¿Qué es la fibra de carbón?

La fibra de carbón es un filamento largo y material delgado de 0.0002-0.0004 pulgadas (0.005-0.010 mm) en diámetro y compuesto principalmente de átomos de carbono. Los átomos de carbón se enlazan en cristales microscópicos que están más o menos alineados paralelamente al eje largo de la fibra. La alineación del cristal hace a la fibra increíblemente fuerte para su tamaño. Varias miles de fibras de carbón son retorcidas juntas para formar un hilo, que puede ser usado por si solo o como tejido de una tela. El hilo o tejido es combinado con un epóxido y se adhiere o moldea en forma para formar varios tipos de materiales compuestos. Los materiales compuestos de fibra de carbón reforzada se utilizan para hacer piezas de aviones y de naves espaciales, partes de autos de carreras, armazón para bicicletas, cañas de pescar, resortes automotrices, mástiles de barcos de vela, y muchos otros componentes donde es necesario un material ligero y de alta resistencia.

Las fibras de carbón son clasificadas de acuerdo a los módulos de tensión de las fibras. El modulo de tensión es una medida de cuanta fuerza de tensión de una fibra determinada por su diámetro puede ejercer sin romperse. La unidad de medida inglesa es libras de fuerza por pulgada cuadrada de superficie transversal, o PSI. Las fibras de carbón clasificadas como “modulo bajo” tiene un modulo de tensión de 34.8 millones de PSI (240 millones de kPa). Otras clasificaciones en orden ascendente de los módulos de tensión, incluyen “módulos estándar”, “módulos intermedio”, “módulos altos” y “módulos ultra altos”. Los módulos ultra altos de fibra de carbón tienen un modulo de tensión de 72.5 -145 millones de PSI (500 million-1,000 millones de kPa). Como comparación, el acero tiene un modulo de tensión de cerca de 29 millones de PSI (200 millones de kPa). De este modo, las fibras de carbón son diez veces más fuertes que el acero y ocho veces más que el aluminio, sin mencionar que es la fibra de carbón es mucho más ligero que ambos, 5 y 1.5 veces respectivamente. Adicionalmente, sus propiedades de fatiga son superiores a todas las estructura metálicas, y son uno de los materiales más resistentes a la corrosión disponibles cuando se combinan con las resinas adecuadas.

A continuación se muestran las características de la fibra de carbón, fibra de vidrio, aluminio y acero:

¿Cómo está hecha la fibra de carbón?

La materia prima usada para fabricar la fibra de carbón es llamada precursor. Cerca del 90% de las fibras de carbón producidas son hechas de poliacrilonitrilo (PAN). El 10% restante es hecho de rayón o brea de petróleo. Todos estos materiales son polímeros orgánicos que se caracterizan por cadenas largas de moléculas unidas entre sí por átomos de carbono. La composición exacta de cada precursor variará de una compañía a otra y es generalmente considerado un secreto comercial.

Durante el proceso de manufactura, son usados una variedad de gases y liquidos. Algunos de estos materiales están diseñados para reaccionar con la fibra y conseguir efectos específicos. Otros materiales son diseñados para no reaccionar o para prevenir ciertas reacciones con la fibra. Al igual que con los precursores, la composición exacta de de muchos de estos materiales de proceso son considerados secretos comerciales.

El proceso para hacer las fibras de carbón es parte químico y parte mecánico. El precursor es estirado en largos hilos o fibras y luego se calienta a temperaturas muy altas sin permitir que entre en contacto con el oxígeno. Sin oxígeno, la fibra no se puede quemar. En cambio, la temperatura alta hace que los átomos en la fibra vibren violentamente hasta que la mayoría de los átomos no-carbonos sean expulsados. A este proceso se le denomina carbonización.

La historia de la fibra de carbón

Durante la década de los 70’s, el trabajo experimental para encontrar materias primas alternativas permitió la introducción de las fibras de carbón hechas a partir de la brea de petróleo derivado de su procesamiento. Estas fibras contenían alrededor de 85% de carbono y tenía una excelente resistencia a la flexión. Desafortunadamente, sólo tenían una resistencia limitada a la compresión y no eran ampliamente aceptados.

Actualmente, las fibras de carbón son parte importante de muchos productos, y nuevas aplicaciones son desarrolladas cada año. Los Estados Unidos, Japón y Europa Occidental son los principales productores de fibras de carbón.

