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Acero

¿Qué es el Acero?

El acero es un término genérico que se refiere a materiales siderúrgicos compuestos principalmente de hierro y empleados en diversos sectores industriales.

Cada tipo de acero no está compuesto en su totalidad por hierro, sino que se le agregan componentes químicos como carbono, nitrógeno y cromo para conferirle resistencia, capacidad de soportar desgaste y tolerancia a la temperatura. Algunas variantes comunes incluyen el SS (acero laminado para fines estructurales generales), el SN (acero laminado para construcción) y el SM (acero laminado para estructuras soldadas). Por otra parte, el material SUS (acero inoxidable) se caracteriza por su incorporación de al menos un 10,5% de cromo al hierro, lo que le otorga una notable resistencia a la oxidación.

Usos del Acero

El acero se utiliza en muchos productos conocidos, como electrodomésticos y automóviles. Los materiales de acero tienen diversos requisitos en cuanto a resistencia, temperatura, conductividad, resistencia a la corrosión, resistencia al desgaste, maquinabilidad, tenacidad, etc. Los materiales de acero se fabrican para cumplir estos requisitos mediante métodos de procesamiento, la proporción de componentes químicos añadidos al acero y el tratamiento térmico.

Cuando se fabrican a partir de piedras de acero por los fabricantes de materiales metálicos, se les da forma de barra, como el acero en forma de H, el acero en forma de I y el acero en forma de C, que luego se venden como formas de material. Se utilizan como material de construcción de puentes. También existen formas tubulares. También existen chapas de acero en forma de placa para su uso como chapas finas, por ejemplo, en paredes de ascensores.

Propiedades de los Materiales de Acero

Las sustancias químicas que contiene el acero están compuestas por los cinco elementos siguientes:

1. Carbono (C)

La adición de carbono aumenta la resistencia a la tracción y la dureza, lo que a su vez aumenta la resistencia del acero. También mejora la templabilidad, pero una adición excesiva puede provocar una reducción de la tenacidad.

2. Silicio (Si)

Añadido como desoxidante a los metales, puede aumentar el límite elástico y la resistencia a la tracción sin afectar a la tenacidad ni a la capacidad de alargamiento. Sin embargo, una adición excesiva puede provocar una rotura frágil (fragilización).

3. Manganeso (Mn)

Añadido como agente desulfurante, tiene el efecto de aumentar el límite elástico y la resistencia a la tracción sin afectar a la tenacidad, mejorando las propiedades de temple.

4. Fósforo (P)

Esta sustancia se trata como una impureza generada durante el refinado del acero y es responsable de la reducción de la resistencia en términos de tenacidad y resistencia a la tracción. Por otro lado, tiene el efecto de mejorar la maquinabilidad, pero básicamente su contenido debe mantenerse lo más bajo posible.

5. Azufre (S)

Al igual que el fósforo, el azufre se considera una impureza que reduce la resistencia y la soldabilidad, por lo que su contenido debe mantenerse lo más bajo posible. Por otra parte, cuando se combina con el manganeso, actúa como rompevirutas, rompiendo las virutas en forma de hilo hasta un grado razonable. Por tanto, puede añadirse en cantidades adecuadas para mejorar la maquinabilidad.

Estos cinco elementos se denominan colectivamente los cinco elementos del acero: un contenido significativamente alto de cualquiera de ellos tiene un efecto negativo en la resistencia, por lo que el equilibrio del contenido se ajusta en función de dónde se utilice el acero y con qué fin, para refinar el acero adecuado para el material adecuado. Las propiedades de los materiales de acero también varían en función de cómo se traten térmicamente, por lo que es necesario realizar ajustes para tener en cuenta las propiedades tras el tratamiento térmico.

Tipos de Materiales de Acero

Los tres tipos de material de acero siguientes son ejemplos típicos de las características de los materiales de acero.

1. Acero Laminado Estructural General (acero SS)

Hay cuatro tipos de acero: SS330, SS400, SS490 y SS540, donde los números representan el límite inferior de la resistencia a la tracción. La composición química viene determinada por la cantidad de C, Mn, P y S. El SS400 es el más difundido y utilizado.

2. Acero Laminado para Estructuras de Edificios (Material SN)

Existen cinco tipos de acero: SN400A, B, C y SN490B, C. Está destinado a ser utilizado como material estructural para la edificación y la construcción y tiene indicadores definidos de resistencia sísmica y soldabilidad. Para garantizar la capacidad de deformación plástica, se especifican el coeficiente de fluencia y el límite superior del límite elástico.

3. Acero Laminado para Estructuras Soldadas (Materiales SM)

Existen 11 tipos de material SM con composiciones químicas definidas de C, Si, Mn, P y S. El material SM se denomina acero enfriado (o acero semicalcinado) y se caracteriza por su menor contenido de oxígeno en comparación con el material SS.

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Barras Colectoras de Cobre

¿Qué son las Barras Colectoras de Cobre?

Las barras colectoras de cobre representan un material esencial en las secciones conductoras de corriente en dispositivos eléctricos. Estos componentes se elaboran a partir de cobre de paso duro o cobre libre de oxígeno, ambos conocidos por su excelente conductividad eléctrica y capacidad para transferir calor de manera eficiente.

El cobre de paso duro, identificado como C1100, es una aleación metálica con una pureza de al menos un 99,9% de cobre. Este material se caracteriza por su excepcional conductividad eléctrica y térmica, al igual que por su resistencia a la corrosión y su facilidad de manipulación. Sin embargo, debido a la presencia mínima de oxígeno en su composición, se encuentra propenso a reaccionar con el hidrógeno en condiciones de elevada temperatura, lo que puede desencadenar fragilización por hidrógeno.

