Impacto de Proyectiles en Vidrios y Cristales

IMPACTO DE PROYECTILES EN VIDRIOS Y CRISTALES Elasticidad y Deformación En todo material que ha sido impactado por un proyectil se deben tener en cuenta las propiedades mecánicas del mismo. En física e ingeniería, el término elasticidad se designa a la propiedad mecánica de ciertos materiales de sufrir deformaciones reversibles cuando se encuentran sujetos a la acción de fuerzas exteriores y de recuperar la forma original si estas fuerzas exteriores se eliminan. En muchos materiales, la deformación es directamente proporcional al esfuerzo. El máximo esfuerzo que un material puede soportar antes de quedar permanentemente deformado se denomina límite de elasticidad, siendo el esfuerzo la magnitud de la fuerza por unidad de área que causa la deformación de los cuerpos y la deformación es el cambio que sufre el cuerpo por acción del esfuerzo. Si el esfuerzo y la deformación son pequeños, entonces serán directamente proporcionales y la constante de proporcionalidad recibe el nombre de Módulo de elasticidad = esfuerzo/deformación Propiedades Mecánicas de los Materiales Las propiedades mecánicas de los materiales son el estudio del comportamiento de los materiales ante la acción de fuerzas. Existen diferentes formas en las cuales podemos aplicar cargas: compresión, tracción, corte o cizalladura, dureza, flexión. La compresión se define como el esfuerzo al que esta sometido un cuerpo cuando dos fuerzas de igual dirección (actuando sobre la misma recta) y en sentido contrario buscan acercar sus puntos de aplicación y por ello, generan una disminución de la longitud del cuerpo. En cambio la tracción tiende a aumentar la longitud del cuerpo, actuando dos fuerzas de igual dirección y sentido contrario. La flexión nos sirve para comprobar las deformaciones de los materiales en deformación simple (el material no debe sobrepasar nunca sus tensiones máximas de flexión). (Macchi, 2007, pp. 20-22) El corte o cizalladura es el inducido por fuerzas de sentido contrario, pero no actúan en la misma dirección sino en direcciones próximas y paralelas, produciendo así un desplazamiento de un sector del cuerpo con respecto al otro, es decir, un corte. La resistencia que ofrece el material ante marcas o depresiones permanentes se denomina dureza. (Macchi, 2007, p. 32,34)

En la sociedad actual abunda el vidrio: en las construcciones, en paneles y ventanas, en los vehículos a motor y en la decoración. No será extraño encontrar el impacto de algún proyectil relacionado con el vidrio. Será esencial poder determinar si el orificio ha sido producido por un proyectil y cuál ha sido el sentido en que lo atravesó. El impacto dejará unas u otras señales dependiendo de la velocidad del proyectil. Si la velocidad es alta la fragmentación será brusca y los residuos tendrán aristas agudas y cortantes, habrá penetración. Si la velocidad es baja el impacto dejará un cráter y unas líneas de fractura no tan cortantes. Muchas veces para poder conocer la distancia del impacto será necesario repetir las condiciones del disparo en el laboratorio. Esto exige usar un cristal de las mismas dimensiones y constitución, así como cartucho semejantes a los dubitados. Aunque hay una gran variedad y tipos de cristales el comportamiento de todos ellos al impacto es muy semejante. En general, un disparo formará un cráter cónico con el vértice en el lado de la entrada y habrá una gran cantidad (las que ocupaban el espacio del cráter) de partículas de vidrio proyectadas en la dirección del disparo. Es también posible apreciar la oblicuidad del disparo gracias a la proyección de estos fragmentos. Si es perpendicular, todos ellos se encontrarán repartidos por igual en el lado interior al

cristal. Se encontrarán agrupados a la izquierda del orificio si este entre por la derecha y viceversa. En el impacto se producen dos tipos de fracturas, unas radiales y otras concéntricas todas con centro en el orificio causado por el disparo. Primero se forman las radiales que son continuas mientras las concéntricas están formadas por anillos entre los que hay espacio sin fracturar. Cuando el proyectil choca con el vidrio, este se curva un poco gracias a su elasticidad. Cuando se pasa este límite de elasticidad el vidrio se rompe, empezando por la cara opuesta al impacto que es la que más se curva, en forma de radios saliendo del centro de este. Esta primera fractura forma un grupo de triángulos de vidrio agrupados alrededor del centro lo mismo que las raciones hechas de una tarta. Pero los triángulos se siguen flexionando, según la energía que haya traído el proyectil, hasta que finalmente se parten en su dimensión más larga creando los círculos concéntricos de fractura. Se forma así la típica imagen de radios y anillos.

RADIALES: Se presentan en forma de inflexiones, a veces serpenteantes. Se originan en el punto del impacto y son las primeras en producirse. Se forman en la cara opuesta a la que recibe el impacto, (el proyectil presiona sobre la cara impactada, curvando el cristal y sometiendo a una mayor tensión la cara opuesta, que se agrieta formando fracturas radiales).

CONCÉNTRICAS: Se presentan de forma circular. Se producen alrededor del punto de impacto, después de las radiales, finalizando al encontrarse con ellas. Se forman por la cara que recibe el impacto (producidas las fracturas radiales, los fragmentos del cristal se curvan por la cara opuesta a la que recibe el impacto, sometiendo ahora a una mayor tensión a la cara impactada, que se agrieta formando las fracturas concéntricas).

