¿Metal o plástico? La única articulación de la pata de apoyo que determina cómo envejece un toldo

Un toldo tiene una unión que se acciona cada vez que se abre o se cierra: la unión entre la pata de apoyo y la barra delantera. Ninguna otra parte del toldo gira con tanta frecuencia ni soporta carga mientras gira.

Antes de dar la respuesta, conviene plantear las preguntas. Toda junta giratoria tiene que tener un hueco, o no giraría, así que, ¿qué ocurre con ese hueco con el paso de los años? El recubrimiento en polvo es lo que protege el aluminio, así que, ¿qué ocurre cuando se aplica sobre una superficie que gira contra otra superficie? El nailon es el material más resistente según la ficha técnica, así que, ¿por qué no es el adecuado en esta aplicación? ¿Y por qué una pieza que ningún cliente verá jamás lleva el nombre de una marca japonesa de materiales?

Este es el primer artículo de una serie dedicada a los elementos por los que se evalúa realmente un toldo.

Dónde se encuentra la articulación y cuál es su función

Esta pieza es la unión giratoria entre la pata de apoyo y la barra delantera, y hay dos aspectos importantes relacionados con su posición. Cuando el toldo está cerrado, queda completamente encerrado dentro de la carcasa, fuera de la vista y protegido del sol —el estado en el que el vehículo pasa la mayor parte de su vida útil—. Cuando el toldo está abierto, queda situado directamente debajo de la lona, con la carcasa de aluminio de la barra delantera delante de él.

En cualquiera de los dos casos, le llega muy poca luz solar directa. Este simple hecho descarta la mayor parte de lo que la gente da por sentado sobre las piezas de plástico de un vehículo, y es la razón por la que el análisis que sigue se centra en el desgaste, el calor y la humedad, en lugar de en la exposición a la intemperie.

¿Por qué esta articulación es de plástico y no de metal?

Una junta giratoria debe tener holgura, ya que sin ella no gira. Se trata de una cuestión de mecánica más que de precisión en el mecanizado, por lo que la verdadera cuestión no es cuán ajustado sea el acoplamiento, sino qué material se encuentra a cada lado de ese espacio.

Si esta pieza estuviera fabricada en aluminio recubierto, se darían dos consecuencias. El recubrimiento se desgastaría, ya que el recubrimiento en polvo es un acabado anticorrosivo y estético, más que una superficie de desgaste; en una superficie que gira contra otra, se va desgastando poco a poco hasta que queda al descubierto el aluminio que hay debajo. El espesor de ese recubrimiento forma parte, en sí mismo, del ajuste, por lo que, una vez desaparecido, el juego aumenta y la unión se afloja.

La segunda consecuencia es el ruido. El contacto entre dos piezas metálicas, a través de un espacio que tiene que existir, hace que dos superficies metálicas choquen entre sí cada vez que el vehículo pasa por un bache. Esta es la queja más habitual sobre los mecanismos giratorios de los vehículos, y es la primera que nota el usuario final.

Un plástico técnico en esa posición elimina ambos problemas. Su desgaste frente a la pieza de acero con la que se acopla es prácticamente nulo, su coeficiente de fricción se mantiene estable con el paso del tiempo y posee propiedades amortiguadoras, por lo que absorbe las vibraciones de la carretera en lugar de transmitirlas, el mismo principio por el que se utiliza plástico en las bisagras de las puertas de los coches y en los mecanismos de ajuste de los asientos. En esta posición, el plástico no supone un paso atrás respecto al metal; es el más fiable de los dos. Sin embargo, la cuestión es qué plástico elegir —y, en realidad, son dos preguntas: cuál funciona y cuál seguirá funcionando dentro de cinco años—.

La diferencia entre el plástico y el plástico técnico

Cuando la mayoría de la gente habla de “plástico”, se refiere al ABS y a materiales similares, la familia de materiales que se utiliza para carcasas, paneles y molduras. El POM, también conocido como polioximetileno o acetal, pertenece a una clase diferente. Su principal uso industrial es precisamente este tipo de aplicaciones: engranajes, cojinetes, guías y piezas giratorias que soportan carga mientras se mueven.

El ABS no está diseñado para una pieza sometida a carga que gire repetidamente, y en esta posición aparecerían rápidamente signos de desgaste y deformación. El POM es considerablemente más caro que el ABS como materia prima, y ese coste es el que exige la función de esta pieza.

¿Qué efectos tiene realmente el envejecimiento en este material?

