Motor cerámico Opciones

[Pottoki]

Lo prometido es deuda, y acabas de liquidar esa deuda. Muy interesante, promete, y para colmo, como si fuera uno de estos seriales de la radio, nos dejas con intriga, dolor de barriga.

Gracias Paco, y me quedo esperando la siguiente entrega.

Y ya sabeis, un pis y a la cama.

[Paco]

2ª parte.

Si la cerámica llega tan lejos y ofrece tan buenos resultados, ¿por qué seguimos utilizando los metales?. La propia estructura molecular del material nos da la respuesta. En las cerámicas las uniones interatómicas son muy fuertes y rígidas, sin ningún electrón que gire errante. No hay ninguna posibilidad de desplazar alguno de sus átomos sin provocar la ruptura de la unión. Una mínima fisura, de apenas el grosor de un cabello, puede conducir a la catástrofe: bajo presión todas las fuerzas de tracción se concentran al final de la línea de fisura, hasta que se rompen más uniones moleculares, lo que provoca que la grieta se amplíe a velocidad de vértigo y la pieza se quiebre. No hay deformación, sino FRACTURA.
La ruptura de la unión molecular en el hierro y sus aleaciones exige más energía que el simple desplazamiento de una capa de átomos. La misma grieta en un componente metálico llega a un punto extremo en el que las fuerzas se reparten y aumentar la fisura hasta la fractura de la pieza requeriría casi 10.000 veces más energía que la necesaria en una pieza similar de cerámica.
Por ello, hoy por hoy, la principal preocupación de los investigadores consiste en reducir esa FRAGILIDAD.
La fabricación de un componente cerámico comienza con una cuidadosa selección de la materia prima, integrada preferentemente por nitratos de silicio, carburo de silicio, óxidos de circonio, alúminas, muolita, etc. Una vez elegidos los elementos básicos, siempre en su grado máximo de pureza, se procede a la molienda concienzuda de éstos, hasta conseguir un polvo finísimo con un grano de menos de una micra de diámetro. Después e mezclar uniformemente los polvos en la proporción más adecuada, se introduce la mixtura resultante en el molde que conformará la pieza y se somete a la prensa isostática (que se llama así porque actúa en todas direcciones) a presiones muy altas, de hasta 3.000 kilos por centímetro cuadrado. Todavía en la prensa, la pieza se cuece en el horno a una temperatura de entre 1.600 y 2.000 grados centígrados. Este proceso simultáneo de prensado y cocción se denomina sinterización. El producto final es un material sin poros, compacto y con una interacción atómica extremadamente fuerte.
Sin embargo las piezas no salen absolutamente perfectas de la prensa. Cuando se trata de fabricar componentes de alta precisión, como pistones y válvulas, o los álabes de una turbina, se impone un posterior proceso de ajuste y calibración. La enorme dureza del material se convierte ahora en un inconveniente, ya que sólo se puede utilizar el diamante en su tallado. E incluso con este tipo de herramientas la remecanización resulta lenta y trabajosa y desgasta rápidamente el utillaje, lo que encarece notablemente los costes. Como alternativa se están investigando nuevos métodos de tratamiento de superficies cerámicas a base de ultrasonidos.
El control de calidad es la última fase del proceso de fabricación. La mayoría de los test en el banco de pruebas van orientados a detectar, ya sea con rayos X o ultrasonidos, las más mínimas fisuras cuando el componente se encuentra bajo carga, por ejemplo al sufrir un calentamiento repentino producido con un rayo láser. Para la producción de piezas en grandes series, como requiere la industria del automóvil, el control de calidad debería ser de 100 a 1.000 veces más rápido de lo que se ha conseguido hasta ahora. Un problema todavía mayor por el momento es que alrededor de una de cada diez piezas examinadas no supera el control; un porcentaje demasiado alto para que su fabricación resulte rentable.
Hasta la fecha ni siquiera los japoneses han conseguido fabricar en serie componentes baratos de cerámica para sus motores. Es cierto que ya circulan coches deportivos con tubocompresores cerámicos, y la firma Isuzu comercializa motores diesel con cámaras de combustión y bujías de incandescencia de material cerámico. Pero se trata de series reducidas con fines experimentales.
El redescubrimiento de la cerámica como material de altas prestaciones no se debe considerar un hecho aislado en el mundo de la ingeniería, sino que se ha de enmarcar dentro de una revolución más amplia nacida hace unos 25 años.
Hasta entonces los proyectistas aceptaban como algo insoslayable las limitaciones de la materia prima en cuanto a sus propiedades; construían las máquinas en función de los materiales disponibles. La nueva tendencia consiste en crear, inventar, materiales que no existían con las características especificas que requiere una aplicación concreta. En este sentido, paralelamente a las cerámicas, han surgido otros materiales de alta tecnología que están dando mucho que hablar, como son los polimeros, composites y superaleaciones metálicas, con elasticidades y resistencias mecánicas impensables hasta hace poco. Son los primeros pasos de la revolución de los “Nuevos Materiales”.

Y de momento, esto es todo.

Saludos.