Blindajes de acero Parte 1 de 2: Tipos de acero y niveles de protección

Hola a todos,

después de muchos artículos y de que siempre hubo alguna que otra pregunta sobre blindajes estaba claro que había que crear una serie entera sobre todos los tipos de blindajes. Como siempre no haré de estos artículos un doctorado científico sino que mantendré todo este asunto lo más sencillo y fácil de entender posible para aquellos que no están familiarizados con esta temática, por eso pido disculpas por si estos artículos no cumplen con los estándares científicos.  La meta -teniendo los detalles relevantes en mente- es entender en lo general como este tipo de blindajes están construidos y como protegen.

Así que comenzaremos hoy esta serie con el primer y aun a día de hoy fundamental tipo de blindaje en vehículos de combate blindados : El blindaje de acero.

Comencemos…

La capacidad de tanques de batalla de sobrevivir bajo el fuego enemigo y ser casi invulnerable a una gran cantidad de armas depende en gran parte por el blindaje. La capacidad de protección del blindaje es por lo tanto uno de los pilares fundamentales de tanques de batalla y demás vehículos de combate blindados. De hecho tan fundamental que hay doctrinas que le dan la máxima prioridad a detrimento de la movilidad y/o la potencia de fuego.

En los primeros 40 años en la evolución del tanque de batalla, el blindaje estaba configurado para proteger contra proyectiles cinéticos o sea proyectiles que penetran el blindaje por pura fuerza de impacto. Por entonces el material principal a usar era el acero debido a que este tiene la capacidad de ser endurecido y moldeado. El acero usado por entonces era especial ya que se le añadían otro materiales como por ejemplo carbono, níquel y cromo entre otros para crear aleaciones de acero con mejores cualidades.

Para ver la diferencia, un típico acero para la construcción tiene una resistencia a la tracción de unos 350 MN/m² (= Mega Newton por metro cuadrado), mientras que el acero para los primeros blindajes de tanques estaban entre 850 y 1700 MN/m² y los más modernos de hoy en día tienen 2180MN/m².

Así que mucho cuidado si queréis hacer una jugada al estilo de “El Equipo A” con la plancha de acero del chatarrero, porque es muy probable que sea menos “anti-balas” de los pensado. Uffff, la nostalgia me esta volviendo ha torturar….

Cuando tratamos blindajes de acero hay que saber que a día de hoy existen cinco tipos de aceros: Acero colado, acero laminado, acero de alta dureza, acero de superficie endurecida y el acero-VIM/ESR. La existencia de estos cinco tipos se debe a que por un lado las características del acero dependen de la amenaza en particular, o sea contra proyectiles se requiere un acero muy duro pero contra explosivos (= Minas) un acero tenaz y flexible es mejor. Por el otro lado porque dichas características necesarias del acero se oponen las unas a las otras y además hay que desarrollar y construir el tanque dentro de unos estrictos parámetros de peso, tamaño y precio.

Resumiendo de una forma muy simple:

Cuanto más duro es el acero más delgada es la placa, más difícil es de construir, moldear, montar y soldar y vice versa. Por eso todos los avances en esta materia se concentran en crear un acero flexible y moldeable pero que a la vez es lo más duro posible.

Veamos estos cinco aceros más detalladamente….

Tipos de aceros para blindajes

El acero de alta dureza (Inglés: HSS – High hardness steel):

Este acero es de los más duros que existen y se caracteriza por una dureza que empieza más o menos a partir de los 500 en las escala de Brinell (= 500HB) o más.

Obviamente la gran ventaja de este acero es su muy alta dureza, la desventaja es que se pierde la flexibilidad por completo y eso conlleva cuatro problemas:

  • Debido a que ya no hay maleabilidad solo se pueden producir placas completamente rectas sin ningún tipo de curvatura.
  • Las placas no pueden ser gruesas porque la aleación de endurecimiento solo es aplicable en placas que no superan un cierto grosor.
  • La sujeción de dichas placas al tanque se convierte en un detalle muy importante ya que no sirve de nada si la placa en si aguanta el impacto una munición antitanque pero no la sujeción y por lo tanto el blindaje se desploma. Inicialmente placas de alta dureza no podían ser soldadas y por lo tanto la sujeción estaba basada en tornillos o remaches.
  • Otro problema que persistía inicialmente es que debido a la muy poca flexibilidad y alta dureza estas placas tenían la tendencia de fracturarse cuando estaban bajo estrés cuando se intentaban soldarlas o recibían un impacto.

