Proceso creogenico

Tratamiento de materiales a temperaturas criogénicas: evolución y aplicaciones
L. A. Alava (1)
luis.alava@cryobest.com

(1) Cryobest International, S.L. Vitoria (España)

Abstract Desarrollados en los últimos años del siglo XX, los tratamientos criogénicos de materiales aún son poco conocidos y apenas utilizados en Europa. Sin embargo, tienen un gran potencial de aplicación ya que aportanmejoras, a veces espectaculares, en determinadas prestaciones entre las que se pueden destacar la resistencia al desgaste y la vida a fatiga. Estos procesos (que no deben confundirse con los tratamientos subcero) no dejan de ser tratamientos térmicos y, por ello, afectan de modo permanente a todo el volumen del material. Por otra parte, son perfectamente compatibles con los recubrimientosantidesgaste habituales en la industria. Además, los tratamientos criogénicos son totalmente ecológicos ya que, para su realización, no se produce ningún tipo de vertido o residuo. Este trabajo presenta los fundamentos, desarrollo y evolución de los tratamientos criogénicos, así como los métodos y equipos en los que se realiza. También se exponen sus aplicaciones industriales y algunas líneas probables dedesarrollo futuro.

1. Antecedentes El acceso a temperaturas criogénicas no fue posible hasta que, a finales del siglo XIX, se descubrió el proceso que permitía conseguir la licuefacción del aire. Esta tecnología aun tuvo que evolucionar hasta que ya se pudieron conseguir cantidades suficientes de gas licuado. Los primeros ensayos de lo que podríamos llamar tratamientos criogénicos datan de laprimera mitad del siglo XX y, al parecer, se realizaron en Alemania y en la extinta Unión Soviética. Poco se sabe de aquellas experiencias que, básicamente, consistían en sumergir acero directamente en nitrógeno líquido y dejarlo hasta alcanzar el equilibrio térmico. El inicio del desarrollo industrial de este tipo de procesos es mucho más reciente y se produjo en Norteamérica en los años 70 de lamano de la industria aeroespacial. También datan de esa época los trabajos del Dr. Randall Barron [1, 2] de la Luisiana Technical University a los cuáles aún se hace referencia frecuentemente hoy en día. Gracias a la mejora de los sistemas de control y a que el nitrógeno líquido ya era bastante asequible aparecieron las primeras empresas que realizaban tratamientos criogénicos y su uso industrialempezó a ser un hecho. En los años 90 la tecnología comenzó a extenderse por todo el mundo y hoy es posible encontrar instalaciones en los cinco continentes aunque, curiosamente, Europa lleva un gran retraso en la implantación de este tipo de procesos. Cuando el proyecto de Cryobest International S.L. se inició en 2002 sólo había constancia de una empresa (inglesa) que hiciera tratamientoscriogénicos en Europa. Aun hoy se pueden contar con los dedos de una mano las empresas que se dedican a realizar este tipo de procesos aunque también empieza ofrecerlos alguna compañía dedicada a los tratamientos térmicos convencionales.

2. Definición y tipos de proceso Las temperaturas criogénicas se definen por la Cryogenic Society of América como aquellas que son inferiores a 120 K (aproximadamente–153 ºC). Por lo tanto los tratamientos criogénicos serían aquellos en los que los materiales son sometidos a temperaturas inferiores a la mencionada.

En este punto es preciso hacer una aclaración. A veces, sea inconsciente o interesadamente, se confunden los tratamientos subcero con tratamientos criogénicos cuándo de hecho son algo totalmente distinto. Los tratamientos subcero (shallowcryogenics) se realizan a una temperatura mucho más alta (normalmente en torno a –80 ºC). Este proceso, que es ofrecido por bastantes empresas convencionales de tratamiento térmico, se realiza normalmente a continuación del temple. El objeto es continuar con la transformación del temple (austenita a martensita) que, en ciertos aceros, no se llega a completar a temperatura ambiente. Hay muchos tipos...