7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 1/40

 

TRABAJO COLABORATIVO 3

MATERIALES INDUSTRIALES

NELLY ROCIÓ ROJAS ARAQUE

CÓDIGO: 1.057.579.379

JOSÉ EDUARDO RABA

CODIGO: 74245534

VIVIANA MARCELA CÁCERES

CÓDIGO: 1057594279

JULIAN ROLANDO PINZON PARRACOD. 74081468

GRUPO: 256599_114

TUTOR

ROGER IBARRA PICÓN

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD

CEAD SOGAMOSO

NOVIEMBRE / 2015

7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 2/40

 

INTRODUCCIÓN

Quiero expresar con este trabajo mi gran admiración hacia el mundo de lacerámica, sobre todo al mundo del azulejo, ese fascinante apartado en el que,sobre todo la provincia de Castellón, se ha reflejado durante varios siglos,sabiendo hacer un uso determinado de ella en cuanto a formas, estilos y comercio,dándonos a conocer hoy por hoy en todo el mundo con el bien hacer de nuestrasindustrias azulejeras y todas las demás industrias que giran a su alrededor.

Es tan importante su labor, no solamente de fabricación, si no de estudio químico,práctico, laboral y comercial que tiene sumido un importante núcleo de poblaciónen su entorno, ha hecho crecer considerablemente nuestros pueblos endemografía y en calidad.

 Al realizar este trabajo he tenido que revisar muchas notas de diferentes autores ycreo que lo más positivo para no perder el hilo es relatar un poco de historiacronológica tal y como va avanzando el azulejo por el tiempo, con sus técnicas yestilos para acabar hablando del tercer fuego, del que muchos escritores seolvidan y otros lo consideran una técnica menor, no por ello voy a dejar de hacerlo,de intentar dar un poco de realce a un trabajo de creatividad e imaginación de esepequeño pero maravilloso y artístico mundo del tercer fuego.

Para entender un poco del mundo del azulejo es necesario volver la mirada al

pasado, encontrar un punto de partida en donde la cerámica comienza para seguirsus pasos, aunque en este caso sean de gigante, para no perder el conocimientoque tenían nuestros antepasados y que con toda seguridad ha ido conformando elactual momento con que se expresa hoy el azulejo valenciano.

7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 3/40

 

DESARROLLO DEL CONTENIDO

2. Fundamentos y estructura de los polímeros

a) Explique el proceso de producción e indique las propiedades de los diez(10) polímeros más utilizados en la industria.

Siliconas:

Todos los silicones se obtienen de "clorosilanos sustituídos" del cloro -por ejemplo,tetracloruro de silicio, SiCl-, es decir, de los compuestos que resultan al sustituir

uno o más átomos por grupos metilo (CH3) o fenilo (C6H5). Cuando estoscompuestos se han obtenido, se hidrolizan, y las pequeñas moléculas se unenentre s, para formar moléculas masgrandes (polímeros). Según el número deátomos de cloro sustituidos por grupos hirocarbonados se obtienen distintos tiposde polímeros. Para la obtención de clorosilanos sustituidos a escala industrial, seemplean dos métodos ("directo" y "deGrignard"). En los dos procesos se tiene unamezcla de clorosilanos, que se separan por "destilación fraccionada", antes de serhidrolizados y polimerizados.

Proceso directo

En este método se hace reaccionar silicio finamente pulverizado con cloruro demetilo o monoclorobenceno (si se quiere obtener fenilclorosilanos). La reacción selleva a cabo a 300ºC y en presencia de polvo de cobre, que actúa comocatalizador. Para que haya buen contacto entre el vapor de cloruro de metilo y losreactivos sólidos, el proceso se realiza en un recipiente que gira despacio sobreun eje horizontal. De esta manera, los sólidos pulverizados caen continuamente através de un espacio lleno con vapor de cloruro de metilo. Los productos de lareacción, junto con cloruro de metilo que no ha reaccionado, pasan a una serie decondensadores y columnas de destilación, en las que se separa el cloruro de

metilo para ser usado de nuevo.

Procesos de Grignard

Los materias primas para este proceso son: el tetracloruro de silicio, virutas demagnesio metálico, el haluro de alquilo o arilo apropiado, y éter como disolvente.Es esencial que los productos estén absolutamente secos antes de añadirlos alreactor, porque las presencia de vestigios de agua altera las reacciones. El

7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 4/40

 

magnesio, perfectamente limpio, se añade sobre el éter seco en el recipiente dereacción. Si lo que se va a preparar es triclorofenilsilano, se agregamonoclorurobenceno, hasta que se consume el magnesio en la formación decloruro de fenilmagnesio. Esta suspensión se pasa a otro recipiente parecido, quecontiene una disolución de tetracloruro de silicio en éter seco. Aquí, el cloruro de

fenilmagnesio reacciona con el tetracloruro de silicio, para dar triclorofenilisilano.El cloruro magnésico se separa filtrando la suspensión, y el filtrado se destila, paraseparar el triclorofenilsilano del éter.

Hidrólisis y polimerización

Después de separar los productos de los procesos "directo" o "de Grignard" pordestilación fraccionada, pueden convertirse en polímeros. El tipo de polímero de lacomposición de la mezcla inicial de clorosilanos, de las condiciones de la hidrólisisy del grado de "equilibrio". Para hacer una determinada silición, se mezclan

cuidadosamente varios clorosilanos en las proporciones adecuadas. Después deagitados completamente, se añaden a otro recipiente que contiene agua. En éstase obtiene el aceite de silicón y se desprende ácido clorhídrico. La temperatura dela vasija, la cantidad de agua que contiene y el método de eliminar el ácido afectanal producto final. El ácido debe eliminarse por lavado o se puede neutralizarprimero y eliminar la sal. Finalmente, el aceite hidrolizado se "equilibra"calentándolo con un catallizador apropiado, hasta que se alcanza el grado depolimerización correcta. El catalizador (ácido, base, cloruro de aluminio o cloruroférrico) se debe separar en este momento. En algunos casos se eliminancompuestos volátiles que no interesan. Para algunas aplicaciones (por ejemplo,

resinas), los silicones se polimerizan sólo parcialmente en la etapa de fabricación.El usuario es el que completa la polimerización, calentado o por medio decatalizadores.

Propiedades

  Resistente a temperaturas extremas (-60 a 250 °C). * Resistente a laintemperie, el ozono, la radiación y la humedad.

