Por qué la fibra de carbono no es siempre la mejor opción

A nadie se le ocurriría podar un bonsái con una motosierra, aunque sería divertido verlo. Puede parecer una obviedad, pero hay muchos campos en los que la selección de la herramienta correcta es un ingrediente esencial para el éxito. En la industria de los composites, los clientes piden a menudo fibra de carbono cuando en realidad la fibra de vidrio es un material de alto rendimiento más adecuado para sus necesidades.

Hay quien dice que la fibra de carbono es el material del futuro. La fibra de carbono tiende a asociarse a elegantes coches deportivos con puertas que se abren en vertical o, cuando hablamos de la industria, a palas de turbinas eólicas más largas de lo que antes se podía imaginar. Para la mayoría de los productores de composites, la fibra de carbono es el material que sirve para estimular el interés de los clientes y de sus ingenieros de diseño en los composites —y para que se den cuenta de que otros composites como la fibra de vidrio son más convenientes para su proyecto.

Los coches deportivos, las bicicletas de carrera y las raquetas de tenis profesionales se fabrican fundamentalmente con fibra de carbono. Esto se debe a que requieren un material de baja densidad y alta resistencia a la rotura por tracción para maximizar las ventajas del peso. Sin embargo, esto no significa que la fibra de carbono sea perfecta para todas las aplicaciones.

La fibra de vidrio presenta una muy buena resistencia a la rotura por tracción, mayor que la mayoría de los metales. Es un gran aislante, con un coeficiente de expansión térmica muy bajo, y es resistente a la corrosión y a la intemperie. Por ejemplo, el reactor de fusión ITER, un reactor de fusión estilo tokamak que están desarrollando 35 países en colaboración, utiliza anillos de precompresión (PCR) de composites de fibra de vidrio para mantener la integridad del reactor.

El reactor de fusión ITER utiliza los PCR para absorber la deformación y la fatiga de los imanes que mantienen el plasma en su sitio, que alcanza temperaturas de 150 millones de grados centígrados. Se seleccionó fibra de vidrio para la fabricación de los PCR debido a las propiedades mecánicas específicas de alto rendimiento del material.

La fibra de vidrio ha soportado la prueba del tiempo. Desde sus primeros usos en la Segunda Guerra Mundial, este material aún no se ha sustituido por una alternativa mejor, en gran parte debido a sus propiedades mecánicas en combinación con su coste competitivo y su flexibilidad de diseño.

Es importante destacar también que en los composites la elección no es binaria. En Exel Composites, ofrecemos una gama de soluciones de composites pultrusionados y pullwound. Fabricamos muchos productos de fibra de carbono junto con combinaciones de fibra de vidrio e híbridos, en los que empleamos tanto fibra de carbono como de vidrio.

Para elegir el material más adecuado es necesario comprender claramente la aplicación deseada y las especificaciones del producto. Primero trabajamos con los clientes para desarrollar esa comprensión. A partir de ese momento, el proveedor de materiales composites deberá aprovechar su conocimiento experto para diseñar el producto composite idóneo. El análisis deberá incluir los costes, en particular porque la materia prima de la fibra de carbono tiene un coste más alto que la de la fibra de vidrio.

La adaptación de un composite puede variar, desde una mezcla específica de fibras para conseguir determinadas propiedades hasta la gestión de la alineación de la fibra y la formulación de la resina. Por ejemplo, un tubo de fibra de vidrio podría requerir refuerzos adicionales a lo largo de una de sus caras. En este caso, las fibras de carbono podrían incorporarse estratégicamente en el tubo junto con la fibra de vidrio en el momento de la fabricación para crear una estructura híbrida resistente que cumpla los requisitos de diseño y, al mismo tiempo, tenga en cuenta la optimización de costes.