Archivo de agosto, 2016

Los materiales de las Olimpiadas

Por Patricia Muñoz, Ingeniera de Materiales e investigadora en CIEMAT

Con motivo de las Olimpiadas de Río de este verano, en esta entrada hemos querido hablar de la importancia que tienen los materiales, ya sea de los trajes de los deportistas o de los útiles que se utilizan en los mismos. La introducción de nuevos materiales en algunos deportes ayudó a batir records, cambió la forma de practicar dicho deporte y, lo más importante, mejoró la seguridad de los deportistas. Aunque son muchos los materiales utilizados dada la diversidad de los deportes, aquí presentamos algunos de los casos más controvertidos.

Trajes de baño de poliuretano que baten records

En 2010 la Federación Internacional de Natación (FINA) prohibió los trajes confeccionados con poliuretano y desde entonces no se pueden utilizar trajes enteros. Este material, empezó a usarse en 2008, en forma de placas, permitiendo que los nadadores que usaban bañador fabricado con ese material mejoraran sus marcas de un modo considerable (en 18 meses se rompieron más de 100 récords de natación), que hizo replantearse su uso. El Poliuretano, se basa en la combinación de dioles (HO-R-OH) y diisocianatos (NCO-R’-NCO). Los dioles proporcionan un carácter elástico, flexible y tenaz al material, que es menos denso que el agua. Esto hace que ofrezca mayor flotabilidad. Además los trajes se fabricaban con una estructura que presionaba al cuerpo en la posición central facilitando al nadador adquirir una posición más hidrodinámica.

Phelps ganó ocho medallas de oro en Beijing 2008 vistiendo el bañador con poliuretano.

Balón Jabulani: reaprender a jugar

Ingenieros de la Universidad de Loughborough, en Reino Unido, diseñaron el balón Adidas Jabulani, oficial en la Copa Mundial de la FIFA en Sudáfrica. El balón Jabulani se moldea a partir de paneles de etileno-acetato de vinilo y otros materiales como poliuretanos termoplásticos, otro grupo de plásticos flexibles. Los ocho paneles que lo forman están unidos térmicamente en lugar de ser cosidos. El resultado es la redondez muy cercana a la de una esfera perfecta. Pasó cuatro años de pruebas, como por ejemplo de lanzamiento en un túnel de viento para ver cómo la pelota respondía a inestabilidades aerodinámicas. Se investigó cómo la anchura de la ranura, la profundidad y la forma pueden afectar a las fuerzas aerodinámicas laterales. El diseño final introduce una nueva textura, marca registrada como “Grip ‘n’ Groove”, y un nuevo proceso de fabricación. Según los investigadores, es una pelota que viaja 5% más rápido que las anteriores. Sin embargo los jugadores expresaron la impredecibilidad del objeto en el aire, sus piques extraños al caer al suelo, demasiada ligereza y trayectorias irregulares. Finalmente, la marca Adidas desarrolló nuevos modelos.

Balón Adidas Jabulani.

Materiales en las raquetas de tenis

La evolución de los materiales en algunos deportes, ha hecho cambiar la forma de juego. Un buen ejemplo es el tenis. Al principio las raquetas se fabricaban de madera y eran menos manejables. Al ser el marco más pesado, el tamaño era menor, lo que hacía muy importante la técnica. Al ir variando los materiales hasta llegar a las de material compuesto (con refuerzo de fibra de carbono o incluso de titanio y otros refuerzos adicionales como partículas cerámicas) de hoy cuyo peso se ha visto reducido notablemente, la fuerza aplicada es mayor y el juego es más rápido y dinámico.
Resumiendo rápidamente, la evolución de los materiales: la madera se usaba en las primeras raquetas siendo la más común la de fresno. El principal problema era el peso y la poca durabilidad. Por ello se introduce el acero que le da más durabilidad y rigidez, pero sigue siendo muy pesada. En los años 1970 se introduce el aluminio, lo que hace que sean más ligeras. En la década de 1980 llegaron las raquetas de material compuesto, con refuerzo de fibra de carbono. Estas raquetas eran más ligeras y resistentes, pero caras para el público general. Mezclando la fibra de carbono con la de vidrio se logró disminuir el precio. A finales de la década de 1990 aparece con fuerza el empleo de titanio, muy resistente y ligero.