El cobre sin oxígeno (C1020) contiene menos oxígeno que el cobre de paso duro y tiene menos resistencia y distorsión, por lo que el cobre sin oxígeno puede utilizarse en entornos en los que la fragilización por hidrógeno sea motivo de preocupación. El cobre sin oxígeno también se utiliza mucho en equipos de vacío debido a su baja emisión de gases.

Usos de las Barras Colectoras de Cobre

Las barras colectoras de cobre se utilizan como conductores para transportar grandes corrientes a alta tensión en diversas aplicaciones, como cuadros de distribución y circuitos para el control de vehículos eléctricos y trenes.

En comparación con los conductores redondos, las barras colectoras de cobre tienen la ventaja de una mejor conductividad y requieren menos espacio para el cableado. Además, no es necesario calafatear los terminales; basta con taladrar un orificio directamente a través de la barra colectora de cobre y ésta puede atornillarse al equipo. Cuando los conductores son más gruesos, es necesario tener en cuenta el radio de curvatura, pero esto no es necesario con las barras colectoras de cobre.

Características de las Barras Colectoras de Cobre

El área mínima de la sección transversal de las barras colectoras de cobre debe determinarse en función del valor actual. El área de la sección transversal se calcula dividiendo el valor de la corriente por la densidad de corriente.

  • 125 A o menos: 3,0 o menos
  • 125-250 A o menos: 2,5 o menos
  • 250-400 A o menos: 2,0 o menos
  • 400 a 600 A o menos: 1,7 o menos

En el diseño de la sección transversal real, ésta se determina teniendo en cuenta el achaflanado y conformado del material y el aumento de la densidad de corriente + 5%.

Además, las barras colectoras de cobre tienen agujeros para tornillos para fijarlas a los equipos. Si el área de la sección transversal de los agujeros para tornillos es superior a 1/2 del área de la sección transversal sin agujeros para tornillos, no es necesario hacer coincidir el área de la sección transversal de los agujeros para tornillos con el área de la sección transversal calculada.

Además de cobre, las barras colectoras de cobre también pueden ser de aluminio. Aunque el aluminio tiene menor resistencia a la tracción y conductividad que el cobre, es más barato y puede considerarse una solución económica. Por otro lado, el aluminio tiene menor conductividad, por lo que el volumen del conductor debe ser mayor que en el caso de las barras colectoras de cobre.

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Fibras Metálicas

¿Qué son las Fibras Metálicas?

Las fibras metálicas consisten en finos filamentos de metal. Estas fibras se confeccionan en una amplia gama de diámetros, abarcando desde menos de 10 µm hasta alrededor de 200 µm. Su producción principalmente se realiza a través de procesos de estirado, hilado por fusión y corte. Además, han surgido técnicas innovadoras como los métodos CVD para su manufactura.

Históricamente, los hilos de oro y plata han tenido aplicaciones decorativas desde tiempos antiguos. En la actualidad, el desarrollo de materiales compuestos ha elevado la importancia de los materiales fibrosos, resultando en la fabricación de diversas variantes de fibras metálicas. Entre estas se cuentan las de acero inoxidable, aluminio, hierro, níquel, cobre, tungsteno, molibdeno y berilio. Estas fibras encuentran aplicaciones en una amplia gama de campos debido a sus características únicas.

Usos de las Fibras Metálicas

Las fibras metálicas se utilizan principalmente en campos especiales como los compuestos, el refuerzo, la filtración y la eliminación de estática. Además, las fibras de acero inoxidable, un tipo de fibra metálica, a veces se mezclan con textiles y se utilizan con fines antiestáticos. Además, el oro y la plata pueden utilizarse con fines decorativos, mientras que el hierro puede emplearse en forma de algodón para pulir.

Las fibras metálicas también se utilizan como compuestos reforzados con fibras en materiales conocidos como cañas de pescar y refuerzos de palos de golf. También se emplean en diversos filtros por su excelente resistencia a la oxidación y durabilidad. Y las propiedades conductoras de las fibras metálicas también pueden utilizarse como elementos de blindaje electromagnético.

Las fibras metálicas no suelen utilizarse en prendas de vestir debido a su dureza y al riesgo de irritación cutánea. Sin embargo, pueden utilizarse en algunos complementos y alambres de las copas de los sujetadores.

Principios de las Fibras Metálicas

1. Método de Estirado

El método de pultrusión, uno de los utilizados para producir fibras metálicas, consiste en estirar alambres metálicos a través de una matriz. Las fibras metálicas se forman delgadas por estirado repetido mientras se sustituye gradualmente la matriz por otra más pequeña a medida que se pasa el alambre metálico a través de ella.

2. Método de Hilatura por Fusión

En el método de hilado por fusión, el metal se funde y el metal fundido se extruye a través de una boquilla para formar el metal en fibras.

3. Método de Corte

En el “método de corte”, se enrolla una fina lámina de metal alrededor del husillo de un dispositivo de corte y se cortan los bordes de la lámina para producir fibras metálicas.

Tipos de Fibras Metálicas

Las fibras metálicas se distribuyen en diversas formas, según el uso al que se destinen. Concretamente, existen varios estados, como “estopa”, que es un haz de fibras metálicas, “red”, que es similar al algodón, “red punzonada”, en la que la red se transforma en una lámina, y “productos sinterizados”, en los que la red se sinteriza en un cuerpo poroso.

