Fábrica de Rubíes en Fundão: Empresa Industrial de Materiales Duros
- Nuno Margalha
- 6 may
- 10 Min. de lectura
incógnita
CIMD - Empresa Industrial de Materiales Duros
Las cerezas no son el único producto rojo de Fundão; En esta planta también se fabrican rubíes para más de 1.200 calibres de relojes. En el corazón de Fundão descubrimos una fábrica dedicada a la producción de estos rubíes relojeros: CIMD, Companhia Industrial de Materiais Duros. Fundada en 1990, fruto del desarrollo de una unidad de producción de la empresa CHEVAL FRÈRES, CIMD se ha consolidado como líder mundial en la fabricación de piedras de relojería y componentes técnicos en materiales duros. El reloj que llevas ahora mismo en la muñeca puede tener tubos fabricados en Fundão.
Durante nuestra visita al CIMD fuimos muy bien recibidos por su Director General, Carlos Morgadinho, desde hace más de 30 años, y por Marina Nascimento, Gerente Administrativa. Tuvimos el privilegio de visitar la fábrica y todos sus talleres. También encontramos un equipo totalmente disponible para resolver cualquier duda y unas instalaciones en las que conviven los conocimientos y prácticas más tradicionales y manuales con las modernas máquinas CNC y láser.
La historia de CIMD comienza en 1990, cuando CHEVAL FRERES instaló su unidad de producción de piedras para relojes en Portugal. Inicialmente especializado en rubí monocristalino, CIMD se expandió rápidamente a otros materiales ultraduros como la cerámica, el zafiro y el rubí policristalino. La empresa cuenta actualmente con un taller totalmente integrado y con reconocidos expertos técnicos. Actualmente cuenta con 34 años de actividad y 140 empleados.
¿Qué se produce en el CIMD?
Actualmente la producción consiste en piedras perforadas, con caras planas o bombeadas, agujeros rectos u ovalados; piedra excavada con agujero, con cara plana y agujero recto; Piedras de contrapivote, con cara plana o bombeada y sin agujero. También tienen la capacidad de realizar fondos, biseles y cabujones (las pequeñas piedras en las coronas de algunos relojes Cartier, por ejemplo).
Entre los 140 empleados, muchos son especializados y realizan trabajos como mecanizado, taladrado, torneado y pulido fino. Algunos de los trabajos más especializados se realizan en la sección de dimensionamiento y calibración.
CIMD, en Fundão, es actualmente una referencia mundial en la fabricación de rubíes sintéticos.
Cómo se producen los rubíes en el CIMD
Aunque actualmente el óxido de aluminio no se produce en Portugal, todo el proceso de mecanizado, acabado y control de los rubíes se realiza en Fundão.
A continuación se presentan algunos aspectos de la transformación de las "peras" de alúmina en rubíes para relojería.
Materia prima
El Al₂O₃, óxido de aluminio también conocido como alúmina, se presenta en forma de pera o piedra roja, y se lamina hasta alcanzar un tamaño muy cercano al tamaño final, quedando así en forma de disco.
Mecanizado
La forma y el corte de los rubíes se consigue utilizando diversas máquinas, desde las de la foto de abajo, que ya tienen décadas de antigüedad, hasta máquinas CNC y potentes máquinas láser.
Pulido
En los yacimientos de las siguientes fotos, las superficies planas de los rubíes están pulidas para conseguir la geometría deseada, este proceso respeta tolerancias de hasta ± 5 μm. Al final es posible conseguir superficies pulidas como un espejo.
Después de colocar manualmente cada rubí sobre los filamentos, se vierte estaño caliente sobre los filamentos. Este proceso asegura que los rubíes mantengan su posición, facilitando así la posterior fase de pulido.
Medición y control
En un departamento específico, los rubíes se miden utilizando herramientas especializadas como micrómetros. Esta medición se realiza mediante muestreo para control de calidad.
Agradecemos la amabilidad y disponibilidad con la que IPR fue recibido en el CIMD, así como el excelente aporte al conocimiento sobre este preciado aspecto de la relojería.
