COORDINADORA
Ma ianella He nández
San ana
Di ec o a de la Red
In e nacional de Tecnología
del Caucho (RITC).
CONTEXTO DE LA TECNOLOGÍA DE ENFRIAMIENTO
El desa ollo de ene gía sos enible esponde a una
c ecien e demanda de egulación de la empe a u a
en la supe icie de nues o plane a sin aumen a
las emisiones de gases de e ec o in e nade o.
Los ma e iales caló icos poseen p opiedades
p ome edo as que pueden con ibui a log a es e
obje i o. Son sólidos que pueden in e cambia
calo con el en o no, lo que incluye aplicaciones
de e ige ación y en iamien o.
No obs an e, dichos ma e iales con encionales
u ilizan elemen os de ie as a as, los cuales
no solo son cos osos, sino ambién p opensos
a su i escasez en el suminis o.
Reciclaje de caucho pa a aplicaciones
de en iamien o
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Po lo an o, es necesa io in es iga soluciones
inno ado as pa a supe a es e p oblema pe mi iendo
aplicaciones come ciales e icien es mien as se
abo dan p eocupaciones económicas y ecológicas.
En ese sen ido, el caucho na u al (NR) es un
candida o p ome edo pa a aplicaciones de
en iamien o ecológico.
A di e encia de la mayo ía de los ma e iales caló icos,
el NR es blando, ba a o y biodeg adable, esol iendo
simul áneamen e algunos de los p incipales
p oblemas de ingenie ía y sos enibilidad en el
calen amien o y/o en iamien o a i icial. La p ime a
obse ación cuali a i a del e ec o elas ocaló ico (eC)
en NR ue epo ada po Gough en 1805.
COLUMNISTA INVITADO
Nicolás Candau
G upo e-Plascom, Uni e sidad
Poli écnica de Ca aluña (UPC).
En 1942, Da , An hony y Gu h ealiza on más
mediciones de empe a u a y sugi ie on que es e
calen amien o se a ibuía a la c is alización inducida
po de o mación (SIC), como lo mos a on usando
ayos X. Tal c is alización p o ocada po de o mación
en caucho ue desc i a eó icamen e po Flo y en
1947. Se sabe que la SIC en NR es más e ec i a en
compa ación con o os elas óme os sin é icos,
lo que se acep a comúnmen e que se debe
Hoy en día, el e ec o elas ocaló ico (eC) en el NR
sigue siendo un ema de in es igación ac i a. Una
en aja p ác ica de las p opiedades eC en el NR es la
posibilidad de modula la ciné ica de la c is alización
inducida po de o mación con la ensión. A una
de o mación del 600 %, se encon ó que su meno
en pa e a la al a p opo ción de cadenas de NR
con con igu ación cis 1,4 (>98 %), lo cual acili a
su alineación al de o ma se.
La igu a 1 mues a la alineación de una sola cadena
de caucho que se c is aliza pa cialmen e du an e
una de o mación uniaxial, gene ando pa ones de
dispe sión aniso ópicos ca ac e ís icos indica i os
de la p esencia de una ase c is alina inducida
po de o mación.
iempo de c is alización es de unas pocas
decenas de milisegundos. Como consecuencia, el
caucho puede calen a se ápidamen e has a un ango
de decenas de g ados después de la inalización de
su p oceso de c is alización, como se ilus a en la
igu a 2.
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Figu a 1. Elongación de una cadena de caucho (los pun os iole as ep esen an enlaces químicos) du an e la ca ga
uniaxial que esul a en c is alización pa cial (izquie da). Pa ón de dispe sión de ayos X de ángulo amplio del NR
inducido po de o mación (de echa).
Figu a 2. Vis a esquemá ica de la co elación en e la o ien ación de las cadenas y la c is alización, y el calen amien o
gene ado du an e la ca ga mecánica uniaxial de una mues a de NR.
28°C22°C21.3°C
Una en aja no able del NR es la baja ene gía
mecánica eque ida pa a ac i a su e ec o
eC. P esen a un ni el de es ue zo meno en
compa ación con los comp eso es de apo
es ánda ac uales (dos ó denes de magni ud in e io
al de las aleaciones con memo ia de o ma), lo
que demues a su iabilidad écnica y acili a la
ans o mación ecnológica.
Po lo an o, el desa ollo de ene gías sos enibles,
como bombas de calo o máquinas de en iamien o
basadas en el e ec o eC del NR, ha despe ado un
conside able in e és en la comunidad académica.
El g upo e-Plascom de la Uni e sidad Poli écnica
de Ca alunya (UPC) dedica pa e de sus ac i idades
al desa ollo de cauchos elas ocaló icos. Como se
mues a en la igu a 3, la ápida de o mación de los
ma e iales de caucho esul a en un calen amien o
de más de 10 ºC y la eloz desca ga en un
en iamien o de 8 ºC has a la empe a u a ambien e.
El en iamien o es consecu i o a la usión ápida
de la ase c is alina du an e la desca ga, o mada
an e io men e du an e la ca ga.
