Revista Científica ‘‘INGENIAR”: Ingeniería, Tecnología e Investigación. Vol. 8 Núm. (15) 2025. ISSN: 2737-6249  
Gas Criogénico: Un Enfoque Innovador para Optimizar la Vida Útil de las Herramientas y el Acabado Superficial  
en Procesos de Torneado.  
DOI: https://doi.org/10.46296/ig.v8i15.0235  
GAS CRIOGÉNICO: UN ENFOQUE INNOVADOR PARA OPTIMIZAR LA  
VIDA ÚTIL DE LAS HERRAMIENTAS Y EL ACABADO SUPERFICIAL EN  
PROCESOS DE TORNEADO  
CRYOGENIC GAS: AN INNOVATIVE APPROACH TO OPTIMIZE TOOL LIFE  
AND SURFACE FINISH IN TURNING PROCESSES  
1
2
Marcillo-Vinueza Sandy Yajaira ; Sornoza-Rodríguez Jimmy Eduardo ;  
Mendoza-Macías Duglas Adrián 3  
1
2
3
Instituto Superior Tecnológico Luis Arboleda Martínez, con condición de Superior  
Universitario. Manta, Ecuador. Correo: marcillo.s.1390@istlam.edu.ec.  
Instituto Superior Tecnológico Luis Arboleda Martínez, con condición de Superior  
Universitario. Manta, Ecuador. Correo: sornoza.j.9895@istlam.edu.ec.  
Instituto Superior Tecnológico Luis Arboleda Martínez, con condición de Superior  
Universitario. Manta, Ecuador. Correo: d.mendoza@istlam.edu.ec.  
Resumen  
En el siguiente artículo se realizó una exhaustiva investigación sobre los efectos del tratamiento  
térmico con gas criogénico para determinar la vida útil de la herramienta y su acabado superficial  
en procesos de torneado. Las propiedades térmicas de estos gases es lo que permite reducir la  
temperatura de operación, lo que a su vez disminuye el desgaste de las herramientas y mejora  
su microestructura, asi como el de los materiales mecanizados. El objetivo principal del estudio  
es evaluar el impacto de la refrigeración criogénica en la durabilidad de las herramientas de corte  
y en la calidad superficial de las piezas fabricadas. Los resultados más relevantes determinaron  
que al utilizar el gas criogénico duplicaron la vida útil de las herramientas de corte en  
comparación con los métodos convencionales tales como el aceite y taladrina. Además, se  
observó una mejora significativa en el acabado superficial de las piezas mecanizadas,  
manifestando una notable reducción de la rugosidad y de defectos superficiales. En conclusión,  
el uso de gas criogénico se presenta como una estrategia innovadora y efectiva para optimizar  
tanto la durabilidad de las herramientas como la calidad del acabado superficial en procesos de  
torneado. Los hallazgos sugieren que su implementación podría transformar las prácticas en la  
industria del mecanizado, contribuyendo a una mayor sostenibilidad y eficiencia en los procesos  
productivos.  
Palabras clave: Refrigeración criogénica, reducción de la rugosidad, defectos superficiales,  
Nitrógeno Líquido.  
Abstract  
The following article presents an extensive investigation into the effects of cryogenic gas heat  
treatment to determine tool life and surface finish in turning processes. The thermal properties of  
these gases allow for a reduction in operating temperature, which in turn decreases tool wear and  
improves both the tool’s microstructure and the machined materials. The main objective of the  
study is to evaluate the impact of cryogenic cooling on the durability of cutting tools and the  
surface quality of the manufactured parts. The most relevant results showed that using cryogenic  
gas doubled the tool life compared to conventional methods such as oil and coolant. In addition,  
a significant improvement was observed in the surface finish of the machined parts, with a  
noticeable reduction in roughness and surface defects. In conclusion, the use of cryogenic gas  
emerges as an innovative and effective strategy to optimize both tool durability and surface finish  
quality in turning processes. The findings suggest that its implementation could transform  
Información del manuscrito:  
Fecha de recepción: 03 de octubre de 2024.  
Fecha de aceptación: 19 de diciembre de 2024.  
Fecha de publicación: 10 de enero de 2025.  
7
9
Marcillo-Vinueza et al. (2025)  
practices in the machining industry, contributing to greater sustainability and efficiency in  
production processes.  
Keywords: Cryogenic cooling, roughness reduction, surface defects, Liquid Nitrogen.  
1
. Introducción  
torneado. El tratamiento criogénico  
consiste en exponer los materiales y  
En busca de protección al medio  
ambiente, mejoras tecnológicas y  
optimización de recursos en la  
la  
herramienta  
de  
corte  
a
temperaturas extremadamente bajas  
cercanas al punto de ebullición del  
nitrógeno, -196ºC (Gabriel, 2021).  
industria  
del  
mecanizado  
es  
necesario encontrar alternativas que  
ayuden a innovar los procesos. La  
siguiente investigación se centrará  
en realizar un análisis sobre los  
beneficios del uso del gas criogénico  
en procesos de torneado, mejorando  
así significativamente el acabado  
Este método emplea gases a  
temperaturas muy bajas, tales como  
el nitrógeno líquido para enfriar las  
herramientas de corte mientras se  
realiza el mecanizado. A diferencia  
de las técnicas tradicionales de  
refrigeración,  
criogénico  
el  
enfriamiento  
disminuye  
superficial  
de  
los  
materiales  
mecanizados y la vida útil de la  
herramienta de corte.  
significativamente el desgaste por  
fricción y deformaciones causadas  
por el calor, lo que permite una  
mayor precisión en el proceso y  
extiende la vida útil de las  
herramientas. Una vez culminado el  
trabajo se debe tener en cuenta que  
el proceso de calentamiento de la  
pieza mecanizada, después de  
aplicar el gas criogénico, es a  
temperatura ambiente, debe ser  
lento y controlado para evitar  
apariciones de tensiones en el  
material que puedan generar grietas  
o fisuras.  
