MITIGACION DE UN IMPULSO DE PRESION.

Un método para proteger una entidad de los efectos de una explosión o de los efectos del contacto con un proyectil que comprende cubrir al menos una parte de dicha entidad con una barrera que comprende un gel de agua caracterizado porque dicho gel de agua está entrecruzado con un agente de entrecruzamiento multifuncional

Mitigación de un impulso de presión.

Esta invención se refiere a un nuevo material que se va a utilizar como mitigador de la presión, p. ej., como barrera protectora sobre o en lugar de las ventanas. En particular, la invención se refiere al uso de geles de agua entrecruzados para formar un material que puede mitigar las consecuencias de una explosión y los daños causados por proyectiles.

En el documento WO2004/044520 se describe un método para proteger una entidad de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Desde mediados de los años 90 ha habido un incremento en el uso de explosivos por las organizaciones criminales contra objetivos civiles y militares en todo el Mundo. Su uso produce muertes, lesiones y la destrucción de propiedades y edificios. Previamente, la mitigación de la explosión dependía de la detección por los servicios de información y la policía para proporcionar la advertencia de un ataque inminente, pero los eventos recientes dejan claro que no se puede contar con las operaciones de los servicios de información y la policía solos para prevenir las explosiones. Por otra parte, algunas explosiones están causadas simplemente por accidente, p. ej., explosiones de gas o químicas, y sería útil que las consecuencias de tales explosiones accidentales también pudieran ser minimizadas.

La construcción convencional puede dar lugar edificios que resisten muchos tipos de impacto pero todavía resulta difícil minimizar los efectos de las explosiones. Tienen una particular importancia e interés las ventanas, especialmente en edificios de muchas plantas. Las ventanas son una causa principal de los traumas y las lesiones causados por las explosiones; la fragmentación de trozos de vidrio no solamente causa la muerte si no muchas otras lesiones permanentes tales como pérdida de visión, traumas en los órganos, etc.

Es bien conocida por lo tanto la protección de los edificios y en particular de las ventanas frente a los daños por explosiones por medio de materiales que mitigan sus efectos.

Una opción para minimizar el problema de la fragmentación de los vidrios utiliza una película adhesiva de un material compuesto de poliéster que se puede aplicar al interior de la ventana para contener los fragmentos de vidrio. Tales películas no evitan sin embargo las lesiones causadas por fragmentos de mampostería del revestimiento o por fragmentos que caen desde las alturas.

Se ha sugerido el uso de otros ciertos materiales de polímeros elastoméricos como revestimientos de edificios para evitar los daños causados por las explosiones. El material elastomérico es un polímero altamente dúctil que puede ser rociado sobre las superficies del edificio incluyendo las ventanas para evitar los daños causados por los vidrios y la mampostería volantes. El polímero empleado está basado en una poliurea y puede ser adecuado para su uso con estructuras provisionales así como edificios de hormigón (Polymer materials for structural retrofit, Knox et al., Air Force Research Laboratory). Sin embargo el polímero no es transparente y su uso sobre las ventanas no es deseable. Por otra parte, los experimentos en los que se utiliza el polímero no han demostrado una reducción de los efectos de la presión dentro del edificio.

Existen numerosos informes de espumas para apagar incendios convencionales empleadas como mitigadores de la presión (Journal of Explosives Engineering, Vol. 26, Núm. 3, 1999). Tales espumas tienen la ventaja adicional de evitar los incendios a menudo asociados con las explosiones. Sin embargo, el uso de estas espumas requiere que el explosivo pueda ser rodeado por la espuma en un entorno aislado. Si bien esto es posible cuando la fuente de la explosión está identificada, cuando la explosión se produce sin previo aviso, estas espumas no se pueden utilizar. Estas espumas tampoco permiten el acceso a una fuente de explosivo por las personas que trabajan para mitigar un accidente o desactivar un dispositivo controlado por criminales.

Un sistema un tanto similar se vende bajo el nombre Hydrosuppressor. El sistema implica pulverizar el explosivo o pulverizar la zona próxima el explosivo con agua desde varios ángulos. De nuevo, sin embargo, esta técnica depende de la identificación de la existencia de una amenaza de explosión antes de que la explosión se produzca.

Un sistema de protección de la presión más convencional implica recubrir las ventanas con una malla de tejido hilado para atrapar los fragmentos de vidrio durante cualquier explosión. Sin embargo, la malla necesariamente oscurece la visión a través de la ventana puesto que no es transparente. Por otra parte, el material no ocasiona ninguna reducción de la presión primaria en el interior del edificio y por lo tanto no ofrece protección frente a los efectos de la presión directa.

Recientemente, se ha mejorado significativamente la mitigación del impulso por presión por medio del uso de cortinas de red para explosiones y mediante el retroajuste de vidrio laminado. No obstante, si bien las cortinas de red proporcionan una cierta protección contra la fragmentación del vidrio, no protegen la integridad del edificio. Asimismo, no se puede usar vidrio laminado a más de aproximadamente 7 pisos puesto que cae con el tamaño total de la ventana, esto es no se fragmenta. Esto puede resultar letal para los que estén abajo en la calle.