  Buena resistencia al fuego.  Excelentes propiedades eléctricas como aislador.  Gran resistencia a la deformación por compresión.   Apto para uso alimenticio y sanitario.  Tiene la facultad de extenderse.  Permeabilidad al gas  Vida útil larga  Capacidad de repeler el agua y formar juntas de estanqueidad, aunque las

siliconas no son hidrófobos

7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 5/40

 

Por su composición química de silicio y oxígeno, es flexible y suave al tacto, no

mancha, no se desgasta, no envejece, es resistente al uso que le den, por lo que

no se desgasta, no contamina, y puede adoptar formas y lucirse en colores, tiene

una baja conductividad térmica, y una baja reactividad química, no es compatible

con el crecimiento microbiológico, no es tóxica, posee resistencia al oxígeno, a laradiación de los rayos ultravioleta y al ozono, es altamente permeable a los gases

a su temperatura ambiente de 25 °C.

Propiedades mecánicas

Resistencia a la tracción de 70 kg/cm2 con una elongación promedio de 400%.

Mantiene estos valores aun después de largas exposiciones a temperaturas

extremas.

Propiedades eléctricas

Es flexible, elástica y aislante, manteniendo sus propiedades a temperaturas

extremas donde otros materiales no soportarían.

Biocompatibilidad

Está formulada con la FDA Biocompatiblity Guidelines para productos medicinales.

Es inodora, insípida y no desarrolla bacterias, no es corrosivo con otros

materiales.

Resistencia química

Tienen un buen comportamiento en contacto con la mayoría de agentes químicos,

pero son atacados por las grasas, los disolventes. La silicona resiste algunos

químicos, incluyendo algunos ácidos, oxidantes químicos, amoniaco y alcohol

isopropílico. La silicona se hincha cuando se expone a solventes no polares como

el benceno y el tolueno.

POLIÉSTERES (TERGAL)

Procesos para la obtención:

Polimerización (poliésteres): es formado por ácidos tereftalico (ácido p-bencenodicarboxilico) y el etilenglicol (etanodiol) se puede obtener como fibrallamada tergal (dacrón). Este proceso consiste en que los poliesteres reaccionencon etilenglicol en presencia de un catalizador (el catalizador anhídrido maleico seusa para la fabricación del poliéster), se combina con ácido tereftalico, el poliésteres extruido para formar filamentos largos. Pueden ser 3 procesos:

7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 6/40

 

1. Polietileno tereftalato (polímero de condensación se produce por un ácidotereftalico con etilenglicol)

2. Ácido tereftalico (PTA): Producido de p-xileno con bromuro por la oxidación.

3. Tereftalato de dimetilo (DMT): Proceso de 2 etapas de oxidación yesterificación.

Secado: en este proceso el poliéster se desprende de la polimerización, losfilamentos largos de dejan enfriar hasta que tienen forma. Después el material secorta con pequeños chips, se debe secar para evitar irregularidades al final delproceso para poder hilar de manera exitosa.

Hilatura poe fusión: Aquí el poliéster se estira pasando por varios rodillos en formade zic zac y logra mejorías en la resistencia y elongacion, puede retener la formadel orificio de la tobera o hilera y este puede ser circular o triangular ya que son lasmás utilizadas para la formación de los filamentos del poliéster, y por ello esposible hacer modificaciones en la sección transversal. Las virutas se funden a 70grados para formar un jarabe, la solución se pone en la extrusora y después en latobera de hilatura, esta puede ser de cualquier forma para producir fibrasespeciales, el número de agujeros determina el número de hilo, las fibrasemergentes se unen para formar una sola hebra; al final se pueden añadirproductos químicos a la solución para hacer que el material sea antiestatico o másfácil de teñir.

La maquinaria relacionada con el proceso:

Extrusora: Se encarga de moldear por flujo continuo, con presión o empujepasando por un molde de tornillo caliente encargado en darle la forma deseada.Tobera: Boquilla de metal que tiene agujeros finos a través de la cual se fuerzauna solución de hilado para formar un filamento.

PROPIEDADES: FISICAS

Baja absorción del agua de 0.4% a 0.6% se seca rápido.

Su tenacidad y resistencia a la atracción es muy alto.

Su resistencia en húmedo es igual a su resistencia en seco.

Tiene una densidad y peso específico que varía entre los 1.22 y 1.33 gr/cm3.

Fácil recuperación a las arrugas.

Se puede mezclar con otras fibras como el algodón.

7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 7/40

 

Es muy electroestática por la cual el pilling es traída a la superficie.

QUIMICAS

Resistencia a los ácidos minerales y orgánicos.

Son solubles en metacresol.

Resistencia a los insectos y microorganismos.

Punto de fusión aproximadamente 260ºC formando bolas duras y aromáticas

Sensibles a los álcalis fuertes, ácidos concentrados y fuertes.

Se tiñe con colorantes dispersos en una tina de neftol.

Resistente a la luz solar y la intemperie.

Insoluble en acetona y acido fórmico

Soluble en nitrobenceno.

TERMOPLASTICA

Fuerza mecánica.Se vuelve flexible a altas temperaturas.

EL POLOETILENO

Descripción de las etapas 

Polietileno de alta presión 

El etileno puro se mezcla entonces con oxígeno (que actúa como catalizador) enuna proporción del 0,1 al 0,2 %. Esta mezcla se comprime, mediantecompresores, a presiones de 1000 a 2000 atm y, pasando por un separador deaceite, se hace llegar al reactor, en el que tiene lugar el proceso de polimerización.

El polietileno, todavía caliente, se extrae finamente por un extrusor, donde serefrigera y sale de él ya sólido para ser seguidamente troceado, mediante undispositivo picador, en pequeños granos, que sirven de materia prima para lafabricación de objetos de todas clases.

7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 8/40

 

Polietileno de baja presión

Hasta el año 1949 se pensaba, en los medios de la especialidad, que el etilenosolamente se podía polimerizar a alta presión. Entonces encontró el profesor KarlZiegler, en los años 1949-1955, un camino completamente nuevo para la

obtención del polietileno a la presión normal.Cuando se inyecta etileno en una suspensión de etilato de aluminio y éster titánicoen un aceite, se polimeriza el etileno con desprendimiento de calor y forma unproducto macromolecular. De esta manera se pueden unir en una macromoléculamás de 100.000 monómeros (frente a los 2.000 monómeros en el método de laalta presión),

Este alto grado de polimerización confiere al polietileno de baja presión unasolidez y dureza especialmente elevadas.

El campo de aplicación del este polietileno, el Z-polietileno como le llamó eldescubridor, es el mismo que el del polietileno de alta presión, pero esesencialmente apropiado para objetos que precisan una gran solidez y rigidez,como las tuberías, que con paredes de pequeño espesor resisten altas presiones.