CONCOIDALES Cuando el proyectil atraviesa un vidrio plano, sobre la superficie opuesta se forma una fractura concoidal (curva) o cónica, similar a un cráter, causada por la gran tensión que se produce en la región inmediata al impacto. TRAYECTORIA

El sentido de la dirección de la trayectoria se determinará, en las perforaciones, basándose en la observación de las bocas menor y mayor del cráter, que corresponden con la entrada y salida del proyectil. En las trayectorias perpendiculares (angulo de 90), la distribución de fragmentación de las fracturas radiales y concéntricas es homogénea (parejo) en torno al orificio. En las trayectorias oblicuas (diagonales), se produce una mayor fragmentación y mayor cantidad de fracturas radiales y concéntricas en el lado contrario del que viene el proyectil. Cuanto más oblicua sea la trayectoria, más fragmentación y concentración de fracturas habrá en el lado contrario.

Es importante poder diferenciar el impacto contra un cristal de un proyectil de arma de fuego, de un mazazo, del golpe de una herramienta o del golpe de una piedra. En general solo el proyectil producirá el cono invertido y los astillados radiales y concéntricos. Una piedra grande o una herramienta pesada y puntiaguda sí podrían producir esos daños, si bien en el caso de la piedra podrían apreciarse huellas de su rugosidad o incluso arañazos en la zona de impacto. Es por tanto importante poder encontrar el proyectil o restos del mismo en la zona de los hechos.

En el caso de los vehículos que están, hoy día todos, dotados de cristal inastillable la perforación causada por el proyectil generará también la rotura general de todo el cristal que permanecerá en su posición excepto por la parte del impacto. Durante su fabricación, a base de capas de cristal, lo que les da el nombre de laminados, se han producido intencionadamente una serie de tensiones que ayudarán a que las capas no se desplacen salvo en los lugares (impacto) donde una fuerza considerables ha superado el límite de elasticidad. Alrededor del punto de impacto los diminutos cristales podrían desaparecer empujados por el choque y no ser posible apreciar cono o cráter alguno.

ORDEN DE LAS PERFORACIONES AL TENER CONTACTO CON EL CRISTAL

Se determina por el estudio de las fracturas radiales; Las fracturas radiales del primer impacto se extienden libremente por la lámina del cristal. Las radiales del segundo impacto finalizan al encontrarse con las radiales del primer impacto. Las radiales del tercer impacto finalizan al encontrarse con las radiales del segundo impacto. Y así sucesivamente.

FRACTURA DE UN CRISTAL POR UN PROYECTIL A POCA VELOCIDAD

Cuando la velocidad del proyectil es inferior a 50 m/s, como es el caso de las piedras y bolas lanzadas, que llegan con poca velocidad, puede producir o no perforación. Si esta se produce, el orificio, es circular, uniforme y de contornos regulares. El cráter de pequeñas dimensiones, presenta alguna fractura radial y escasas fracturas concéntricas.

Si por el contrario, no se produce perforación del cristal el proyectil sale despedido en dirección contraria, en la mayoría de las ocasiones se desprende un fragmento de cristal semicircular en la cara opuesta a la que recibe el impacto. Este orificio no es uniforme, con un cráter estrellado y pequeño, y presenta alguna fractura radial y ninguna concéntrica. Quiroz (2011, pág 23), menciona que cuando se realizan disparos sobre madera los proyectiles atraviesan sin inconvenientes, dejando un canal mas o menos Fracturas Concéntricas Fracturas Radiales encontrándose en el orificio de salida desprendimientos de madera produciendo así astillas. Si el proyectil se deforma el canal se ensancha y hay verdadero estallamiento en sus paredes. Por su parte Chiviló (2008, p. 212) explicó que cuando impacta un proyectil el orificio de entrada suele ser de forma regular, en tanto el de salida es irregular, de mayor tamaño. El mismo autor explica que en chapas metálicas es común que el orificio de entrada tenga aproximadamente el diámetro del proyectil, y que sea de forma regular (aunque no siempre), mientras que el orificio de salida puede ser ligeramente mayor, presentando entonces desprendimiento total o parcial del metal impactado (efecto similar al de un sacabocados con forma regular); también puede evidenciar un desgarro de forma irregular con desplazamiento del material en forma de gajos o pétalos. Cuando un proyectil impacta sobre el acrílico podemos encontrar las siguientes características: Fracturas radiales, las cuales rompen por la cara opuesta al impacto y se expanden desde el centro de choque hacia la periferia; fracturas concéntricas; desuniones de trozos del plástico. La sección de la fractura presenta forma concoidal, la línea perpendicular a la superficie de la lámina indica que se trata del inicio de la rotura y son paralelas en la cara de terminación de la fractura; la dirección de propagación del golpe es del lado cóncavo al convexo. al referirse a plásticos en general, sostiene que cuando un proyectil impacta en forma perpendicular al blanco, el orificio presenta una forma radial uniforme, mientras que si el impacto se produce en ángulos menores a 90º el orificio tiende a ser elíptico y ovalado.

Conclusión Las perforaciones producidas por proyectiles de bala disparados en la superficie de un cristal presenta características únicas diferenciándose de una pedrada, el lanzamiento de una bola o el golpe de un objeto, las perforaciones de proyectil presentan una perforación lisa con fracturas radiales y concéntricas. La

fragmentación del cristal (debris) se puede localizar en el lado opuesto del punto de impacto, siempre y cuando no sea un impacto de proyectil de bala disparado.