Históricamente este tipo de acero fue el primer en ser usado en los primeros tanques de la 1GM y la dureza estaba entre 420 y 650 HB y las placas solo tenían un grosor de entre 8 y 14mm porque solo tenían que proteger antes armas de infantería, ya que inicialmente no existía el armamento antitanque. En la siguiente imagen de un Mark IV vemos que las placas de blindaje están remachadas al armazón del tanque lo cual era por entonces la única posibilidad de sujetar placas de acero de alta dureza.

Sin embargo a partir de la época entre guerras se hizo necesario aumentar el grosor de las placas y utilizar las soldaduras como método de sujeción, así que no quedaba otra opción que reducir la dureza de las placas de blindaje.

A partir de este periodo este tipo de acero se dejo de usar como blindaje principal para tanques y no volvieron a entrar en escena hasta la década de los 60 con una aleación mejorada con una dureza de entre 500-550HB que permitía soldarlas con éxito y fue usada desde entonces con éxito en tanques ligeros. El primer tanque ligero producido enteramente de placas de alta dureza era el Cadillac Cage Stingray, usado a día de hoy en el Ejercito de Tailandia.

Otra peculiar diferencia es que este acero se suele usar por si mimo solo en tanques ligeros, mientras que los siguientes dos tipos de acero (Laminado y colado) se usaban muchas veces en conjunto en tanques medios y pesados.

Viendo todo esto vemos que tanques ligeros están en relación al acero que usan mejor protegidos que tanques medios o pesados.

El acero colado (Inglés: Cast Steel)

En la foto de arriba vemos el chasis del Panzer 68 hecho de acero colado y es el acero más blando de los cuatro con una dureza de Brinell que esta más o menos entre ~220HB y 300HB.

La ventaja de este acero es su muy alta moldeabilidad y por lo tanto facilita la producción de piezas de tanques en gran medida, ya que en vez de producir distintos tipos de piezas por separado para luego soldarlas entre si, lo único que hay que hacer es verter el acero fundido en un molde y cuando este se haya enfriado la pieza esta lista y solo hay que sacarla del molde para seguir con la producción, por lo tanto es un método de producción muy simple y barato.

A partir de 1950 los americanos consiguieron perfeccionar este proceso hasta tal grado que podían construir de una sola pieza el casco entero del chasis del tanque M48.

En fin no es un accidente que carros que son famosos por su fácil y barata producción sean en grandes partes de acero colado.

Las desventajas de este acero es que con el proceso de colado la calidad varia, las medidas de las paredes no se pueden controlar tan fácilmente como con el acero laminado y debido a las distintas formas de las piezas con distintos grosores se crean características balísticas más variables.

Por eso por regla de dedo se construye las paredes de las piezas con un 5% mayor de grosor para asegurar las mismas características balísticas que el acero laminado, lo cual sin embargo hacen a su vez el carro más pesado. La segunda desventaja es que debido a los formas de las piezas y los diferentes grosores de las paredes el proceso de endurecimiento – que será explicado más adelante – de las superficies es mucho menos efectivo.

Este acero y su método de producción fue introducido por primera vez en la producción de la torre del famoso tanque Renault FT de la 1GM y ya a partir de entonces hasta inicios y mediados de la Guerra Fría se construyeron una gran parte de las torres y chasis de tanques medios y pesados con este acero, mientras que durante el mismo periodo los tanques ligeros seguían siendo de placas soldadas.

En resumen, es el acero más blando dentro de la tecnología de blindajes pero tenaz, muy moldeable y barato.

El acero homogéneo laminado (Inglés: Rolled homogeneous steel):

La diferencia principal de este acero con respecto al anterior se basa en la forma en la que es producido. Mientras que el primero estaba basado en colar acero fundido en un molde, en este se crean placas de acero que luego se pasa por unos rodillos y es aplastado, el aplastamiento tiene el efecto que endurece el acero.