Los productos sinterizados tienen una excelente permeabilidad y una gran resistencia al calor y a la corrosión. También existen gránulos y pellets de polímero compuestos por fibras de polímero. Los haces de fibras se pegan mediante encolado y se aplican revestimientos de extrusión compatibles. Al igual que con las fibras textiles convencionales, también pueden fabricarse telas no tejidas y fieltros a partir de fibras metálicas. Los haces de fibras de acero inoxidable sin fin pueden convertirse en hilo durante el proceso de hilatura. Pueden utilizarse como fibras de refuerzo en materiales compuestos para mejorar su resistencia al impacto y su conductividad eléctrica.

¿Cómo Elegir una Fibra Metálica?

Las fibras metálicas se caracterizan por una elevada conductividad eléctrica y térmica. Son tenaces y las fibras son fáciles de estirar y difíciles de romper. Además, su gran solidez y resistencia al calor las convierten en fibras adecuadas para aplicaciones de materiales industriales.

Por otro lado, en comparación con las fibras utilizadas para la ropa en general, las fibras metálicas son más duras y, por tanto, menos adecuadas para su uso en aplicaciones en las que entran en contacto directo con la piel. Las fibras metálicas también están sujetas a problemas como la fatiga del metal y la reducción de su resistencia cuando se doblan repetidamente.

Estructura de las Fibras Metálicas

La técnica más utilizada en la fabricación de fibras metálicas es el trefilado enfocado. Se fabrica agrupando miles de filamentos en un estado conocido como alambre compuesto y tirando de ellos a través de un molde. Al disolver los tubos recubiertos en ácido se obtienen las respectivas fibras largas metálicas. El proceso se repite hasta que el alambre compuesto alcanza la finura deseada de cada fibra.

Con el método de trefilado concentrado también se pueden producir haces de fibras largas de varios miles de metros. La forma de la sección transversal de las fibras es octogonal, y el perfeccionamiento de la tecnología permite obtener fibras homogéneas con escasas variaciones de grosor. Desde hace poco, es posible producir fibras con una finura de 200 nm o menos.

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Cables Superconductores

¿Qué es un Cable Superconductor?

Un cable superconductor es un cable para transmitir energía eléctrica utilizando un conductor sin resistencia eléctrica.

En la actualidad, la tecnología es técnicamente práctica, pero quedan cuestiones por resolver, como el establecimiento de la tecnología del sistema de refrigeración y la tecnología de conexión entre cables, antes de que pueda comercializarse y difundirse al público en general.

En teoría, los cables superconductores no tienen resistencia eléctrica, por lo que no hay pérdidas por transmisión de energía. Esto permite construir sistemas de transmisión de energía a larga distancia. En la práctica, sin embargo, cuando la transmisión de corriente alterna se realiza a corrientes elevadas, se producen pérdidas en los cables, aunque no en la misma medida que con los cables actuales.

Aplicaciones de los Cables Superconductores

El uso previsto de los cables superconductores fabricados con tecnología superconductora es la transmisión de energía eléctrica.

Teóricamente, incluso cuando se transmite una gran potencia con cables superconductores, no se genera calor ni se produce una caída de tensión, ya que no hay resistencia eléctrica en el cable. Esto significa que se pueden transmitir grandes cantidades de energía independientemente de la distancia de transmisión. Sin embargo, en realidad hay una ligera pérdida, que se conoce como pérdida de CA.

Cuando se utilizan cables superconductores para la transmisión de CA, se producen ligeras pérdidas, pero en comparación con los cables de cobre convencionales, las pérdidas de transmisión pueden reducirse aproximadamente en un 95%.

Principio de los Cables Superconductores

Teóricamente, la resistencia de los cables superconductores es cero y la sección transversal del cable de transmisión puede ser muy pequeña. Esto permite reducir el tamaño de todas las enormes instalaciones de transmisión, torres de transmisión y cables de transmisión que forman parte de la infraestructura de transmisión de electricidad, lo que resulta muy beneficioso.

Como no hay caída de tensión en la transmisión de energía a larga distancia, es posible transmitir grandes cantidades de energía a bajas tensiones en lugar de las altas tensiones que se utilizan actualmente. Actualmente, la transmisión de energía se realiza mediante corriente alterna, pero con los cables superconductores es posible llevar a cabo la transmisión de energía en corriente continua.

La transmisión de energía en corriente continua mediante cables superconductores está aún en fase experimental, pero el desarrollo tecnológico está en todo el mundo.

Tipos de Cables Superconductores

Los cables superconductores basados en itrio son materiales que se vuelven superconductores con nitrógeno líquido. Debido a su elevada corriente crítica y sus buenas propiedades de campo magnético, tienen aplicaciones potenciales como alambre para equipos superconductores de potencia, como cables eléctricos y transformadores. Como tecnología de transmisión de energía altamente eficiente, las pérdidas de transmisión pueden reducirse aproximadamente una cuarta parte en comparación con los cables convencionales. Existen cables compactos y ligeros, así como cables superconductores de gran capacidad.

¿Cómo Elegir un Cable Superconductor?

Aunque los cables superconductores pueden transmitir grandes cantidades de energía con pérdidas muy bajas, hay problemas que deben resolverse con los cables superconductores.

Cuando se utilizan cables superconductores para la transmisión de corriente alterna, se producen pérdidas en el cable. Estas pérdidas en el cable también varían con la cantidad de potencia que se transmite, por lo que hay que tomar medidas cuando se transmiten grandes cantidades de potencia. Además, la temperatura crítica de la superconductividad ha aumentado hasta los -196°C, pero es importante establecer una tecnología para los sistemas de refrigeración mediante nitrógeno líquido o similar.

La mayor parte de la generación de energía natural, como la fotovoltaica, es de CC, y la energía generada se convierte en CA, se transmite y se vuelve a convertir en CC para su uso tras la transmisión a los hogares ordinarios. La transmisión de corriente continua mediante cables superconductores reduce las pérdidas de transmisión a la mitad en comparación con la transmisión de corriente alterna.