La criogenia es la ciencia de crear e  
investigar condiciones  
a
baja  
temperatura. La palabra criogenia se  
deriva de las palabras griegas kryos,  
que significa "escarcha" o "frío", y  
génico, que significa "producir"  
(Esteban, 2022). En el sector del  
mecanizado, los tratamientos  
criogénicos se han destacado como  
una técnica avanzada que busca  
optimizar la durabilidad de las  
herramientas y mejorar el acabado  
superficial en los procesos de  
8
0
Revista Científica ‘‘INGENIAR”: Ingeniería, Tecnología e Investigación. Vol. 8 Núm. (15) 2025. ISSN: 2737-6249  
Gas Criogénico: Un Enfoque Innovador para Optimizar la Vida Útil de las Herramientas y el Acabado Superficial  
en Procesos de Torneado.  
Para torneado de materiales difíciles,  
como el acero inoxidable, presenta  
grandes desafíos debido a su  
elevada dureza y la tendencia a  
Los crio enfriadores son dispositivos  
utilizados para producir refrigeración  
a temperaturas muy bajas, que  
normalmente son inferiores a -77 K.  
(Milind D, 2020). No obstante, la  
aplicación de esta tecnología aún  
presenta retos importantes, entre los  
cuales se destacan los elevados  
costos vinculados a los sistemas  
criogénicos y la necesidad de  
adaptar dichos sistemas a las  
diversas herramientas y materiales  
empleados en la industria. Este  
estudio tiene como objetivo analizar  
las ventajas y las limitaciones del uso  
de gas criogénico en el torneado,  
valorando su efecto en la durabilidad  
de las herramientas y la calidad del  
acabado superficial en comparación  
con los métodos tradicionales de  
enfriamiento.  
deformarse  
bajo  
las  
altas  
temperaturas generadas durante el  
proceso de corte. Es aquí donde  
interviene el mecanizado criogénico,  
mismo que contribuirá en asistir al  
proceso  
de  
conformado  
de  
materiales mecánicos con la  
proyección de gases licuados. El uso  
de esta tecnología disminuye  
drásticamente la temperatura de  
corte y se obtienen piezas totalmente  
limpias (Fermín, 2020).  
Los métodos de refrigeración  
convencionales tales como el aceite  
y la taladrina, que utilizan fluidos  
destinados  
a
operaciones de  
mecanizado, no siempre logran  
mantener la estabilidad térmica  
requerida, lo que resulta en un  
Los  
refrigerantes  
criogénicos  
utilizados como fluidos de corte  
están ganando popularidad en la  
industria del mecanizado, ya que son  
desgaste  
acelerado  
de  
la  
herramienta de corte. La aplicación  
de gases criogénicos ofrece un  
enfriamiento más rápido y eficiente,  
lo que disminuye la fatiga de las  
herramientas y mejora la precisión  
en los acabados superficiales de las  
piezas mecanizadas.  
ecológicos,  
presentan  
reciclables  
y
no  
riesgos para  
los  
operadores. Su versatilidad radica  
en su capacidad para sublimarse  
directamente de sólido a un gas sin  
dejar residuos líquidos, lo que lo  
hace útil en aplicaciones donde se  
requiere un agente de enfriamiento  
8
1
Marcillo-Vinueza et al. (2025)  
no tóxico y no inflamable (Hernán,  
los costos de fabricación cuando se  
implementa correctamente. (Kui,  
2
024)  
2
021)  
En el mecanizado criogénico, se  
emplea nitrógeno líquido (LN2),  
dióxido de carbono (CO2) y aire  
El enfriamiento criogénico permite a  
los usuarios finales aumentar la  
productividad entre un 50 y un 200  
por ciento, combinando velocidades  
de corte más altas y el uso de  
comprimido  
refrigeración  
para  
a
suministrar  
interfaz  
la  
herramienta-viruta a temperaturas  
de hasta -196°C o -77K. El nitrógeno  
líquido reduce eficazmente la  
generación de calor en la interfaz  
herramienta-pieza de trabajo y actúa  
como lubricante en la zona de corte.  
Durante el proceso, el nitrógeno se  
evapora rápidamente, lo que evita la  
acumulación de residuos de fluidos  
de corte. Las virutas metálicas  
materiales para  
frágiles  
herramientas de corte, como la  
cerámica  
de  
alúmina,  
donde  
en  
aplicaciones  
estas  
herramientas no se pueden emplear  
con refrigeración por inundación o  
mecanizado en seco. No obstante,  
se pueden lograr incrementos aún  
mayores.  
resultantes  
del  
mecanizado  
Un ejemplo claro es la aplicación de  
cobalto-cromo forjado, que al  
criogénico no contienen estos fluidos  
contaminantes, lo que facilita el  
cambiar  
de  
refrigerante por  
herramientas de  
reciclaje,  
recuperación  
y
su  
inundación  
y
reutilización del material. Además,  
este método de enfriamiento mejora  
la maquinabilidad al minimizar el  
desgaste por difusión a bajas  
temperaturas, lo que permite mejorar  
la calidad del mecanizado y reducir  
carburo a mecanizado criogénico  
con herramientas de cerámica, la  
velocidad de corte aumentó de 125  
m/min a 213,4 m/min según (Alan,  
2
015).  