Las piezas de plástico tienen fama de volverse quebradizas con el paso del tiempo, y es lógico plantearse esta cuestión en lugar de descartarla sin más. Sin embargo, en este caso no se da la causa más habitual de la fragilidad. Los plásticos que se endurecen y agrietan con el paso del tiempo suelen hacerlo porque pierden plastificante: muchos materiales obtienen su flexibilidad de un aditivo que se evapora o migra con el tiempo, dejando el material duro y propenso a agrietarse, que es lo que ha ocurrido con las juntas deterioradas y las tuberías de PVC quebradizas que solemos ver en los vehículos más antiguos.

El POM es intrínsecamente resistente y no contiene plastificantes. Su resistencia se debe a su estructura molecular y no a un aditivo que pueda desprenderse, por lo que ese proceso de envejecimiento simplemente no se da. Hay otras tres propiedades que cobran importancia con el paso de los años: se trata de un plástico técnico de alta cristalinidad, por lo que sus propiedades mecánicas se mantienen estables sin desviaciones; su absorción de agua es muy baja, por lo que no sufre variaciones debidas a las condiciones meteorológicas; y es autolubricante, por lo que no lleva ningún lubricante aplicado cuya pérdida pudiera provocar una disminución del rendimiento.

La industria automovilística lleva décadas probando esto: el POM se utiliza en los retractores de los cinturones de seguridad, en los elevalunas y en los mecanismos de ajuste de los asientos, donde se espera que su vida útil coincida con la del vehículo. Si este tipo de material se volviera quebradizo al cabo de unos años, no se utilizaría en esos componentes. El aire costero cargado de sal tampoco lo corroe, y el copolímero de acetal resiste los productos con los que se lava un toldo.

¿Por qué no el nailon, que, en teoría, es más resistente?

Eso deja una alternativa seria, y es la que se propone con más frecuencia. El nailon también es un plástico técnico y, según las especificaciones técnicas, supera al acetal en resistencia a la tracción, punto de fusión y coste. La palabra clave en este caso es seco. Cada una de esas piezas se mide en una barra que acaba de salir del molde, y ninguna pieza en servicio permanece en ese estado.

El nailon es higroscópico: una vez instalado, absorbe humedad del aire de forma continua y alcanza el equilibrio en un plazo de semanas o meses. El acetal casi no absorbe humedad, por lo que sus valores publicados coinciden con los valores reales de funcionamiento.

Valores típicos publicados para los grados sin relleno; los grados individuales pueden variar.

Hay tres cosas que hay que tener en cuenta y que conviene saber. Una pieza de nailon sometida a estas condiciones ha perdido más de la mitad del módulo de elasticidad especificado, y el soporte de esta unión soporta una carga de flexión; precisamente por eso está acanalado. Su fricción contra el acero varía con la humedad, lo que explica la diferencia entre un toldo que se abre igual cada vez y otro que resulta más pesado en agosto de lo que era en marzo. Y su famosa resistencia resulta ser algo temporal: el nailon es más resistente que el acetal solo mientras la pieza es nueva, ha absorbido humedad y se encuentra a una temperatura moderada, lo cual nunca es el caso cuando llega una reclamación.

Ninguna de esas tres razones es la causa por la que descartamos el nailon. Todas ellas se pueden solucionar: basta con secar la pieza y vuelve a su estado normal. A continuación hay dos cosas que no se solucionan tan fácilmente, y la primera de ellas es un problema que surge antes incluso de que se utilice el toldo.

La obra queda terminada allí donde acabe

El nailon debe secarse antes de poder moldearse, por lo que una pieza de nailon sale de fábrica seca. Todas las mediciones que se realizan en la inspección final se llevan a cabo en ese estado, el único estado en el que la pieza nunca volverá a encontrarse.

Desde el momento en que se empaqueta, absorbe la humedad del aire que lo rodea, y ese aire no es el nuestro. El mismo número de referencia se aplica tanto a un piso con calefacción durante un invierno del norte como a un verano en la costa de Japón o Queensland, y a todo lo que hay entre medias; y cada entorno lo lleva a un equilibrio diferente y, por lo tanto, a una rigidez, resistencia y tacto distintos. Meses después de que saliera de nuestras instalaciones, sin que haya surgido ningún problema.