Estructura de los Cables Superconductores

Los cables superconductores que utilizan hilo superconductor de alta temperatura tienen una capa conductora superconductora formada por varias capas de cintas de hilo superconductor enrolladas en espiral alrededor de un conductor situado en el centro del cable. El formador es un alambre trenzado de cobre responsable de la resistencia mecánica del cable y actúa como derivador de las corrientes generadas en los accidentes del sistema eléctrico.

Un material aislante eléctrico envuelve el exterior de la capa conductora superconductora para crear una capa aislante eléctrica. El cable superconductor se enrolla en espiral alrededor de la capa superconductora de apantallamiento situada encima.

La capa protectora superconductora es capaz de apantallar el campo magnético causado por la corriente que fluye a través de la capa conductora superconductora sin que se produzcan fugas del campo magnético hacia el exterior debido a la corriente de inducción en dirección opuesta. En el exterior, hay una capa protectora formada por hilo de cobre, que forma un núcleo de cable para una fase, que está alojado en un tubo aislante. El tubo aislante tiene una construcción de doble tubo con tubos ondulados de acero inoxidable, que mantiene el vacío e impide la entrada de calor desde el exterior.

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Fluidos Magnetoreológicos

¿Qué es un Fluido Magnetoreológico?

Un fluido magnetoreológico es una sustancia líquida revestida con un tensioactivo de 2-3 nm, y que permanece de manera estable dispersa en un medio como el aceite o el agua.

Está compuesto por partículas magnéticas, como la magnetita, que combinan dos propiedades fundamentales: el ferromagnetismo, característico de los materiales magnéticos, y la fluidez, propia de los líquidos.

Cuando se somete un fluido magnetoreológico a un campo magnético mediante un imán permanente u otros medios, su posición, dirección y forma pueden cambiar en función de la intensidad y orientación del campo magnético. Además, estos fluidos tienen la particularidad de fluir cuando se exponen a un campo magnético en constante cambio. Asimismo, cuando se coloca un fluido magnetoreológico en un campo magnético, su viscosidad aparente y gravedad específica se modifican según la intensidad del campo magnético.

Usos de los Fluidos Magnetoreológicos

La aplicación más extendida de los fluido magnetoreológico son las juntas de fluido magnético. Las juntas de fluido magnetoreológico se utilizan mucho en aplicaciones como las juntas antipolvo para evitar la electricidad estática en discos duros y las juntas de vacío utilizadas en equipos de fabricación de semiconductores.

Los fluido magnetoreológico también están muy extendidos como altavoces y amortiguadores. En particular, los fluido magnetoreológico se han utilizado recientemente en automóviles, por ejemplo en amortiguadores que utilizan amortiguadores rellenos de fluido magnetoreológico.

Además, los fluido magnetoreológico se utilizan en el campo de la medicina, por ejemplo en medios de contraste para el diagnóstico del cáncer.

Principios de los Fluidos Magnetoreológicos

La magnetita contenida en los fluido magnetoreológico se comporta como un imán sólo cuando se coloca en un campo magnético. Por tanto, los fluido magnetoreológico actúan como fluidos normales en ausencia de un campo magnético, pero pueden moverse como un imán en presencia de un campo magnético.

Las partículas magnéticas utilizadas en los fluido magnetoreológico son atraídas por un imán cuando éste se acerca. Al hacerlo, pueden orientarse a lo largo de las líneas de fuerza magnética constituidas por los polos N y S del imán. Esta fuerza de orientación es antagónica a la tensión interfacial que posee el fluido magnético, lo que da lugar a una superficie de aspecto afilado del fluido magnético, fenómeno conocido como espiga.

La magnetita, las partículas metálicas del fluido magnetoreológico, no es un metal puro. La magnetita es una partícula ultrafina que ya está oxidada, y cuando se expone al aire se oxida aún más hasta convertirse en hematites. La hematites no es magnética y deja de actuar como fluido magnetoreológico. Para que siga funcionando como fluido magnetoreológico, es necesario recubrirla, por ejemplo con un tensioactivo, antes de exponer la magnetita al aire.

Tipos de Fluidos Magnetoreológicos

En general, los fluido magnetoreológico pueden clasificarse según el tipo de disolvente. Algunos ejemplos son los fluido magnetoreológico a base de aceite de hidrocarburo, los fluido magnetoreológico a base de agua y los fluido magnetoreológico a base de aceite fluorado.

Ejemplos de fluidos de base son el agua, la isoparafina, el alquilnaftaleno y los poliéteres perfluorados. Sin embargo, no todos los fluidos pueden convertirse en fluido magnetoreológico. Se necesita un tensioactivo que sea compatible con el fluido base, y es importante seleccionar la opción adecuada para el propósito y la aplicación.

Los fluido magnetoreológico pueden producirse por coagulación (reducción), pirólisis, deposición física en fase vapor (PVD), evaporación por láser, deposición química en fase vapor y deposición continua en vacío sobre una superficie líquida activa. En la deposición en vacío continuo de superficie líquida activa, por ejemplo, se añaden tensioactivos y aceite a un tambor de vacío giratorio y se coloca una fuente de evaporación en el centro del tambor para calentar el metal a unos 2.000°C y producir partículas finas.

Estructura de los Fluidos Magnetoreológicos

Los fluido magnetoreológico son soluciones coloidales magnéticas. Constan de tres componentes: partículas ferromagnéticas como ferrita de manganeso-zinc o magnetita, un tensioactivo que cubre la superficie y un líquido base como agua o aceite. Las partículas ferromagnéticas en el fluido magnetoreológico se agregan debido a la afinidad entre el fluido base y el tensioactivo, o se asientan en el fluido base debido a la fuerza de repulsión entre los tensioactivos, manteniendo un estado de dispersión estable.