Por lo tanto sigue existiendo la necesidad de diseñar clases novedosas de materiales de mitigación de la presión, que superen las limitaciones de cualquiera de los materiales de la presente generación incluyendo, pero no limitados a, los descritos en la presente memoria, y en particular para proporcionar protección contra las explosiones con advertencia cero. Por otra parte, con el incremento de actividad criminal, el uso de materiales de mitigación del impulso por presión en la construcción se ha vuelto común y por consiguiente sigue existiendo la necesidad de idear materiales no tóxicos baratos para la mitigación del impulso por presión.

Los autores de la presente invención han encontrado sorprendentemente que ciertas mezclas entrecruzadas de agua y geles (en adelante geles de agua entrecruzados) son particularmente adecuados para su uso en barreras/escudos para prevenir el daño causado por las explosiones. El autor de la presente invención ha descubierto sorprendentemente que los geles de agua pueden ser conformados en estructuras que soportan sobre-presiones significativas en comparación con los materiales utilizados actualmente en los edificios. Sin desear estar limitado por la teoría, se prevé que la elasticidad inherente del gel de agua entrecruzado lo convierta en un material excelente para absorber la onda expansiva de una explosión a la vez que conserva su integridad estructural. Por otra parte, la naturaleza acuosa del gel de agua asegura que también es capaz de resistir el calor y sofocar la llama, en particular en las secuelas inmediatas de una explosión.

Además, se ha descubierto sorprendentemente que los geles de agua entrecruzados mitigan los daños causados por proyectiles tales como la metralla o las balas. Los geles de agua son capaces de absorber y redirigir parcialmente la onda expansiva creada por el proyectil por medio de su elasticidad a la vez que actúan también para ralentizar o detener potencialmente el proyectil vía efectos de fricción por toda la masa del gel. Los geles de agua entrecruzados también sirven por lo tanto para proteger de los daños de los proyectiles y tienen uso por consiguiente como materiales a prueba de balas.

Los geles de agua entrecruzados no son nuevos como tales. Los geles de agua entrecruzados han sido utilizados para liberar biomoléculas y fármacos o bien en forma de cápsulas biológicamente degradables o bien en forma de una matriz de la cual se libera la molécula activa durante la proteólisis in vivo. Entre los reactivos de entrecruzamiento más frecuentemente citados con respecto a esto está el glutaraldehído (pentano-1,5-dial), que tiene la fórmula química C₅H₈O₂ (véase Yamamoto et al., (2000) J. Control. Rel. 133-142; Tabata Y., y Yoshito, I., (1989) Pharma Res., Vol 6, 422-427). Los iridoides tales como la genipina han sido utilizados para entrecruzar y de ese modo endurecer el recubrimiento de las cápsulas con una base de gelatina (Patente de los Estados Unidos 5.023.024).

También se ha informado de que otros geles de agua de origen natural han sido entrecruzados químicamente. Por ejemplo, se ha informado de que la albúmina ha sido entrecruzada con formaldehído...

1. Un método para proteger una entidad de los efectos de una explosión o de los efectos del contacto con un proyectil que comprende cubrir al menos una parte de dicha entidad con una barrera que comprende un gel de agua caracterizado porque dicho gel de agua está entrecruzado con un agente de entrecruzamiento multifuncional.

2. Un método como se reivindica en la reivindicación 1, donde dicho gel de agua comprende agua y un gel seleccionado entre gelatina, geles de goma de gelano, poli(gamma-bencil-L-glutamato), agar, colágeno, geles de proteínas, geles de polisacáridos, geles de queratina, hidrogeles, ormosiles, sol-geles, geles de polímeros hidrófilos, geles de glicoproteínas, carragenanos, pectinas, quitosano, alginatos, gomas de semillas, proteína g de huevo y geles Gelacrilamide o sus mezclas.

3. Un método como se reivindica en la reivindicación 2, donde dicho gel de agua comprende gelatina y agua.

4. Un método como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde la concentración de gel de dicho gel de agua es del 20 al 35% en peso.

5. Un método como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde dicho agente de entrecruzamiento tiene la fórmula general (I)

(I)X-Sp-X

donde cada X representa independientemente el residuo de: un aldehído (esto es, -COH), un éster (esto es, -COOR), un epóxido, una amina, un tiol, un hidroxilo, un haluro de ácido o un vinilo y Sp es un grupo espaciador que comprende una cadena de 1 a 100 átomos en su esqueleto.

6. Un método como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde dicho agente de entrecruzamiento tiene la fórmula general (II)

(II)(X-Sp)_nY

donde X y Sp se definen como antes, Y es un átomo de carbono, C-H o un heteroátomo y n es de 3 a 5.

7. Un método como se reivindica en la reivindicación 5 o 6, donde todos los grupos X son iguales y representan el residuo de un éster.

8. Un método como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, donde dicho grupo Sp es una cadena de alquileno C₁-C₅₀.

9. Un método como se reivindica en las reivindicaciones 6 a 8, donde Y es N y n es 3 o Y es P y n es 4.

10. Un método como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, donde dicho agente de entrecruzamiento comprende un éster de N-hidroxisuccimimida, p. ej. un éster de ácido sebácico.

11. Un método como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, donde el agente de entrecruzamiento es un imidoéster, p. ej. TSAT, THPP.

12. Un método como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde el agente de entrecruzamiento es avidina-biotina.

13. Un método como se reivindica en la reivindicación 1 a 12 para proteger una entidad de los efectos de una explosión.

14. Un método como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 para mitigar los efectos del contacto con un proyectil.