La elaboración del producto se hace de manera análoga a la del polietileno de altapresión, es decir, mediante prensas. Sin embargo, la temperatura de elaboracióndel producto Z es más elevada, a

Causa del mayor grado de polimerización. Puede llegar a 170 ºC.

Descripción de la polimerización 

La reacción es sensible a un número muy grande de catalizadores y es iniciadacon facilidad especial por compuestos que producen radicales libres. Laproducción de un polímero termoplástico de longitud de cadena del orden de 1000unidades de etileno sólo se consiguió cuando se sometió el etileno a una presiónpróxima a 1000 atm. a 200 ºC. Aunque después se demostró que podíanproducirse polietilenos termoplásticos algo semejantes a presiones más bajas,sigue siendo un requisito esencial para la producción de un gran polímero unetileno de alta densidad.

La producción de polietileno exige una fuente de etileno puro, equipo decompresión adecuado para trabajar a 1000 atm, y un reactor de alta presión pararealizar la polimerización rápida y altamente exotérmica bajo control. El polímero,que suele producirse a una temperatura en que es líquido, tiene que separarse deletileno que no ha reaccionado (que puede devolverse al recipiente depolimerización) y el producto tiene que ponerse en forma física apropiada para laventa. El proceso se lleva a cabo de manera cómoda y económica en operacióncontinua.

7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 9/40

 

La polimerización del etileno se realiza normalmente en presencia decatalizadores que producen radicales libres. El mecanismo general es semejanteal de otros compuestos de vinilo e implica las fases de iniciación del radical libre,propagación de la cadena del polímero y terminación de la cadena. Un carácterimportante de la polimerización del etileno, por efectuarse el proceso en un gas

comprimido, es la posibilidad de variar la concentración del etileno entre límitesamplios, proporcionando así un medio, además de las variaciones de latemperatura y de la concentración del catalizador, para controlar la rapidez de lapolimerización y el peso molecular del polímero. Otro punto importante es que laproducción de moléculas de cadena ramificada es mayor en la polimerización deletileno que en otras polimerizaciones vinílicas, lo que influye en las propiedadesfísicas y mecánicas del polímero.

Los principales problemas planteados en la producción de polietileno al pasar deuna escala pequeña a la fase fabril, han sido los relacionados con la manipulaciónde los gases a alta presión y, más especialmente, el control de la polimerizaciónaltamente exotérmica:

N C2H4 (gas) (C2H4)n (gas)

 ΔH = -22 kcal/mol AF298 = -12 kcal/mol

Estas cifras de calor y energía libre dependen, en cierto grado, de la presión y dela temperatura, pero en todas las condiciones es grande el calor de polimerización,por unidad de masa, comparado con los calores producidos en la formación deotros polímeros:

La eliminación de este calor de reacción es uno de los problemas más importantesen el control de la polimerización. Aparte la disminución en el peso molecular queresultaría de una elevación no controlada de la temperatura durante lapolimerización, pueden producirse otras reacciones de descomposición del etilenosi la temperatura sube demasiado. Esto fue un problema grave al principio de lafabricación en gran escalaf del polietileno.

Son condiciones típicas para la producción de polietileno termoplástico unapresión aproximada de 1000 atm. (Proceso de alta presión) y una temperatura enla región de 100-300 ºC. La polimerización del etileno comprimido es algo parecidaa la polimerización de líquidos, pero la mayor compresibilidad del etileno haceposible variaciones mayores de la concentración sin la incorporación de segundoscomponentes, y la influencia de la presión sobre la velocidad de polimerización esmayor que en un monómero líquido como el estireno. La mayor velocidad por

7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 10/40

 

aumento en la presión se debe al aumento en la longitud de la cadena delpolímero y al aumento en el número de cadenas iniciadas.

Como sucede en la mayoría de las otras polimerizaciones, una elevación de latemperatura provoca un aumento en la rapidez de polimerización, pero disminuye

la longitud de la cadena.

En los primeros trabajos sobre la polimerización a presiones elevadas, se usócomo catalizador oxígeno molecular. En las condiciones en que es eficaz eloxígeno, oxida rápidamente el etileno, y es probable que los radicales libresproducidos en esta reacción sean los que inician realmente la polimerización. Eluso de oxígeno como catalizador es interesante, porque este gas inhibe otraspolimerizaciones vinílicas. Después de los trabajos iniciales con oxígeno, se hanusado muchas sustancias como catalizadores de la polimerización, todas ellascomo productos de radicales libres. El peróxido de benzoilo y el de di-ter-butilopueden emplearse en solución acuosa, disueltos en un disolvente orgánico o en eletileno comprimido. Los peróxidos inórganicos y los compuestos peroxi, entre ellosel peróxido de hidrógeno y los persulfatos, son catalizadores eficaces y se usan ensolución acuosa. Los compuestos azoicos y los alquilmetales son otros tipos decatalizadores. La temperatura de polimerización es el factor más importante en laelección de catalizador.

Propiedades físicas y químicas de materias primas 

Etileno 

Para la obtención del polietileno de alta presión es preciso un etileno muy puro. Nosolamente deben eliminarse las impurezas inorgánicas, como los compuestos deazufre, el óxido de carbono, el anhìdrido carbónico y otros, sino también elmetano, el etanol y el hidrógeno que, aunque no tomen parte en la reacción depolimerización, actúan como diluyentes en el método de alta presión e influyen enla marcha de la reacción.

Para obtener el etileno puro se utilizan lavadores, que actúan a modo decolumnas, en ellas se evaporan sobre todo los componentes de más bajo punto deebullición, como el metano (punto de ebullición -161,4 ºC) y el hidrógeno (punto deebullición -252,78 ºC) y salen por la cabeza de la columna. Los componentes demás alto punto de ebullición, como el etanol (punto de ebullición -88,6 ºC) y loshidrocarburos inmediatamente superiores, con mucho etileno, se reúnen en elfondo de la columna.

Luego se utiliza una columna o lavador de etano, en la que tiene lugar laseparación completa del etileno de todos los hidrocarburos con punto de ebulliciónmás alto. Estos salen por el fondo, mientras que por la cabeza lo hace el etilenopuro.

7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 11/40

 

Catalizadores

Los catalizadores de Ziegler-Natta son complejos metálicos con propiedadescatalíticas que permiten la polimerización estereoespecífica de alquenos. Secomponen de:

• un  cloruro de metal de transición, frecuentemente titanio pero también cobalto,níquel o neodimio.

