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¿Qué son las Cámaras de Infrarrojos?

Las cámaras de infrarrojos son cámaras que producen imágenes captando luz “infrarroja”, un tipo de radiación electromagnética.

La luz infrarroja se refiere a la luz con longitudes de onda entre 780 y 100 000 nm. Las cámaras digitales normales utilizan luz visible, que es visible para el ojo humano, pero es difícil captar imágenes en la oscuridad o en otros entornos donde no hay una fuente de luz.

En cambio, las cámaras de infrarrojos utilizan luz infrarroja. La radiación infrarroja es emitida por todos los objetos con calor, excepto por los objetos en el cero absoluto, por lo que, a diferencia de las cámaras normales, una cámara de infrarrojos que puede detectar la radiación infrarroja puede tomar imágenes independientemente de la presencia o ausencia de una fuente de luz.

Usos de las Cámaras de Infrarrojos

Las cámaras de infrarrojos pueden detectar la radiación infrarroja que no pueden captar las cámaras digitales normales. Se utilizan como cámaras de seguridad y cámaras de vigilancia porque pueden utilizarse sin problemas en la oscuridad, lo que resulta difícil de captar para las cámaras digitales normales.

La información sobre el calor y la temperatura de los objetos, así como su composición, puede comprobarse a partir de la radiación infrarroja que emiten los objetos filmados. Por este motivo, las cámaras de infrarrojos se utilizan mucho más que para simples aplicaciones fotográficas, como el control de la temperatura y las inspecciones en procesos de producción e infraestructuras.

Principios de las Cámaras de Infrarrojos

Las cámaras de infrarrojos son cámaras especiales que utilizan luz infrarroja, pero la configuración de sus equipos y su principio de funcionamiento es básicamente el mismo que el de una cámara digital normal. Las cámaras de infrarrojos llevan incorporado un sensor de detección de infrarrojos que actúa de forma similar al “sensor de imagen” de una cámara digital normal. Los sensores infrarrojos están formados por una matriz regular de elementos diminutos llamados píxeles.

Las cámaras de infrarrojos fabricadas con antimonio de indio, por ejemplo, pueden detectar la radiación infrarroja en el rango de 1,5-5,1 µm, que varía de un material a otro. Por lo tanto, es importante comprobar que los infrarrojos emitidos por el objeto que se va a fotografiar están dentro del rango de detección antes de utilizarlas.

Al igual que las cámaras digitales normales, las cámaras de infrarrojos también están equipadas con un objetivo que dirige la luz captada hacia el sensor. Existen diferentes tipos de objetivos, como los normales y los de primer plano, y la cámara más adecuada debe seleccionarse en función del tamaño del objeto que se va a fotografiar.

Construcción de una Cámara de Infrarrojos

Existen dos tipos de estructuras de cámara de infrarrojos: cuántica y no refrigerada.

1. Tipo Cuántico

Esta utiliza elementos de imagen infrarroja hechos de semiconductores compuestos con anchos de banda prohibidos estrechos, como seleniuro de plomo (PbSe), telururo de mercurio y cadmio (HgCdTe) y antimonuro de indio (InSb). Se enfrían a temperaturas criogénicas para eliminar los efectos del ruido de disparo.

2. Tipo No Refrigerado

Esta utiliza bolómetros, elementos piroeléctricos y termopares fabricados mediante técnicas de microfabricación. La calidad de imagen es inferior a la del tipo cuántico, pero no requiere refrigeración y ha ido en aumento en los últimos años.

Cómo Elegir una Cámara de Infrarrojos

Hay una serie de puntos que deben tenerse en cuenta a la hora de instalar una cámara de infrarrojos sobre el terreno.

1. Alcance de la Iluminación

Dado que las cámaras termográficas sólo captan imágenes hasta donde alcanza la luz infrarroja, pueden tener un alcance menor de noche que de día, en función del alcance del sensor de infrarrojos. La distancia de irradiación infrarroja varía según los modelos y suele estar entre 15 y 30 metros. Es necesario comprobar la distancia de irradiación de la cámara que se va a instalar en la obra o lugar de construcción.

2. Uso en Exteriores

Son adecuadas las cámaras que pueden instalarse en exteriores. Las cámaras de interior son vulnerables a la luz solar intensa, la lluvia y el viento y pueden funcionar mal si se instalan en el exterior. Las cámaras de exterior duraderas con funcionalidad de infrarrojos y características de resistencia al polvo y al agua pueden instalarse en entornos difíciles y proporcionar imágenes nocturnas fiables.

3. Facilidad de Instalación

Dado que los proyectos de construcción y edificación suelen tener un periodo de construcción fijo, resulta costoso y lleva mucho tiempo instalar cámaras y cableado cada vez que se cambia de emplazamiento. Por lo tanto, son adecuadas las cámaras fáciles de instalar y desmontar. Algunos tipos no requieren cableado y son fáciles de desplazar.

4. Supervisión Remota

Las cámaras que pueden comprobar las grabaciones en un smartphone o un PC son útiles para filmar obras y lugares por la noche. Las cámaras que se pueden supervisar a distancia permiten comprobar las grabaciones realizadas en casa y son adecuadas para la vigilancia nocturna. También hay cámaras de seguridad con conexión Wi-Fi o LTE que no requieren una conexión LAN por cable.

¿Qué son los Materiales Aislantes?

Los materiales aislantes son materiales que tienen dificultades para conducir la electricidad o que no la conducen.

Ejemplos típicos son los plásticos y el caucho. Un material que conduce fácilmente la electricidad se denomina conductor, mientras que un material con la característica de conductor que cambia a aislante en función de condiciones como la temperatura se denomina semiconductor.

La diferencia en las propiedades físicas tiene su origen en los electrones libres que pueden moverse libremente dentro de un material, y cuando se genera una diferencia de tensión en un material en el que existen electrones libres, éstos se mueven y fluye una corriente eléctrica. Los materiales aislantes tienen poco o ningún movimiento de electrones libres, por lo que no fluye corriente.