NUEVOS DESAFÍOS HACIA EL RECICLAJE DE
RESIDUOS DE NEUMÁTICOS
Sin emba go, aún queda abajo po hace pa a
con e i al caucho en un ma e ial eC e icien e y
ecológico: la sus i ución pa cial de la ma iz de NR
po pa ículas de caucho eciclado y una desc ipción
ísica del e ec o eC en es as mezclas de caucho
na u al/ esiduos pa a a ina las p opiedades
de en iamien o. Aunque el NR es más abundan e
que los me ales de ie as a as, ambién es á
expues o al iesgo de escasez de suminis o.
Pa a supe a es e p oblema, el g upo e-Plascom
de la Uni e sidad Poli écnica de Ca aluña (UPC)
se p opone en oca pa e de sus ac i idades en
la sus i ución pa cial del NR po esiduos pa a
aplicaciones de en iamien o. Además, el eciclaje de
esiduos de caucho indus ial ha ecibido una a ención
conside able en espues a a la c ecien e demanda
de soluciones sos enibles pa a el p oblema mundial
de la disposición de esiduos plás icos/caucho.
La in oducción de és os en e moplás icos
bio-basados como adi i o de al o alo ag egado
es una al e na i a in e esan e pa a el eciclaje
de caucho, al mismo iempo que p opo ciona
elas óme os e moplás icos más esis en es.
No obs an e, es un desa ío ein oduci el caucho
eciclado en el ciclo de p oducción en la indus ia
de es e elas óme o, ya que, en compa ación con
el caucho esco, el alo ag egado es limi ado,
especialmen e pa a con enidos de esiduos
supe io es al 50 % en peso.
¿USO DE RESIDUOS DE NEUMÁTICOS COMO
POTENCIADOR DE ENFRIAMIENTO?
En el g upo e-Plascom, hemos p epa ado una se ie
de mezclas de NR/ esiduos con un con enido de
desechos de has a el 33 % en peso y ca ac e izado
sus p opiedades elas ocaló icas median e e mog a ía
in a oja in si u. Pa a la comp ensión ísica de sus
p opiedades eC, u ilizamos un ma co e modinámico
capaz de p edeci an o las a iaciones de calo como
el compo amien o mecánico de i ado de los
e ec os e moelás icos.
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Figu a 3. Ejemplo de campo de empe a u a medido po
cáma a de in a ojo en la supe icie de una mues a de
caucho du an e la ca ga y desca ga mecánica.
Sin de o ma
De o mado
Relajado
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Las des iaciones de es e modelo aducen la
ocu encia de c is alización inducida po
de o mación. Los esul ados e ela on que los
mayo es in e cambios de calo se obse a on en
la mezcla de NR/ esiduos u ilizando un 20 % en
peso de esiduos, lo que se a ibuye a un e ec o
e moelás ico mejo ado y una mayo capacidad de
la ma iz de NR pa a c is aliza , ambos esul an es
de una ampli icación de la de o mación en la ase
de caucho en p esencia de ag egados de neg o de
ca bón no de o mables en las pa ículas de esiduos.
Es o dio luga a un coe icien e de endimien o
del ma e ial, COPma , de 3.8 en las mezclas de
NR/ esiduos que con ienen un 20 % en peso de
esiduos, que se encon ó ce cano al de NR pu o
(COPma = 4.4).
Un es udio local del campo de empe a u a
inducido po de o mación mecánica mues a á eas
ci cundan es de las pa ículas cuyo calen amien o
du an e la ca ga se encuen a lige amen e supe io ,
lo que puede su gi de la concen ación de es és
en su p oximidad, ce ca de la in e az con la
ma iz de NR. Po el con a io, du an e el
en iamien o, las mismas á eas localizadas,
del amaño de las pa ículas de esiduos, se
encuen an más ías en compa ación con la ma iz
( igu a 4). Es o sugie e una localización del campo
de de o mación en es as á eas que iende a acele a
el e ec o elas ocaló ico en p esencia de ellenos
de esiduos.
7
En conclusión, se puede deci que las mezclas
de NR/ esiduos mues an un po encial pa a
aplicaciones de cale acción/en iamien o
ecológicas, especialmen e debido a sus amplios
angos de empe a u a, compa ables a los
encon ados en películas o polic is ales que u ilizan
elemen os de ie as a as. En el u u o, el obje i o
del g upo e-Plascom es con inua desa ollando
ma e iales de en iamien o basados en caucho de
uen es na u ales y de esiduos e implemen a los
en p o o ipos de en iamien o. ■
NOTA
Los esul ados p esen ados an e io men e son
algunos de los aspec os des acados de los
siguien es abajos publicados: Candau e al.
Polyme 236, 124309 (2021) y Candau e al.
Exp ess Polyme Le e s 16, 1331-1347 (2022).
Figu a 4. Ejemplo del campo de empe a u a medido
po cáma a de in a ojos en la supe icie de mezclas
de NR/ esiduos du an e la ca ga (izquie da) y la
desca ga (de echa).