• un compuesto organometálico, habitualmente un alquil-aluminio.

Tienen gran aplicación industrial en la actualidad. La mayor parte de la producciónde polietileno y de polipropileno se realiza mediante catalizadores Ziegler-Natta,además de otros polímeros de menor consumo como por ejemplo el polibutadienoalto-cis.

Deben su nombre a los científicos Karl Ziegler y Giulio Natta, que en 1963recibieron conjuntamente el Premio Nobel de Química por su trabajo sobre ellos.

POLIPROPILENO

Proceso de producción

Existen numerosos procesos diferentes para la producción de PP. El más utilizadoen el mundo actualmente (2002) es el Spherizone de Basell.

Catalizador

El elemento clave en el proceso es el catalizador utilizado. Se pueden utilizar trestipos de catalizadores; en orden cronológico de invención:

  óxidos metálicos

  Ziegler-Natta

  metalocenos

  Reactores

Los diferentes procesos también se diferencian por el tipo de reactor utilizado. Hoyen día (2007) se utilizan tres tipos de reactores:

En masa. El reactor contiene sólo propileno líquido, catalizador y el PP producto.El ejemplo más extendido de este tipo de procesos es el Spherizone.  

En suspensión. Además de propileno y catalizador, en estos reactores se añadeun diluyente inerte. Este tipo de procesos fue el utilizado en primer lugar por

7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 12/40

 

Montecatini y el más empleado hasta los años 1980 pero hoy en día (2007) ya nose construyen plantas basadas en él por ser más complejo que las alternativas (enmasa y en fase gas). Sin embargo, las plantas construidas hasta los años 1980siguen funcionando y produciendo sobre todo PP choque.

En fase gas. En este caso el propileno se inyecta en fase gas para mantener alcatalizador en suspensión, formando un lecho fluido. A medida que el PP se vaformando sobre las partículas de catalizador, éstas modifican su densidad, lo cualhace que abandonen el lecho al terminar su función. El ejemplo más extendido deeste tipo de proceso es el Unipol.2

Control de la polimerización

La mayoría de los procesos inyectan hidrógeno para limitar el peso molecular

producido, ya que actúa como agente de transferencia de cadena.

Propiedades

El Polipropileno isotáctico, comercialmente conocido como Polipropileno, PP o

hPP, es muy similar al polietileno, excepto por las siguientes propiedades:

  Menor densidad: el PP tiene un peso específico entre 0,9 g/cm³ y 0,91 g/cm³,

mientras que el peso específico del PEBD (polietileno de baja densidad) oscila

entre 0,915 y 0,935, y el del PEAD (polietileno de alta densidad) entre 0,9 y

0,97 (en g/cm³)  Temperatura de reblandecimiento más alta

  Gran resistencia al stress cracking  

  Mayor tendencia a ser oxidado (problema normalmente resuelto mediante la

adición de antioxidantes) 

El PP tiene un grado de cristalinidad intermedio entre el polietileno de alta y el de

baja densidad.

7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 13/40

 

Propiedades mecánicas 

PP

homopolímero

PP

copolímeroComentarios

Módulo

elástico en tracción (GPa)1,1 a 1,6 0,7 a 1,4

 Alargamiento de rotura en

tracción (%)100 a 600 450 a 900

Junto al polietileno,

una de las más altas

de todos los

termoplásticos

Carga de rotura en

tracción (MPa)31 a 42 28 a 38

Módulo de flexión (GPa) 1,19 a 1,75 0,42 a 1,40

Resistencia al

impacto Charpy (kJ/m²)4 a 20 9 a 40

El PP copolímero

posee la mayorresistencia al impacto

de todos los

termoplásticos

Dureza Shore D 72 a 74 67 a 73

Más duro que el

polietileno pero

menos que

el poliestireno oel PET

Presenta muy buena resistencia a la fatiga, por ello la mayoría de las piezas que

incluyen bisagras utilizan este material.

7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 14/40

 

Propiedades térmicas 

PP

homopolímero

PP

copolímero

Comentarios

Temperatura de

fusión (°C)160 a 170 130 a 168 Superior a la del polietileno

Temperatura

máxima de uso

continuo (°C)

100 100

Superior al poliestireno, al

LDPE y al PVC pero inferior

al HDPE, al PET y a los

"plásticos de ingeniería"

Temperatura de

transición

vítrea (°C)

-10 -20

 A baja temperatura el PP homopolímero se vuelve frágil (típicamente en torno a

los 0 °C); no tanto el PP copolímero, que conserva su ductilidad hasta los -40 °C.

El PP es una poliolefina termoplástica parcialmente cristalina.

POLIESTIRENO 

El proceso más utilizado en la actualidad para el poliestireno se basa en

la polimerización radical en masa.  "Radical" significa que la reacción es iniciada

por  radicales libres,  generados bien térmicamente bien mediante moléculas

específicas denominadas iniciadores. "En masa" significa que el medio de

reacción está formado esencialmente por estireno y poliestireno, añadiéndose aveces otro hidrocarburo inerte perfectamente miscible con el estireno, a

menudo etilbenceno, que sirve para moderar la velocidad de reacción. Las líneas

basadas en procesos en emulsión y en solución han quedado anticuadas hoy día,

siendo reservadas a la producción de grados de especialidad.

Existen numerosas licencias de proceso de estireno disponibles en el mercado. Se

diferencian en detalles tecnológicos que tratan de mejorar tanto la calidad del

7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 15/40

 

producto como la productividad del proceso pero en esencia el fondo del proceso

es el mismo para todas.

Proceso del poliestireno cristal

1. Acondicionamiento de las materias primas. Al no estar basadoen catalizadores,  el proceso del poliestireno puede aceptar

concentraciones altas de impurezas en las materias primas, por lo que

prácticamente no se realiza purificación de las mismas.19  Algunas plantas

hacen pasar el estireno por un lecho de alúmina para retirar elinhibidor de

polimerización. 

2. Reacción. El estireno polimeriza espontáneamente, más rápido cuanto más

alta sea la temperatura. Los reactores son en esencia recipientes en los

que se fija una temperatura (típicamente entre 100 y 200 °C) y se asegura

la homogeneidad mediante agitación. Para acelerar la reacción se puedenañadir también peróxidos, que actúan como iniciadores de polimerización. 

Existen muchos diseños diferentes de reactor que se diferencian

principalmente por la forma de evacuar el calor (por tubos internos

o condensador externo), por la distribución de tiempos de residencia

(tanque agitado o flujo pistón) y por el tipo de agitación.