Figura 1: Mecanizado aplicando gas criogénico.  
Fuente: (IK4-IDEKO, 2016).  
8
2
Revista Científica ‘‘INGENIAR”: Ingeniería, Tecnología e Investigación. Vol. 8 Núm. (15) 2025. ISSN: 2737-6249  
Gas Criogénico: Un Enfoque Innovador para Optimizar la Vida Útil de las Herramientas y el Acabado Superficial  
en Procesos de Torneado.  
Tradicionalmente, el acabado de  
aceros y fundición blanca tras el  
temple se realizaba mediante  
rectificado, un método costoso y  
poco versátil. Actualmente, las  
operaciones de mecanizado de  
aceros logran altas tasas de  
remoción de material con efectividad  
razonable y una aceptable vida útil  
de herramienta. Sin embargo, un  
gran desafío es el calor intenso  
generado durante el corte, que  
produce un rápido desgaste de las  
herramientas y acorta su vida útil,  
además de causar dilatación.  
2. Materiales y métodos  
El análisis del uso del gas criogénico  
se realizó como una investigación no  
experimental, es decir, no se  
realizaron experimentos controlados  
ni pruebas directas en laboratorio.  
Se utilizaron varios métodos para la  
recolección de información que se  
basaron en la revisión exhaustiva de  
literatura encontrada en revistas,  
artículos, tesis y videos relacionadas  
con el tema.  
Este enfoque permitió recopilar  
datos sobre los efectos del gas  
criogénico y su análisis en la vida útil  
de las herramientas y la calidad del  
acabado superficial en procesos de  
torneado sin necesidad de realizar  
La refrigeración criogénica permite  
reducir la temperatura en la  
herramienta y crea una atmósfera  
inerte  
que  
disminuye  
significativamente el desgaste por  
difusión, adhesión y abrasión. Esto  
puede aumentar la vida útil de la  
herramienta entre un 20% y un  
experimentos  
prácticos.  
La  
comprensión integral de las ventajas  
y los desafíos asociados con el uso  
de estos refrigerantes fue posible  
gracias a la extracción de datos  
cuantitativos y cualitativos mediante  
la revisión de estudios anteriores.  
4
00%,  
dependiendo  
de  
las  
condiciones de corte, además de  
reducir los esfuerzos de corte y  
mejorar la precisión dimensional y el  
acabado superficial de la pieza de  
trabajo.  
Esto ayudó en la obtención de  
información inmediata sobre cómo  
realmente se utiliza esta tecnología  
en la industria. La presente tiene un  
enfoque basado en el análisis crítico  
de los datos disponibles y la  
8
3
Marcillo-Vinueza et al. (2025)  
validación de los hallazgos a través  
de la experiencia de profesionales en  
esta rama.  
• Condiciones de corte: Las  
diferentes variaciones en  
velocidad, avance y profundidad  
de corte.  
Diseño del Estudio de la  
Investigación  
Instrumentos  
Utilizadas  
y
Técnicas  
El diseño de este estudio fue basado  
en un enfoque descriptivo  
y
Para la recolección de datos, se  
emplearon las siguientes técnicas:  
correlacional. Se realizaron  
revisiones bibliográficas y análisis de  
casos previos en los que se  
documentó el uso de gas criogénico  
en procesos de mecanizado. Se  
revisaron revistas, artículos, tesis y  
•
Revisión  
utilizaron bases de datos  
académicas como Google  
Académico, para identificar y  
Bibliográfica:  
Se  
seleccionar  
pertinentes.  
artículos  
videos  
relevantes  
los  
cuales  
sirvieron como punto de apoyo para  
analizar sus hallazgos y resultados.  
•
Análisis Comparativo: Se realizó  
un análisis comparativo en los  
Características  
Estudiada  
de  
la  
Serie  
resultados  
estudios,  
de  
diferentes  
datos  
extrayendo  
sobre la vida útil de herramientas  
la calidad del acabado  
superficial de la pieza  
La serie estudiada consistió en  
investigaciones previas que  
y
exploraron los efectos del gas  
criogénico en la vida útil de  
herramientas y la calidad del  
acabado superficial. Se incluyeron  
estudios que abarcaron diversas  
aplicaciones en procesos de  
mecanizado, centrándose en los  
siguientes aspectos:  
mecanizada como se logra  
observar en la Figura 2.  
•
Materiales:  
Principalmente  
aceros inoxidables y aleaciones  
de alta resistencia.  
8
4
Revista Científica ‘‘INGENIAR”: Ingeniería, Tecnología e Investigación. Vol. 8 Núm. (15) 2025. ISSN: 2737-6249  
Gas Criogénico: Un Enfoque Innovador para Optimizar la Vida Útil de las Herramientas y el Acabado Superficial  
en Procesos de Torneado.  