A continuación se muestra un gráfico que representa el avance de las fibras de carbón:

El futuro de la fibra de carbón

El futuro de la fibra de carbón es muy brillante, con un gran potencial en diversas industrias. Entre ellas:

Para desarrollar completamente las fibras de carbón en estas y otras industrias, los fabricantes de fibra de carbón necesitan de continuar  aumentando su capacidad y cambiar su modo de pensar comprometiéndose con el concepto de comercialización.

Algunas tendencias de crecimiento a futuro para la industria de la fibra de carbón, se muestran a continuación:

Zoltek de México pertenece al Zoltek Corporation y cuenta con una experiencia de más de 20 años, desarrollando, produciendo y comercializando fibras técnicas. Son productores de fibras oxidadas y de carbón con plantas de producción en Hungría, Estados Unidos y México.

Dentro de su gama de productos se encuentra la fibra de carbón, como la fibra PYRON®:

PYRON®  es una fibra intrínsecamente ignifuga con características únicas:

Usos y aplicaciones de la fibra PYRON®

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La escasez del agua y la detección de fugas

Con el crecimiento de la población del mundo y el aumento del uso de agua por persona, la demanda de agua dulce se está elevando enormemente. Pero los suministros de agua dulce son limitados y se cierne sobre ellos la amenaza de la contaminación. Para evitar una crisis, muchos países deben conservar agua , reducir la contaminación, regular el suministro y la demanda y contener el crecimiento de la población.

Entre la demanda creciente de agua dulce por una parte, y los suministros de agua limitados y cada vez más contaminados por otra, muchos países en desarrollo enfrentan decisiones difíciles. El número de habitantes continúa aumentando rápidamente, pero la tierra no tiene ahora más agua que 2.000 años atrás, cuando estaba habitada por menos del 3% de la población actual. La demanda creciente de agua para la agricultura de regadío, el consumo doméstico (municipal) y la industria está imponiendo una dura competencia por la adjudicación de escasos recursos hídricos a las diversas zonas y tipos de uso.

Hoy día 31 países, habitados por menos del 8% de la población mundial, se ven frente a déficit crónicos de agua dulce. Pero para el año 2025 se prevé que 48 países enfrentarán estos déficit, que afectarán a más de 2.800 millones de habitantes —35% de la población mundial proyectada. Entre los países que probablemente se verán afectados por la escasez de agua en los próximos 25 años están Etiopía, India, Kenya, Nigeria y Perú. Partes de otros países grandes, como China, ya encaran problemas hídricos crónicos.

En gran parte del mundo, el agua contaminada, la evacuación inadecuada de desechos y la deficiente ordenación de las aguas causan serios problemas de salud pública. Enfermedades relacionadas con el agua , como el paludismo, cólera, fiebre tifoidea y esquistosomiasis dañan o matan a millones de personas todos los años. El uso excesivo y la contaminación de los suministros de agua también están infligiendo serios daños al medio ambiente natural y presentan crecientes riesgos a numerosas especies biológicas.

¿Qué puede hacerse?

Para algunos países con escasez de agua y rápido crecimiento de la población quizá ya sea demasiado tarde para evitar una crisis. Muchos otros países pueden evitar la crisis que se aproxima si formulan y aplican a la brevedad políticas y estrategias apropiadas. Sea que el agua se use para la agricultura, la industria o los servicios municipales, existen amplias posibilidades de conservación y de un mejor aprovechamiento. En las estrategias debe considerarse no sólo la forma de regular mejor el abastecimiento de agua sino también cómo regular mejor la demanda.

Para evitar que a la larga se produzca una catástrofe, también es importante actuar ahora mismo y desacelerar el crecimiento de la población a fin de contener el aumento de la demanda de agua dulce. Actualmente, en numerosos países en desarrollo millones de personas quieren planificar sus familias y practicar la anticoncepción. Los programas de planificación familiar han sido muy importantes para asegurar la salud reproductiva individual y reducir los niveles de fecundidad nacionales. La continuación y ampliación de estos programas también puede ayudar a que el crecimiento de la población se vaya frenando y llegue a niveles sostenibles en relación con el suministro de agua dulce.

El reto es gigantesco. El éxito depende de la implementación de un nuevo paradigma de administración del agua que incluya elementos como el incremento de la productividad del agua, la adopción de medidas de suministro innovadoras y la promoción de una ética del uso del agua basada en la eficiencia la igualdad y la protección de los ecosistemas.

