11/18/2008

Ingenieros de Materiales, los “alquimistas” del siglo XXI


Fuente: REAL ACADEMIA de INGENIERÍA

· La revolución de los nuevos materiales viene ya en forma de materiales compuestos, nanomateriales, algunos de ellos inteligentes y autorreparables

· Del espacio al deporte: los ingenieros de la Fórmula 1 diseñan sus prototipos con materiales futuristas ensayados en misiones espaciales y en los aviones

· Raquetas de tenis, palos de golf, bicicletas y equipamientos deportivos en general se hacen con materiales ligeros que permiten batir récords

· Los chalecos antibalas de policías y los cuerpos de seguridad son de Kevlar, que se usa también para hacer neumáticos de bicicleta antipinchazos

· Las mezclas de Nomex y Kevlar sirven para hacer ropa antiinflamable para los bomberos y para trabajos de alto riesgo



¿Quién lo habría podido imaginar hace sólo unos años? Nuevos materiales mucho más ligeros, algunos con propiedades inteligentes y autorreparables, ocupan ya un lugar destacado en áreas de la vida cotidiana, incluyendo el deporte y la asistencia sanitaria, pero pocos ciudadanos lo saben. Mucho más ligeros que los tradicionales, fueron ideados para salvar obstáculos en la carrera espacial porque, entre otros factores, disminuyen el peso de lanzadores y satélites. Ahora ya están en los vehículos terrestres, marítimos y aeronáuticos, ayudando al ahorro energético, menor contaminación medioambiental, menor coste de mantenimiento y menor consumo de materias primas. Para dar a conocerlos la Real Academia de Ingeniería ha organizado una sesión sobre materiales compuestos de matriz polimérica, con investigadores del INTA (Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial) y de EADS CASA ESPACIO.

Los nuevos materiales protagonizan una revolución silenciosa pero excitante, sobre todo para quienes se encuentran en primera línea de investigación: este es el caso de los Ingenieros de Materiales, a quienes no sería exagerado considerar “alquimistas” del siglo XXI. Jaime Domínguez Abascal, catedrático de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Sevilla y académico de la RAI coordinador de la sesión asegura que “los materiales tradicionales, es decir, aquellos que se encuentran de forma habitual en la Naturaleza, están siendo sustituidos por nuevos materiales compuestos mucho más ligeros y algunos de ellos cuasi inteligentes, con capacidad autorreparadora”.

Ideados en principio para el sector espacial o aeronáutico, automoción, naval, ferrocarril o deporte son algunos de los sectores que más se están beneficiando de ellos, pero los nuevos materiales ya están presentes en todos los sectores industriales. Por ejemplo, en las palas de aerogeneradores, para la reparación de vigas en edificaciones y la rehabilitación de puentes. “También en áreas de la vida cotidiana tan importantes como la salud y el deporte”, añade el académico de la RAI. “Por ejemplo, las pértigas para salto de altura son más flexibles gracias a estos nuevos materiales, lo que ha ayudado a batir récords espectaculares”.

Coinciden con él los investigadores del INTA José Gabriel Carrión, jefe de Laboratorio y Representante de Calidad del Área de Materiales Compuestos, profesor de la titulación en Ingeniero de Materiales en la Universidad Rey Juan Carlos de Madrid; y Malte Frövel, Ingeniero de Materiales y Procesos del mismo Área, quien investiga sobre sensores de fibra óptica para aviación civil y militar integrados en nuevos materiales y sobre la monitorización de la salud de estructuras aeroespaciales. En el INTA se diseñó y desarrolló el avión no tripulado SIVA, de estructura fabricada en material compuestos, y actualmente encuadrado en algunas unidades del Ejército de Tierra. El SIVA es un avión de reconocimiento, que manda información a una plataforma en tierra, y sirve para la vigilancia de costas y fronteras, y como apoyo táctico en misiones militares.

Aunque la sesión en la Real Academia de Ingeniería se centró sobre el sector espacial y aeronáutico, dos de los sectores donde se ensayan primero muchos de estos nuevos materiales, hubo constantes referencias a su aplicación y desarrollos avanzados en otras áreas de la vida cotidiana, como el deporte. “Excepto los neumáticos, los motores y algún otro elemento más, los coches que conducen los pilotos de Fórmula 1 están fabricados enteramente con materiales compuestos”, responden ambos investigadores del INTA al unísono. En las grandes escuderías cientos de ingenieros trabajan, sin reparar en gastos, para disminuir el peso del vehículo y la potencia necesaria para su arrastre, aumentar la eficiencia del sistema propulsor, y disminuir la cantidad de energía necesaria para acelerar sin reducir la seguridad de los pilotos. De la Fórmula 1 a la industria automovilística hay sólo un paso. A medida que se abaratasen costes, podríamos asistir a la sustitución del acero en un futuro no lejano.

Otro ejemplo de nuevos materiales en el deporte son las raquetas con las que Nadal y Federer mantienen en vilo a los aficionados. Fabricadas con materiales tan ligeros, nada tienen que ver con las pesadas de madera que “arrastraban” sus antecesores por las pistas. Y lo mismo podría decirse de los palos de golf de Sergio García o de Tiger Woods.

Los Ingenieros de Materiales han logrado crear un número de materiales artificiales superior al existente en la Naturaleza. Madera, acero, aluminio, cristal o caucho están siendo desplazados por nanopartículas, fibras de carbono, composites, materiales inteligentes y autorreparables… Los ingenieros trabajan en la extracción, desarrollo, procesado y ensayo de nuevos materiales y crean con ellos desde microchips y pantallas de ordenador a hilos, tejidos y prótesis para aplicaciones médicas o raquetas de tenis, palos de golf, tablas de esquí, balones de fútbol, bicicletas… Todos ellos se están aplicando ya en medicina, construcción civil, medio ambiente y actividades deportivas. Además, pueden crear y estudiar los materiales a una escala atómica (nanotecnología) usando el microscopio de efecto túnel.

TODO EMPEZÓ CON LAS MISIONES ESPACIALES

Los orígenes de los nuevos materiales compuestos están en la carrera espacial, como aclaró durante la sesión en la Academia de Ingeniería Alicia Ayuso Gonzalvo, Ingeniera de Materiales de CASA ESPACIO, empresa española del consorcio euroopeo EADS, cuya planta en Illescas (Toledo) es un referente mundial. La búsqueda de ahorro de peso en los lanzadores y satélites ha generado materiales más ligeros que están sustituyendo a los existentes en la naturaleza. Algunos de los proyectos posibles gracias a nuevos materiales compuestos son el lanzador Ariane 5, el satélite europeo de observación de la Tierra GOCE (siglas en inglés de Explorador del Campo Gravitatorio y Circulación Oceánica), misiones interplanetarias como la Mars, Venus Express o satélites de telecomunicaciones como el ARABSAT (lanzado este último verano para suministrar servicios al Oriente Medio y el Norte de África). Alicia Ayuso trabaja en la dirección de programas de Tecnología e Innovación en Materiales Compuestos Avanzados para dichos proyectos.

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