Raqueta de madera y moderna raqueta de titanio.

Accidentes que cambiaron los materiales en esgrima

Vladimir Smirnov, esgrimista que participó en las olimpiadas de Moscú en 1980 ganando tres medallas, murió trágicamente en los mundiales de Roma 1982 cuando la hoja del florete de su oponente se rompió, está rompió la máscara de Vladimir penetrando en su ojo hasta llegar al cerebro. Este trágico suceso y otros accidentes provocaron cambios en los requisitos de seguridad de este deporte. Principalmente afectaron a los materiales con los que se fabricaba el traje, que pasó a ser de kevlar o nylon, y a los de las espadas que dejaron de fabricarse de acero al carbono.
Para encontrar el material perfecto para estas hojas hay que tener en cuenta que están sometidas a esfuerzos de flexión e impacto altos que generan tensiones en su superficie durante el combate. El proceso de fabricación de una hoja de esgrima debe realizarse según normas FIE teniéndose que doblar 250º, en lugar de los 40º del periodo anterior, antes de romperse. La hoja deber ser remplazada después de cualquier pliegue en V aunque no esté rota.
El acero maraging es el utilizado hoy en día para estas hojas, su precio es muy elevado pero las prestaciones son superiores a las del acero al carbono. Es un tipo especial de acero con alto contenido de níquel. En su procesado se incluye un enfriamiento rápido (templado) que permite obtener una estructura dura conocida como martensita. La ductilidad y tenacidad de esta martensita es el resultado de su bajo contenido de carbono que es inferior a 0.03%. Este material es reforzado con componentes intermetálicos cono Ni3Ti y Ni3Mo que precipitan alrededor de 500ºC para causar el endurecimiento produciendo características únicas de dureza.

Esgrimista produciendo la flexión de la hoja de su espada. Imagen del VI Campus Internacional Esgrima, Almería 2013 (adaptado de www.blog.esgrimamurcia.com).

Materiales de las medallas olímpicas

Para terminar la entrada con la alegría que acompaña a los ganadores olímpicos, hablaremos del material de las medallas olímpicas. La medalla de oro, desde las olimpiadas de Estocolmo en 1912 ya no se fabrica en oro, sino de una aleación de oro, plata y cobre (1,34% de oro, 92,5% de plata y el resto de cobre). La medalla de plata, sí es fundamentalmente de plata (92,5% de plata y 7,5% de cobre u otro material mejor valorado como el bronce.) El bronce es una aleación metálica de cobre y estaño, en la que el estaño supone típicamente entorno al 12% del material. La medalla de bronce tiene un pequeño contenido de estaño, ya que se compone de un 97% de cobre, un 2,5% de zinc y un 0,5% de estaño.
Las de Río 2016 pesan en total unos 500 gramos, son las más pesadas de la historia olímpica y las más grandes, realizadas así para hacerlas más visibles.
Las medallas de oro tienen un precio aproximado de 500 euros, aunque su valor real es mucho mayor para el deportista o para coleccionistas que después las compran. Como curiosidad en estas olimpiadas de Río 2016, la cinta de la que cuelgan esta realizado de un plástico procedente de botellas de plástico.

Anverso y reverso de las medallas de los Juegos Olímpicos de Río 2016.

Enlaces

- Juegos Olímpicos de Río, www.rio2016.com.

- Proceso de fabricación de las medallas:  https://www.youtube.com/watch?v=8SDI_MqtmWQ.

- Bañadores de poliuretano: http://aislaconpoliuretano.com/el-poliuretano-en-nuestra-vida-los-banadores-de-poliuretano.htm

- Proceso de fabricación del balón Adidas Jabalani: https://www.youtube.com/watch?v=zbLjk4OTRdI&NR=1.

 

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