El metal que hizo posibles los vuelos baratos

Hizo posible la era de las vacaciones baratas en el extranjero, as como que la margarina fuera fcil de untar. Puede que el nquel no sea el metal ms llamativo, pero la vida moderna sera muy diferente sin l.

En las entraas de la University College London, de Reino Unido, se encuentra un taller en el que se corta metal y se tornean y moldean los instrumentos y el equipo para varios departamentos de ciencias.

El profesor de qumica Andrea Sella est frente a m, sujetando un grueso tubo de dos metros hecho de monel, una aleacin de nquel y cobre. Y de repente lo deja caer, provocando, al estrellarse contra el suelo, un ruido ensordecedor.

Esto realmente habla de la dureza y la rigidez de este metal, explica, recogiendo el tubo, en perfecto estado.

[embed:1121552] El nquel se utiliza como cobertura protectora de los piones de las bicicletas.

Pero otra de las razones por las que el monel es una aleacin fantstica, dice, es que es resistente a la corrosin.

Los qumicos deben manejar materiales altamente reactivos- poderosos cidos o gases como el flor o el cloro-, as que necesitan algo que no haga reaccin al estar en contacto con estos.

El oro, la plata o el platino son una opcin, pero imagnense el precio de un tubo de dos metros hecho de oro.

El nquel, en cambio, es barato y abundante. As que se emplea all donde la corrosin resulta una preocupacin: desde en esptulas de farmacia hasta como cobertura protectora de los piones de las bicicletas.

Aleaciones peculiares

Pero el nquel puede producir aleaciones mucho ms peculiares que el monel, seala Sella, ansioso de explayarse.

Un ejemplo es el invar, tambin llamado FeNi36 o nivarox, una aleacin de nquel y hierro. ste difcilmente se expande o contrae con los cambios de temperatura, una propiedad muy til en instrumentos de alta precisin y relojes.

Tambin est el nitinol.

Sella saca un alambre en forma de clip para papel. Es muy fcil deformarlo y lo hace. Pero en cuanto lo sumerge en una taza de agua hirviendo, inmediatamente recupera su forma y vuelve a ser un clip perfecto para sujetar papeles.

Est hecho de nitinol, una aleacin de nquel y titanio que recuerda la primera forma que tom. Adems, su composicin se puede ajustar, de forma que siempre recupere su forma a una temperatura concreta.

Esto ltimo significa que, por ejemplo, se podra insertar una cnula enrollada en un vaso sanguneo. As, al aumentar la temperatura corporal se expandera, abriendo la vena que haba sido previamente tapada u obstruida y permitiendo a la sangre fluir a travs de ella.

[embed:1121553] Hoy con los descendientes de aquellas primeras superaleaciones se produce la mayor parte de las partes traseras de las turbinas.

Pero la importancia de estos materiales se quedan en nada al compararlos con las llamadas superaleaciones. Y es que stas son las que hicieron posible la era de la aviacin.

Motores de avin

Los primeros motores fueron diseados en las dcadas de 1930 y 1940 por Frank Whittle en Reino Unido y por Hans von Ohain en Alemania, enfrentados ambos en la carrera por el desarrollo de armamento.

Estos motores, hechos de acero, tenan graves deficiencias.

No tenan la capacidad de soportar temperaturas superiores a los 500 grados centgrados, explica Mike Hicks, director de materiales de Rolls-Royce, el principal fabricante de turbinas para avin de Reino Unido.

Perdan fuerza rpidamente y no eran resistentes a la corrosin, aade.

Como respuesta, el equipo de Rolls-Royce volvi a poner el trabajo que Whittle hizo en la dcada del 1940 sobre la mesa, en la que tambin colocaron una tabla peridica.

El tugsteno era demasiado pesado. El cobre se funda a temperaturas demasiado bajas. Pero el nquel, mezclado con un poco de cromo, era la receta perfecta: toleraba altas temperaturas, era fuerte, resistente a la corrosin, barato y ligero.

Y an hoy, con los descendientes de aquellas primeras superaleaciones, se produce la mayor parte de las partes traseras de las turbinas, tanto de las que se usan en aviones como con las que se genera energa.