Usos de los Materiales Aislantes

Los materiales aislantes se utilizan para recubrir placas y cables en los que se integran componentes electrónicos. Los materiales aislantes pueden utilizarse para proteger los cables del contacto eléctrico entre sí, ya que el contacto entre cables conductores de electricidad puede provocar fallos de funcionamiento. Aparte de los cables para fuentes de alimentación, la mayoría de los productos de cable, como los cables LAN y USB, también utilizan materiales aislantes. Pueden utilizarse materiales aislantes como el caucho y el vinilo.

Los materiales aislantes se utilizan a veces cuando se aplica podding (recubrimiento) a la superficie de los elementos de una placa de circuito impreso para evitar que se mojen con el agua.

Principio de los Materiales Aislantes

La diferencia entre los materiales aislantes y conductores viene dada por la presencia o ausencia de electrones libres, que viene determinada por la brecha energética entre la banda de conducción y la banda de valencia.

Los electrones de valencia, que se comparten con los átomos circundantes en los enlaces covalentes que componen el material, existen en una región denominada banda de valencia, que tiene un nivel de energía bajo. Los electrones de valencia en este nivel no se mueven cuando se aplica una diferencia de tensión. Por otro lado, existe una región en la materia llamada banda de conducción, que tiene un nivel de energía más alto que la banda de valencia, y la diferencia de energía entre la banda de conducción y la banda de valencia se denomina brecha de banda. Cuando los electrones de la banda de valencia reciben energía luminosa, térmica o eléctrica y cruzan la brecha de energía para alcanzar la banda de conducción, se mueven como electrones libres y fluye una corriente.

Los conductores casi no tienen banda de energía. Muchos electrones pasan fácilmente a la banda de conducción, con lo que hay más electrones libres y fluye la corriente. Por el contrario, los materiales aislantes tienen una gran brecha de energía y no pasan fácilmente a la banda de conducción, por lo que hay pocos electrones libres y no fluye la corriente. Sin embargo, cuando reciben grandes energías por encima de la banda de energía, como los rayos, incluso los aislantes pueden pasar a la banda de conducción y fluir la corriente.

Tipos de Materiales Aislantes

Existen varios materiales aislantes con características diferentes.

1. Materiales Aislantes Gaseosos

Aire, hexafluoruro de azufre (SF6), dióxido de carbono gaseoso, etc., utilizados principalmente a presión; el SF6 se sintetiza a partir de azufre y flúor gaseosos y se ha utilizado en disyuntores aislados con gas y transformadores aislados con gas debido a su superior rigidez dieléctrica, pero su uso se está frenando debido a su elevado potencial de calentamiento global.

2. Materiales Aislantes Líquidos

Algunos ejemplos son el aceite vegetal, el aceite aislante sintético y el aceite mineral. Los aceites vegetales se utilizan como materia prima para aceites aislantes, mientras que los aceites aislantes sintéticos y los aceites minerales se utilizan para aislar y refrigerar equipos eléctricos rellenos de aceite, como cables, condensadores y transformadores.

3. Materiales Aislantes Sólidos

Se utilizan la mica, la cerámica y el vidrio. La mica es un cristal natural con gran resistencia al calor y propiedades aislantes que se transforma en cintas, láminas y placas, muy utilizadas para el aislamiento de bobinas. La cerámica, formada a partir de polvos minerales y sinterizada a altas temperaturas, se utiliza en envases de semiconductores y aislantes de alta frecuencia. El vidrio es duro y quebradizo, pero es transparente, tiene buena resistencia al calor y propiedades aislantes y puede utilizarse en tubos de rayos catódicos y bombillas.

4. Materiales Fibrosos Orgánicos

Algunos ejemplos son la seda, el hilo de algodón, el papel, el poliéster y el nailon. El papel se ha impregnado durante mucho tiempo con aceite aislante y se ha utilizado para aislar equipos eléctricos llenos de aceite.

5. Materiales a Base de Pintura

Se fabrican disolviendo resinas sintéticas o naturales en un disolvente. Las pinturas aislantes, como los barnices de esmalte y los barnices de bobina, se utilizan para materiales de tratamiento aislante.

6. Materiales a Base de Caucho

El caucho de silicona, el caucho de etileno-propileno, el caucho butílico y el caucho natural se utilizan para productos moldeados y revestimientos de cables.

7. Materiales a Base de Resina

Las resinas naturales como la colofonia y el serac se utilizan como materias primas para pinturas aislantes. Las resinas sintéticas incluyen resinas termoplásticas y termoendurecibles, que se utilizan ampliamente en recubrimientos aislantes, revestimientos de cables y productos laminados y moldeados.

¿Qué son las Grúas Móviles?

Las grúas móviles son grúas de elevación y descarga que se instalan en el techo del edificio de almacenes.

Una estructura con vigas y raíles sobre la que puede desplazarse la grúa se denomina pista de rodadura. Un puente grúa es un dispositivo que transporta una carga suspendida mientras se desplaza por esta pista. Normalmente, las vías de grúas móviles se disponen a lo largo de ambas paredes laterales de un edificio.

Las grúas móviles suelen estar equipadas con tres movimientos: traslación, desplazamiento e izado. Esto permite que el gancho de la grúa se mueva tridimensionalmente, lo que permite a la grúa mover cargas suspendidas en cualquier lugar del edificio.

Usos de las Grúas Móviles

Las grúas móviles se utilizan en todas partes en aplicaciones industriales y comerciales. Algunos usos específicos son:

• Para elevación y descarga en almacenes automatizados y grandes depósitos
• Para el mantenimiento de grandes equipos como turbinas y generadores
• Para cargar y descargar productos en plantas de galvanizado por electrodeposición
• Para la carga y descarga de productos intermedios en plantas de refinado de metales

Principio de las Grúas Móviles

Las grúas móviles constan de un alimentador de energía, una viga, una silla de montar, un carro, una unidad de potencia y un bloque de gancho de cable.

1. Unidad de Alimentación

Las grúas móviles funcionan principalmente con energía eléctrica. Los alimentadores de energía que suministran electricidad a las grúas móviles en movimiento son principalmente cables de cortina o pantógrafos. Un cable de cortina es un cable que cuelga hacia abajo como una cortina.

El punto de relevo se apoya en una polea, que se desplaza y absorbe la dilatación y contracción a medida que la grúa se desplaza. Se utiliza en grúas pequeñas con recorridos cortos y cargas de elevación reducidas.

