Tungsteno: el metal perfecto para balas y misiles

Sep 15, 2023

Imagínese un trozo de hierro del tamaño de una pelota de tenis. Pésalo en tu mano. Ahora déjalo caer sobre tu pie. ¿Cómo se siente? Imaginemos ahora un objeto idéntico tres veces más denso. ¿Cómo se sentiría si lo dejaras caer? ¿Volverías a caminar alguna vez?

Ese metal es tungsteno.

Además de ser increíblemente denso, también es increíblemente duro y tiene el punto de fusión más alto de todos los elementos a 3422 ° C.

Hace aproximadamente un siglo, el mundo no lo necesitaba: era casi imposible darle forma o trabajarlo. Sin embargo, ahora utilizamos tungsteno para escribir, atravesar glaciares, emitir rayos X y destruir edificios sin utilizar explosivos.

Para entender cómo sucedió esto, necesitamos comprender las fuerzas competitivas que han dado forma a todo en nuestro mundo, y ¿dónde mejor comenzar que un misterio en el corazón de la evolución de la vida?

Durante los primeros cuatro mil millones de años, la vida en realidad no evolucionó mucho. Los organismos eran pequeños, simples y bastante raros. Luego, hace unos 500 millones de años, ocurrió algo extraordinario: los registros fósiles muestran que hubo una increíble explosión de vida.

Apareció una extraordinaria variedad de maravillosos organismos nuevos. Hay criaturas con ojos de platillo con tentáculos debajo y un arco de dramáticas espinas en la espalda, hay calamares con brazos como de cangrejo y cosas extrañas como colchones de aire flotantes con una franja de pequeños dedos que se agitan.

Charles Darwin consideró que lo que se conoce como la "explosión cámbrica" ​​era la objeción más poderosa a su teoría de la selección natural. Este abrupto florecimiento de especies iba en contra de la idea de evolución gradual.

Entonces, ¿qué pudo haberlo causado?

Muchos científicos creen ahora que esta gran proliferación de nueva vida fue impulsada por el desarrollo de lo que era, según los estándares del Cámbrico, una nueva capacidad exótica: las teorías incluyen el ojo o incluso el ano.

¿O qué tal los dientes? Las criaturas parecidas a gusanos con púas alrededor de la entrada de sus entrañas que aparecieron por primera vez durante el Cámbrico parecen temibles incluso ahora, pero piensen en los asesinos efectivos que serían estas mandíbulas depredadoras en un mundo de organismos blandos y vulnerables.

Y eso no es todo. El Cámbrico es también cuando las conchas y exoesqueletos aparecen por primera vez en el registro fósil en cantidades significativas. También existe la primera evidencia de madrigueras, de criaturas que excavaban en el fondo del mar.

"Es como encontrar los inquietantes restos de una carrera armamentista: espadas con escudos, armas con tanques, bombas con refugios antiaéreos, en una excavación arqueológica", escribe el paleobiólogo Martin Brasier.

La teoría es que el resto de la creación tuvo que adaptarse muy rápidamente para defenderse, de ahí la armadura de carbonato de calcio que arrojaron muchas criaturas y por qué algunos animales evolucionaron para excavar para ponerse a salvo.

Los biólogos llaman a este proceso coevolución.

Entonces, probablemente se estará preguntando qué tiene que ver todo esto con el tungsteno.

Bueno, el mundo de la fabricación implica bastante coevolución. Se desarrollan nuevos materiales (aleaciones superresistentes, por ejemplo) que permiten hacer que algo como un avión o una turbina eléctrica sean más resistentes y, a menudo, también más ligeros y baratos.

Pero los componentes más fuertes requieren herramientas más duras para trabajarlos, y ahí es donde entra en juego el tungsteno. El elemento 74 de la tabla periódica es una de las sustancias más resistentes de la naturaleza.

