Protección de tropa: El kevlar y la protección balística

La Fibra de Kevlar y la Protección Balística 

Hace años que Du Pont de Nemours International vende, con la designación Kevlar, las fibras de aramida o fibras B descubiertas en 1965 por uno de sus investigadores. El Kevlar fue utilizado en primer lugar para reforzar los neumáticos de armazón radial y las correas de transporte; posteriormente, fueron descubiertas ciertas propiedades que condujeron a otras aplicaciones civiles y militares, en particular la protección balística, ya que el Kevlar resulto superior en este aspecto a otras fibras o materiales. 

Las dos fibras utilizadas en general, el Kevlar 29 (K29) y el Kevlar 49 (K49), poseen muchas características comunes: muy pequeño peso especifico (1,44 gr/cm3) y gran resistencia (2.760 N/mm2., 190 cN/tex); pequeño alargamiento a la rotura (K29: 4%; K49: 2,5%); tolerancia a muy diversas temperaturas sin merma importante de sus propiedades (de –70 a +180º C); resistencia a la corrosión, a la mayor parte de los agentes químicos y a la llama (autoextincion; no hay fusión, sino carbonización a 500º C); y ausencia de conductividad eléctrica. 

El Kevlar 49 presenta un modulo mas alto que el Kevlar 29 (1,24 Gpa en lugar de 59 Gpa); por su rigidez, conviene en particular para aplicaciones navales, aeronáuticas o aeroespaciales. Para la protección balística, los fabricantes de tejidos suelen emplear el K 29, mas flexible y mejor adaptado a las amenazas que se desea contrarrestar. La variedad mas común es el Tipo 964, cuyo hilo comprende 666 filamentos (dtex: 1.100, que corresponde a 1.100 gr. Por 10000 m de filamento). El Kevlar es mas costoso que las fibras clásicas ( Nylon, poliéster, fibra de vidrio), pero proporciona igual protección con un peso muy inferior ( al menos un 50 %); inversamente, a igualdad de peso, ofrece una resistencia de 2 o 3 veces superior a la de las demás fibras y equivalente al quíntuplo de las del acero. Es insensible al envejecimiento, pero LO AFECTAN LOS RAYOS ULTRAVIOLETAS, por lo que se evita el contacto directo con ellos. SI ESTA IMPREGNADO DE AGUA, al igual que todos los tejidos de fibras, PIERDE GRAN PARTE DE SUS PROPIEDADES BALÍSTICAS HASTA QUE SE SEQUE, por lo que se cubre con fundas estancas o lo que es aun mejor, se impermeabiliza en la fabrica

PROTECCIÓN BALÍSTICA INDIVIDUAL 
El Kevlar entra en la composición de chalecos y cascos balísticos de diversos tipos. Du Pont de Nemours se limita a vender el producto bruto (pulpa, borra o hilo), por lo que diversos materiales del mismo pueden poseer distintas propiedades balísticas. Las estructuras (urdimbre y trama) de los tejidos influye en las cualidades balísticas, al igual que el numero y disposición de las capas superpuestas; cuanto mas fino y apretado sea el tejido, y con mayor numero de capas, tanto mayor será la protección a igualdad de peso. 

Para evaluar la resistencia balística de los materiales de blindaje y poder compararlos entre si, se utilizan generalmente dos conceptos: El peso por superficie necesario (Kg/m2) para contrarrestar determinada amenaza, y la velocidad critica V50 (m/seg) a la cual un tipo de proyectil posee suficiente energía cinética residual para atravesar un blindaje en el 50 % de los casos. 