3. Desvolatilización. La conversión en los reactores oscila, según el proceso

concreto de que se trate, entre un 60 y un 90%. El  estireno no convertido y

el etilbenceno son separados del poliestireno en la sección de

desvolatilización y recirculados a la alimentación. Aunque los diseñosvarían según las licencias, la desvolatilización consiste generalmente de

uno o varios recipientes vacíos (llamados desvolatilizadores) en los que se

aplica alta temperatura y vacío extremo a fin de dejar menos del 0,1% de

hidrocarburos residuales en el producto.2 No obstante, la temperatura no

debe superar cierto valor (entre 250 y 300 °C) para no degradar las

propiedades del poliestireno.

4. Purificación del reciclo.  El estireno y etilbenceno separados en la

desvolatilización (corriente a la que se llama reciclo) contienen gran parte

de las impurezas introducidas con las materias primas. En algunas plantasse procede a una purificación del reciclo, bien por  destilación en vacío, bien

mediante lechos de alúmina. En otras plantas simplemente se purga una

parte del reciclo, lo cual permite mantener la concentración de impurezas

en el proceso bajo control.

5. Granulación. En el proceso más frecuente, el poliestireno fundido que sale

del desvolatilizador pasa por una  hilera de agujeros,  formando hilos de

7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 16/40

 

pocos milímetros de espesor que son enfriados en un baño de

agua, secados y cortados en forma de pequeños cilindros a los que se

denomina granza.  En otro proceso los hilos se cortan antes de secarlos,

con la ventaja de generar menos polvo. Por último, en una pequeña

minoría de plantas el cortador está situado directamente dentro del baño deagua, en una configuración idéntica a la utilizada para las poliolefinas por

ejemplo.

6. Expedición. El poliestireno es o bien enviado a silos para ser vendido a

granel o bien ensacado y embalado en palés de una tonelada.

Particularidades del proceso del poliestireno antichoque

El poliestireno antichoque se produce según un proceso muy similar al del

poliestireno cristal, por lo que a continuación sólo se enumeran las diferencias.

La diferencia más obvia es que hay que disolver el caucho

(normalmente polibutadieno aunque en ocasiones se utiliza estireno-butadieno) en

el estireno antes de alimentarlo a los reactores. Para ello se emplean grandes

tanques agitados.

Los reactores pueden tener la misma geometría que los del poliestireno cristal

pero su control es mucho más delicado porque los parámetros de la reacción

influyen en la morfología de las partículas de polibutadieno (cantidad de partículas,tamaño, forma), lo cual tiene un gran efecto sobre las propiedades mecánicas del

producto final.

Por último, la temperatura de desvolatilización también debe ser controlada de

forma más fina porque de ella depende la reticulación del polibutadieno, que no

debe ser ni excesiva ni insuficiente.

Propiedades

Se describen las propiedades del PS choque y el PS cristal. Para el EPS, véase el

artículo principal Poliestireno expandido. 

7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 17/40

 

Propiedades mecánicas 

PropiedadPScristal

PSantichoque

Comentarios

Móduloelástico en tracción(GPa)

3,0 a3,4

2,0 a 2,5

 Alargamiento de rotura entracción (%)

1 a 4 20 a 65 El PS cristal no es nada dúctil

Carga de rotura en tracción(MPa)

40 a60 20 a 35

Módulo de flexión (GPa)3,0 a3,4

1,6 a 2,9El PS choque es mucho másflexible que el cristal y similaral ABS

Resistencia al

impacto Charpy (kJ/m2)

2 3 a 12

El PS cristal es el menosresistente de todos los

termoplásticos; el PS choquees intermedio

Dureza Shore D85 a90

60 a 75

El PS cristal es bastanteduro, similar al policarbonato. El PS choque es similaral polipropileno. 

Propiedades térmicasEl poliestireno "compacto" (sin inyección de gas en su interior) presenta

la conductividad térmica más baja de todos los termoplásticos. Las espumas

rígidas de poliestireno XPS presentan valores aún más bajos de conductividad,

incluso menores de 0,03 W K-1 m-1, por lo que se suele utilizar como aislante

térmico. 

7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 18/40

 

Sin embargo, tiene relativamente poca resistencia a la temperatura, ya que

reblandece entre 85 y 105 °C (el valor exacto depende del contenido en aceite

mineral). Cuando el poliestireno es calentado las cadenas son capaces de tomar

numerosas conformaciones. Esta capacidad del sistema para deformarse con

facilidad sobre su temperatura de transición vítrea permite que el poliestireno seamoldeado por calentamiento fácilmente.2 

Propiedades ópticas

Mientras que el PS antichoque es completamente opaco y blanquecino debido

al polibutadieno que incorpora, el PS cristal es transparente. Tiene un índice de

refracción en torno a 1,57, similar al del policarbonato y el PVC. 

Las mezclas de PS antichoque y PS cristal son más translúcidas pero también

más frágiles cuanto más PS cristal contienen. Es posible encontrar un compromiso

entre ambas propiedades de forma que los objetos fabricados, por ejemplo vasos

desechables, sean transparentes a la vez que aceptablemente resistentes.

Propiedades eléctricas

El poliestireno tiene muy baja conductividad eléctrica (típicamente de 10-16 S m-1),

es decir, es un aislante. Por sus propiedades suele usarse en las instalaciones de

alta frecuencia.

Proceso de producción PVC:

Las materias primas de las que deriva el PVC son el petróleo y el cloruro de sodio,más conocido como sal común.

Por electrólisis, de la sal se obtienen cloro y sodio en proporciones fijas:

2 NaCl + 2 H2O = Cl2 + 2 NaOH + H2 

 A base de salmuera disuelta en agua y energía eléctrica se obtiene cloro, sosacáustica e hidrógeno.

El cloruro obtenido por electrólisis sustituye a una parte del hidrógeno contenidoen el etileno (HC?CH) , un hidrocarburo insaturado presente en los gases decrácking de productos petroleros, generando, de esta manera, el monómero decloruro de vinilo con la fórmula empírica (CH2 = CHCl) y ácido clorhídrico (H-Cl).

7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 19/40

 

Estructuralmente, el PVC es un polimero vinilico. Es producido por medio de unapolimerizacion por radicales libres del cloruro de vinilo.

Para que se realice la polimerización, se han de introducir el monómero de clorurode vinilo, agua y productos de adición particulares, tales como "catalizadores" oaceleradores de reacción, emulsionantes, dispersantes etc., bajo la accióncombinada del calor y del movimiento mecánico. Estos ingredientes además

deberán a ayudar a controlar la reacción de polimerización que es fuertementeexotérmica para así evitar la degradación del PVC.

