¿Para qué se utilizan los tubos de grafito?

Los tubos de grafito también pueden ser exactamente lo que necesita si se encuentra en un empleo de alta temperatura (o químicamente agresivo). Estos materiales de carbono en forma de tubo son duraderos, térmicamente estables y extremadamente resistentes a la corrosión. Además, su ligereza y excelente conductividad los hacen idóneos para docenas de aplicaciones exigentes. Se utilizan para proteger y contener materiales en laboratorios, sistemas aeroespaciales y en cualquier otro lugar donde fallen otros materiales. A continuación le explicamos cómo y por qué puede utilizarlos.

¿Qué son los tubos de grafito?

Las estructuras cilíndricas huecas construidas con grafito de gran pureza se denominan tubos de grafito. Estos tubos deben soportar calor extremo, productos químicos agresivos y tensiones mecánicas intensas. Los encontrará en aplicaciones que requieren conductividad térmica, aislamiento eléctrico o resistencia química.

Existen en varios tamaños y grosores de pared, con distintos niveles de pureza. Algunos se prensan isostáticamente para lograr una densidad uniforme, mientras que otros se extruyen para obtener longitudes largas y continuas. Se elige el tipo en función del uso que se le vaya a dar: análisis de laboratorio, fundición, intercambio de calor e incluso motores de cohetes.

Aplicaciones de los tubos de grafito

Uso en laboratorio

Para el análisis de oligoelementos en laboratorios analíticos (especialmente espectroscopia de absorción atómica (AAS)), los tubos de grafito para hornos son el medio por el que se realizan los experimentos. Los tubos se utilizan como portamuestras en hornos de grafito, donde se vaporizan materiales a temperaturas extremadamente altas (normalmente superiores a 2.500 °C).

Todas las lecturas permanecen precisas y libres de contaminación gracias a los tubos de grafito. Tienen una baja reactividad, lo que permite que su muestra permanezca pura durante el calentamiento. Además, reaccionan rápidamente al calor, lo que hace que el análisis sea más eficaz. También los encontrará en analizadores térmicos, incluidas las máquinas TG-DTA y TG-DSC.

Hornos industriales

Los metales estándar empiezan a deformarse o reaccionar cuando se trabaja en hornos de vacío o de gas inerte. En estos entornos, los tubos de grafito sirven como elementos calefactores, componentes de aislamiento térmico o vainas protectoras. Gracias a su estabilidad térmica inherente, permanecen intactos incluso bajo rápidas fluctuaciones de temperatura y ciclos térmicos de larga duración.

También son útiles en los sistemas de calentamiento por inducción, donde su conductividad y resistencia térmica los hacen perfectos.

Intercambiadores de calor

Esto es especialmente cierto en plantas químicas y refinerías, donde los productos químicos agresivos deben tratarse a altas temperaturas. En intercambiadores de calor de carcasa y tubos en los que los líquidos y gases corrosivos deben enfriarse o calentarse sin contaminación, los tubos de grafito son la opción ideal.

Los tubos de grafito no se corroen en ácido clorhídrico, ácido sulfúrico o disolventes orgánicos como los tubos metálicos. La baja expansión térmica del tungsteno también minimiza el riesgo de fallos relacionados con la tensión.

Fundición de metales

Los tubos de grafito sirven como moldes de colada continua, especialmente para metales no férreos como el cobre o el aluminio. Proporcionan una refrigeración constante y su superficie permite el deslizamiento del metal. Mejora la calidad de la superficie del producto acabado.

Procesado químico

En reactores, tanques de almacenamiento o tuberías, la maquinaria interna está protegida por tubos de grafito. Son útiles cuando se trabaja con ácidos fuertes, álcalis o disolventes. Su resistencia a la corrosión ayuda a minimizar el mantenimiento y el tiempo de inactividad.

Industria aeroespacial

En el sector aeroespacial se necesitan materiales que puedan soportar temperaturas y tensiones mecánicas extremas. Se utilizan para toberas, escudos térmicos y revestimientos de propulsores. La ligereza se traduce en una menor masa total con la que lidiar, lo que es fundamental en el diseño de naves espaciales.

Aplicaciones electroquímicas

Los tubos de grafito pueden utilizarse como electrodos en la construcción de pilas electrolíticas o de combustible. Tienen una alta conductividad eléctrica y una larga vida útil. Los encontrará en metalizado, producción de cloro y sistemas de baterías.

Aplicaciones nucleares

Los tubos de grafito son un moderador y reflector de neutrones comúnmente utilizado en instalaciones nucleares. Mantienen la integridad estructural a niveles elevados de calor y radiación. Son un gran activo para reactores avanzados y montajes experimentales.

Aplicaciones de alta temperatura

Los tubos de grafito son la opción superior a casi todos los demás materiales para el procesamiento térmico. En hornos de vacío, cámaras de crecimiento de cristales y hornos de difusión de semiconductores, los componentes de grafito no se funden, encogen ni agrietan, ni siquiera después de múltiples ciclos.

Estos tubos también resisten el choque térmico, lo que les permite pasar del calor al frío sin fracturarse. Y eso es una gran victoria para la fiabilidad y la seguridad.

Industria del automóvil

Los tubos de grafito pueden emplearse en juntas, forros de freno e intercambiadores de calor. Sus características térmicas ayudan a controlar el calor producido en los compartimentos del motor o las estructuras de frenado. También son duraderos y absorben el sonido.

Instrumentos

Los dispositivos médicos y las herramientas científicas son precisamente lo que son: precisos. Trabajará con tubos de grafito en instrumentos de espectrometría de masas, análisis de rayos X y pruebas térmicas. Son puros, estables y de baja reactividad, ideales para entornos sensibles.

También están presentes en dispositivos utilizados en I+D farmacéutica, bioanálisis y diagnóstico químico.

Ventajas del tubo de grafito

Gran estabilidad térmica.

Los tubos de grafito conservan su forma y resistencia incluso hasta los 3000°C, por lo que puede dejar de preocuparse por la deformación, la fusión o cualquier expansión bajo un calor intenso.

Muy buena conductividad eléctrica.

Son buenos conductores de la electricidad. O utilícelos como electrodos, sensores o vías conductoras en sistemas eléctricos y configuraciones de prueba.

Resistencia a la corrosión.

Ofrecen resistencia a los ácidos, álcalis y a la mayoría de los disolventes industriales. El grafito se comporta mejor que la mayoría de los metales si se trabaja con productos químicos corrosivos.

Ligero y duradero.

Los tubos de grafito son más ligeros que sus homólogos metálicos. Ayudan a mantener la resistencia al tiempo que reducen la carga estructural; útiles en sistemas aeroespaciales y de automoción.

Conclusión

En realidad, los tubos de grafito son cilindros hechos de carbono. También son potentes herramientas para científicos, ingenieros y fabricantes". Se utilizan cuando las condiciones son demasiado extremas para los metales o los plásticos. Los tubos de grafito sobresalen donde otros materiales fallan, proporcionando resistencia al calor, protección contra la corrosión o una excelente conductividad. Si no los ha utilizado en el pasado, ahora es el momento de pensar en ellos en su próxima aplicación de alto rendimiento.