¿Qué son los Tubos de Carbono?
Los tubos de carbono son estructuras tubulares fabricadas con carbono (C), aprovechando las propiedades únicas de este material.
El carbono es principalmente conductor, resistente al calor, resistente a la abrasión, térmicamente elástico, resistente a los ácidos, tiene un bajo peso específico y una gran resistencia.
Dentro de los materiales compuestos de carbono se encuentran el grafito, la fibra de carbono y el CFRP (plástico reforzado con fibra de carbono). Cada uno de ellos posee características particulares:
Grafito
El grafito puede ser de origen natural o sintético. Se destaca por su resistencia al calor, a los cambios de temperatura y a los productos químicos. Además, es fácil de procesar, es conductor y presenta propiedades lubricantes, lo que lo hace resistente al desgaste.
Entre los productos que utilizan grafito figuran principalmente lápices, cámaras, calentadores, cocinas, ropa de cama y motores.
Fibra de carbono
La fibra de carbono se fabrica a partir de fibras acrílicas calentadas y carbonizadas. Las fibras de carbono se entretejen y forman un material similar a un paño, que se denomina tela de carbono, mientras que el plástico reforzado con fibra de carbono (CFRP) se fabrica empapando la tela en resina y moldeándola.
La fibra de carbono se basa en el carbono y, por tanto, tiene propiedades como la resistencia al calor, la conductividad eléctrica, la resistencia química, la baja expansión térmica y la lubricidad.
También se utiliza principalmente como material compuesto y se emplea en chasis y componentes de automóviles, cohetes, drones, puntales y materiales de construcción.
CFRP (Plástico Reforzado con Fibra de Carbono)
El CFRP, también conocido como plástico reforzado con fibra de carbono, es un tipo de FRP. Es una combinación de varios materiales y se utiliza como material compuesto. La resina se utiliza como material de base y se añaden fibras para proporcionar la resistencia de las fibras conservando las propiedades de ligereza.
El CFRP se utiliza principalmente en alas de aviones, carenados de cohetes, antenas de satélite, coches y motos.
Usos de los Tubos de Carbono
Los tubos de carbono se utilizan en muchos ámbitos gracias a las diversas propiedades de los materiales compuestos. Por ejemplo, los tubos de PRFV son resistentes a la oxidación y pueden utilizarse como mástiles de windsurf o bastones de esquí.
Además, los tubos de carbono fabricados con CFRP como material compuesto se utilizan en el sector aeroespacial para antenas y armazones de radiotelescopios.
En el sector del automóvil y los vehículos, el CFRP se utiliza para coches de carreras, bastidores de carrocerías y carrocerías de vagones de ferrocarril, y en el sector deportivo para cañas de pescar, cañas de golf, raquetas y bates de béisbol.
En el campo de la construcción y la ingeniería civil, se utilizan para armaduras y varillas de hormigón, y en el de la medicina y la asistencia sanitaria, para sillas de ruedas, bastones y huesos artificiales.
Principios de los Tubos de Carbono
Los tubos de carbono se fabrican mediante la combinación de distintos materiales, como el FRP (plástico reforzado con fibra) y el CFRP (plástico reforzado con fibra de carbono). Estos materiales compuestos permiten mejorar el rendimiento del producto al combinar diferentes propiedades.
Los compuestos representan materiales compuestos y se refieren a un método para mejorar el rendimiento de un producto combinando dos o más materiales.
Entre los materiales disímiles que pueden combinarse se encuentran el CF (carbono), el GF (vidrio) y el AF (aramida), mientras que otros son las fibras de algodón o vinilo, las fibras vegetales, las fibras de boro y la pulpa.
La resistencia y las propiedades de los tubos de carbono dependen de los distintos materiales con los que se combinan. El carbono es intrínsecamente resistente a la intemperie y a la corrosión, ignífugo, resistente al calor y eléctrico, pero el rendimiento del producto puede mejorarse combinando materiales distintos en función de las prestaciones requeridas.
Combinar distintos materiales en tuberías es posible, por ejemplo, moldeando FRP u otros materiales en la capa interior y materiales naturales en la exterior. Otros métodos consisten en moldear tubos metálicos en la capa interior y FRP, termoplásticos o tubos metálicos en la capa exterior.
Tipos de Tubos de Carbono
Los tubos de carbono son productos altamente versátiles debido a su flexibilidad y resistencia a la corrosión. Algunos de los tipos de tubos de carbono disponibles son:
- Tuberías de plástico reforzado con fibra de vidrio (FRP)
Los tubos de FRP son muy ligeros, menos propensos a la deformación y, gracias al entrelazado de fibras de vidrio, son más resistentes que los plásticos de uso general. Además, son muy resistentes a la intemperie y muy rígidas. - Tuberías de plástico reforzado con fibra de vidrio (GFRP)
Los tubos de plástico reforzado con fibra de vidrio están hechos de fibra de vidrio reforzada con resina y son los menos caros de todos los productos relacionados con el plástico reforzado con fibra de vidrio. Las resinas utilizadas son poliéster, viniléster, fenol y epoxi. - Tuberías de plástico reforzado con fibra de carbono: Plásticos reforzados con fibra de carbono (CFRP)
Las tuberías de CFRP son más ligeras que las de acero y otros metales, pero tienen la misma resistencia y rigidez. Estas tuberías se eligen cuando se quiere reducir el peso pero también mantener la resistencia. También tienen propiedades de carbono, por lo que son un producto que puede reducir las vibraciones. - Tuberías de plástico reforzado con fibra de carbono (CFRP)
Los tubos AFRP utilizan principalmente fibras de aramida como refuerzo. Las fibras de aramida son muy resistentes a la abrasión y al rayado. También tienen excelentes propiedades de absorción de impactos, lo que las convierte en el producto preferido en entornos difíciles. Sin embargo, las fibras de aramida también se caracterizan por su escasa conformabilidad, por lo que no son adecuadas para formas complejas.