Un pistón de fuego , a veces llamado pedernal de percusión o pistón más ligero, es un dispositivo que se ha utilizado desde la antigüedad para iniciar un incendio. Su funcionamiento se basa en el principio de calentar un gas (en este caso, aire) por compresión adiabática rápida para encender un trozo de yesca , que luego se utiliza para encender el material de leña.
Una bomba iniciadora de fuego consta de un cilindro hueco, cerrado herméticamente por un lado y abierto por el otro. Rango de tamaño:
El pistón está instalado en el cilindro con un sello anular hermético instalado dentro del cilindro. Se utilizan juntas de goma o grasa para crear un sello hermético pero deslizante. Al final del pistón hay una pequeña cavidad donde se coloca la yesca, que no se tritura durante las operaciones posteriores. Para colocar o quitar yesca, el pistón se puede quitar completamente del cilindro.
El pistón (o cilindro) tiene un mango en el extremo para que se le pueda unir una abrazadera rígida, o un área de superficie lo suficientemente grande como para golpearlo con fuerza y sin dolor, mientras que el cilindro (o pistón) debe golpear una superficie dura. Comprimir el aire durante el rápido avance del pistón dentro del cilindro hace que la temperatura dentro del cilindro aumente rápidamente a 400 °F (260 °C), la temperatura de autoignición de la yesca. Esta es una temperatura lo suficientemente alta como para que la yesca en la superficie o dentro del pistón se incendie y se pueda ver un destello (encendido) si el cilindro está hecho de un material translúcido o transparente. Luego, el pistón se retrae rápidamente antes de que el oxígeno dentro del cilindro se agote para quemar la yesca. A continuación, la yesca humeante se retira del extremo del pistón y se transfiere a una gran pila de material para la ignición. El material que arde sin llama se infla intensamente hasta que la llama se enciende, en diferentes etapas de encendido, se arroja material para encender hasta que el fuego se enciende con toda su fuerza [1] [2] .
Los modelos antiguos y modernos de pedernal de percusión pueden fabricarse con madera , cuernos de animales , bambú o plomo . Hoy en día, el pedernal y el acero suelen estar hechos de madera, metal o plástico. Se puede hacer un encendedor de bomba casero usando un taco de madera, tubería de PVC o cobre y una junta tórica de goma por menos de $2.00.
Cuando un gas se comprime rápidamente, su presión y temperatura aumentan simultáneamente . Si esta compresión es demasiado lenta, el calor se disipa a los alrededores a medida que el gas vuelve al equilibrio con el aire circundante. Si la compresión es lo suficientemente rápida, no se produce el equilibrio térmico . La temperatura termodinámica del gas puede volverse repentinamente varias veces más alta que la temperatura ambiente, pasando de la temperatura ambiente inicial del gas a una temperatura suficiente para encender la yesca. El aire en el cilindro actúa como fuente de calor y como agente oxidante para el material combustible que arde sin llama.
El mismo principio se utiliza para encender la mezcla de combustible en un cilindro de motor diesel , que no requiere el uso de una bujía como en un motor de gasolina . El principio de funcionamiento es similar al del motor de petróleo , un precursor anterior del motor diésel, en el que el combustible (yesca) se comprime con gas, mientras que en un motor diésel, la inyección de combustible se produce con gas comprimido y a alta temperatura.
La relación de compresión para un arrancador de bomba es de 25 a 1. Esto es comparable a una relación de 20:1 para un motor diesel moderno y una relación de 7:1 a 11,5:1 para un motor de gasolina. El pedernal de impacto está hecho especialmente lo suficientemente estrecho, una persona sin ayuda puede desarrollar suficiente fuerza para comprimir el aire en el cilindro tanto como sea posible. Para lograr una alta relación de compresión, el volumen comprimido final de yesca y aire debe ser pequeño en relación con la longitud del tubo del pistón. Estos dos factores significan que solo se puede encender una pequeña cantidad de yesca en un pedernal de impacto, pero puede ser suficiente para encender otro material de leña y, a su vez, iniciar un fuego más grande.
Tinder, que se enciende a una temperatura muy baja, funciona mejor. Los materiales inflamables como la tela carbonizada o los hongos de la yesca funcionan tan bien como la yesca y pueden soportar la combustión sin llama . Por el contrario, la fibra de algodón se enciende a 455 °F (235 °C) y arde brillantemente pero no mantiene la combustión lenta. La ignición brillante es adecuada para fines de demostración, pero no para iniciar un fuego permanente.
El diseño de una bomba manual para bicicleta es muy similar, excepto que la bomba tiene válvulas y una manguera para suministrar aire comprimido . En el caso de una bomba, el calentamiento del aire comprimido sería un efecto secundario indeseable, y el diseño y los lubricantes deben elegirse para evitar temperaturas extremadamente altas.
El pistón de fuego se ha utilizado durante siglos para iniciar incendios en el sudeste asiático y las islas del Pacífico . Allí se han encontrado culturas que usan la cerbatana como arma , y se ha sugerido que pudo haber sido el prototipo para el diseño de pedernal y acero. Existe evidencia del uso de una bomba iniciadora de incendios en Myanmar , la península malaya , Indochina , Borneo (Kalimantan) , Sumatra , Java , Sulawesi , Filipinas , Madagascar y el sur de la India [3] .
En Occidente, el primer pedernal y pedernal de percusión fue fabricado en 1745 por el abad Agostino Ruffo de Verona , quien fabricó João Vpara el reypistolas neumáticasun par de Posteriormente, descubrió que la yesca se estaba incendiando en la bomba. Ruffo fabricó un aparato para seguir estudiando este fenómeno. Un artículo de 1876 en The New York Times afirmó que el pedernal de percusión moderno se inventó de forma independiente en Occidente a través de la experimentación con la pistola de aire, en lugar de ser copiado de un diseño asiático.
Está registrado que por primera vez se demostró a los científicos un pedernal de acción de bomba en 1802 y se patentó simultáneamente en Inglaterra y Francia en 1807 . El pistón de fuego o, como lo llamaban entonces, el "pistón más ligero" era una herramienta doméstica popular en toda Europa a principios del siglo XIX , hasta que se inventaron los fósforos en 1844 .
Quizás fue el pedernal de acción de bomba lo que inspiró a Rudolf Diesel para crear su motor diesel en 1892 .
En los EE. UU., las descripciones de la bomba iniciadora de incendios se han publicado numerosas veces a lo largo de los años.