ZIRCOTEC: QUÉ ES Y SUS APLICACIONES EN LA F1

 Como todos bien sabemos Red Bull es uno de los equipos punteros de la F1 actual que dedica más tiempo y dinero en la investigación/implantación de nuevos materiales en el deporte del motor. Sus alianzas con grandes empresas que desarrollan este tipo de materiales que se utilizan en otros apartados de la industria es conocida desde hace muchos años gracias a la apuesta que su diseñador jefe, el Sr Newey que sabe mucho del tema después de tantos años innovando para el diseños de embarcaciones también de competición.
De los materiales elásticos tan famosos en los años anteriores hemos pasado a los recubrimientos cerámicos utilizados como aislantes térmicos.

Hay que decir que no solo los alados utilizan esta tecnología pero últimamente en Red Bull parecen haber dado inicio a una nueva tendencia en la Fórmula Uno y empezar a utilizarlo en otras partes del coche menos convencionales. En un anterior artículo ya mencioné que habían utilizado este material recubriendo los tubos de escape, su utilización natural junto con el motor pero ahora ha aparecido como recubrimiento en el piso del coche, en la zona posterior a la salida de los gases de escape. Como se está demostrando actualmente, el RB9 que tiene uno de los diseños más eficaces a la hora de conducir los gases de escape hacia el suelo del coche y conducirlo para sellar el difusor. Para los no avezados recordar que el suelo es de fibra de carbono y está muy expuesto al calor de los gases calientes que salen de los escapes que fluyen por el suelo, tanto que pueden llegar a quemarlo.

Zircotec en el suelo del RB9.

La fibra de carbono es un material que para su fabricación es necesario ir uniendo fibras sintéticas formadas por la unión de muchos hilos de carbono  formado hebras con varias resinas epoxy (los famosos pegamentos de dos componentes que se venden en las ferreterías). Por tanto, con las fibras y las resinas hace una especie de sándwich de muchas capas para fabricarse. Se fusionan gracias a la combinación de la presión con el calor, creando materiales de baja densidad, muy resistentes y duraderos. El resultado final es realmente un plástico epoxico reforzado con fibra de carbono. Su naturaleza plástica es termoestable, es decir, un material que no se puede derretir ni deformar como lo hacen otros materiales plásticos, como puede ser el PVC o el polietileno de las botellas de agua.
Pero ningún material es perfecto. Un material termoestable no se deforma, una ventaja que es fundamental para los diseños de la F1 ya que perdería eficacia pero la  exposición prolongada al calor en una de sus caras puede generar un riesgo, el laminado de la fibra de carbono, que puede terminar doblándose ligeramente, creando un efecto no deseado en la aerodinámica del vehículo.
Como he dicho, la fibra está compuesta de varias capas de fibra unas encima de otras unidas por la resina. La laminación se produce en las capas más externas y su gravedad dependerá en gran medida de la conductividad térmica de las fibras de carbono y la resistencia a la temperatura de presente la resina que las une.
¿Cómo evitar esto? Mediante un recubrimiento. Red Bull no ha comentado cuál es el fabricante de dicho revestimiento pero uno de los proveedores más populares en la Fórmula Uno es Zircotec.

Escapes con Zircotec.

 Además de revestimientos de protección contra el calor, la empresa cuenta con recubrimientos que proporcionan protección contra el desgaste, recubrimientos que ofrecen aislamiento eléctrico, y revestimientos (no metálicos) que ofrecen la conducción eléctrica. La técnica y el material utilizada por Zircotec se inició básicamente para recubrir los tubos de escapes y permite mantener fría su parte externa, evitando de ésta manera que alguna persona pueda quemarse cuando toca el escape mientras éste está caliente.
En el caso de Red Bull, es bastante obvio que el recubrimiento está dirigido a la protección de la planta de fibra de carbono contra el calor, al ver el área que está protegida tiene una coloración distinta de la fibra de carbono. Para ello se aplica un recubrimiento térmico de cerámica utilizando su técnica de pulverización de plasma.   El plasma, "el cuarto estado de la materia" como dicen muchos es un estado diferente a los tres conocidos, sólido, líquido y gas. Voy a intentar explicarlo para que lo entendáis fácilmente. La materia está compuesta de átomos que a su vez está compuestos de protones, neutrones y electrones y todos están unidos mediante unas fuerzas llamadas nucleares. Sabemos que  si administramos temperatura a determinados sólido, éstos pasarán a un estado líquido. Si seguimos administrando más calor pasarán a ser gaseosos. Pues bien si seguimos calentando aún más, el gas se convierte en plasma. En ese estado las fuerzas nucleares pierden su poder y gran parte de los átomos se han roto y se mueven libremente. Para facilitar la tarea se utilizan campanas de vació y así bajar la temperatura necesaria para crear el plasma.

Este es el principio básico para la fabricación del Zircotec. Para ello se genera una corriente de gas de un plasma de alta energía (aprox. 12.000 K), al cual se le agrega el material del revestimiento en forma de polvo. El material se funde y es impulsado sobre la superficie del sustrato, sobre el cual se endurece en forma inmediata.  El proceso se puede realizar a presión atmosférica (air plasma spaying - APS) o en vacío bajo un gas protector (vacuum plasma spraying - VPS). Una vez aplicado, el revestimiento actúa como una barrera térmica y mantiene fría la superficie exterior del escape en su caso o aísla del calor a la fibra de carbono. Como estamos hablando de un estado de la materia muy especial la cantidad necesaria para su aplicación en mínima y por tanto no aporta peso a la pieza.
Esta técnica es muy apta para la generación de capas protectoras con un espesor definido. En este punto podemos decir que se pueden aplicar capas con espesores comprendidos entre los 0,05 mm en sus aplicaciones más delgadas y 0.5 mm en las más gruesas, dependiendo del nivel requerido de protección. Los equipos a menudo solicitan los revestimientos con un color determinado para colorear las zonas y así disimular qué material utilizan.
Revestimientos similares se pueden encontrar en varios componentes donde los compuestos de carbono son necesarios proteger del calor. Las piezas más utilizadas incluyen componentes de los frenos, del motores y escudos de calor para los escape. Por tanto, una vía abierta y su uso se expandirán aún más debido al alto número de nuevos componentes calientes que se introducirán alrededor del motor a partir de 2014. Los iremos viendo con el tiempo, pero eso será otra historia.