Figura 2. Comparativa del estado de una herramienta de corte al usar refrigerante  
convencional y su diferencia usando el gas criogénico  
A
B
Fuente: (Bañón, 2020)  
herramienta y a su vez una menor  
En la imagen A, podemos observar  
calidad superficial en la pieza de  
una herramienta de perforado  
trabajo.  
mientras se usaba el refrigerante  
convencional (aceite o taladrina). Sin  
En la imagen B podemos apreciar el  
embargo, esta herramienta muestra  
mismo tipo de herramienta de  
signos de un desgate significativo,  
perforado  
criogénico como refrigerante para su  
enfriamiento control de la  
aplicando  
el  
gas  
especialmente en las zonas de  
contacto directo con el material de  
trabajo. Este desgaste se visualiza  
como zonas oscuras o irregulares en  
el filo de la herramienta, lo cual es el  
resultado de la fricción y altas  
temperaturas que se generan en el  
proceso de perforado. A pesar de  
usar aceite o taladrina, estos  
refrigerantes no son muy eficaces  
para disipar el calor generado en  
estos procesos debido a la alta  
exigencia térmica, lo que lleva a la  
reducción de la vida útil de la  
y
temperatura óptima de trabajo,  
visualizamos que la herramienta  
presenta un estado prácticamente  
intacto, sin signos de desgaste. El  
gas criogénico ha mantenido la  
herramienta a temperatura muy baja  
minimizando la fricción y el desgaste  
térmico. No solo mejora la  
durabilidad de la herramienta, sino  
que también ayuda a obtener un  
mejor acabado superficial en la pieza  
de trabajo.  
8
5
Marcillo-Vinueza et al. (2025)  
Al comparar ambas imágenes,  
podemos observar que el uso de gas  
criogénico como refrigerante, en  
lugar de los métodos tradicionales,  
resulta más eficaz para disminuir el  
desgaste y la fricción en las  
herramientas de mecanizado.  
limpieza y pulido en el material para  
darle una mejor presentación.  
La defectología superficial en los  
procesos de torneado es un punto  
clave y de vital importancia en la  
fabricación de piezas de trabajo, este  
se relaciona con defectos en la  
superficie  
de  
las  
piezas  
3
. Resultados y discusión  
mecanizadas, estos pueden surgir  
debido a factores como el desgaste  
de la herramienta de corte, las  
condiciones de corte y la naturaleza  
del material de la pieza de trabajo.  
Estos defectos afectan la precisión y  
la durabilidad de las piezas, por lo  
que es crucial minimizarlos para  
obtener acabados de alta calidad.  
En un estudio realizado por (IK4-  
IDEKO, 2016) revelaron que el uso  
de gas criogénico podría extender la  
vida útil de las herramientas hasta un  
3
4%  
en  
comparación con  
convencionales.  
refrigerantes  
Además, se encontró una mejora en  
la calidad del acabado superficial,  
con reducciones en la rugosidad de  
hasta el 25%. Estos hallazgos fueron  
consistentes, lo que sugiere que el  
gas criogénico es una opción viable  
y beneficiosa para optimizar los  
procesos de torneado.  
Basado en la publicación de (Carlos,  
2
019) se puede mencionar los  
diferentes defectos superficiales en  
el torneado, los mismos que se  
detalla a continuación:  
1
. Desgaste de la herramienta de  
corte: El desgaste de la  
herramienta afecta directamente  
la calidad superficial. A medida  
que la herramienta se deteriora,  
pierde precisión y genera una  
superficie rugosa e irregular. Los  
tipos de desgaste más comunes  
que se presentan en la  
herramienta de corte son el  
desgaste en el flanco, desgaste  
Durante el proceso de torneado en  
piezas metálicas al finalizar la  
operación, una de las principales  
condiciones que debemos cuidar es  
el acabado superficial que presenta.  
Al  
utilizar  
refrigerantes  
convencionales, se logra obtener un  
acabado aceptable, pero debe estar  
acompañado de otros métodos de  
8
6
Revista Científica ‘‘INGENIAR”: Ingeniería, Tecnología e Investigación. Vol. 8 Núm. (15) 2025. ISSN: 2737-6249  
Gas Criogénico: Un Enfoque Innovador para Optimizar la Vida Útil de las Herramientas y el Acabado Superficial  
en Procesos de Torneado.  
en la punta y cara principal. Esto  
se debe principalmente a la  
fricción elevada y a las altas  
temperaturas durante el proceso  
de corte.  
También  
(IK4-IDEKO,  
2016)  
asegura que los tratamientos  
térmicos tales como el gas  
criogénico es una técnica que se  
utiliza para enfriar la zona de corte  
durante el proceso de mecanizado.  
Este enfriamiento puede traer varios  
beneficios al proceso de torneado:  
2
. Material de la pieza de trabajo:  
La composición y dureza del  
material afectan la tendencia a  
generar defectos superficiales.  