El diámetro de las partículas ferromagnéticas es muy pequeño, aproximadamente 10 nm, que es una décima parte del diámetro de un virus de la gripe. Se considera adecuado un diámetro de partícula de 9 nm y una longitud molecular del tensioactivo de 1,5 nm, respectivamente. Si el tensioactivo es corto, tiende a aglomerarse, y si es largo, se reduce la proporción de llenado del material magnético metálico en el aceite, por lo que no se consigue un magnetismo suficiente.

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Paredes Magnéticas

¿Qué es una Parede Magnética?

La pared magnética se relaciona con los imanes y se origina en materiales reconocidos como ferromagnéticos. El ferromagnetismo engloba la cualidad por la cual un objeto es atraído hacia un imán específico.

Dentro de los materiales ferromagnéticos, se encuentran diminutos imanes a nivel de las capas atómicas. Estos imanes poseen un valor magnético, denominado momento magnético, el cual se representa como un vector.

Dentro de estos materiales, emergen zonas denominadas dominios magnéticos. En estos dominios, los momentos magnéticos están dispuestos en una dirección particular. Las interfaces entre diferentes dominios magnéticos, cada uno con su orientación, reciben el nombre de paredes magnéticas.

Usos de las Paredes Magnéticas

Los dominios magnéticos y las paredes magnéticas son conceptos muy importantes para analizar y utilizar el comportamiento de los materiales ferromagnéticos y ferrimagnéticos.

Ejemplos de usos conocidos son las bandas del reverso de las tarjetas de crédito, los discos duros de los PC y los reversos de los billetes de tren y autobús y los abonos de transporte. Estas zonas están recubiertas de material ferromagnético, que graba la información en la pared magnética (dominio magnético) como información digital artificial de 0s y 1s, y se utiliza para intercambiar datos únicos entre estos soportes de grabación y los sistemas que integran y manejan la información.

Principios de las Paredes Magnéticas

Para entender el principio de las paredes magnéticas, un ejemplo común y fácil de comprender es el fenómeno físico con agujas y clips metálicos.

Las agujas de metal y los clips recién comprados no tienen por sí mismos ninguna propiedad magnética particular, pero si se frotan con un imán, los clips y las agujas de metal se atraen entre sí y se comportan como si ellos mismos tuvieran propiedades magnéticas.

En realidad, la disposición de los dominios magnéticos y las paredes en los clips y agujas recién comprados difiere de aquellos que han sido frotados con un imán. Los primeros presentan una disposición simétrica de dominios magnéticos de izquierda a derecha y arriba y abajo. Sin embargo, al frotarlos con un imán, esta distribución cambia debido al campo magnético de los polos S y N. Aunque se retiren del imán, las paredes magnéticas quedan atrapadas en el centro debido a defectos de red o impurezas, lo que evita que vuelvan a su estado magnético original.

Por lo tanto, queda un polo magnético en la superficie de la pinza o aguja que se ha desprendido del estado de dominio magnético simétrico. Esto significa que se emiten líneas de campo magnético hacia el exterior, que atraen a otros clips y agujas, que se comportan como si ellos mismos se hubieran convertido en imanes.

La razón por la que se suele advertir a la gente que mantenga las tarjetas de crédito y los billetes con bandas en el reverso alejados de los imanes es evitar que la pared magnética (dominio magnético) cambie y se vuelva irreversible.

El concepto de pared magnética también se utiliza para analizar las propiedades magnéticas de nuevos materiales y productos ferromagnéticos, como las ferritas.

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Cuproníquel

¿Qué es el Cuproníquel?

El cuproníquel es una aleación compuesta principalmente de cobre y níquel, junto con otros metales.

Esta amalgama de metales encuentra una amplia gama de aplicaciones debido a sus destacadas propiedades. Entre ellas, se cuenta su excepcional resistencia a la corrosión, maleabilidad, fortaleza, dureza, facilidad para ser moldeado y la atractiva tonalidad de su color.

Gracias a su combinación de buena conductividad eléctrica y resistencia a la corrosión, se emplea en la elaboración de sistemas de cableado eléctrico. Además, su versatilidad moldeable lo convierte en una elección común para la fabricación de instrumentos musicales, en especial aquellos de naturaleza metálica. La hermosura de su tono y su notable resistencia a la corrosión también lo hacen ideal en la producción de monedas y medallas.

Usos del Cuproníquel

1. Componentes Eléctricos y Electrónicos

Cableado, conectores, placas de circuitos, resistencias eléctricas, bobinas y transformadores son algunos ejemplos.

2. Circuitos Eléctricos

Circuitos de alta frecuencia y antenas RFID, por ejemplo. Las antenas RFID son antenas utilizadas en la tecnología RFID (en inglés: Radio Frequency Identification) para transmitir y recibir información en radiofrecuencias.

3. Automoción

Radiadores, componentes de embrague (por ejemplo, discos de embrague), terminales de batería, etc. Un disco de embrague forma parte del mecanismo de embrague que conecta el motor y la transmisión (el mecanismo utilizado para transferir la potencia del motor a las ruedas) en vehículos como coches y motos, y se utiliza para transferir la potencia del motor.

4. Construcción

Incluye los tejados, las paredes exteriores, los pomos de las puertas y las vallas metálicas.

5. Intercambiadores de Calor

Turbinas de vapor, aparatos de aire acondicionado y congeladores.

6. Equipos Médicos

Instrumentos quirúrgicos, articulaciones artificiales, herramientas dentales, etc.