Chalecos parabala: Para realizar un chaleco parabala o antimetralla, es necesario precisar previamente el tipo de peligro que se trata de evitar; este determinara el numero de capas y el peso de la prenda, su grado de comodidad y la movilidad que ha de proporcionar. Los policías deben protegerse ante todo contra proyectiles disparados con armas cortas. No obstante es obvio, que una bala no forrada de .38 Especial, una bala blindada de 9x19 mm Parabellum o una bala Metal Piercing de .357 Magnum obligan a escoger distinta protección; en cuta definición hay que tener en cuenta los tipos de proyectiles, su velocidad inicial y la dureza de su núcleo. Un chaleco parabala que se disimula bajo el traje, no puede brindar la misma protección que uno que se lleve sobre el uniforme. Para ello el instituto estadounidense NIJ (National Institute of Justice) ha definido cinco grados de resistencia balística, tomados generalmente como referencia por los constructores y sus clientes. En todos los casos, reemplazando al Nylon Balístico, o la fibra de vidrio con el Kevlar, puede reducirse en mas de un 50 % el peso de la prenda o, a igualdad de peso especifico, puede duplicarse al menos, la resistencia. Si la prenda es ligera, será fácil añadirle palcas adicionales de blindaje de cerámica o Kevlar, las cuales se introducirán en los bolsillos exteriores del chaleco, para proteger el tórax y la espalda contra proyectiles mas potentes. Las necesidades militares son distintas. Durante el combate, las esquirlas de todo tipo son las que representan la principal amenaza, ya que causan aproximadamente el 75 % de las perdidas (muertos y heridos) y las balas solo un 25 %. Estas proporciones han sido establecidas por diversos organismos, en particular Surgeon General Office del US Army, basándose en estadísticas de la II GM, Corea Y Vietnam. Por motivos de peso, resulta imposible proporcionar al soldado una protección balística eficaz contra cualquier amenaza, por lo que se ha intentado reducir en primer lugar, las perdidas ocasionadas por las esquirlas. Los ejércitos de varios países han tomado medidas en este sentido, poniendo en servicio un chaleco antimetralla , en cuya composición entra casi siempre el Kevlar. El ejemplo mas significativo fue el de EEUU cuando en la década del 80 decidió adquirir 1.200.000 sistemas PASGT (Personnel Armour System for Ground Troops), compuestos por un chaleco y un casco balístico a base de kevlar. 

El sistema ha sido concebido para detener el 75 % de las esquirlas en zonas de combate y un 25 % de las balas disparadas por armas ligeras de la infantería. Para evaluar el grado de protección de una prenda, se utiliza la esquirla estándar norteamericana, cilindro de extremos biselados de 17 granos (1,1 gr). El chaleco de Kevlar pesa 2,2 Kg y la V50 es de 495 m/seg; mientras que el del Nylon (tipo B) utilizado en Vietnam que pesaba 4,5 Kg, tenia una V50 de unos 400 m/seg. Asi pues, el chaleco PASGT proporciona mayor protección ( la energía correspondiente a V50 no varia de manera lineal) por la mitad de peso, lo que representa mayor comodidad y movilidad. Al igual que los chalecos de los policías, el del ejercito puede adaptarse a las diversas amenazas añadiendo placas de cerámica destinadas a deformar o romper las balas; la energía remanente (un 60 %) sdisipa a continuación en las capas de Kevlar. Sin embargo el cuerpo humano puede sufrir un traumatismo mas o menos grave en el punto de impacto. Aunque la deformación sea solo instantánea, ciertas partes como el hígado, el bazo o la columna vertebral necesitan una protección adicional, para lo cual se utilizan almohadillas dispuestas entre el chaleco y el cuerpo. 

Cascos balísticos: Gracias a su buena relación protección / peso, el Kevlar forma parte de los materiales compuestos empleados para fabricar cascos destinados a diversos utilizadores: policías (cascos parabala a prueba de proyectiles de 9 x 19 mm Parabellum disparados a una velocidad superior a 400 m/seg), tripulantes de vehículos blindados (cascos antichoque y antimetralla) y pilotos de aviones y helicópteros ( protección contra proyectiles de armas ligeras). 

Para realizar el casco PASGT, el US Army estudio diversos tipos de materiales tales como el acero Hadfield, el titanio y materiales laminares reforzados a base de nylon, fibra de vidrio y Kevlar. Diversos trabajos demostraron, entre otras cosas, la superioridad de losa compuestos de Kevlar y resinas endurecidas al calor respecto a los de fibra de vidrio. Es mayor ( de un 25% a un 70% ) la resistencia a los impactos, inclusive múltiples, Asi como la resistencia a la propagación de las fisuras o el factor de reducción de las vibraciones. Por consiguiente fue escogido un material conteniendo un 82% de Kevlar y un 18% de resina . El casco PASGT pesa 1,45 Kg. , pero absorbe una energía 2,7 veces mayor ( esquirla de 17 granos: V50 = 605 m/seg en lugar de 379 m/seg ). Se moldea fácilmente, por lo que queda menos separado de la cabeza que el M1 y es Asi mas cómodo. El Kevlar absorbe mejor los choques y permite evitar las heridas causadas por fragmentos de acero arrancados del mismo casco; además la pared interna de este se deforma muy difícilmente. 