En SGS Carbide, un fabricante de herramientas en las afueras de Londres, utilizan mucho de este material. Fabrican una gama de brocas y herramientas de corte utilizadas en la industria aeroespacial, automotriz y muchas otras industrias a partir de carburo de tungsteno (un compuesto súper duro de tungsteno y carbono) cementado con cobalto.

Entonces, ¿cómo se le da forma a uno de los materiales más extremos del planeta?

Tienes que usar lo único más resistente: los diamantes. Incluso utilizando herramientas de corte de diamante, el trabajo implica una batalla impía, aunque no lo sabrías dentro de la fábrica de SGS Carbide. No hay humo ni chispas. Lo único que se oye es un suave zumbido de los tornos y otras máquinas.

Cada uno está contenido en su propia caja insonorizada y dispone de un sofisticado sistema de refrigeración mediante aceite refrigerado. Pero incluso con estas máquinas de última generación, puede llevar 10 minutos o más cortar una sola broca. Y son caras: una sola broca puede costar más de 500 libras (750 dólares).

Sin embargo, a medida que se utilizan cada vez más aleaciones avanzadas en la industria, ha crecido la demanda de herramientas súper resistentes, súper duraderas y súper precisas que producen empresas como SGS Carbide. Como la mayor parte del tungsteno extraído del planeta se utiliza para fabricar estas herramientas, el precio del metal en bruto ha ido aumentando.

Al mismo tiempo, lo que puede ser el uso industrial más conocido del tungsteno ahora parece estar en declive terminal.

En una pequeña habitación junto a uno de los pasillos del departamento de química del University College de Londres, el profesor Andrea Sella sostiene una antigua bombilla incandescente. A través del cristal transparente puedo ver el frágil filamento temblar mientras sacude suavemente la bombilla.

"Cuanto mayor es la corriente, más se calienta esa pequeña bobina de tungsteno y más brilla", explica Sella.

Antaño, todos nuestros hogares estaban iluminados por bombillas como estas, pero fueron necesarios casi 100 años de prueba y error para decidirnos por el tungsteno. Los grandes científicos e inventores que desarrollaron las primeras bombillas probaron filamentos de platino, iridio, hilo de coser carbonizado e incluso bambú, ambas innovaciones de Thomas Edison.

Luego, en 1908, otro gran inventor estadounidense, William D. Coolidge, finalmente descubrió cómo fabricar cables con tungsteno ultrarresistente. Estos demostraron ser el material de filamento ideal: fuerte, duradero y calentable hasta alcanzar un brillo extremo sin derretirse.

Los filamentos de tungsteno nos sirvieron bien durante un siglo, pero la verdad es que siempre fueron mucho mejores para producir calor que luz: en algunas bombillas, hasta el 97% de la energía se perdía en forma de calor. Es por eso que en todo el mundo las bombillas incandescentes están siendo reemplazadas por fluorescentes compactos, diodos emisores de luz y otras tecnologías mucho más eficientes.

Pero el tungsteno sigue siendo la base de dos tecnologías cruciales que nos ayudan a ver el mundo de maneras muy diferentes.

Los filamentos de tungsteno generan los rayos X que nos permiten ver el interior de nuestros cuerpos y huesos, y también las soldaduras que mantienen unidos barcos, aviones y puentes. También se utiliza para formar las puntas emisoras de los cañones de electrones que permiten a los microscopios electrónicos mirar hacia abajo y examinar objetos tan pequeños como moléculas individuales.

Pero fue la densidad del tungsteno lo que le valió su nombre: proviene del sueco tungsteno, piedra pesada.

Es casi tres veces más denso que el hierro, casi el doble que el plomo y prácticamente igual que el oro.

Y, al igual que la proliferación de nuevas especies durante la explosión del Cámbrico, han evolucionado todo tipo de aplicaciones extrañas para explotar las cualidades únicas del tungsteno.

Se utiliza en los clavos de las orugas de las motos de nieve, en los vibradores que hacen tambalear nuestros teléfonos móviles cuando suenan, en las pesas de los aparejos de pesca, en las bolas de los bolígrafos y en los dardos profesionales.