7. Piezas Metálicas

Tornillos, arandelas, muelles, engranajes, ejes, etc.

8. Decoración

Relojes, lámparas, adornos metálicos, etc.

9. Equipamiento Deportivo

Palos de golf, raquetas de tenis, cuadros de motos, etc.

Tipos de Cuproníquel

La composición química se muestra en la siguiente tabla (unidad: %).

Aleación No.

Cu

Pb

Fe

Zn

Mn

Ni

Otros

C7060

–

0.05

1.0

～

1.8

0.50

0.20

～

1.0

9.0

～

11.0

Cu+Ni+Fe+Mn 99.5

C7150

–

0.05

0.40～

1.0

0.50

0.20

～

1.0

29.0

～

33.0

Cu+Ni+Fe+Mn99.5

Propiedades del Cuproníquel

1. Color

El cuproníquel es una aleación de cobre y zinc, y como tanto el cobre como el zinc son metales, el cuproníquel es un material con brillo metálico. Además, el cobre tiene un color rojizo en estado puro, pero el color puede blanquearse añadiendo zinc, lo que confiere al cuproníquel su hermoso color blanco. La superficie es resistente a la oxidación, por lo que el brillo puede mantenerse durante mucho tiempo.

2. Trabajabilidad

Las propiedades favorables que contribuyen a la excelente manipulación del cuproníquel incluyen su naturaleza blanda y maleable, gracias a su composición como una aleación de cobre y zinc. Además, la estructura uniforme del cuproníquel desempeña un papel crucial en la distribución equitativa de las tensiones generadas durante los procesos de mecanizado, lo que en última instancia mejora su manejabilidad.

Adicionalmente, el cuproníquel presenta puntos de fusión relativamente bajos, lo que facilita su calentamiento y remodelación. Estas características permiten emplear una variedad de técnicas de mecanizado, incluyendo la fundición, la forja, el mecanizado y el corte, para adaptar el material a diferentes necesidades y aplicaciones.

3. Resistencia a la Corrosión

La sobresaliente resistencia a la corrosión del cuproníquel se origina por diversos factores. Primordialmente, la oxidación del zinc conduce a la formación de una capa de óxido, robusteciendo la acción defensiva del cobre contra la corrosión. Además, el zinc desempeña el papel de cátodo en la aleación de cuproníquel, dificultando la ocurrencia de la reacción de oxidación y proporcionando salvaguarda electroquímica.

Finalmente, esta excepcional resistencia a la corrosión del cuproníquel se atribuye a su alta estabilidad en entornos acuáticos, incluyendo aguas marinas y dulces.

4. Conductividad Térmica

El cuproníquel es un metal que suele tener una alta conductividad térmica, lo que significa que el calor se transfiere de forma eficiente. El cuproníquel también contiene zinc, que es un conductor térmico superior al cobre, por lo que la conductividad térmica general es mayor cuando el cuproníquel contiene zinc. La estructura cristalina del cuproníquel se caracteriza por una disposición aleatoria de partículas esféricas densamente dispuestas, lo que lo convierte en un buen conductor del calor. Estos factores se combinan para dar al cuproníquel una excelente conductividad térmica.

5. Conductividad Eléctrica

Como metal, el cuproníquel suele tener una alta conductividad eléctrica, lo que le permite transferir electricidad de forma eficiente. Además, el zinc del cuproníquel tiene una conductividad eléctrica superior a la del cobre, lo que ayuda a aumentar la conductividad eléctrica general, y la estructura cristalina densamente empaquetada del cuproníquel permite que los electrones se muevan libremente, lo que se traduce en una mayor conductividad eléctrica.

6. Fuerza, Resistencia al Desgaste

El cuproníquel, una aleación de cobre y zinc, tiene un buen equilibrio entre dureza y flexibilidad, alta resistencia y una excelente resistencia al desgaste. También tiene una estructura uniforme, con finas partículas de cristal dispuestas aleatoriamente. Esto distribuye la tensión uniformemente y mejora la resistencia, al tiempo que recoge el material de desgaste de partículas de cristal fino.

Concretamente, cuando los materiales de desgaste causados por la fricción se adhieren a la superficie del cuproníquel, las partículas cristalinas encapsulan el material de desgaste e impiden su avance. Las partículas cristalinas finas recogen el material de desgaste, aumentando así la resistencia al desgaste del cuproníquel. El cuproníquel tiene una superficie lisa y genera menos calor debido a la fricción, lo que aumenta su resistencia al desgaste.

Más Información sobre el Cuproníquel

Magnetismo del Cuproníquel

El cobre es débilmente paramagnético a temperaturas y presiones normales, y el zinc también es débilmente paramagnético a temperaturas y presiones normales, pero el cuproníquel, una aleación de ambos, es un material no magnético.

Esto está estrechamente relacionado con la alta conductividad del cuproníquel. Cuando un metal se expone a ondas electromagnéticas, se genera un campo magnético que puede generar una corriente eléctrica dentro del metal (interferencia electromagnética), lo que puede ser un problema en circuitos de alta frecuencia, por ejemplo. Sin embargo, el cuproníquel no genera campo magnético y no causa interferencias electromagnéticas, por lo que es adecuado para componentes de circuitos eléctricos como los de alta frecuencia.

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Alambre Deformado

¿Qué es el Alambre Deformado?

El alambre deformado es un material de alambre macizo con diversas formas de sección transversal distintas de la redonda, hexagonal, cuadrada o rectangular.

El alambre deformado ofrece un importante ahorro de costes en comparación con los procesos convencionales de corte, rectificado y transformación de chapa. Pueden producirse por estirado o laminado en frío, y sus ventajas incluyen reducción de peso, mejora del rendimiento, simplificación del proceso, mayor precisión y superficies metálicas lisas.