Según la postura del soldado, el chaleco y el casco PASGT cubren del 60 al 75% de las partes vitales del cuerpo y se calcula que pueden reducir aproximadamente un tercio de las perdidas de vidas humanas. En el caso particular de los EEUU, si el PASGT hubiera podido ser utilizado en Vietnam, habría evitado la muerte de 15600 soldados. 

Contrariamente a los primeros chalecos protectores tan pesados, los actuales, a base de Kevlar, son aceptados casi unánimemente por los soldados, que vencen rápidamente sus reticencias iniciales. Los métodos de adiestramiento tienden a obligarles a llevar sistemáticamente el chaleco en cualquier circunstancia, alo igual que el casco o el arma individual. Los chalecos mas ligeros son fabricados d diversas tallas, para adaptarse mejor al cuerpo y no reducir la movilidad. Por ultimo, se ha observado que esta protección balística produce un efecto tranquilizador que se traduce en una mayor eficacia en el combate. 

PROTECCIÓN BALÍSTICA RIGIDA 
Los materiales laminares a base de Kevlar entran en diversas combinaciones de blindajes que pueden sustituir en ciertos casos al acero, al aluminio, o a la fibra de vidrio. Una vez mas el ahorro de peso parece ser el factor determinante; este criterio es decisivo en particular en los vehículos, pues cualquier exceso de peso influye en el motor, el chasis y la suspensión. Cabe añadir que los materiales laminares a base de kevlar proporcionan una resistencia a los impactos múltiples muy superior a la de los, compuestos de fibra de vidrio. 

Las capas de Kevlar impregnadas en resina ( poliéster, vinilester, resina fenolica, etc.) sirven de blindaje rígido o estructural. En este ultimo caso la proporción de resina es superior al 30%, pero afecta muy poco las propiedades del Kevlar; este reemplaza el plástico reforzado con fibra de vidrio o el aluminio como estructura protectora, principalmente en los equipos instalados en cubierta o en la superestructuras de los buques ( misiles, tubos lanzatorpedos, radomos ). Para la protección balística rígida, los paneles de materiales compuestos contienen generalmente del 9 al 20% de resina; se instalan detrás de las paredes existentes, a menudo de acero o aluminio. A igualdad de propiedades balísticas, la combinación de aluminio y Kevlar, pesa un 50% menos que el acero o el plástico reforzado con fibra de vidrio; o a igualdad de densidad, su resistencia es el doble de la del aluminio solo. 

Han sido halladas ya numerosas aplicaciones al Kevlar laminar colocado detrás del acero. En los buques contribuye a reducir el peso y por consiguiente a aumentar la movilidad de las torres, produciendo además efectos benéficos en lo referente a los fenómenos de resonancia. Protege el motor o la caja de los vehículos ligeros (Ej.: versión ambulancia del Hummer ) y aumenta las probabilidades de supervivencia de las tripulaciones de los carros de combate ( M1 Abrams, Leopard II, etc.) y VCI; basándose en experiencias reales, se sabe en particular que puede reducir hasta un 60% el ángulo de proyección de las esquirlas y que atenúa considerablemente los efectos de sobrepresion en una caja de vehículo alcanzada por una carga hueca. Se utiliza también para reforzar el interior del blindaje de los refugios móviles; sin merma de maniobrabilidad, estos resultan así mas resistentes a las esquirlas y el soplo de las explosiones, así como las radiaciones térmicas, a causa de la pequeñísima conductividad del Kevlar y de sus propiedades de autoextincion. 

El Kevlar de menor densidad y con una V50 un 100% superior a la del plástico reforzado con fibras de vidrio, es empleado en el blindaje de las cabinas y los asientos de los helicópteros, asociándolo con cerámica; en lugar de oxido de aluminio, se prefiere ahora el carburo de boro, mas ligero y mas duro. Esta combinación, que detiene las esquirlas de 64 granos ( 4,15 gr ) y los proyectiles perforantes de 7,62 y 5,56 mm, es utilizada en nuevos blindajes desarrollados para vehículos civiles; el resultado es un ahorro de peso del 50% respecto del acero o al plástico reforzado con fibras de vidrio. 

Por ejemplo, hace falta 82 Kg/m2 de acero, para detener una bala perforante de 5,56 mm, mientras que se obtiene el mismo resultado con solo 32 Kg/m2 de cerámica y Kevlar. 

Articulo de Jacques Lenaerts, “Revista internacional de Defensa” 1984.