Las pérdidas de agua se dan por distintas vías. La agricultura utiliza 76 por ciento, de lo cual se pierde 60 por ciento debido a que, de los 6.3 millones de hectáreas de riego, tan sólo un millón están tecnificadas, y en el resto el líquido aún se conduce por canales de tierra, en los que se infiltra o evapora. A esto se agrega que del agua que llega a las ciudades, cerca de 14 por ciento del total del país, 50 por ciento se pierde en fugas de la red de agua potable. Mientras que de 10 por ciento que utiliza la industria, sólo 26 por ciento recibe tratamiento.

En las grandes ciudades las fugas de agua de las redes primarias y secundarias es un elemento que contribuye de forma importante al desperdicio del vital líquido. Es por ello importante conocer y utilizar tecnologías que permitan detectar las fugas de agua. Una fuga detectada y subsanada puede ahorrar miles de litros en el mediano plazo. Si sumamos todas estas fugas el desperdicio que se tiene es incalculable.

Es por ello que Dynamic Consultant le ofrece un DETECTOR ELECTROACÚSTICO DE FUGAS DE AGUA, que con facilidad le permite detectar estas fugas de agua.

El detector electroacústico es un instrumento que amplifica las frecuencias generadas por las fugas de agua, por medio de un módulo electrónico de recepción de alta fidelidad; simple de usar y extremadamente confiable.

El equipo es de fácil manejo por su peso ligero, sensibilidad superior por medio de audífonos; con cubierta para trabajo rudo, no requiere ajuste de filtros.

Consiste principalmente de un micrófono de tierra, micrófono de contacto directo y sus respectivas extensiones, así como audífonos. Opciones: módulo de medición analógica, punta magnética y plato de resonancia.

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Los tipos de plásticos de ingeniería y sus aplicaciones

Los plásticos de ingeniería han tenido gran aceptación en el reemplazo de muchas de las piezas en la maquinaria de todas las industrias. Debido, generalmente, a las características especificas de cada uno de estos plásticos así como el bajo costo en comparación con metales tanto suaves (bronce, aluminio, latón, etc.) y aceros al carbón.

Así por ejemplo el UHMW-PE con sus excelentes características de suavidad, bajo coeficiente de fricción y aprobado por FDA (Federal Drug Administration) le dan una amplia gama de aplicaciones (elementos de desgaste principalmente) en la industria refresquera, alimenticia y farmacéutica metalmecánica entre otras.

El delrin o acetal (poliformaldehido) tiene una gran resistencia al impacto y a la fatiga) se utiliza para reemplazar piezas de metal muchas veces para hacer más ligeros los equipos. Otra de sus aplicaciones es la fabricación de engranes por su alto modulo de resistencia al esfuerzo.

El nylon por otro lado tiene gran resistencia a los químicos y en comparación con otros plásticos es más económico. Se puede utilizar en partes mecánicas ruedas industriales, piezas de maquinaria etc.

Otros ejemplos de plásticos de ingeniería son el PTFE (politetrafluoroetileno) conocido como teflón que se utiliza básicamente en piezas sujetas a temperatura (hasta 300ºC) como por ejemplo en las bandas sin fin de los hornos industriales. Es un material suave al tacto y con excelente coeficiente de fricción y propiedades dieléctricas. El teflón también se aplica en forma líquida como antiadherente en sartenes de cocina y como protector de superficies.

Además de las características naturales en algunos plásticos de ingeniería se pueden mejorar algunas propiedades añadiéndoles componentes a la formulación como por ejemplo al UHMW-PE con fibra de vidrio mejora su resistencia al desgaste de la misma manera al teflón se le puede agregar fibra de vidrio o grafito para mejorar su resistencia a la temperatura o molibdeno para mejorar sui resistencia al desgaste.

Otros ejemplos de plásticos de ingeniería son el polipropileno, el PVC (Polivinil) y los polietilenos de alta y baja densidad y el poliuretano.

Proveedores de plásticos de ingeniería

A continuación le presentamos a CHEMCO, Suministros Industriales, proveedor de plásticos de ingeniería:

CHEMCO es una empresa con más de 20 años de experiencia en la fabricación de productos químicos de limpieza institucional. Actualmente cuentan con diferentes líneas de producto por requerimiento de sus clientes, entre ellas, Plásticos de Ingeniería.

En CHEMCO podemos ayudarle a seleccionar la mejor alternativa en la aplicación de estos materiales

Conozca el Perfil, Productos, Dirección y Teléfono de CHEMCO.

O bien, haga contacto directo con CHEMCO para solicitar mayor información sobre los plásticos de ingeniería que maneja.