En la industria, la demanda de cepillos técnicos que puedan soportar temperaturas extremas es constante.
Ya sea en entornos con altas o bajas temperaturas, encontrar los materiales adecuados es un desafío crucial.
En este blog, exploraremos los retos y soluciones para los cepillos técnicos industriales en condiciones extremas.
Altas Temperaturas: Un Reto para los Cepillos Técnicos
En muchos casos, seleccionar materiales técnicos adecuados para la fabricación de estos cepillos supone un verdadero desafío, ya que las altas temperaturas representan un punto débil para los plásticos, los cuales tienden a degradarse más rápidamente que otros materiales cuando se exponen a temperaturas elevadas.
Sin embargo, los cepillos técnicos desempeñan funciones importantes en los procesos industriales, y si dichos procesos se llevan a cabo cerca de hornos o fuentes de calor, es fundamental desarrollar cepillos adecuados para estas condiciones específicas de trabajo.
En primer lugar, es crucial determinar con precisión la temperatura a la que estará expuesto el cepillo técnico, ya que superar los 120ºC implica un incremento significativo en los costes.
Es común que los ingenieros apliquen factores de seguridad a los cálculos, lo que a menudo conduce a demandas de resistencia a temperaturas para los cepillos industriales que nunca alcanzarán en la práctica.
Es imprescindible medir la temperatura real del lugar donde se instalará el cepillo técnico industrial, y no simplemente la temperatura del punto caliente dentro de hornos o quemadores, ya que puede haber una gran diferencia térmica entre ambos lugares.
En segundo lugar, es importante distinguir si la alta temperatura a la que se someterán los cepillos será durante un período corto de tiempo o si será una temperatura de trabajo continua o prolongada.
Una vez definidas correctamente las temperaturas de trabajo y su duración, podemos adentrarnos en el desarrollo de los cepillos técnicos, comenzando con materiales más comunes y avanzando hacia materiales de alto rendimiento.
La primera opción es optar por cepillos técnicos metálicos, ya sea con filamentos de alambre o cuerpos (strips), dado que su resistencia térmica es de cientos de grados.
Sin embargo, estas opciones están generalmente limitadas a cepillos tipo tira como los strips y a aplicaciones que involucran metales, las cuales son menos comunes en comparación con los filamentos sintéticos. Por lo tanto, nos centraremos en los cepillos con filamentos plásticos.
Desde el principio, debemos descartar los filamentos de plásticos más básicos, como el polipropileno o el polietileno, que no alcanzan los 100ºC.
Los primeros filamentos que comienzan a tener un comportamiento aceptable son el PA6.6, que supera a sus variantes PA6, PA6.10 y PA6.12, al igual que el PBT.
Tanto los más básicos, PA6 y PBT, como los más técnicos, como el PA6.10 y PA6.12, pueden resistir temperaturas continuas entre 80 y 100ºC, con picos de temperatura durante periodos cortos de tiempo entre 140 y 180ºC.
En cambio, una opción económica para fabricar cepillos técnicos para altas temperaturas es el PA6.6, que puede resistir entre 80 y 120ºC de manera continua, con picos de 170 a 200ºC durante cortos periodos de tiempo.
Cuando las temperaturas superan estos límites, es necesario recurrir a filamentos de alto rendimiento, lo que implica aumentar el presupuesto y contar con menos opciones de secciones disponibles.
Entre los llamados filamentos técnicos de alto rendimiento, el primero y más económico es el Nylon HT 150 Green Line, una poliamida estabilizada con una base de origen renovable al 70%, apta para ser utilizada en industrias alimentarias.
Este nylon puede alcanzar los 150ºC de manera continua y los 200ºC en cortos períodos de tiempo.
Por encima, quedan solo dos opciones, ambas con precios elevados.
El Pekalon II, un polifenilensulfuro resistente a la mayoría de los productos químicos y apto para estar en contacto con alimentos, puede alcanzar los 180ºC de manera continua, con picos de hasta 235ºC.
La versión más técnica es el PEEK, una polieteretercetona, que puede resistir hasta 250ºC de manera continua, con picos de 280ºC durante cortos períodos de tiempo, además de ser resistente a los ataques químicos y contar con el certificado de compatibilidad FDA.
En cuanto a los cepillos hechos con filamentos naturales, encontramos sorpresas, ya que algunos pueden resistir altas temperaturas.