RUBÍES EN LA RELOJERÍA
- DOS PERSONAJES HISTÓRICOS -
Nicolás Fatio de Duillier
Inventor del primer método para fabricar piedras
para relojes
Nicolas Fatio de Duillier, nacido el 16 de febrero de 1664 y fallecido el 10 de mayo de 1753, fue un matemático, filósofo natural, astrónomo, inventor y activista religioso. Nacido en Basilea, Suiza, Fatio creció principalmente en la República de Ginebra, de la que era ciudadano, antes de pasar gran parte de su vida adulta en Inglaterra y los Países Bajos. Es conocido por su colaboración con Giovanni Domenico Cassini al explicar correctamente el fenómeno astronómico de la luz zodiacal, por inventar la teoría del "empuje" o "sombra" de la gravitación, por su estrecha asociación con Christiaan Huygens e Isaac Newton, y por su papel en la controversia del cálculo Leibniz-Newton.
Fue Nicolas Fatio de Duillier quien desarrolló el primer método de fabricación de piedras para relojes mecánicos.
Elegido miembro de la Royal Society de Londres a la edad de 24 años, Fatio nunca alcanzó la posición y la reputación que sus primeros logros y conexiones prometían.
En la década de 1690, descubrió un método para perforar un agujero pequeño y bien redondeado en un rubí utilizando un taladro de diamante.
Fatio intentó, sin éxito, captar el interés de los relojeros parisinos por su invento. De regreso a Londres, se unió a los hermanos hugonotes Peter y Jacob Debaufre, quienes dirigían un exitoso negocio de relojería en Church Street, Soho. En 1704, Fatio y los Debaufres obtuvieron una patente de catorce años para el uso exclusivo en Inglaterra de la invención de Fatio relacionada con el rubí.
En marzo de 1705, Fatio expuso muestras de relojes así adornados ante la Royal Society. La correspondencia de Isaac Newton muestra que en 1717 Fatio acordó fabricar un reloj para Richard Bentley a cambio de un pago de 15 libras, y que en 1724 solicitó el permiso de Newton para utilizar su nombre en la publicidad de sus relojes ornamentados. El método de Fatio para perforar rubíes siguió siendo una especialidad de la relojería inglesa hasta que fue adoptado en el continente en 1768 por Ferdinand Berthoud.
Auguste Víctor Louis Verneuil
Creador del proceso de producción de corindón artificial
Auguste Victor Louis Verneuil fue un químico francés destacado por inventar el primer proceso comercialmente viable para la fabricación de piedras preciosas sintéticas.
En 1902 descubrió el proceso de “fusión a la llama”, posteriormente llamado “proceso Verneuil”, una metodología económica para producir corindón artificial, es decir, rubíes y zafiros.
Nacido en Dunkerque, Francia, en 1856, hijo de un relojero-mecánico, Verneuil tuvo una prometedora carrera académica; A la edad de 17 años, se convirtió en asistente de laboratorio del químico Edmond Frémy. Obtuvo su licenciatura en 1875, su maestría en 1880 y su doctorado en 1886. A partir de 1892 trabajó como profesor de química aplicada en la sección de química orgánica del Museo de Historia Natural de París durante 13 años.
Verneuil se dedicó a varias áreas de la química, desde la síntesis del rubí hasta el estudio de la fosforescencia de la blenda de zinc y la química de los elementos de tierras raras. Comenzó sus trabajos sobre la síntesis de rubíes por fusión a la llama en 1886, logrando resultados significativos en seis años. Aunque depositó sus notas selladas en la Academia de Ciencias de París en 1891 y 1892, no anunció su descubrimiento hasta 1902. El proceso Verneuil continúa utilizándose hoy en día como una forma económica de producir corindón artificial, lo que marca un legado duradero en la fabricación de piedras preciosas sintéticas.
- PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LOS RUBÍES -
Los rubíes utilizados en relojería son sintéticos y posiblemente la pieza de menor coste de todo el reloj. Aún así, tienen una serie de propiedades que los hacen fundamentales para una variedad de aplicaciones industriales y científicas, además de la relojería. Aquí enumeramos algunos:
Dureza
Los rubíes sintéticos son excepcionalmente duros, con una calificación de 9 en la escala de dureza mineral de Mohs . Esta dureza sólo es superada por la de los diamantes, lo que hace que los rubíes sintéticos sean muy resistentes a los arañazos y a la abrasión.