El típico blindaje RHA suele tener una dureza que esta entre los 320 y 380HB. En la siguiente foto vemos las las paredes de acero laminadas de la torre del tanque pesado Tiger I.

Las ventajas de este acero es que su calidad es mucho más uniforme, es mas duro y sigue manteniendo un cierta flexibilidad y moldeabilidad. Las desventajas son que el procedimiento de construcción es más caro y dura más tiempo, porque una vez que las piezas están hechas hay que soldarlas entre si y dichas soldaduras tienen que hacerse correctamente ya que tienen que aguantar todo tipo de rigores como por ejemplo impactos de municiones antitanque entre otros, o sino el tanque colapsará sobre si mismo como un castillo de naipes.

Como sabemos que a partir del inicio del periodo de entre guerras ya no se podían usar blindaje de alta dureza se introdujo este tipo de acero laminado. Inicialmente las placas eran de unos 15mm de grosor pero una vez que comenzó la 2GM el grosor aumentó rápidamente. Tanques como el KV-1 de 1939 ya tenia placas de un 75mm de grosor y para finales de la 2GM el Jagdtiger ya tenia placas de 250mm, las más gruesas jamás usadas en un tanque.

Después de la 2GM las placas no superaron los 125mm de grosor, ni siquiera el tanque pesado Conqueror de 66 toneladas llegó a usar placas más gruesas.

Teniendo estos dos últimos tipos de acero en mente vemos que una de las razones de por qué los alemanes no conseguían producir sus tanques en los números necesarios era porque estos estaban basados en acero laminado y no el más barato y rapido acero colado.    

El acero de superficie endurecida (Inglés: Case hardened steel):

Este acero es la siguiente evolución ya que se caracteriza por tener dos capas, una dura y otra blanda. Este tipo de acero es un caso algo especial ya que en si no es un tipo propio sino que esta basado en los primeros tres y existe en 2 tipos distintos:

El primero es el “verdadero” acero de superficie endurecida y se trata de acero colado o laminado que ha recibido un tratamiento adicional con el resultado que la superficie – y no toda la placa – tenga una dureza bastante mayor. Un ejemplo eran las placas de blindaje de la empresa Vickers Armstrong de la década de los 30, estas tenían un grosor de 20mm y la superficie frontal tenia una dureza de 600HB mientras que la parte trasera era más blanda con 400HB, la pega era la misma que con el acero de alta dureza: la sujeción de la placa. El Panzer IIIM dispone de una placa de este tipo de 20mm y como podemos ver en la foto la sujeción es con tornillos en vez de soldaduras.

En resumen se puede decir que este procedimiento no fue muy usado durante la década de los 30 y la 2GM.

El segundo tipo surgió en la construcción de vehículos blindados durante la década de los 60 y es conocido como Acero Duplex y se trata de dos placas de acero de distinta aleación y dureza que son colocadas la una sobre la otra para luego ser unidas al pasar por un proceso de laminación similar al del acero laminado.

La gran ventaja de estos aceros de doble capa es que reúnen las cualidades de dureza y flexibilidad, la capa dura ofrece gran resistencia y daña el proyectil mientras que la capa blanda absorbe parte de la fuerza del impacto inicial y lo queda del proyectil una vez que este haya penetrado la capa de alta dureza.

Otra gran ventaja de estos blindajes es que si la placa dura esta dañada la protección sigue estando presente porque la capa blanda sigue estando fusionada con la dura y por lo tanto mantiene todo unido. La desventaja era que no se podían construir placas de gran grosor y por lo tanto no eran realmente viable para tanques más pesados, más tarde se consiguieron producir placas duplex de mayor grosor pero ya por entonces había mejores opciones.

La empresa Engesa fue la primera durante las décadas de los 60-70 en usar este tipo de blindajes en sus vehículos blindados sobre ruedas como por ejemplo el EE-3 Jararaca.

El acero colado al alto vacío y electroescórico (Ingles: VIM – Vacuum induction melting, ESR – Electro-slag remelting):

Dicho de una forma muy simple este tipo de acero se diferencia de los demás por su proceso de fundido y tratamiento, el cual consiste por un lado en fundir el acero usando un corriente eléctrica en vez del calor de un horno,  por el otro lado dicho fundido ocurre dentro de una cámara al vacío y/o dentro de un baño con un material especifico.