Los pantógrafos constan de una piedra deslizante y un muelle, que suministra energía cuando el conductor y la piedra deslizante entran en contacto bajo una tensión aplicada. Aplicable a grúas móviles de desplazamiento rápido y grúas de gran tamaño.

2. Viga

Una viga es una estructura que soporta toda la grúa. Está sometida a la carga de la carga suspendida y debe ser lo suficientemente fuerte como para soportar la carga máxima. La resistencia debe estar garantizada, pero el peso debe ser ligero, por lo que la viga se diseña con la forma y estructura óptimas para la longitud y la carga.

Las grúas móviles de construcción sencilla utilizan acero en forma de I, que se refuerza con estructuras angulares o de celosía a medida que la carga de elevación se hace más pesada.

3. Monturas

La silla es la parte motriz a la que se fijan las ruedas para desplazarse por la pista. Se seleccionan ruedas suficientemente fuertes para soportar la viga.

Dependiendo de la estructura de la pista, los sillines se fabrican de forma que cuelguen de la viga en I o se desplacen sobre raíles. Si existe riesgo de contacto con paredes u otras superficies al final de la pista, se coloca un material amortiguador o similar.

4. Carros

Los carros son bogies que se desplazan sobre la viga junto con bloques de gancho y cables. La estructura difiere según el tipo de grúas móviles, y algunas llevan un asiento para el conductor unido al carro.

5. Unidad de Potencia

El grupo motor es la unidad de potencia que permite el funcionamiento de la grúa. La mayoría de las grúas móviles están formadas por un motor y un reductor. En el caso del motor, se utiliza un motor de cable o similar para velocidades variables. En los últimos años, se suelen utilizar combinaciones de inversores y motores de inducción de jaula.

La potencia necesaria para la unidad de potencia es mayor para la elevación, la marcha y el desplazamiento, en este orden. El grupo elevador levanta la carga suspendida izando un cable de acero o un bloque de gancho. La unidad de potencia de elevación también está equipada con un freno para evitar que la carga caiga por su propio peso. Las grúas móviles más pequeñas también pueden utilizar un bloque de cadena accionado por el hombre como unidad motriz de traslación y desplazamiento.

Tipos de Grúas Móviles

Las grúas móviles pueden dividirse en varios tipos según su construcción.

1. Grúas Móviles de Polipasto

Son grúas móviles que utilizan un polipasto como dispositivo de elevación. Pueden instalarse a bajo coste, ya que pueden utilizarse polipastos prefabricados. Se utilizan como grúas móviles relativamente pequeñas.

2. Grúas Móviles de Tipo Club Trolley

Este tipo de grúas móviles utiliza un carro club con equipo de elevación y traslación. Se emplean en grúas de mayor tamaño que las grúas de polipasto. Se caracterizan por su robustez y facilidad de mantenimiento. Sin embargo, son más caras que las grúas de polipasto porque se diseñan individualmente para adaptarse al espacio de instalación y a la capacidad requerida.

3. Grúas Móviles de Cable

Las grúas móviles son puentes grúa accionados por cable con un carro que no dispone de dispositivo de traslación o elevación. El carro en sí es fácil de construir, por lo que se puede reducir el peso total de la grúa. Sin embargo, tiene el inconveniente de que el cable se deteriora rápidamente con el tiempo debido al desgaste.

¿Qué son los Tornillos de Plomo?

El tornillo de Plomo es un elemento de la máquina que convierte el movimiento rotativo de un eje de tornillo en movimiento lineal por medio de una tuerca unida al eje del tornillo.

Los tornillos de plomo permiten convertir el movimiento rotativo de un motor rotativo en movimiento lineal. Existen dos tipos de tornillos de plomo: tornillos de corredera y tornillos de bolas con bolas miniatura.

Los husillos de bolas, en particular, utilizan bolas para reducir la fricción y proporcionan una estructura que permite un funcionamiento suave. En cualquier caso, son un elemento mecánico indispensable en los actuadores.

Aplicaciones de los Tornillos de Plomo

Los tornillos de plomo se utilizan en muchos centros de fabricación donde se requiere movimiento lineal, ya que se fabrica una gran variedad de motores que se utilizan como fuente de energía típica para el movimiento giratorio.

En máquinas herramienta de control numérico, se utilizan para mover fresas y piezas de trabajo, como el movimiento de pedestal. Algunos ejemplos concretos de uso son los centros de mecanizado, las fresadoras, las rectificadoras y los tornos.

Además, los tornillos de plomo también se utilizan en robots industriales, diversos equipos de transporte, equipos relacionados con semiconductores, máquinas de moldeo por inyección, maquinaria de impresión, impresoras gráficas en color, trazadores XY y máquinas de dibujo automático. En los automóviles, también se utilizan en mecanismos para ajustar la posición de irradiación de los faros.

Principio de los Tornillos de Plomo

La conversión del movimiento de rotación en movimiento lineal mediante un tornillo de plomo se debe al paso del tornillo. La formación en espiral continua del tornillo permite que las piezas roscadas internamente que engranan con el eje del tornillo se muevan continuamente en la dirección axial donde se forma la rosca externa.

Al realizar una rotación del eje roscado, las piezas con rosca interna pueden desplazarse un paso. El sentido de desplazamiento también puede modificarse cambiando el sentido de giro.

Existen dos tipos de tornillos de plomo: tornillos deslizantes, en los que las roscas macho y hembra engranan directamente, y tornillos de bola, que utilizan bolas para reducir la fricción. Sin embargo, el principio de conversión de movimiento rotativo y lineal es el mismo para ambos.

Tipos de Tornillos de Plomo

Existen dos tipos de tornillos de plomo: tornillos de corredera y tornillos de bola. Los husillos deslizantes pueden clasificarse a su vez en los siguientes tipos:

1. Husillos Triangulares

La rosca del tornillo tiene forma triangular equilátera. Es prácticamente igual a un tornillo de fijación general. Se pueden formar por laminación, lo que facilita el trabajo con ellos, pero no son adecuados para piezas que transmiten potencia.