Materiales duros y abrasivos  
provocan mayor desgaste en la  
herramienta y más posibilidades  
1
. Reducción del desgaste de la  
herramienta corte: La  
aplicación de gas criogénico en  
la zona de corte reduce  
de  
generar  
superficies  
significativamente  
la  
irregulares.  
temperatura, lo que disminuye el  
desgaste térmico y mecánico de  
la herramienta. Esto permite que  
la herramienta mantenga su filo  
y geometría por más tiempo,  
3
. Micro fisuras y zonas de  
quemado: La generación de  
calor durante el torneado puede  
causar micro fisuras en la  
superficie de la pieza. Cuando la  
temperatura es muy alta,  
también se pueden generar  
zonas quemadas, que afectan la  
resistencia y el acabado de la  
pieza.  
generando  
suaves y precisas.  
. Mejor control  
superficies  
más  
2
de  
la  
temperatura en el material: El  
enfriamiento criogénico previene  
el calentamiento excesivo del  
material de trabajo, lo cual evita  
problemas de quemado y la  
aparición de micro fisuras en la  
Estos son unos de los principales  
defectos que se presentan al usar  
refrigerantes tradicionales tales  
como el aceite y la taladrina, no  
obstante, se revisará la manera de  
cómo se puede corregir estos  
defectos con el uso del gas  
criogénico.  
superficie.  
Esto  
es  
especialmente útil en materiales  
difíciles de mecanizar, como  
aleaciones de titanio y aceros  
endurecidos.  
8
7
Marcillo-Vinueza et al. (2025)  
3
. Mayor calidad superficial y  
menor rugosidad: Al reducirse  
el desgaste y las temperaturas,  
la superficie de la pieza  
resultante es más uniforme y con  
menor rugosidad. Esto mejora el  
acabado de la pieza y puede  
residuales debido a los cambios de  
fase que sufre el metal en su proceso  
de transformación, logrando una  
gran reducción en la tendencia a  
fallas por fatiga (Rodolfo, 2010). El  
uso de gas criogénico en el  
mecanizado puede ser una solución  
eficaz para mejorar la defectología  
reducir  
la  
necesidad de  
de acabado  
operaciones  
adicionales.  
superficial,  
especialmente  
en  
materiales que generan altas  
temperaturas y desgaste elevado.  
Sin embargo, su aplicación implica  
4
. Prevención de deformaciones  
térmicas: El enfriamiento  
criogénico permite mantener  
tanto la herramienta como la  
pieza de trabajo a temperaturas  
más bajas y controladas. Esto  
evita deformaciones térmicas  
consideraciones  
económicas  
y
técnicas adicionales, como el equipo  
necesario para el almacenamiento y  
la dosificación del gas criogénico. A  
pesar de esto, sus beneficios en  
términos de calidad son los mejores.  
que  
podrían  
afectar  
las  
tolerancias dimensionales de la  
pieza final.  
En este contexto, vale señalar que  
existen una variedad de gases  
criogénicos que pueden servir para  
reducir la temperatura térmica de  
cualquier tipo de material u objeto,  
así como se detalla en la tabla 1.  
Consideraciones Finales  
En la aplicación del tratamiento  
criogénico logramos un gran cambio  
interno en las piezas ya que ocurre  
una  
liberación  
de  
tensiones  
Tabla 1: Principales Gases Criogénicos  
Gas  
Punto de Ebullición Principales Aplicaciones  
en °C  
Características  
Helio  
-269  
Superconductores,  
Investigación científica  
Medicina,  
almacenamiento de  
alimentos  
Muy baja temperatura, no  
inflamable.  
Inerte, incoloro, Inodoro,  
seguro en ambientes  
controlado  
Nitrógeno  
-196  
Argón  
Oxígeno  
-186  
-183  
Metalurgia, Soldadura  
Medicina, Cohetes  
Inerte, evita la Oxidación  
Altamente reactivo,  
potencia combustión  
Muy inflamable, requiere  
contención cuidadosa  
Hidrógeno  
-253  
Industria aeroespacial,  
combustible  
8
8
Revista Científica ‘‘INGENIAR”: Ingeniería, Tecnología e Investigación. Vol. 8 Núm. (15) 2025. ISSN: 2737-6249  
Gas Criogénico: Un Enfoque Innovador para Optimizar la Vida Útil de las Herramientas y el Acabado Superficial  
en Procesos de Torneado.  
Metano  
-161  
Energía, transporte de  
GLP  
Inflamable, fuente de  
energía densa  
Fuente: Elaboración propia, 2024  
En esta ocasión centramos el  
estudio en el nitrógeno líquido como  
refrigerante para procesos de  
mecanizado. Según (Hector, 2024)  
este líquido es obtenido a través de  
la licuefacción del gas nitrógeno a  
muy bajas temperaturas. Es incoloro,  
inodoro e inerte, y se encuentra a  
una temperatura de -196 °C (-77 K o  
en la fabricación de componentes de  
alta precisión en industria del  
torneado.  
Producción del Nitrógeno Líquido  
Los pasos básicos para la obtención  
de este líquido incluyen los  
siguientes:  
1
2
3
. Compresión del aire: Se  
-320  
°F).  
Debido  
a
sus  
comprime el aire  
presiones.  
a
altas  
características, tiene una amplia  
variedad de aplicaciones en la  
. Enfriamiento:  
El  
aire  
industria,  
la  
medicina  
e
comprimido se enfría mediante  
intercambiadores de calor.  
investigaciones científicas, pero en  
este caso lo estudiaremos para el  
uso en los procesos de mecanizado.  
. Separación: El nitrógeno, el  
oxígeno y otros componentes del  
aire se separan en función de  
sus puntos de ebullición en una  
torre de destilación.  