Los muelles de alambre deformado tienen elevadas propiedades elásticas cuando se deforma la sección transversal. El templado y revenido proporcionan una excelente rectitud, un mayor límite elástico y un alto límite elástico, lo que mejora la durabilidad. Los materiales del alambre deformado pueden seleccionarse entre acero al carbono, acero aleado, acero inoxidable, cobre y aleaciones de cobre, titanio y aleaciones de titanio, etc.

Usos del Alambre Deformado

El alambre deformado tiene una amplia gama de aplicaciones. Se utiliza no sólo para piezas mecánicas como clavijas partidas y muelles, sino también para cantos de esquí, collares, alambre de calefacción eléctrica en alfombras eléctricas, correas de relojes de pulsera, monturas de gafas, alambre para trastes de guitarra y raíles de maquetas. Además, puede emplearse en anillos de pistón y piezas de transmisión de automóviles, maquinaria industrial diversa, la industria del petróleo y el gas, la industria minera y del agua, la industria del papel y la pasta de papel, y cables metálicos para silvicultura y grúas.

Los alambres deformados se utilizan a menudo como muelles. Se utilizan en muelles para electrodomésticos y equipos ofimáticos, muelles para embragues de automóviles, frenos, brazos de limpiaparabrisas y encendedores, muelles para frenos de bicicletas, etc. Si se deforma la forma transversal del muelle, es posible conseguir una mayor capacidad de carga y una vida útil más larga en comparación con los muelles redondos generales. El diámetro exterior de la bobina es menor que el de un muelle redondo con el mismo par, lo que permite que el muelle sea más compacto y ligero.

Principio del Alambre Deformado

Los alambres deformados de diversas secciones transversales pueden fabricarse mediante estirado en frío o laminado en frío de bobinas, que son materiales de secciones transversales circulares generales. El material se trata superficialmente como una bobina, después se trefila o se enrolla utilizando una matriz mientras se estira la bobina, se vuelve a enrollar y se recuece según sea necesario. Los alambres deformados utilizados para materiales de muelles se templan y revenen.

Por ejemplo, en el caso de los muelles de torsión, la durabilidad del alambre circular es aproximadamente el doble que la del alambre deformado con el mismo diámetro exterior y el mismo número de arrollamientos. Del mismo modo, para el mismo número de arrollamientos y la misma longitud libre, la durabilidad es aproximadamente seis veces superior.

Pueden utilizarse diversos tratamientos superficiales para aumentar la resistencia a la corrosión y mejorar el aspecto. Por ejemplo, los revestimientos superficiales con zinc o aleaciones de zinc y aluminio proporcionan una mayor resistencia a la corrosión. Recubrimientos como la resina permiten la identificación por el color, que también puede ser coloreado en el acero inoxidable.

Tipos de Alambre Deformado

Los alambres deformados están disponibles en una amplia variedad de materiales. Algunos ejemplos de materiales son el alambre de hierro, el alambre de acero, la cuerda de piano, el alambre de acero inoxidable, el alambre de aluminio, el alambre de bronce fosforoso, el alambre de latón, el alambre de cobre, el acero especial y la alpaca. El alambre de hierro incluye el alambre de hierro recocido, el alambre de acero al carbono para estampación en frío, el alambre de hierro galvanizado y el alambre de hierro zincado con aluminio.

La dureza del alambre deformado es HRC 40-50 para el alambre de piano, HRC 35-45 para el alambre de acero duro, HRC 45-52 para el alambre templado en aceite, HRC 95-105 para el alambre mate y HRC 35-45 para el alambre de acero inoxidable.

Además, ejemplos específicos de cargas de alambre deformado incluyen bobinas, bobinas sin carrete, portadores y carretes. Las formas de la sección transversal del alambre deformado incluyen el alambre liso, el alambre liso cuadrado, el alambre semirredondo, el alambre trapezoidal, el alambre triangular, el alambre pentagonal, el alambre hexagonal, el alambre ovalado, el alambre en forma de diamante, el alambre cónico, el alambre en forma de talco, el alambre convexo, el alambre en forma de gafa, el alambre en forma de gafa semirredonda y el alambre trapezoidal cobra redonda.

¿Cómo Elegir un Alambre Deformado?

El alambre deformado es un material de alambre que tiene propiedades funcionales propias y puede obtenerse fácilmente cerca del producto final, lo que tiene ventajas como la simplificación del proceso de fabricación al eliminar la necesidad de procesar la superficie y la reducción de costes.

La modificación de las propiedades de cada tipo de material base proporciona propiedades adecuadas para diferentes aplicaciones. En los aceros con bajo contenido en carbono, el laminado templado y el revenido facilitan el conformado y el tratamiento posterior. En los aceros de alto contenido en carbono y aleados, el revenido en aceite y el temple por inducción crean una microestructura de acero homogeneizada y mejor estabilizada, que puede mejorar la resistencia a la tracción y las propiedades a la fatiga. Los aceros inoxidables también se templan laminados y revenidos.

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Recocido

¿Que es el Recocido?

El recocido es un tipo de proceso de tratamiento térmico que se utiliza para eliminar las tensiones internas que se producen cuando se endurecen los metales.

El recocido permite ablandar el material y mejorar su ductilidad, lo que facilita su posterior transformación. El recocido también se conoce como recocido o recocido.

En general, recocido suele referirse a recocido completo, pero también existen otros tipos de recocido. Dependiendo del material, el recocido se completa calentando a una temperatura adecuada y enfriando después lentamente. Este tratamiento térmico es lo contrario del temple, que endurece el material.