Para un fabricante, esa es la parte complicada: un componente de nailon no puede ser validado por completo por la fábrica que lo produce, ya que la mitad de sus condiciones de funcionamiento vienen determinadas por el clima del cliente. Si lo pruebas aquí, solo has probado un caso de entre muchos, y para un distribuidor la tasa de reclamaciones adquiere un carácter geográfico. El acetal no ocupa prácticamente espacio alguno, por lo que la pieza que supera la inspección final es la que tiene el cliente, en todos los mercados a los que realizamos envíos.

Todo eso sigue siendo coherencia, y la coherencia se puede adaptar al diseño. Lo que viene después, en cambio, no.

La única vía del envejecimiento que no se puede revertir

Esta es la razón, y el resto de la comparación es secundario respecto a ella.

La estructura molecular del nailon se mantiene unida mediante enlaces amida, y estos enlaces se rompen por la acción conjunta del calor y el agua. No se trata de la absorción de humedad descrita anteriormente. Esa es un proceso físico y reversible. Este es químico: las cadenas se rompen, el peso molecular disminuye y nada las vuelve a unir. Una pieza que ha sufrido este proceso es, de forma permanente, menos resistente que la pieza que se instaló inicialmente, independientemente de las condiciones meteorológicas posteriores y por muy seca que sea la estación.

Una vivienda cerrada en verano reúne todas las condiciones necesarias para que se produzca la reacción, y las reúne a la vez: el calor que se acumula en una cavidad sellada, la condensación que se forma al enfriarse durante la noche y una ventilación muy escasa que impide que se elimine la humedad. Se parece mucho a la descripción del entorno que se crearía a propósito si la intención fuera envejecer una poliamida.

La cadena principal del acetal es —CH₂—O—. No hay ningún enlace hidrolizable en ninguna parte, por lo que esa vía no existe para ese material: ni lentamente, ni con el tiempo, ni en un clima cálido.

Vale la pena dejar claro el peso que tiene este aspecto. La rigidez, la fricción y la resistencia a las condiciones climáticas son cuestiones relacionadas con el rendimiento de un material, y un diseñador competente puede solucionar cualquiera de ellas: añadir un refuerzo, ampliar un espacio libre o especificar un grado diferente. La hidrólisis no es una cuestión relacionada con el rendimiento. Se trata de si la pieza que has aprobado seguirá siendo la misma dentro de cinco años, y no hay forma de diseñar una solución que contorne una unión que, para empezar, no existe.

Una parte que nadie ve, descrita como si la vieran

Dentro del acetal aún había que tomar una decisión. Se presenta en dos formas: homopolímero y copolímero, y el homopolímero es aproximadamente un 10 % más resistente. También es menos resistente a los álcalis, al agua caliente, al calor prolongado y, precisamente, a la hidrólisis descrita anteriormente.

El toldo se lava con agua y productos de limpieza, y el interior de la carcasa acumula calor en verano. Esas son precisamente las condiciones en las que el homopolímero presenta problemas y el copolímero no, por lo que aceptamos una pequeña merma en la resistencia a cambio de la estabilidad, que es lo que importa tras años de uso.

El propio material es DURACON®, un copolímero de acetal fabricado por Daicel Corporation de Japón —en producción desde 1964 y una de las marcas de acetal más consolidadas del mundo, al mismo nivel que Celanese y BASF—. Su coste es considerablemente superior al del POM nacional de uso general y muy superior al del ABS.

Se trata de una pieza interna. El cliente nunca la verá y ninguna ficha técnica del sector la incluye. El uso de un plástico técnico japonés de primera calidad en un lugar como ese es la mejor forma de demostrar que no escatimamos en gastos.

La elección de los materiales debe adaptarse al puesto

Una junta giratoria, un perfil portante y un tejido expuesto a la intemperie responden cada uno a una cuestión diferente, y cada uno de ellos merece que se tome una decisión en función de sus propias características.

Ese principio tiene dos caras, y conviene señalar en qué aspectos va en contra del acetal. Bajo la luz solar directa, la situación se invierte: el acetal se degrada mediante un mecanismo de «descomposición» que un estabilizador puede retrasar, pero no detener una vez que se ha iniciado, mientras que la fotooxidación del nailon puede interceptarse de forma eficaz. Para los accesorios que permanecen a la intemperie —hebillas de sujeción, clavijas de fijación, abrazaderas para tejidos—, el material adecuado es la poliamida negra estabilizada contra los rayos UV, y el acetal es el inadecuado. La misma línea de productos utiliza ambos, a propósito.

La unión que aquí se describe es la parte del toldo que más se somete a esfuerzo y que menos se ve, y precisamente por eso merece la pena explicarla.