Las palas de las turbinas tienen que girar en la zona ms caliente del motor y a una velocidad muy alta, dice un colega de Hicks, Neil Glover, el director de investigacin de la tecnologa de los materiales de la compaa.

Y agrega: Cada una de estas palas produce la misma potencia que el motor de un auto de Frmula 1 y hay 68 de estos en el corazn de las turbinas de gas modernas.

La temperatura a la que se enfrentan estas palas es de 1.700 grados celcius, unos 200 grados ms que su propia temperatura de fusin.

Esta hazaa se consigue gracias a un revestimiento de cermica resistente al calor, as como al enfriamiento del aire, a unos 650 grados.

La capacidad de las superaleaciones de funcionar a tan extremas temperaturas el lo que hace posible nuestro viaje al Algarve, el la costa sur de Portugal, o a Florida, en Estados Unidos.

Cuanto ms se caliente la turbina, ms eficiente es el motor en general y menos combustible utiliza, explica Neil.

[embed:1121555] El nquel hace que la margarina sea ms espesa, fcil de untar.

Solucin ante la deformacin

Sin embargo, las palas de la turbina tienen que lidiar con algo ms que temperaturas extremas. Giran a tanta velocidad que su carga centrfuga es equivalente a varias toneladas.

Esto, combinado con un calentamiento y una refrigeracin constante, puede desembocar en un problema conocido como arrastre: la pala se alarga lentamente hasta que empieza a golpear la carcasa de la turbina.

La mayora de los metales se componen de una mirada de diminutos cristales fusionados, llamados granos.

Pero sus lmites son una fuente de debilidad, ya que los cristales se pueden deslizar y el material deformarse.

As que Rolls-Royce hizo frente a este problema creando una pala con un solo cristal, de la misma manera que se generaban cristales a partir del sulfato de cobre en los experimentos de qumica del colegio.

Adems, las aleaciones se mejoraron aadindoles otros elementos, diez o ms en total. Esto permiti a los diseadores de las turbinas ajustar los materiales de cada componente del motor.

Y es por estos ingredientes adicionales por los que la historia del motor de avin se convirti tambin en la historia de otro elemento qumico, uno an ms enigmtico que el nquel.

Se trata del renio. Y aadindolo a la superaleacin ayuda al deslizamiento.

Sin embargo, el renio es tambin una de las sustancias ms escasas de la tierra y se obtiene principalmente a partir de minerales de molibdeno. La produccin anual de renio del mundo son unas escasas 40 toneladas y ms de tres tercios de esa cantidad se destinan a los superaliados.

As que la prxima vez que vayan en la carretera agradzcanselo al nquel, pero acurdense un poco tambin de su misterioso primo, el renio.

Y la margarina?

Pero al principio de este artculo se haca mencin a la margarina y a estas alturas seguro que se estn preguntando qu tiene sta que ver con las superaleaciones y los motores de avin.

La respuesta es que no mucho.

Las margarinas estn hechas principalmente con aceites vegetales y grasas. Y el problema es que la mayora de estos son demasiado lquidos para untarlos sobre una tostada.

Y ah entra el nquel: el elemento puede ser usado para hacer las margarinas ms viscosas, ms parecidas a la mantequilla.

Esto se consigue con una reaccin qumica llamada hidrogenacin. Se bombea hidrgeno sobre los aceites, con algo de nquel, que acta como catalizador.

El nquel no reacciona al ponerse en contacto con los aceites, sino que acta como una mquina molecular, permitiendo que estos hagan reaccin con el hidrgeno.

Las grasas resultantes, hidrogenadas, son ms espesas y fciles de untar.

As que, deberamos dar las gracias al nquel por la margarina?

Quiz.

Pero tal vez no.

El proceso de hidrogenacin puede producir cidos transgrasos, tambin conocidos como grasas trans. Este tipo de grasas no suelen producirse comnmente en la naturaleza y se asocian a niveles altos de colesterol y, por consiguiente, a ataques cardacos asociados e infartos.

Esto dio lugar al uso de los aceites de palma como sustitutos, mucho ms espesos y ms fciles de untar por naturaleza, especialmente cuando estn combinados con emulsionantes.

Aunque esta alternativa tambin tiene sus inconvenientes: la destruccin de las selvas tropicales para dar paso a las plantaciones de palma aceitera.