Usos del Recocido

El recocido se utiliza a menudo para productos cortados, forjados o prensados. Los componentes de automoción son especialmente representativos. El objetivo del recocido es facilitar el corte, la forja y el prensado en procesos posteriores.

Sin recocido, la estructura de los metales y otros materiales no es uniforme, lo que puede provocar deformaciones o, en el peor de los casos, su destrucción en procesos de mecanizado posteriores. En los metales, el recocido es un proceso por el que la estructura cristalina alterada por el temple o el mecanizado se restablece mediante calentamiento y enfriamiento lento.

Del mismo modo, en los semiconductores, se inyectan diferentes elementos, como arsénico o fósforo, en los sustratos de silicio para restaurar la estructura cristalina alterada, y el tratamiento térmico puede generar enlaces entre los elementos dopados y los átomos de silicio o entre los átomos de silicio.

Principios del Recocido

La finalidad del recocido difiere entre el tratamiento de los metales y el de los semiconductores. En el tratamiento de metales, el objetivo es ablandar el material y uniformizar la estructura.

En cambio, cuando se tratan semiconductores, el objetivo es restaurar la estructura cristalina rota.

1. Recocido en Metales

El tipo más común de recocido en metales se denomina “recocido completo”. Se trata de una técnica en la que el material se calienta hasta alcanzar la capa cristalina homogénea, la fase austenita, y después se enfría gradualmente desconectando el sistema de calentamiento.

El recocido completo mejora la trabajabilidad y elimina las tensiones internas.

2. Recocido en Semiconductores

Los enlaces rotos en los cristales semiconductores pueden volver a unirse aplicando calor. Esto se debe a que los átomos que se encuentran en posiciones desordenadas pueden desplazarse a sus posiciones correctas, los puntos de red, mediante la aplicación de calor.

Tipos de Recocido

Aparte del recocido perfecto descrito anteriormente, existen los siguientes tipos de recocido, que deben utilizarse en función de la aplicación.

1. Recocido Isotérmico

Este método es adecuado para ablandar materiales como el acero para herramientas, el acero aleado y el acero de alta aleación. Implica un proceso de enfriamiento en el que el material se fija a una temperatura determinada durante el enfriamiento. Se caracteriza por un tiempo de trabajo más corto en comparación con el recocido total.

2. Recocido por Difusión (Homogeneización)

El objetivo del recocido por difusión es eliminar la segregación elemental. Los oligoelementos, como el carbono, se añaden a los materiales de acero para conseguir las propiedades requeridas, pero estos elementos se segregan significativamente en los materiales de acero inmediatamente después de la solidificación, por ejemplo, tras la soldadura.

El recocido por difusión difunde los elementos calentando el material para uniformizar la composición.

3. Recocido de Esferoidización

Este método se utiliza cuando la concentración de carbono en el acero es elevada. En estos aceros, la cementita está estratificada o reticulada, lo que no permite una buena trabajabilidad. Recociendo el acero en este estado, la cementita puede hacerse esférica y dispersarse uniformemente en el material, mejorando así la trabajabilidad.

4. Recocido de Distensión

Tras el tratamiento térmico, el mecanizado y la soldadura, siempre existen tensiones residuales en el interior de los materiales metálicos. Si la tensión residual no se controla, se producirá una deformación del material cuando la tensión residual se libere por algún motivo.

Para eliminar la tensión que es la causa de la tensión interna, el material se calienta lentamente hasta una temperatura determinada y luego se enfría lentamente para evitar la deformación.

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Juntas de virola

¿Qué es una Junta de Virola?

Son juntas que se utilizan para conectar tuberías de virola entre sí. Los accesorios se utilizan para conectar tuberías y válvulas. Los métodos de conexión utilizados para los accesorios incluyen rosca, brida y virola.

Entre los accesorios, las virolas se utilizan en un entorno más higiénico. Son especialmente fáciles de desmontar en comparación con los racores roscados y bridados. Suelen utilizarse en situaciones en las que es necesario desmontarlos y limpiarlos. Las juntas utilizadas están especialmente diseñadas para este fin.

Usos de las Juntas de Virola

Virolas también se conocen como tubería sanitaria o accesorios sanitarios. Por sanitario se entiende higiénico. Al poder montarse y desmontarse sin necesidad de herramientas, se utilizan en zonas que se desmontan con frecuencia para su limpieza, etc.

El interior de las tuberías con virola se caracteriza por la ausencia de superficies irregulares, lo que las hace excelentes para la limpieza. El hecho de que haya poca acumulación de líquido también reduce el riesgo de objetos extraños y bacterias. Debido a estas características, se utiliza en la industria farmacéutica, cosmética y alimentaria.

Principios de las Juntas de Virola

La junta con virola consta de tres partes: el tubo , la junta y la banda de sujeción. La brida del tubo tiene una ranura grabada. Por otro lado, la junta utilizada no es de la construcción plana habitual, sino que tiene un saliente en forma de cruz que encaja en la ranura del tubo. Cuando se conectan dos tubos, se utiliza una junta especial entre ellos para garantizar un sellado hermético. Las bridas conectadas se aseguran fijándolas entre sí con una banda de apriete. El apriete puede hacerse a mano, no se necesitan herramientas.

La junta puede cambiarse en función del fluido utilizado. La más común es la junta de silicona blanca. Se han desarrollado otros tipos, como PTFE, fluoroelastómero, EPDM, NBR y Saniclean.

Existen dos tipos de juntas de virola: tipo A y tipo B. El tipo A tiene una sección transversal en forma de L y la junta está elevada en la periferia. El tipo B, en cambio, tiene una sección transversal plana; el tipo A es menos propenso a la desalineación cuando se coloca en la brida de virola.