13-10-2020 | Publicado por Joaquín Martí
La humanidad ha utilizado y continúa utilizando fibras con diversos propósitos, en algunos casos fibras naturales y, hoy en día, sobre todo fibras artificiales. Las fibras artificiales nos permiten lograr propiedades mecánicas especiales, comunicarnos a través de los océanos o fabricar textiles para múltiples aplicaciones.
Basta pensar en las resistencias desarrolladas con fibras de carbono, los múltiples usos de la fibra de vidrio, el refuerzo que las fibras metálicas proporcionan, los materiales compuestos que abundan en coches y aviones o, quizá especialmente, la presencia de fibra óptica en nuestros sistemas de comunicaciones. Las fibras se encuentran por doquier.
La velocidad, ancho de banda y baja atenuación de las comunicaciones por fibra óptica las hacen ideales en muchas aplicaciones. Además, tienen un coste razonable, son inmunes a los campos electromagnéticos, son difíciles de piratear y no hay interferencias cruzadas con fibras adyacentes o con el ruido ambiental.
Pero hay que producir fibras de sílice, libres de defectos y de un grosor poco mayor que un cabello humano, a una velocidad de 50 m/s. Además de vidrios, principalmente de sílice, también se fabrica fibra óptica con polímeros, tales como PMMA o poliestireno; éstas son más gruesas, del orden de 1 mm, y suelen usarse para distancias más cortas, aprovechando las ventajas de su bajo coste y robustez mecánica.
La fibra óptica no sólo se emplea en comunicaciones. Por ejemplo, los efectos de las condiciones ambientales sobre sus propiedades permiten utilizarla en sensores de variables como deformación, temperatura o presión, en sistemas remotos de control.
Muchas de las fibras artificiales se fabrican extruyendo un material previamente fundido, tal como un polímero. La simulación de esta extrusión no es una tarea sencilla. Debe modelizarse el flujo de un fluido no newtoniano, teniendo en cuenta el acoplamiento térmico y el posterior proceso de solidificación.
Los orificios de emergencia son a menudo circulares, pero a veces presentan forma de estrella, trilobal u otras geometrías; y en algunos casos el filamento final se produce al unirse varias corrientes que emergen por distintos orificios. Y en el caso de fibra óptica, no suele extruirse un material único sino que se co-extruyen dos, que darán lugar al núcleo y al revestimiento, que es lo que usan las fibras para guiar la luz.
Principia ha recibido encargos de estudiar este tipo de procesos para diversas aplicaciones. Como en muchos otros campos, la simulación es la herramienta imprescindible que hace posibles estos estudios. Pero no nos llamemos a error, la simulación sólo los hace posibles: el realizarlos con éxito requiere también incorporar considerables dosis de conocimiento y experiencia.