El nitrógeno líquido se destaca como  
uno de los gases criogénicos más  
utilizados, debido a su capacidad  
4
. Licuefacción: El nitrógeno se  
extrae y se convierte en estado  
líquido, obteniendo un gas casi  
puro (99.99% de pureza).  
para  
alcanzar  
temperaturas  
extremadamente bajas de manera  
eficiente y segura. Su uso en el  
control de temperatura ayuda a  
mejorar la calidad del mecanizado y  
la integridad dimensional de las  
piezas, reduciendo el riesgo de  
expansión o contracción indeseada.  
Además, al ser un gas inerte, el  
nitrógeno líquido evita reacciones no  
deseadas con otros materiales, lo  
que lo convierte en una opción ideal  
Según (IDIPAZ, 2013), detalla los  
riesgos más comunes que se puede  
esperar en la manipulación de los  
gases criogénicos:  
o Quemaduras por congelación:  
Las quemaduras por  
congelación, o quemaduras por  
8
9
Marcillo-Vinueza et al. (2025)  
frío, ocurren cuando la piel se  
o Asfixia: La asfixia causada por  
expone  
a
temperaturas  
estos gases criogénicos es  
extremadamente bajas, lo que  
ocasiona lesiones tales como:  
congelación de las células,  
reducción de flujo sanguíneo,  
necrosis tisular y daño en los  
tejidos. Cuando se trata de  
gases criogénicos, como el  
nitrógeno líquido, helio, oxígeno  
constante  
en  
ambientes  
dedicados a la investigación,  
donde se manipulan estos gases  
de manera recurrente. Los gases  
criogénicos  
se  
encuentran  
almacenados en estado líquido a  
temperaturas extremadamente  
bajas y estos se evaporizan  
rápidamente al calentarse. El  
riesgo principal de estos gases  
es que, al pasar de líquido a  
líquido,  
almacenados a temperaturas  
extremadamente frías, el  
argón  
y
otros  
contacto directo con la piel  
puede provocar quemaduras  
graves por congelación, ya que  
estos gases generalmente están  
por debajo de los -150°C. La  
recomendación para evitar este  
tipo de lesiones físicas sería con  
el uso de equipos de protección  
personal, por ejemplo, guantes  
de protección térmica, caretas  
trasparentes para protección  
ocular o facial, delantal y  
mangas largas y por último  
calzado de seguridad. En  
ninguna circunstancia se debe  
manipular el gas criogénico ni los  
recipientes que lo almacenan sin  
la protección adecuada, ya que  
pueden causar quemaduras por  
gaseoso,  
se  
expanden  
significativamente provocando  
que se desplace el oxígeno del  
ambiente en espacios cerrados o  
con poca ventilación causando  
hipoxia (falta de oxígeno) y en  
casos extremos, asfixia. Por ello,  
el área de trabajo debe estar  
bien ventilada,  
y
preferible  
equipada con detectores de  
oxígeno para evitar incidentes al  
momento de manipular estos  
gases.  
o Fragilidad de materiales: Las  
condiciones de los materiales  
bajo temperaturas criogénicas  
es un tema de gran importancia  
sobre todo en las industrias que  
utilizan estos gases. Algunos  
materiales pueden volverse  
congelación  
instantánea.  
de  
manera  
frágiles  
o
quebradizos  
9
0
Revista Científica ‘‘INGENIAR”: Ingeniería, Tecnología e Investigación. Vol. 8 Núm. (15) 2025. ISSN: 2737-6249  
Gas Criogénico: Un Enfoque Innovador para Optimizar la Vida Útil de las Herramientas y el Acabado Superficial  
en Procesos de Torneado.  
reduciendo su ductilidad  
aumentando la fragilidad, esto  
puede comprometer la  
y
cerrados  
o
parcialmente  
confinados.  
Análisis e Interpretación de los  
Resultados.  
integridad de las personas que  
manipulen los tanques de  
almacenamiento. La compresión  
La investigación sobre el uso de gas  
criogénico como refrigerante en  
procesos de torneado produjo  
de  
como  
los  
materiales  
reaccionan a estas condiciones  
es esencial para evitar fallas en  
los equipos y garantizar la  
seguridad en operaciones con  
gases criogénicos. Para evitar  
inconvenientes o futuras fallas  
hallazgos  
significativos,  
demostrando que este gas puede  
prolongar considerablemente la vida  
útil de las herramientas debido a las  
propiedades físicas del nitrógeno  
líquido como se detalla en la tabla 2  
en comparación con refrigerantes  
convencionales tales como el aceite  
y la taladrina. Además, se observó  
una notable mejora en la calidad del  
acabado superficial, con una  
reducción en la rugosidad que da  
como resultado superficies más lisas  
y precisas. Estos resultados se  
confirmaron a través de varios  
estudios revisados, lo que indica que  
el gas criogénico es una opción  
viable y ventajosa para optimizar  
en  
los  
materiales  
la  
recomendación es que los  
recipientes deben colocarse en  
áreas designadas, alejadas de  
fuentes de calor y de materiales  
inflamables,  
recipientes  
mover  
con  
los  
cuidado,  
evitando golpes y caídas que  
puedan dañar los sistemas de  
válvulas o producir fisuras en el  
material,  
nunca  
cierre  
completamente los recipientes,  
ya que el gas evaporado puede  
aumentar la presión interna y  
por ultimo contar con un sistema  
de monitoreo de oxígeno en el  
área de trabajo para detectar  
niveles bajos de oxígeno en caso  
de fugas. Esto es importante,  
especialmente en espacios  
procesos  
y
recursos en el  
mecanizado. A continuación, se  
presentan los resultados más  
relevantes, organizados de manera  
que faciliten la comprensión.  