Características de los procesos de producción del PVC 

Las resinas de PVC se pueden producir mediante cuatro procesos diferentes: ensuspensión, en emulsión, en masa y en disolución.

Con el proceso de suspensión se obtienen homopolímeros y copolímeros y es el

más empleado, correspondiéndole cinco octavas partes del mercado total.

En la producción de resinas de este tipo se emplean como agentes de suspensiónla gelatina, los derivados celulósicos y el alcohol polivinílico, en un medio acuosode agua purificada o de aereada. Algunas veces se hace necesaria el aguadesmineralizada. Los catalizadores clásicos son los peróxidos orgánicos. Este tipode resinas tiene buenas propiedades eléctricas.

Con el proceso de emulsión se obtienen las resinas de pasta o dispersión, las quese utilizan para la formulación de plastisoles. Las resinas de pasta pueden ser

homopolímeros o copolímeros; también se producen látices. En este proceso seemplean verdaderos agentes surfactantes derivados de alcoholes grasos, conobjeto de lograr una mejor dispersión y como resultado un tamaño de partículamenor.Dichos surfactantes tienen influencia determinante en las propiedades deabsorción del plastisol. La resina resultante no es tan clara ni tiene tan buenaestabilidad como la de suspensión, pero tampoco sus aplicaciones requieren estas

7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 20/40

 

características. El mercado de esta resina es de dos octavos del total de laproducción mundial.

La producción de resina en masa se caracteriza por ser de “proceso continuo”,

donde sólo se emplean catalizador y agua, en ausencia de agentes de suspensión

y emulsificantes, lo que da por resultado una resina con buena estabilidad. Elcontrol del proceso es muy crítico y por consiguiente la calidad variable. Sumercado va en incremento, contando en la actualidad con un octavo del mercadomundial total.

La polimerización de las resinas tipo disolución se lleva a cabo precisamente endisolución, y a partir de este método se producen resinas de muy alta calidad paraciertas especialidades. Por lo mismo, su volumen de mercado es bajo.

Dentro de la producción de resinas, tenemos varios procesos para modificar las

propiedades de las mismas. La copolimerización es uno de ellos, y tiene por objetoobtener temperaturas de fusión menores, lo que es especialmente beneficiosopara procesos de inyección, soplado y compresión. Los termopolímeros de vinilo-acetato son especialmente adecuados sobre todo si se necesita resistencia alimpacto.

Otro proceso de modificación de las propiedades de las resinas es el de post-cloración. Este consiste en la adición de cloro a la molécula de PVC, hasta un 66-68% de cloro. Este nivel de cloro adicional permite que se eleve la temperatura dedistorsión (temperatura de transición vítrea) de la resina, lo cual hace posiblesnuevas aplicaciones, principalmente conducir líquidos con temperaturas hasta de80°C.

También existen los “composites” que son ligas que se hacen con objeto de

mejorar las propiedades físicas del PVC, mezclándolo con fibra de vidrio o confibras naturales como la seda, la lana o el algodón.

Propiedades del PVC.

El PVC es un material esencialmente amorfo con porciones sindiotácticas que noconstituyen más de 20% del total, y que, generalmente, cuenta con grados decristalinidad menores.

El PVC es un polvo blanco, inodoro e insípido, fisiológicamente inofensivo. Tieneun contenido teórico de 57% de cloro, difícilmente inflamable, no arde por símismo. La estructura de la partícula a veces es similar a la de una bola dealgodón. El diámetro varía dependiendo del proceso de polimerización.

7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 21/40

 

Del proceso de suspensión y masa, se obtienen partículas de 80 a 200 micras, pordispersión de 0.2 a 4 micras y por solución de 0.2 micras.La configuración de las partículas de PVC, varía desde esferas no porosas y lisashasta partículas irregulares y porosas.

El PVC especial para compuestos flexibles, debe poseer suficiente y uniformeporosidad para absorber los plastificantes rápidamente. Para compuestos rígidos,la porosidad es menos importante, debido a que a menor rango se obtiene mayordensidad aparente.Para formular un compuesto de PVC, se requiere escoger la resina conforme a losrequerimientos en propiedades físicas finales, como flexibilidad, procesabilidad yaplicación para un producto determinado.

La gran polaridad que proporciona el átomo de cloro transforma al PVC en unmaterial rígido. El PVC acepta fácilmente diversos plastificantes, modificándolo enflexible y elástico. Esto explica la gran versatilidad que caracteriza a este polímero,empleado para fabricar artículos de gran rigidez y accesorios para tuberías,productos semiflexibles como perfiles para persianas y otros muy flexibles comosandalias y películas.

La estructura del PVC puede ser comparada con la del Polietileno. La diferenciaradica en que un átomo de la cadena del Polietileno es sustituido por un átomo decloro en la molécula de PVC. Este átomo aumenta la atracción entre las cadenaspolivinílicas, dando como resultado un polímero rígido y duro.

b) Explique el efecto de la temperatura en la resistencia de los materialesplásticos

3. Materiales cerámicos

a) Explique el proceso de producción y evolución de los cerámicos hasta eldía de hoy.

 Aquí veremos las distintas etapas dentro de la producción de una pieza cerámicapropiamente dicha. Más adelante veremos la producción de las materias primas

elaboradas que se necesitan en algunos procesos, como son la frita, losmicronizados y las granillas:

1. Elección de las materias primas correctas según las características finales quese quieran obtener. (La selección de las materias primas es un factor determinantepara garantizar la calidad del producto final).

7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 22/40

 

2. Pre tratamiento previo de las materias primas principalmente en arcillas: -Envejecimiento: exposición a los agentes atmosféricos (aire, lluvia... para quepierda cualquier tipo de reactividad no deseada). -Homogeneización -Trituración:reducción de tamaño con rompedores de rodillos dentados. -Almacenamiento.

3. Formulación de la pasta que dará lugar al soporte, vigilando siempre el númerode componentes. Esta formulación se puede realizar como composiciónmineralógica o en óxidos (Fórmulas Seger).

4. Dosificación, mezclado/homogeneización. En este punto es necesario tener encuenta las impurezas que puedan llevar las materias primas, su humedad y eltamaño de partícula.