2. Tornillos Trapezoidales

Tornillos deslizantes con un perfil de rosca trapezoidal de 29°, 30°, etc. Son fáciles de procesar hasta cierto punto y también pueden utilizarse para la transmisión de potencia. Los materiales más utilizados para los tornillos trapezoidales son el acero al carbono para fines estructurales de maquinaria y el acero inoxidable austenítico, que es duro y duradero para productos de uso general.

3. Tornillos Cuadrados

Las roscas tienen forma rectangular cuadrada. Aunque su posicionamiento no es muy preciso, estos tornillos son ventajosos para la transmisión de potencia. Se utilizan principalmente en áreas donde se transmiten grandes fuerzas, como prensas y gatos.

Las tuercas utilizadas como piezas de acoplamiento para estos Tornillos de Plomo suelen ser de bronce fundido o resina poliacetal (POM).

Más Información sobre los Tornillos de Plomo

Precisión de los Husillos de Bolas

Los husillos a bolas incorporan bolas rodantes para reducir la fricción entre el eje giratorio y las piezas del lado de la tuerca, que son impulsadas a un movimiento lineal por el movimiento giratorio. Pueden combinarse varias piezas y se han establecido normas industriales internacionales y nacionales.

Existen cuatro grados de precisión definidos por normas.        Cuanto menor es el número, mayor es la precisión; cuanto mayor es el número, menor es la precisión.

C0 a C5 se utilizan para husillos de bolas de posicionamiento, mientras que C7, se utiliza para husillos de bolas de transporte. Los principales grados de precisión de los husillos a bolas son los siguientes:

1. Precisión de Avance
La precisión de avance puede entenderse como precisión de posicionamiento: C0 a C5 son lineales y direccionales, mientras que C7 se define por el error en el desplazamiento relativo a 300 mm.

2. Precisión de Montaje
La precisión de montaje de los husillos a bolas viene definida por una serie de elementos. Para cada grado, se definen los valores admisibles de las dimensiones estándar para la excentricidad circunferencial de cada parte del eje giratorio y el paralelismo de la circunferencia exterior de la tuerca.

3. Par de Precarga
El par de precarga es el par necesario para el posicionamiento con husillos de bolas. Si la holgura entre el eje del husillo, la bola y la tuerca es demasiado grande, no es posible un posicionamiento preciso. Si la holgura es pequeña, se requiere un par de apriete para el funcionamiento, que viene definido por la norma.

¿Qué son los Cables Multinúcleo?

Los cables multinúcleo son cables con dos o más conductores internos. Se utilizan tanto para el cableado de señales como para la alimentación eléctrica.

La energía eléctrica, por ejemplo para uso doméstico, suele tener circuitos monofásicos. Por lo tanto, se utilizan dos o tres cables, incluido el de tierra, para suministrar energía. Para el suministro de energía en la industria, se utilizan circuitos trifásicos, por lo que se emplean cables multinúcleo con tres o cuatro cables incluyendo tierra.

Los cables multinúcleo con más de cuatro conductores internos suelen utilizarse para cables de señal. Para los cables telefónicos, a veces se utilizan cables multinúcleo con más de 100 hilos de núcleo interno. Para la transmisión de señales de corriente débiles que son vulnerables al ruido, a veces se aplica una capa conductora llamada apantallamiento para proporcionar contramedidas.

Usos de los Cables Multinúcleo

Los cables multinúcleo se emplean siempre para hacer funcionar equipos motorizados. También se utilizan en los acondicionadores de aire domésticos y son uno de los componentes más utilizados en el mundo. Los usos específicos son los siguientes:

• Para el cableado de alimentación de los acondicionadores de aire domésticos
• Cableado de alimentación de bombas industriales
• Para el cableado de entrada de secuenciadores
• Cableado de entrada para sistemas de control descentralizados.

Los circuitos eléctricos requieren una vía de ida y otra de retorno, excepto cuando un extremo está conectado a tierra. Por ello, a menudo se utilizan dos o más hilos multiconductores.

En las grandes instalaciones industriales, se utilizan muchos sensores, como los finales de carrera, cada uno de los cuales envía señales a través de dos o más conductores, y se aprovechan para reducir las horas de trabajo instalando un tablero de bornes cerca de la máquina y utilizando un cable multinúcleo con varias decenas de conductores para transmitir las señales juntas a la unidad de control.

Principio de los Cables Multinúcleo

Los cables multinúcleo constan de cubierta, conductor, revestimiento aislante e inclusiones.

1. Cubierta

La cubierta es el revestimiento exterior protector del cable. Se utilizan materiales aislantes resistentes, como el caucho o el polietileno. Es un componente diseñado para proteger el núcleo del cable del entorno externo, como la luz solar y el agua de lluvia. En el caso de los cables apantallados, se aplica un apantallamiento metálico, como cinta de cobre, entre la cubierta y el núcleo del cable. Sheath se escribe vaina en inglés y se refiere a un revestimiento como una funda.

2. Conductor

Un conductor es una pieza metálica que sirve de vía para la electricidad. Se utiliza el cobre porque tiene poca resistencia eléctrica y es menos caro que la plata. Otra ventaja del cobre es que, entre los metales, es blando y flexible. El conductor puede ser de un solo hilo o de hilo trenzado.

Los cables LAN pueden tener una estructura de un solo hilo, mientras que los cables multinúcleo casi siempre utilizan una estructura de hilo trenzado. La estructura de alambre trenzado consiste en múltiples conductores finos trenzados para formar el alambre central, y tiene la ventaja de su gran flexibilidad.

3. Revestimiento Aislante

El revestimiento aislante es una película que aísla el conductor. En la mayoría de los casos, se utiliza vinilo o materiales similares. Los revestimientos aislantes pueden ser de colores o llevar impresos los números de los hilos conductores para evitar errores de conexión.

4. Inclusiones

Las inclusiones son materiales que se rellenan entre los hilos conductores. Se utilizan cuerdas de papel o yute. Se rellenan para estabilizar la disposición de los hilos conductores.

Tipos de Cables Multinúcleo

Los cables multinúcleo tienen diferentes construcciones dependiendo del uso al que se destinen. Los siguientes son los cables típicos utilizados como cables multinúcleo.