9
1
Marcillo-Vinueza et al. (2025)  
1
.
Vida  
Útil  
de  
las  
procesos de torneado. Se logro  
evidenciar una disminución de  
rugosidad promedio (Ra), lo cual  
resulto en una superficie más lisa y  
homogénea. Este beneficio se debe  
Herramientas de corte  
Se recopiló información de estudios  
previos que documentaron el uso de  
gas criogénico. Los resultados  
fueron consistentes y mostraron que  
el uso de gas criogénico incrementó  
la vida útil de las herramientas  
significativamente en comparación  
a
las propiedades únicas del  
nitrógeno líquido como se detalla en  
la tabla 2, al enfriar la superficie,  
minimiza las irregularidades  
optimiza la textura del material. Al  
reducir las imperfecciones  
y
con  
los  
refrigerantes  
y
convencionales.  
asperezas, el nitrógeno líquido  
contribuye a obtener una mejoría en  
su calidad y acabado superficial de  
las piezas mecanizadas, lo que es  
particularmente útil en aplicaciones  
donde la precisión es importante.  
2
.
Calidad  
del  
Acabado  
Superficial de la pieza torneada  
Las investigaciones revisadas nos  
indicaron una mejoría considerable  
en la calidad del acabado superficial  
al utilizar el gas criogénico en  
Tabla 2. Propiedades físicas del nitrógeno líquido.  
Número atómico: 7  
Peso atómico: 14,008  
Radio atómico covalente: 0,70 A  
Radio del ion N3-: 1,71 A  
Abundancia de los isótopos: N14, 99,62%; N15, 0,38%  
Notación espectral: 1S2; 2S2, 2P3  
Estado físico: Gas incoloro, inodoro e insípido  
Fórmula molecular: N2  
Densidad absoluta: 1,2506 g/L  
Densidad relativa: (aire = 0,9672 kg/m3)  
Densidad del Nitrógeno líquido: 8,8071 g/cm3  
Solubilidad en agua (cm3 por litro): a 0 ºC.23,54 a 25 ºC 14,34  
Punto de ebullición: -196 °C (77 K o -320 °F)  
Punto de congelación: -209,86 ºC  
Temperatura crítica: -147,1 ºC  
Presión crítica: 33,5 atm  
Fuente: (Hector, 2024)  
Al utilizar el nitrógeno líquido en los  
procesos de torneado, es imperativo  
mantener un proceso térmico  
controlado mejorando el rendimiento  
del acabado superficial de las piezas  
mecanizadas, tales como:  
mencionar principales  
las  
propiedades físicas que ayudan a  
9
2
Revista Científica ‘‘INGENIAR”: Ingeniería, Tecnología e Investigación. Vol. 8 Núm. (15) 2025. ISSN: 2737-6249  
Gas Criogénico: Un Enfoque Innovador para Optimizar la Vida Útil de las Herramientas y el Acabado Superficial  
en Procesos de Torneado.  
o Bajo Punto de Ebullición (-196  
convencionales. En este estudio, se  
°
C):  
Este  
se  
en  
convierte  
gas  
ambiente,  
recopilaron datos que muestran  
cómo el gas criogénico logra  
mantener la herramienta a una  
temperatura promedio de 19.2°C,  
mucho más baja que los 32.1°C  
rápidamente  
temperatura  
a
permitiendo una refrigeración  
intensa y rápida en la zona de  
corte.  
registrados  
al  
usar  
métodos  
o Alta  
Capacidad  
de  
tradicionales de enfriamiento. Estos  
resultados reflejan una diferencia  
significativa en el control térmico de  
ambos métodos, destacando la  
capacidad del gas criogénico para  
reducir el calor generado en la  
herramienta durante el corte. Esta  
reducción de temperatura es un  
factor clave para la preservación de  
Enfriamiento: Absorbe grandes  
cantidades  
evaporarse,  
de  
calor  
al  
la  
reduciendo  
temperatura de la herramienta y  
la pieza mecanizada.  
o Inercia Química: Es inerte, lo  
que evita reacciones indeseadas  
y corrosión.  
o Baja Viscosidad: Facilita una  
distribución uniforme en las  
superficies de corte.  
la herramienta  
y
el acabado  
superficial, temas que son ilustrados  
y analizados en profundidad en el  
o Densidad  
y
Conductividad  
Permite un  
video,  
proporcionando  
una  
Térmica:  
visualización clara de los efectos y  
beneficios de cada tipo de  
refrigeración sobre el proceso de  
mecanizado.  
enfriamiento rápido y directo.  
3
.