Composición química
Los rubíes generalmente están compuestos de óxido de aluminio (Al2O3), también conocido como corindón. La presencia de oligoelementos, como el cromo, el titanio y el hierro, puede dar a los rubíes sintéticos diferentes colores, que van desde el rojo hasta el rosa y el violeta.
Transparencia
Los rubíes sintéticos son generalmente transparentes o translúcidos, dependiendo de su calidad y de la forma en que se cortan y pulen. Los de alta calidad pueden proporcionar una claridad y transparencia excelentes, permitiendo que la luz pase con una distorsión mínima.
Propiedades ópticas
El rubí tiene propiedades ópticas favorables, incluido un alto índice de refracción y birrefringencia (una propiedad óptica de un material que tiene diferentes índices de refracción para diferentes direcciones de propagación de la luz). Estas propiedades contribuyen a su brillo y resplandor cuando se corta y faceta adecuadamente.
Estabilidad térmica
Los rubíes sintéticos tienen una buena estabilidad térmica y pueden soportar altas temperaturas sin sufrir cambios significativos en sus propiedades físicas u ópticas. Esta propiedad los hace adecuados para su uso en aplicaciones de alta temperatura como la tecnología láser.
Aislamiento eléctrico
Son materiales aislantes, lo que significa que no conducen la electricidad.
Esta propiedad los hace útiles para aplicaciones que requieren aislamiento eléctrico, como en ciertos dispositivos electrónicos y mecánicos. En general, la combinación de dureza, color, transparencia, propiedades ópticas y estabilidad térmica hace que este material sea valioso para una amplia gama de aplicaciones industriales, científicas y decorativas.
- TIPOS DE RUBÍES EN RELOJES -
Los rubíes pueden ser de tres tipos en relojería:
piedras perforadas
Contra Pivot
Paletas de anclaje
Pasador de disco
- EL PROBLEMA Y LA SOLUCIÓN -
El problema: la fricción
Es posible crear fuego frotando dos trozos de madera. Esto sucede debido a la fricción. A medida que las superficies en contacto se mueven una respecto de otra, la fricción entre ellas transforma la energía cinética en energía térmica, es decir, convierte el movimiento en calor.
La fricción es la fuerza de resistencia tangencial que actúa entre superficies en contacto cuando hay movimiento o intento de movimiento relativo entre ellas.
Esta fuerza es el resultado de interacciones electromagnéticas entre átomos y moléculas sobre superficies irregulares en contacto. La fricción se puede dividir en seca, fluida o lubricada. La sequedad se puede dividir en estática, cuando actúa impidiendo el inicio del movimiento, y cinética, cuando se produce durante el movimiento. Además, la fricción juega un papel crucial en la disipación de energía mecánica en forma de calor, como se mencionó en el ejemplo anterior, influyendo directamente en el desgaste de los materiales y la eficiencia de los dispositivos mecánicos.
La fricción no es sólo una fuerza que impide el movimiento, también es fundamental para muchas operaciones y funciones.
Por ejemplo, sin fricción no podríamos caminar ni sostener objetos.
Sin embargo, la fricción también contribuye al desgaste de los materiales y puede provocar una pérdida de eficiencia energética en los movimientos del reloj debido a la conversión de energía mecánica en calor, así como al desgaste de las piezas. Esto sucede con muchos relojes de pared, que normalmente no tienen rubíes, y con algunos relojes de pulsera, los agujeros en los puentes y la placa se vuelven ovalados debido a la acción de los pivotes.
Para reducir la fricción, se aplican lubricantes en la dosis correcta a las superficies de contacto.
La solución: rubí sintético y lubricación.
Los rubíes se utilizan ampliamente en relojes debido a sus excepcionales propiedades físicas y químicas. Estas son las principales ventajas de este material sintético:
Baja fricción : los rubíes son extremadamente duros, superados sólo por el diamante en la escala de dureza de Mohs. Esta dureza de los rubíes, combinada con una buena lubricación, permite que las piezas del reloj se deslicen unas sobre otras con muy poca fricción. Menos fricción significa menos desgaste y una vida útil más larga para su reloj.