Este procedimiento tiene como resultado un acero de gran pureza y calidad. En la siguiente imagen vemos un modelo de una maquina para hacer este tipo de tratamiento, abajo en la imagen esta la cámara al vacío donde se funde el acero a través de una corriente eléctrica.

Estos son los aceros más modernos que existen, el acero colado al alto vacío es ya casi perfecto ya que por un lado ofrece la dureza (500HB+) de aceros de alta dureza pero es también flexible y se puede soldar bastante bien, la pega esta en que solo se pueden hacer placas hasta un cierto grosor y también es tan caro que muchas veces se renuncia a su uso durante la producción de vehículos blindados.

Las primeras versiones de este acero eran los fundidos al alto vacío y fueron usados durante el desarrollo del MBT-70 y sus placas tenían una dureza de 500HB pero el grosor máximo no superaba los 40mm.

El paso evolutivo final era el acero electroescórico que empezó a surgir también durante la década de los 60 y era una revolución en la metalurgia ya que ofrecía las mismas ventajas y corregía las desventajas del acero colado al alto vació, o sea que las placas se podían hacer de mayor grosor y encima todo este procedimiento era mucho más barato.

La típica placa de blindaje de acero electroescorico es prácticamente perfecta, es flexible y tiene una dureza de 550HB. Tanques modernos como por ejemplo el T-90A son producidos con este tipo de acero, en la siguiente imagen vemos un T-90A en Siria sin su blindaje reactivo y podemos observar que la torre ya no es redonda como en los tanques rusos anteriores sino geométrica de forma hexagonal.

Niveles de protección de los distintos aceros:

En esta lista vamos ha ver las capacidades de los distintos tipos de acero y en la cual veremos como de gruesa tiene que ser una placa para proteger contra una bala anti-blindaje del calibre 7,62x51mm.

Como punto de orientación usaremos la típica placa de acero laminado – o sea RHA con 320-380HB – que necesita un grosor de 14,5mm para protegerse contra dicha bala.

El acero colado es el más blando y por lo tanto necesita 15,3mm o un 5% más para garantizar la protección.

El acero de alta dureza solo necesita 12,7mm o un 12% menos que la placa RHA para asegurar la protección.

Los aceros duplex y VIM/ESR que son de última generación ya solo necesitan un grosor de 9mm o un 38% menos que la placa RHA para garantizar la protección.

Como podemos ver muy bien, los aceros no son para nada iguales o parecidos. ¡¡¡De echo entre el acero colado y el acero VIM/ESR hay una diferencia en la protección de un 41%!!!

Muy bien caballeros, aquí hemos llegado al final de este articulo y en breve habrá una segunda parte donde trataremos las distintas configuraciones de blindajes de acero y que métodos de protección usan.

Un saludo

PS: La segunda parte

Pregunta a los lectores: ¿Artículos por partes o en un solo bloque?

Hola a todos,

a lo largo del tiempo me he dado cuenta de que cuando voy publicando un artículo por partes hay bastante menos movimiento en la sección de comentarios a diferencia de los artículos que llegan completos desde el principio.

Para los que no lo saben yo tengo a parte de este blog un empleo a tiempo completo en el cual tengo que hacer horas extras con bastante frecuencia y también vivo solo lo que significa que cuando yo llego a casa la compra no esta hecha, ni la cena, ni la limpieza ni cualquier otra tarea.

Por lo tanto queda claro que el tiempo en el que realmente puedo trabajar directamente o indirectamente (= Estudio y búsqueda de información y material) sobre el blog es limitado y por lo tanto puede transcurrir bastante tiempo entre la publicación de dos artículos. Por eso para haceros la espera más amena he publicado alguno que otro artículo en partes.

Mi pregunta a vosotros es ¿Que os parece mejor, artículos enteros pero con mayor tiempo de espera o artículos que van llegando con mas frecuencia pero en partes?

Dejadme por favor vuestra opinión y cualquier consejo, critica constructiva o idea en los comentarios.

Gracias y un saludo a todos