5. Molienda (molinos de piedras o de alúmina endurecida y se puede realizarmediante procesos en vía seca o vía húmeda, siendo ésta última quien producemejores distribuciones granulométricas, tabla 1). Tiene como objetivo aumentar lareactividad de los componentes y disminuir la incidencia de los defectos debidos alas impurezas de las materias primas (p.ej. caliches: partículas gordas decarbonatos). Las variables que le afectan son: la humedad de las materias primas,el tamaño inicial de las materias primas, la dureza y plasticidad de las materiasprimas, la producción (posibles problemas), densidad y viscosidad de las materiasprimas molidas puestas en suspensión (procesos en vía húmeda) y presencia desales solubles (problemas de decantaciones).

6. Preparación de la pasta (barbotina) para el conformado. En este apartado, seconsigue una humedad adecuada para el prensado (manteniéndola en unestrecho margen de variación) y se mejora la fluidez de la pasta para el llenado delmolde de prensa. Por tanto las variables del proceso son: la humedad de la pasta,la distribución granulométrica de la pasta y su fluidez inicial. En el caso de losprocesos de molienda por vía húmeda es necesario una posterior etapa desecado. El mejor procedimiento de secado y granulación es el secado poratomización (se pone en contracorriente la pasta procedente de la molienda conuna corriente ascendente de aire caliente), obteniendo un control del contenido enhumedad, un aumento de la fluidez y además una grano en forma de U quefavorece la compactación. En el caso de la preparación de la pasta mediante vía

seca es necesario una posterior etapa de humectación para conferirle a la pasta lahumedad, plasticidad y la fluidez que necesita el posterior proceso de conformadodel bizcocho (prensado).

 A nivel de la cerámica, fueron Málaga y Sevilla las pioneras en el arte deproducción, pero también fueron centros muy importantes Toledo, Manises y Muel.

7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 23/40

 

Las piezas elaboradas por los musulmanes, que trabajaban junto a los cristianos,estaban dotadas de una impermeabilidad y un cromatismo que las hicieronfamosas, denominándolas “al” “azuleycha” que significa ladrillo vidriado. Buena

muestra de ello es el alminar de la Mezquita de Sevilla, muy admirado por todos,por sus reflejos dorados.

La utilización de pavimentos y arrimaderos alicatados se hizo muy popular en Andalucía, reemplazando los mármoles de colores que utilizaban en Oriente paraembellecer las paredes o los suelos.

Descripción de algunos productos cerámicos.

En este apartado nos vamos a limitar a dar algunas indicaciones cualitativas sobrelas principales variedades, como los tipos de pasta, características del producto,presencia de revestimiento, etc.

Ladrillos y tejas.

Tipo de pasta: sencillo, constituido por una o varias arcillas calcáreo-ferruginosas.

Características del producto: más o menos poroso, con color variable, desde elamarillo hasta el rojo intenso.

Tipos de producto: ladrillo macizo o hueco, tejas, bovedillas, celosías, etc.

Refractarios.

Tipo de pasta: compuesto constituido generalmente por arcillas refractarias ychamotas y también por materias primas especia les, como alúmina, magnesita,etc.

Características del producto: más o menos poroso, de color variable, desde elblanco hueso hasta el gris oscuro, según la materia prima original.

Revestimiento: no presenta

Variedades: se subdividen de acuerdo con las materias primas originales.

Tipos de producto: ladrillos refractarios normales, ladrillos de formato especialpara bóvedas y paredes de hornos metalúrgicos, cerámicos y de vidrios, piezasespeciales para los mismos, so-portes para la cocción de piezas cerámicas, etc.

Mayólica

Tipo de pasta: constituida por una o varias arcillas calcó reo-ferruginosas.

7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 24/40

 

Características del producto:  medianamente poroso, color variable desde elrosado al rojo claro.

Revestimiento: esmalte transparente o esmalte opaco.

Tipos de producto: vajillas, vasijas y azulejos de revestimiento y pavimento.

Loza

Tipo de pasta:  compuesto constituido por arcillas blancas con feldespatos,cuarzo, carbonatos, talco, etc.

Características del producto: más o menos poroso y de color blanco a blancogrisáceo.

Variedades:  según intervenga en la mezcla la caliza o los feldespatos comofundentes se subdividen en lozas blandas y lozas fuertes.

Tipos de producto: vajillas de mesa, objetos artísticos, azulejos de pasta blanca.

Gres

Tipo de pasta: compuesta generalmente por arcilla más o me nos blanca, cuarzoy feldespato, menos en casos de terracota vitrificada y de gres salado cuya mezclasencilla está constituida por una o varias arcillas ferruginosas no calcáreas.

Características del producto: compacto y de colores natura les o artificiales.

Tipos de producto: piezas de pavimento, mosaico, tubos, codos para cañerías yaisladores eléctricos.

Porcelana

Tipo de pasta: constituido en general por caolines, arcillas, cuarzo y feldespatosmenos en las porcelanas especiales que pueden contener otros elementos.

Características del producto: compacto, blanco más o menos traslúcido.

Revestimiento: esmalte vítreo transparente

Variedades:  porcelana para vajilla, porcelana sanitaria, porcelana eléctrica,cordierítica, etc.

7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 25/40

 

b) Busque en revista científica un artículo de investigación en materialescerámicos y copie el enlace, resumen y referencia bibliográfica.

Enlace: http://tp.revistas.csic.es/index.php/tp/article/viewArticle/2 

La arqueometría de materiales cerámicos: una evaluación de la experienciaandaluza

Autores: Tomás Cordero Ruiz, Leonardo García Sanjuán, Víctor Hurtado Pérez,José María Martín Ramírez, Ángel Polvorinos del Río, Ruth Taylor

Resumen

Este artículo intenta valorar el impacto que la introducción de métodos decaracterización de materiales procedentes de la física y la química (y agrupadoshabitualmente bajo la denominación genérica de Arqueometría) ha tenido en la

configuración metodológica de la investigación arqueológica de nuestro paísdurante las últimas dos décadas. Para ello se realiza un análisis bibliométrico deun ámbito específico de la aplicación de las técnicas arqueométricas, cual es el dela caracterización de materiales cerámicos dentro de la Arqueología andaluza. Lasvariables tenidas en cuenta incluyen aspectos tales como la cantidad de sitiosarqueológicos muestreados y de muestras analizadas, su procedencia geográfica,los contextos cronológicos y funcionales de los que las muestras fueron tomadas ylas técnicas analíticas empleadas.

4. Materiales compuestos

a) Explique detalladamente como se clasifican los materiales compuestos.

Un material compuesto es en este contexto un material hecho artificialmente. Susconstituyentes son químicamente distintos y separados por diferentes interfaces.