Resistencia al desgaste : Debido a su dureza, los rubíes resisten el desgaste incluso después de años de uso continuo. Esto es especialmente importante para los pivotes y las áreas con las que entran en contacto, donde el movimiento constante de las piezas puede provocar rápidamente desgaste.
Estabilidad química : Los rubíes son químicamente inertes, lo que significa que no reaccionan con sustancias que puedan entrar en el mecanismo del reloj, como agua, sudor o polvo.
Resistencia térmica : Los rubíes tienen una excelente resistencia a los cambios de temperatura, manteniendo su rendimiento incluso en condiciones extremas. Esto es crucial para la precisión del reloj, ya que las variaciones de temperatura pueden provocar que las partes del reloj se expandan o contraigan.
Precisión mejorada : al reducir la fricción y el desgaste en puntos críticos del movimiento del reloj, los rubíes contribuyen significativamente a la precisión del reloj a lo largo del tiempo. Menos fricción también significa que hay menos variación en la energía necesaria para mover el reloj, lo que resulta en una distribución más uniforme de la energía.
Valor estético y tradicional : Además de sus ventajas funcionales, el uso de rubíes en el movimiento de un reloj introduce un elemento estético. Tradicionalmente, la cantidad de rubíes incorporados al movimiento de un reloj se considera un indicador de su complejidad y calidad.
Proceso de producción del rubí sintético
Los rubíes sintéticos se fabrican utilizando diferentes metodologías, cada una de las cuales induce la formación de cristales con propiedades específicas, como tono, transparencia y grado de pureza. Los principales procesos utilizados en la síntesis de rubíes sintéticos incluyen:
1. El método de Verneuil (fusión a la llama)
Diagrama simplificado del proceso Verneuil y boceto de un horno temprano utilizado por Verneuil para sintetizar rubíes mediante el proceso Verneuil.
Desarrollado por Auguste Verneuil, como se mencionó, a finales del siglo XIX, este método constituye uno de los más antiguos y predominantes en la producción de rubíes sintéticos. La técnica consiste en pasar polvo de óxido de aluminio (Al2O3) a través de una llama que alcanza temperaturas de aproximadamente 2000 °C, lo que hace que el polvo se derrita. Éste, a su vez, se deposita sobre un sustrato, solidificándose progresivamente hasta formar una estructura cristalina. La acumulación sucesiva de material da lugar a la formación de un cilindro cristalino llamado "boule", que más tarde se secciona en gemas. Es posible añadir colorantes al proceso, con el objetivo de modular el tono de los rubíes sintetizados.
2. Método Czochralski
Este método es reconocido por producir cristales sintéticos de alta calidad, incluidos rubíes. Comienza con la inmersión de un pequeño cristal semilla sobre un crisol que contiene óxido de aluminio líquido. El cristal semilla se levanta con cuidado y se gira simultáneamente, lo que facilita el crecimiento del cristal a partir de la masa fundida. Esta técnica es particularmente apreciada por su capacidad de controlar las dimensiones y la orientación del cristal formado, dando como resultado gemas de una pureza excepcional.
3. Método hidrotermal
Este proceso imita la génesis natural de las piedras preciosas, utilizando la solubilización de nutrientes (es decir, óxido de aluminio y elementos que confieren color) en una solución acuosa sometida a altas temperaturas y presiones dentro de un autoclave. A medida que la solución se enfría, el material solubilizado comienza a cristalizarse, adhiriéndose a un sustrato o cristal semilla y expandiéndose gradualmente en tamaño. Este método se destaca por su capacidad de replicar las condiciones naturales de formación de piedras preciosas, permitiendo la síntesis de rubíes sintéticos con características químicas y físicas muy cercanas a las de sus contrapartes naturales.
¿Cómo producir rubíes sintéticos en casa?
Ciertamente no es el pasatiempo más común, pero hay varios entusiastas que han creado videos sobre cómo crear rubíes sintéticos en casa, aquí hay algunos:
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