Por ejemplo, los cepillos técnicos con filamentos de cerdo y de caballo pueden soportar hasta 140ºC, seguidos por el pelo de cabra con 150ºC, siendo la fibra vegetal de tampico el filamento natural más resistente a altas temperaturas, con 160ºC.
Si bien los filamentos técnicos son la parte más importante de los cepillos técnicos, las bases con las que se fabrican también deben poder resistir las mismas temperaturas que los filamentos.
En este aspecto, tenemos una mayor variedad que con los filamentos, ya que las placas y barras son los formatos habituales de los plásticos en la industria.
Bajas Temperaturas: Otro Desafío para los Cepillos Técnicos
Aunque la mayoría de las peticiones y consultas para integrar cepillos técnicos se centran en la resistencia a altas temperaturas, existe una parte de ellas que se concentra en el extremo opuesto: las temperaturas mínimas.
Al igual que sucede con las altas temperaturas, en muchos casos resulta un verdadero reto seleccionar materiales técnicos para la fabricación de cepillos capaces de soportar temperaturas muy bajas.
Este desafío se debe a que la baja temperatura representa un punto débil para los plásticos, los cuales tienden a cuartearse y volverse frágiles cuando se exponen a temperaturas por debajo de su umbral de resistencia mínima.
Sin embargo, los cepillos técnicos desempeñan funciones importantes en los procesos industriales, y si estos procesos se llevan a cabo cerca de neveras o fuentes de frío, es crucial desarrollar cepillos adecuados para esas condiciones específicas de trabajo.
Si bien la mayoría de los ejemplos provienen de procesos químicos e industria alimentaria, también se aplican a cepillos utilizados en exteriores y en países o regiones con climas extremos.
En primer lugar, es fundamental determinar correctamente la temperatura a la que estará expuesto el cepillo técnico, ya que superar el umbral de -20ºC implica un coste monetario exponencial, al igual que sucede con las altas temperaturas.
Es crucial medir la temperatura real del lugar donde se instalará el cepillo técnico industrial, y no simplemente la temperatura del punto más frío dentro del frigorífico, dado que puede haber una gran diferencia térmica entre ambos sitios.
En segundo lugar, también es importante distinguir si la baja temperatura a la que estarán expuestos los cepillos técnicos será durante un periodo corto de tiempo o si será una temperatura de trabajo continua o prolongada.
Una vez definidas correctamente las temperaturas de trabajo y su duración, se puede proceder al desarrollo de los cepillos técnicos, comenzando con materiales más comunes y avanzando hacia materiales de alto rendimiento.
La primera opción para temperaturas muy bajas es optar por cepillos técnicos metálicos, que pueden resistir hasta -75 grados centígrados.
Sin embargo, estas opciones están limitadas principalmente a cepillos tipo tira, como los strips, y a aplicaciones donde se utilicen metales, las cuales son menos comunes en comparación con los filamentos sintéticos. Por lo tanto, nos centraremos en los cepillos con filamentos plásticos.
Desde el principio, se deben descartar los filamentos de plásticos más básicos, como el polipropileno o el polietileno, los cuales se degradan a temperaturas entre -10ºC y -15ºC.
En contraste con las altas temperaturas, las poliamidas muestran un comportamiento diferente en climas fríos: cuanto mayor es su calidad, mejor resisten el frío.
Por ejemplo, el PA6 y el PBT pueden resistir hasta -20ºC, el PA6.6 hasta -15ºC, y los PA6.10 y PA6.12 pueden llegar hasta los -30ºC con estabilidad.
Para temperaturas aún más bajas, se requieren filamentos técnicos de alto rendimiento.
Entre ellos, el Nylon HT 150 Green Line es una opción económica que puede resistir hasta -30ºC, igualando la resistencia del PA6.12.
Sin embargo, para temperaturas más extremas, existen dos opciones más costosas: el Pekalon II, que puede resistir hasta -40ºC y es un excelente resistente a productos químicos, y el PEEK, que puede llegar hasta los -50ºC, aunque su precio es significativamente más elevado, siendo al menos 35 veces más caro que el PA6.
Conclusiones
En conclusión, en aquellas condiciones ambientales de temperaturas extremas, seleccionaremos aquellos materiales que se adapten de manera estable y segura a cada situación.
Ya sea enfrentando altas temperaturas cerca de hornos industriales o bajas temperaturas en entornos fríos, la elección de materiales resistentes y duraderos es clave para el rendimiento y la eficacia de los cepillos industriales.