1. VCT/VCTF

Cables con cubierta de vinilo. Se utiliza para cableado que se desplaza, por ejemplo, para tomas de corriente y herramientas eléctricas. Estos cables se utilizan mucho porque son robustos y baratos.

2. 2PNCT/WCT

Cable con cubierta de caucho sintético o natural. La cubierta es robusta y flexible y se utiliza, por ejemplo, en el interior de soportes de cables. Se utilizan en entornos aún más duros que los cables cabtyre de vinilo.

3. CVV/CVVS

CVV/CVS es un cable con cubierta de vinilo y representa los cables multiconductores; no es infrecuente utilizar 10 o más conductores y se emplea para el cableado de control en equipos industriales, etc. CVVS es un cable con una capa de blindaje y se emplea para transmitir señales analógicas, etc.

¿Qué es una Fibra de Carbono?

Las fibras de carbono son materiales compuestos que consisten principalmente en carbono y se caracterizan por ser ligeras y resistentes.

Estas fibras se fabrican mediante un proceso en el cual se somete un compuesto orgánico en forma de fibra a un tratamiento ignífugo, seguido de un proceso de sinterización a alta temperatura, generalmente a 1.000 °C o más. Durante este proceso, se eliminan los átomos de hidrógeno y nitrógeno del compuesto orgánico utilizado como materia prima, lo que resulta en un contenido de carbono del 90% o superior en las fibras resultantes. Estas fibras de carbono son conocidas por su resistencia y rigidez, al mismo tiempo que tienen un peso considerablemente más ligero en comparación con otros materiales.

Usos de las Fibras de Carbono

Las fibras de carbono se utilizan en diversos campos como alternativa a los materiales metálicos, debido a su capacidad para reducir el peso sin comprometer la resistencia. Estas fibras presentan características como flexibilidad, conductividad eléctrica, resistencia a la corrosión y resistencia al fuego, lo que las hace adecuadas para una amplia gama de aplicaciones.

Por lo general, las fibras de carbono se utilizan en forma de materiales compuestos, combinadas con resinas, cerámicas y metales. En el sector aeroespacial, se emplean en aviones, cohetes y satélites, donde se requiere ligereza y alta resistencia. En el ámbito de la ortopedia, se utilizan como prótesis y en equipos de cuidados, como sillas de ruedas y camas de cuidados, debido a su ligereza y facilidad de manejo.

En la industria automotriz, las fibras de carbono contribuyen a la reducción del consumo de combustible al disminuir el peso de los vehículos. Por esta razón, se utilizan en vehículos de carreras desde los primeros días de su desarrollo. También encuentran aplicaciones en artículos deportivos como cañas de golf, cañas de pescar, raquetas de tenis, esquís y tablas de snowboard, gracias a su resistencia y módulo de elasticidad.

En el futuro, se espera que las láminas de fibra de carbono sean utilizadas en la construcción y la ingeniería civil, por ejemplo, para fortalecer la resistencia sísmica de estructuras de hormigón al adherir láminas de fibra de carbono. También podrían utilizarse como alternativa en cables de puentes colgantes y armazones de acero.

Tipos de Fibras de Carbono

Las fibras de carbono se clasifican en dos tipos según su materia prima: fibras de carbono a base de PAN y fibras de carbono a base de brea. En la actualidad, las fibras de carbono a base de PAN son las más utilizadas y representan el 90% de la producción mundial de fibras de carbono.

1. Fibras de Carbono a Base de PAN

Las fibras de carbono fabricadas a partir de fibras de PAN (poliacrilonitrilo) tienen una resistencia y un módulo de elasticidad extremadamente altos y se utilizan ampliamente en campos industriales que requieren una gran fiabilidad, como la industria espacial, y en aplicaciones más familiares, como los artículos de ocio y el equipamiento deportivo.

De todos ellos, el sector industrial es el más utilizado. En el sector del automóvil, se utiliza en capós, alerones, depósitos de gasolina y muchas otras piezas. También se utiliza como material alternativo para piezas metálicas como ballestas y engranajes.

2. Fibras de Carbono a Base de Brea

Las fibras de carbono a base de brea se caracterizan por su módulo de elasticidad ajustable. Por este motivo, se utilizan en piezas que no requieren una gran elasticidad y, viceversa, en productos que sí la requieren. Las fibras de carbono a base de brea se dividen a su vez en fibras de brea mesofásica y fibras de brea isótropa.

La brea mesofásica es una fibra de carbono de alto rendimiento (HPCF) con alta resistencia y alto módulo, obtenida a partir de fibras de brea mesofásica, en las que las moléculas de la materia prima están orientadas en un estado cristalino líquido y presentan anisotropía óptica. En cambio, la brea isótropa presenta una orientación aleatoria de las moléculas que la componen y es ópticamente isótropa.

Las fibras de brea isotrópica resultantes son inferiores a las fibras de brea mesofásica en cuanto a propiedades mecánicas como la resistencia y el módulo, pero por lo demás tienen un rendimiento comparable y son fibras de carbono de uso general (GPCF) con un módulo inferior.

Más Información sobre las Fibras de Carbono

Métodos de Producción de las Fibras de Carbono

Dependiendo de la materia prima, las fibras de carbono se fabrican a partir de fibras de carbono con base de PAN o de fibras de carbono con base de brea.

• Ignifugación: el calentamiento a una temperatura de 200-300°C en el aire oxida las fibras y evita que se fundan en procesos posteriores.
• Carbonización: el calentamiento a 800-1600°C en atmósfera inerte elimina el hidrógeno, el nitrógeno y el oxígeno de las fibras.
• Grafitización: grafitización del carbono mediante calentamiento a 2.500-3.000°C en atmósfera inerte para mejorar el módulo de elasticidad.

1. Fibras de Carbono a Base de PAN
Fabricadas a partir de fibras acrílicas (fibras PAN). En el proceso de ignifugación, las moléculas de las fibras acrílicas se calientan a 200-300 °C en aire para formar una estructura cíclica. En el proceso de carbonización, se aplica calor a más de 1.000 °C en gas inerte para cambiar la estructura molecular en una estructura cristalina de carbono.