También es la razón por la que los estafadores a veces han logrado obtener ganancias fáciles haciendo pasar barras de tungsteno chapadas en oro como auténticas. Y su densidad y dureza es la razón por la que los militares han puesto en servicio el tungsteno en otro tipo de carrera armamentista evolutiva.

"El tungsteno produce muy buenas balas", me dice el analista militar Robert Kelley. "Es el tipo de cosa que si disparas contra la armadura de otra persona, la atravesará y la matará".

Y al igual que las criaturas del período Cámbrico, una vez que alguien comienza a usar dientes (o balas de tungsteno), es necesario hacer algo al respecto.

"Si introduces tungsteno en tus balas, tienes que introducirlo en tu armadura", dice Kelley.

Describe el fascinante equilibrio que los ingenieros militares tienen que negociar entre la resistencia del tungsteno y los costos en combustible y maniobrabilidad que conlleva todo ese peso adicional.

"Ponerán tungsteno en el costado del tanque, pero no en la parte superior. Entonces la gente desarrollará ojivas que volarán hacia el tanque y luego, en el último minuto, subirán y luego caerán sobre él, así que entonces hay que Comience a armar la parte superior del tanque.

"Así que es un juego constante de toma y daca".

Y las extraordinarias propiedades del tungsteno han llevado al desarrollo de una clase de misiles que funcionan sin explosivos.

Las armas de "bombardeo cinético" implican disparar lo que son, en efecto, lanzas de tungsteno a una velocidad increíble hacia el objetivo. Pueden penetrar gruesas armaduras de acero y causar una devastación terrible, pero muy localizada.

El único rival del tungsteno para este tipo de aplicaciones es el elemento radiactivo uranio. El uranio empobrecido es (casi) tan denso como el tungsteno y tiene la ventaja adicional, desde una perspectiva militar, de que arde a las temperaturas extremas generadas al abrirte camino a través del blindaje de acero de los tanques.

Esto a menudo hará estallar cualquier explosivo en el tanque.

"Ponlo de esta manera, si eres el tipo que está dentro del tanque, no recordarás lo que pasó", dice Kelley sin rodeos.

Entonces, ¿por qué los militares siguen utilizando tungsteno si el uranio tiene esta propiedad adicional macabra pero útil?

Porque, como descubrió el pueblo de Kuwait después de la primera Guerra del Golfo, el uranio empobrecido deja un polvo potencialmente mortal después de arder. Suena extraño pero, en el mundo de la guerra, el tungsteno es la alternativa ecológica.

Todos estos usos militares e industriales en evolución explican por qué muchas naciones clasifican el tungsteno como un elemento estratégico crítico.

Sin embargo, más del 80% del suministro mundial está controlado por China, y en los últimos años China ha impuesto restricciones a la exportación de tungsteno, junto con muchas otras materias primas. Quiere fomentar el desarrollo de industrias de alta tecnología que utilizan tungsteno dentro de la propia China.

Eso también contribuyó a hacer subir los precios, haciendo que valga la pena explotar depósitos no chinos que antes eran antieconómicos.

Hemerdon, en las afueras de Dartmoor, es la primera mina de metales nueva que se abre en Gran Bretaña en 40 años y explotará el tercer depósito de tungsteno más grande del mundo.

Está siendo reabierto por una empresa llamada Wolf Minerals, que lleva el nombre de "wolframio", un nombre alternativo para el tungsteno y por el que el elemento está representado por una W en la tabla periódica. (De hecho, "volfram" es el nombre utilizado en Suecia, donde "tungsteno" se refiere a Scheelita, tungstato de calcio).

Esta nueva mina es otra manifestación de las presiones competitivas que dan forma al mundo moderno y, como hemos descubierto, también impulsaron la evolución en el mundo primordial.

Aunque, irónicamente, las rocas que extraerán en Hemerdon son mucho más jóvenes que el Cámbrico: apenas tienen 400 millones de años.

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