, los proyectiles AP de cualquier calibre pasarán los paneles de este material sin mayores problemas. Por eso las defensas ligeras modernas se componen de unos 12mm de PE de blindaje en la zona de cara al usuario con unos 5-10 mm de blindaje cerámico en la zona del impacto. En este tipo de blindajes híbridos el papel del PE ya no consiste en la detención total del proyectil, sino en la absorción de la mayor parte de la energía del impacto, al tiempo que recoge los fragmentos de proyectil y de material cerámico. Este último tipo de uso se denomina "spall liner", ya que el "spalling" se refiere al desconchamiento de la cara interna del blindaje, que se convierte en metralla de la cual debe ser protegido el usuario.

El trauma con este tipo de blindajes también es un factor a tener en cuenta, ya que gran parte de la capacidad de detención del PE se basa en la deformación (alargamiento) de las fibras mientras se enmarañan sobre el proyectil. Aportan flexibilidad y por tanto comodidad a los chalecos, pero es necesario un mínimo de rigidez, proporcionado por la matriz, para evitar un trauma letal aún cuando el proyectil haya sido completamente detenido. 

La única pega real de PE de blindaje reside en el precio. Un solo metro cuadrado de 5mm de grosor puede oscilar entre los 500 y 900 €, lo que implica su uso limitado en vehículos y su inexistencia en el blindaje de plataformas terrestres estáticas. Además posee fecha de caducidad, la cual depende de su cuidado y manutención, pero también en gran medida de su calidad de fábrica. Una placa de polietileno que ha detenido un disparo ya ha perdido gran parte de sus características antibala, puesto que las fibras se han estirado y deformado, y aunque no haya habido penetración y otras zonas adyacentes permanezcan aparentemente intactas, no lo están. Eso de probar el chaleco antibalas a tiros y luego llevarlo puesto pretendiendo que proteja igual que antes es una mamarrachada.

El proceso de fabricación es el mismo que con otros materiales compuestos reforzados con fibras: los hilos de PE por extrusión se colocan undireccionalmente en disposición 0/90 y se embuten en una matriz polimérica, en este caso la matriz es de polietileno también, obteniendo una capa de blindaje. La matriz proporciona únicamente la rigidez, a veces deseable y a veces no, y la cohesión de las fibras, mientras que estas, gracias a su alto módulo y resistencia son las que aguantan todo el esfuerzo del impacto.

Para los más entendidos en ingeniería y matemáticas dejo unos datos generales del PE de blindaje:

-Densidad: 0.97 g/cm3

-Módulo: 117.0 GPa

-Tensión de rotura 2580 MPa

-Alargamiento a rotura 3.5%

Contra munición FSP (simulador de fragmentos por sus siglas en inglés) existe una expresión empírica del límite balístico (velocidad a la que el 50% de los proyectiles atraviesan el blanco) para blindajes de PE, donde donde V50 es el límite balístico en m/s, δ el peso superficial del tejido en

kg/m2 y w la masa del proyectil en gramos:

Si queremos obtener por ejemplo el peso para detener un proyectil FSP del 5.56x45 δ tiene un valor de 32-36 kg/m2

Por último quiero expresar una aclaración: el polietileno de blindaje (Dyneema, Spectra por sus marcas comerciales principales) y las aramidas de blindaje (Kevlar, Twaron) no son excluyentes ni sustitutas unas de otras en un blindaje híbrido, ya que por sus características diferentes tienen papeles también diferentes en la detención de las amenazas.

El Marqués de las Doce y Media ofrece un adiós, si les place; y si no, también.