Al final del proceso de carbonización se producen fibras de carbono con una gran resistencia y un alto módulo elástico, pero si las fibras se calientan aún más, a 2.000 °C o más, en el proceso de grafitización, la resistencia se reduce ligeramente, pero se obtienen fibras de grafito con un alto módulo elástico.

2. Fibras de Carbono a Base de Brea
Las fibras de carbono a base de brea se obtienen mediante la fabricación de fibras y la sinterización de brea de hulla y brea de petróleo, que quedan tras la destilación del alquitrán obtenido de la destilación seca de hulla y petróleo. Las fibras largas se fabrican a partir de la brea en un proceso de hilatura por fusión previo al proceso de resistencia a la llama, que se estabiliza a continuación para obtener fibras precursoras. Las fibras precursoras se retardan a la llama, se carbonizan y se grafitizan del mismo modo que las fibras de carbono a base de PAN para producir fibras de carbono a base de brea.

¿Qué son unas Tuercas Hexagonales Ranuradas?

Las tuercas hexagonales ranuradas, también conocidas como tuercas castillo, son tuercas que presentan ranuras en los seis lados de un extremo. Estas ranuras están diseñadas para permitir la fijación de la tuerca en su lugar mediante la inserción de una clavija partida entre el agujero roscado y la ranura de la tuerca.

El nombre “tuercas castillo” se debe a que su forma general, incluyendo las ranuras, se asemeja a la apariencia de un antiguo castillo occidental. Tanto las tuercas castillo como los dos tipos de tuercas hexagonales ranuradas tienen una superficie pequeña alrededor de los lados ranurados, lo que permite que la clavija partida se ajuste de manera segura y compacta.

Usos de las Tuercas Hexagonales Ranuradas

Las tuercas hexagonales ranuradas se emplean para prevenir el aflojamiento y la extracción de la tuerca mediante el uso de una clavija partida o similar que se inserta en la ranura de la tuerca y en el orificio del lado roscado. Aunque en la actualidad existen varios productos antiaflojamiento disponibles, las tuercas hexagonales ranuradas solían ser ampliamente utilizadas debido a su capacidad confiable para evitar el aflojamiento.

Sin embargo, su uso requiere perforar el lado roscado, lo cual puede ser costoso y dañar la rosca. Actualmente, se utilizan en casos específicos, como en ambientes de alta temperatura o cuando la tuerca debe mantenerse en su lugar incluso si se afloja.

Es importante tener en cuenta que las tuercas hexagonales ranuradas son reutilizables al desmontarlas y volverlas a montar, pero las clavijas partidas no se pueden reutilizar y deben ser reemplazadas por nuevas en cada instalación.

Principio de las Tuercas Hexagonales Ranuradas

Tipos de Tuercas Hexagonales Ranuradas

1. Tipo 1 Alto y Bajo

Tipo 1 alto y bajo con una ranura en la parte hexagonal y una altura de tuerca alta, para diámetros nominales pequeños; la forma exterior del tipo bajo es la misma que la del tipo 1 alto, pero con una altura de tuerca baja. Se utiliza cuando hay restricciones en la altura de la tuerca.

2. Tipo 2 Alto/Bajo

Con una ranura desde la parte hexagonal hasta la parte superior, tipo de altura de tuerca alta, para diámetros nominales grandes; el tipo bajo tiene la misma altura de tuerca baja que el Tipo 1.

3. Clases 3 y 4

El tipo 3 es un tipo con asiento de tipo 1, el tipo 4 es un tipo con asiento de tipo 2.

Más Información sobre Tuercas Hexagonales Ranuradas

1. Normas para Tuercas Hexagonales Ranuradas

• ANSI/ASME B18.2.2 tuercas para aplicaciones generales: tuercas para tornillos de máquina, tuercas hexagonales, cuadradas, de brida hexagonal y de acoplamiento (serie en pulgadas)

 

¿Qué es una Soldadura por Fricción?

La soldadura por fricción es una técnica para unir dos materiales diferentes. La herramienta gira a gran velocidad y los materiales se unen mediante calor por fricción y flujo plástico.

No es adecuada para materiales con un punto de reblandecimiento elevado, pero no implica una fusión completa, por lo que el historial térmico puede reducirse.

La soldadura por fricción se caracteriza por una menor deformación térmica en comparación con la soldadura. También se valora por su capacidad para unir materiales. Aunque se trata de una tecnología de unión relativamente nueva, se están resolviendo problemas optimizando la forma de las herramientas de unión.

En los últimos años, la tecnología de soldadura por agitación de fricción ha empezado a utilizarse ampliamente y está llamando la atención por su excelente rendimiento. En el futuro se espera una mayor investigación y desarrollo, y la tecnología se aplica en diversos campos industriales.

Usos de la Soldadura por Fricción

La soldadura por fricción se utiliza principalmente para unir aleaciones de aluminio y otros metales como aleaciones de titanio, aleaciones de magnesio, cobre y zinc.

Los usos específicos incluyen la fabricación de material rodante de aluminio para ferrocarriles, bastidores de automóviles, la industria aeroespacial, estructuras ligeras para barcos, gases y componentes de motores de aviones, puentes y otras estructuras de construcción.

Cuando se unen metales distintos, hay que tener cuidado al impermeabilizar las juntas y seleccionar los metales que se van a combinar, ya que existe el riesgo de corrosión eléctrica debido a la diferencia de potencial inherente. En los últimos años, se han desarrollado técnicas de unión para aceros inoxidables y al carbono con altas temperaturas de reblandecimiento, y han ido evolucionando métodos híbridos como los combinados con soldadura láser YAG.

Principios de la Soldadura por Fricción

En la soldadura por fricción, la herramienta tiene forma cilíndrica y un saliente denominado sonda. La superficie exterior de la sonda está roscada y los distintos materiales se unen a tope en la dirección del grosor de la placa y se presionan contra la herramienta, que gira a gran velocidad. El calor por fricción ablanda ambos materiales y la sonda se presiona, haciendo que los materiales se mezclen y se unan.

La herramienta es de acero para herramientas, ya que se requiere una gran resistencia, resistencia al calor y resistencia al desgaste. Es importante conocer las ventajas e inconvenientes de la soldadura por fricción y considerar cuidadosamente su empleo.