Efectos en la Temperatura  
de Corte  
El  
análisis  
de  
temperaturas  
4
. Conclusiones  
alcanzadas en la herramienta  
durante el proceso de mecanizado  
fue extraído de (BeCold, 2021),  
corresponde a un video explicativo  
que detalla las condiciones de  
operación con gas criogénico en  
En conclusión, el análisis del uso de  
gas criogénico en el proceso de  
torneado revela una serie de  
ventajas  
comparación con los métodos  
tradicionales de refrigeración,  
significativas  
en  
comparación  
con  
refrigerantes  
9
3
Marcillo-Vinueza et al. (2025)  
aunque también existen limitaciones  
que deben ser consideradas. Entre  
las principales ventajas, se observa  
una mejora en la durabilidad de las  
herramientas y en la calidad del  
acabado superficial, aspectos que  
resultan beneficiosos para la  
productividad y la calidad general de  
las piezas mecanizadas. Estas  
ventajas se deben principalmente a  
la capacidad del gas criogénico para  
reducir la fricción y el desgaste  
térmico de manera más eficiente que  
los refrigerantes convencionales,  
permitiendo un mejor control de la  
temperatura y un ambiente de  
trabajo más limpio y seguro.  
aspectos novedosos en términos de  
técnicas de aplicación y evaluación  
de los efectos sobre la vida útil de las  
herramientas y la calidad del  
producto final, lo que aporta nuevas  
perspectivas a la investigación en  
esta área.  
De cara a futuras investigaciones, se  
recomienda estudiar más a fondo la  
optimización de los parámetros de  
aplicación del gas criogénico, así  
como evaluar su efectividad en una  
gama más amplia de materiales y  
configuraciones de mecanizado.  
Asimismo,  
sería  
conveniente  
explorar la viabilidad económica a  
largo plazo y la sostenibilidad  
ambiental de esta tecnología frente a  
las alternativas convencionales,  
estableciendo pautas que puedan  
guiar su implementación efectiva en  
la industria manufacturera.  
No obstante, el uso de gas  
criogénico presenta limitaciones  
importantes, como los costos  
asociados a su implementación y los  
requerimientos  
de  
equipos  
especializados, factores que pueden  
dificultar su adopción en ciertas  
industrias.  
Bibliografía  
Alan, R. (2015). Cutting Tool  
Engineering. Obtenido de  
https://www.ctemag.com/articl  
es/cryogenic-machining-  
Además,  
en  
la  
literatura  
especializada se observan tanto  
coincidencias como divergencias en  
cuanto a la efectividad del gas  
criogénico en distintos tipos de  
materiales y condiciones de trabajo.  
En comparación con estudios  
similares, este análisis destaca  
systems-can-extend-tool-life-  
and-reduce-cycle-times  
BeCold, T. &. (2021). Youtube.  
Obtenido  
de  
https://www.youtube.com/wat  
ch?v=5Xu9aWRFlJs&t=104s  
9
4
Revista Científica ‘‘INGENIAR”: Ingeniería, Tecnología e Investigación. Vol. 8 Núm. (15) 2025. ISSN: 2737-6249  
Gas Criogénico: Un Enfoque Innovador para Optimizar la Vida Útil de las Herramientas y el Acabado Superficial  
en Procesos de Torneado.  
Carlos, N. G. (2019). Caracterización  
de la calidad superficial del  
mecanizado en proceso de  
/files/Que%20es/2015/RIESG  
OS%20POR%20MANIPULA  
CI%C3%93N%20DE%20NIT  
ROGENO%20LIQUIDO(1).pd  
f
cilindrado  
Obtenido  
en  
el  
torno.  
de  
https://bibdigital.epn.edu.ec/bi  
tstream/15000/19973/1/CD-  
IK4-IDEKO. (2016). Mecanizado  
criogénico análisis de las  
ventajas de ese proceso con  
ejemplos de experiencias  
9
342.pdf  
Esteban,  
Automatización  
Sistema Criogénico  
Preservación  
M.  
B.  
(2022).  
de  
un  
de  
Semen  
reales.  
Obtenido  
de  
https://www.izaro.com/files/co  
ntenidos/1455708245_12.pdf  
de  
Bovino por medio de un  
Kui, G. W. (2021). Springer link.  
control  
RST.  
Durango,  
Obtenido  
de  
México.  
https://link.springer.com/articl  
e/10.1007/s00170-021-  
08182-0#rightslink  
Fermín, M. A. (2020). Optimización  
del proceso de taladrado  
dentro del contexto de la  
industria 4.0. Vasco.  
Milind D, A. (2020). Cryocoolers  
Theory and Applications.  
Suiza: Springer.  
Gabriel, P. C. (2021). Incidencia de  
los tratamientos térmicos  
criogénicos en la dureza y  
conductividad del aluminio  
Rodolfo, G. C. (2010). Tratamientos  
criogénicos y la propuesta de  
su ensayo como práctica del  
laboratorio de metalurgia y  
metalografía. Guatemala.  
1
350-H 19. Cúcuta, Bogotá.  
Hector,  
R.  
(2024).  
National  
España.  
de  
Geographie  
Obtenido  
https://www.nationalgeograph  
ic.com.es/ciencia/propiedade  
s-nitrogeno-n_18217  
Hernán, L. C. (2024). Estudio de  
aceites de corte alternativos  
para procesos de mecanizado  
criogénico. Ambato, Ecuador.  
IDIPAZ.  
(2013).  
Instituto  
de  
investigación  
Hospital  
Universitario la Paz. Obtenido  
de  
https://www.idipaz.es/ficheros  
9
5