Las ventajas de la soldadura por fricción son la escasa pérdida de resistencia de la unión, la ligera deformación, la posibilidad de unir materiales distintos, la improbabilidad de que se produzcan defectos, la no necesidad de tratamiento previo y la ausencia de técnicas especializadas. Por otro lado, las desventajas son que es probable que se produzcan defectos de unión en la parte posterior, se requiere rigidez para fijar los materiales a unir y no es adecuado para formas de unión complejas.

Más Información sobre la Soldadura por Fricción

Soldadura por Fricción de los Multimateriales 

En respuesta a los recientes problemas mundiales de protección del medio ambiente y conservación de los recursos, la industria automovilística está contribuyendo a mejorar la eficiencia del combustible reduciendo el peso de las carrocerías. En muchos casos, la reducción de peso de las carrocerías puede resolverse simplemente sustituyendo los materiales estructurales metálicos convencionales por aleaciones de aluminio, que tienen un peso específico menor, en lugar de acero, que tiene un peso específico mayor, pero esto no es realista debido a la falta de resistencia y a los altos precios.

Por ello, los “multimateriales” se utilizan ampliamente como medio eficaz de crear componentes con características ampliamente superiores mediante el uso de distintos materiales en los lugares adecuados, como el acero para las piezas que requieren resistencia y las aleaciones de aluminio para las demás. Los multimateriales se caracterizan por una elevada proporción de combinaciones de acero y aleaciones de aluminio. Las máquinas de soldadura por fricción se utilizan para unir estos dos metales diferentes.

Existen dos métodos principales de unión: la soldadura, en la que los metales se unen por fusión mediante la aplicación de alta energía térmica, y la soldadura por fricción, en la que los metales se unen por plasticidad sin fusión mediante la aplicación de alta energía mecánica. En el caso de la soldadura, es difícil controlar la fusión y la unión de las aleaciones de acero y aluminio, que tienen puntos de fusión muy diferentes, y la formación de compuestos intermetálicos duros y quebradizos compuestos de hierro y aluminio es otro reto importante.

La soldadura por arco, con su densidad de energía relativamente baja, es difícil de aplicar debido a las gruesas capas de fases intermetálicas que se forman, mientras que la soldadura por láser y haz de electrones, con su alta directividad y densidad, puede utilizarse para diluir las capas, lo que la hace posible, aunque difícil de controlar. Por otro lado, el reto es que la deformación debida al calor es inevitable.

¿Qué son las Crimpadoras Eléctricas?

La crimpadora eléctrica es un dispositivo que puede realizar operaciones de crimpado eléctricamente. Es una herramienta indispensable para unir cables, ya que utiliza la técnica del prensado para aplastar los terminales y unir los cables.

Las crimpadoras eléctricas son especialmente útiles para unir cables. También existen crimpadoras manuales, pero se caracterizan porque a menudo es difícil aplastar manualmente cables gruesos. En cambio, el uso de crimpadoras eléctricas no sólo facilita la unión de los cables, sino que también aumenta la velocidad de la operación de prensado.

Las crimpadoras eléctricas son equipos excelentes para realizar operaciones de cableado eficientes. En comparación con las crimpadoras manuales, que requieren mucha mano de obra, estas reducen la carga de trabajo del operario y contribuyen a reducir las horas de trabajo.

Usos de las Crimpadoras Eléctricas

Las crimpadoras eléctricas se utilizan principalmente para unir cables. Las aplicaciones específicas incluyen cuadros eléctricos y paneles de control, equipos de telecomunicaciones, automóviles, aviones, vehículos ferroviarios, equipos de construcción, reparación de cables y trabajos de mantenimiento. Las crimpadoras eléctricas también contribuyen a aumentar la eficacia del trabajo, reduciendo significativamente el tiempo de trabajo y la mano de obra en comparación con los métodos manuales.

Además de soldar directamente los cables, éstos pueden unirse con mayor firmeza mediante el prensado. La tensión del terminal de crimpado actúa sobre los hilos aplastados y unidos, haciendo que vuelvan a su posición original, lo que da como resultado una unión más fuerte. También crea una unión mecánicamente superior.

Esto los hace útiles para una amplia gama de equipos que requieren una unión muy segura. Especialmente en el caso de conductores gruesos, es difícil aplastarlos por la fuerza y se necesita una Crimpadoras eléctricas que pueda crimparlos fácilmente.

Principio de las Crimpadoras Eléctricas

Las crimpadoras eléctricas funcionan con un motor eléctrico y pueden unir alambres y cables. El principio dinámico básico es que el cableado se sujeta a los terminales de engarce y el motor eléctrico aplica fuerza para engarzar los terminales de engarce a los cables. Esta operación de crimpado produce una fuerte unión entre el cable y el terminal de crimpado y garantiza una alta fiabilidad.

Una de las características de las crimpadoras eléctricas es que pueden realizar un crimpado automático y preciso. Se puede aplicar una fuerza de prensado constante, independientemente del grosor del cable o de la cantidad de atado. Con las crimpadoras manuales, la fuerza debe ajustarse en función del grosor de los cables, mientras que con las crimpadoras eléctricas la fuerza de crimpado puede controlarse con precisión mediante el motor eléctrico.

Sin embargo, hay que tener en cuenta que las crimpadoras eléctricas tienen la desventaja de ser más pesadas que las manuales. En los tipos recargables, la batería incorporada las hace considerablemente más pesadas. Además, en los modelos que se conectan a una fuente de alimentación, la longitud del cable puede limitar el rango de uso.

Tipos de Crimpadoras Eléctricas

Existen tres tipos principales de crimpadoras eléctricas: crimpadoras eléctricas de mano, crimpadoras eléctricas de banco y crimpadoras eléctricas con cabezal múltiple. Para seleccionar la crimpadoras eléctricas adecuada, es necesario comparar el tipo, el rendimiento y el precio en función de la situación en la que se utiliza y el trabajo a realizar.

1. Crimpadoras Eléctricas Manuales

Las crimpadoras eléctricas manuales son ligeras, fáciles de usar y portátiles. El sistema eléctrico facilita el trabajo de crimpado. Se utilizan para una amplia gama de aplicaciones, desde trabajos de cableado general hasta trabajos eléctricos, automoción, aeronáutica, equipos de telecomunicaciones y equipos de construcción.

2. Crimpadoras Eléctricas de Banco

Estas crimpadoras eléctricas son de gran tamaño, pueden fijarse a un banco. Son adecuadas para grandes operaciones de engaste y se utilizan principalmente en las industrias aeronáutica, de vehículos ferroviarios, de automoción y de maquinaria eléctrica pesada. Al estar fijadas al banco, pueden mantener una fuerza de prensado constante y garantizar operaciones de prensado de alta calidad.

3. Crimpadoras Eléctricas de Cabezal Múltiple

Este tipo de crimpadoras eléctricas con cabezales múltiples permiten realizar simultáneamente operaciones de crimpado de diferentes tamaños. Normalmente, cuando se realiza el crimpado manualmente, es necesario cambiar las matrices, pero las crimpadoras eléctricas de cabezales múltiples ahorran tiempo y esfuerzo. Se utilizan principalmente en la construcción eléctrica y en equipos de telecomunicaciones.

¿Qué son los Equipos de Eliminación de Hierro?

Los equipos de eliminación de hierro son equipos que eliminan el hierro del agua de pozo.

Se utilizan productos químicos para oxidar y extraer el hierro contenido en el agua, y el agua de pozo filtrada puede utilizarse como agua potable o agua doméstica.

Puede elegir el tamaño adecuado del equipo de eliminación de hierro para su centro, desde instalaciones pequeñas y medianas hasta grandes instalaciones como centros educativos, residencias de ancianos y hospitales. También hay disponibles equipos de desferrización y desmanganización que pueden eliminar componentes de hierro, manganeso y dureza.

Usos de los Equipos de Eliminación de Hierro

Los equipos de eliminación de hierro permiten una amplia gama de usos para el agua de pozo, incluida el agua potable en general, aguas diversas y agua industrial. Si el agua de pozo no puede utilizarse debido a las altas concentraciones de hierro, pueden instalarse equipos de eliminación de hierro entre la bomba del pozo y las tuberías interiores para que su uso sea aún más seguro.

Los equipos de eliminación de hierro y manganeso por intercambio iónico, en particular, pueden ablandar toda el agua utilizada en la vida cotidiana. Además de eliminar el hierro y el manganeso del agua de pozo, se eliminan los componentes de la dureza, incluido el ablandamiento del agua, con un solo equipo de eliminación de hierro y manganeso.

A diferencia de los sistemas convencionales instalados en el grifo, la instalación de una unidad de eliminación de hierro entre el pozo y las tuberías interiores ablanda toda el agua de la vivienda, lo que permite suministrar agua blanda para cocinar, bañarse, lavar y todas las demás necesidades diarias de agua.

Principio de los Equipos de Eliminación de Hierro

Existen dos tipos de métodos de eliminación de hierro: intercambio iónico y oxidación por contacto, y cada método utiliza un principio diferente.

1. Método de Intercambio Iónico

Este se trata de un sistema de tratamiento de agua que utiliza resina de intercambio iónico. La resina de intercambio iónico es un tipo de resina sintética, también conocida como polímero de intercambio iónico. Tiene una estructura molecular ionizante como grupo de intercambio iónico y puede adsorber y tratar los iones de hierro contenidos en el agua. Al mismo tiempo, se pueden eliminar los componentes de dureza y ablandar el agua.

Cuando los componentes de hierro, manganeso y dureza adsorbidos en la resina de intercambio iónico se saturan, el rendimiento de eliminación disminuye. Por lo tanto, es necesario considerar ciclos de regeneración en función de la calidad del agua.

La regeneración se refiere a la limpieza del interior del equipo, que es esencial para todos los sistemas de intercambio iónico, y consiste en eliminar los componentes de hierro, manganeso y dureza del contenido adsorbido utilizando un agente de desplazamiento como la sal especial de caldera. La regeneración de la capacidad de eliminación mediante la limpieza del material filtrante garantiza la estabilidad del funcionamiento a largo plazo y proporciona agua tratada por el equipo de eliminación de hierro.

2. Método de Oxidación por Contacto

El hierro se elimina añadiendo hipoclorito sódico (NaClO) para forzar la reacción del hierro en el agua y, a continuación, se filtra a través de un dispositivo como un filtro de arena. Como medios filtrantes pueden utilizarse arena, antracita, berma y granos de cerámica.

El hierro en las aguas subterráneas existe principalmente en forma de bicarbonato ferroso. La reacción del bicarbonato ferroso con el hipoclorito sódico produce Fe(OH)3 y Fe2O3-3H2O, que son sustancias insolubles (en inglés: suspended solids), por lo que el hierro insoluble de la reacción puede eliminarse físicamente por filtración.

El hierro en las aguas subterráneas también forma Fe(OH)3 y Fe2O3/3H2O insolubles cuando entra en contacto con el oxígeno del aire y el oxígeno disuelto en el agua bruta.

Cómo elegir los Equipos de Eliminación de Hierro

La elección debe tener en cuenta las ventajas e inconvenientes de los métodos de intercambio iónico y oxidación por contacto.

1. Método de Intercambio Iónico

El hierro se puede desferrizar aunque la concentración de hierro sea alta, y el ablandamiento del agua se puede conseguir con un solo aparato. Puede aplicarse a pequeñas cantidades de agua, se regenera en poco tiempo y es seguro y anticorrosivo, ya que no utiliza cloro. No ocupa mucho espacio para su instalación, regenera la cantidad de agua disponible y ahorra sal de caldera. Sin embargo, no se puede esterilizar y requiere un esterilizador aparte según la situación. Tampoco elimina el hierro oxidado.

2. Método de Oxidación por Contacto

El cloro se utiliza para eliminar el hierro y puede esterilizarse al mismo tiempo. El cloro utilizado es barato, pero es difícil eliminar el hierro en concentraciones superiores a 2 ppm y se necesita un descalcificador aparte para ablandar el agua. Estos, ocupan espacio para su instalación, requieren grandes volúmenes de agua tratada y tardan mucho tiempo en lavarse a contracorriente y regenerarse. Las altas concentraciones de cloro corroen las tuberías y otros equipos, y el mantenimiento del sistema de filtración es costoso.