7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 26/40

 

Definición de material composite o compuesto 

Un material compuesto está formado por dos o más componentes y se caracterizaporque las propiedades del material final son superiores a las que tienen losmateriales constituyentes por separado. Los materiales compuestos estánformados por dos fases; una continua denominada matriz y otra dispersadenominada refuerzo (Figura 1). El refuerzo proporciona las propiedadesmecánicas al material compuesto y la matriz la resistencia térmica y ambiental.Matriz y refuerzo se encuentran separadas por la interfase.

7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 27/40

 

La Figura 2 presenta las propiedades mecánicas de la matriz, del refuerzo, y delmaterial compuesto obtenido a partir de la combinación de ambos.

Las propiedades de los materiales compuestos dependen de una serie defactores:

  Propiedades de la matriz y del refuerzo

  Contenido de refuerzo

  Orientación del refuerzo

  Método de producción del material compuesto

Clasificación de los materiales compuestos

Los composites se pueden clasificar según la forma o la naturaleza de losconstituyentes y según el tamaño de la fase dispersa.

Clasificación según la forma de los constituyentes

a) Composites fibrosos: el refuerzo es una fibra (Figura 3), es decir, un materialcon una relación longitud-diámetro muy alta. Las fibras pueden ser continuas o

discontinuas (estas últimas pueden ser aleatorias o unidireccionales). Ejemplo:epoxi con fibra de vidrio.

7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 28/40

 

b) Composites particulados: el refuerzo son partículas equiaxiales (es decir, lasdimensiones de las partículas son aproximadamente iguales en todas lasdirecciones). Ejemplo: caucho reforzado con negro de humo.

c) Composites estructurales: son materiales constituidos por la combinación demateriales compuestos y materiales homogéneos. Se clasifican a su vez enmateriales laminados (constituidos por apilamiento de láminas paralelas) opaneles sandwich (compuestos de núcleo y tapas) (Figura 4).

1.2.2- Clasificación según la naturaleza de los constituyentes

a) Composites de matriz orgánica (polímeros).

- presentan baja densidad

- posibilidad de obtención de piezas complicadas

- son los más utilizados en la actualidad

Entre sus desventajas se incluye la poca resistencia frente al fuego.

b) Busque en revista científica un artículo de investigación en materialescompuestos y copie el enlace, resumen y referencia bibliográfica.

  mayor duración

  elevada conductividad térmica y eléctrica

7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 29/40

 

  no absorben humedad

  mayor resistencia al desgaste

  Su principal desventaja es su alto preciod) Composites de matriz mineral (cerámica): alúmina, CSi,… Destacan porque

resisten temperaturas elevadas y su principal desventaja su fragilidad y bajaresistencia a choques térmicos.

Clasificación según el tamaño de la fase dispersa 

a) Microcomposites o composites convencionales: el tamaño del refuerzo esdel orden de la micra (10-6 m). A pesar de las mejores propiedades mecánicas deestos composites, también presentan problemas:

  dificultad de procesado

  no se pueden procesar para obtener láminas o fibras

Estos problemas son consecuencia de la diferencia de tamaño entre el refuerzo ylos componentes de la matriz (cadenas de polímero en el caso de los compositesde matriz orgánica). Esta diferencia da lugar a interacciones débiles entre la matrizy la interfase. Para evitar este problema y mejorar las interacciones se hadesarrollado un nuevo tipo de composite:

b) Nanocomposites: el tamaño del refuerzo es del orden del nanometro (Figura5). (10-9 m=10-3 micras). En este caso, las interacciones matriz-refuerzo se dan anivel molecular.

7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 30/40

 

Aplicaciones y limitaciones de los materiales compuestos

Las aplicaciones actuales exigen materiales de baja densidad y buenaspropiedades mecánicas (elevada rigidez y resistencia). Esta combinación depropiedades no se puede conseguir con los materiales convencionales: metales,

polímeros y cerámicos. El desarrollo de los composites ha permitido la mejora delas propiedades de los materiales.

Ventajas que presentan los materiales compuestos

  Alta resistencia específica (resistencia/densidad) y rigidez específica(rigidez/densidad)

  Posibilidad de adaptar el material el esfuerzo requerido gracias a la anisotropía

  Versatilidad en el diseño de formas complicadasLimitaciones:

  Necesidad de un control riguroso de la fabricación ya que las propiedades del  material dependen del método empleado

  Elevados precios de las matrices y fibras

  Reducción de la ductilidad de los materiales

b) Busque en revista científica un artículo de investigación en materialescompuestos y copie el enlace, resumen y referencia bibliográfica.

Nombre Articulo: Materiales Compuestos Reforzados Con Fibra

Resumen: Estos materiales compuestos (Materiales en los que amboscomponentes mantienen sus identidades al ser “mezclados”) difieren de la

mayoría de los materiales de ingeniería en que sus propiedades mecánicas sonaltamente dependientes de la dirección de las cargas que se le aplican.

Materiales como estos se llaman anisotropicos (tal como un pedazo de madera).Por lo tanto, es de considerable importancia para el ingeniero tener una idea deesta dependencia direccional para que estos materiales puedan ser utilizados demanera correcta y segura.

Referencia Bibliográfica

Redeva, V. (2006). Materiales Compuestos Con Fibra. Recuperado el 28 deOctubre de 2015, de http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=87031404

7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 31/40

 

c) Explique que son los materiales compuestos reforzados con fibras.

Compuestos reforzados con fibras

Estos compuestos mejoran la resistencia, carga de rotura, la rigidez, la relaciónresistencia/peso, por la introducción de fibras fuertes, rígidas y frágiles, en unamatriz más blanda y dúctil. El material de la matriz transmite los esfuerzos a lasfibras y proporciona tenacidad y ductilidad al compuesto, mientras las fibrassoportan la mayor parte de la fuerza o tensión aplicada.

Una característica de estos compuestos respecto a los endurecidos por dispersiónes que la resistencia del compuesto aumenta tanto a temperatura ambiente comoa elevadas temperaturas.

Se suelen emplear una gran cantidad de materiales reforzados. Desde laantigüedad se conoce el refuerzo de la paja en el adobe y en nuestros días estáextendido el refuerzo de acero en estructuras, así como el refuerzo de fibras devidrio sobre polímeros, fibras de boro o carbono, de propiedades excepcionales deresistencia o diminutos monocris-tales cerámicos denominados whiskersdesarrollados para este objetivo.

Los materiales de refuerzo presentan morfologías muy variadas con orientacionescaracterísticas como las señaladas en la figura 15.25. Las fibras cortas suelentener una orientación aleatoria, para fibras continuas se produce la orientación

anisotrópica deliberada. Las fibras pueden disponerse como telas o tejidos o serproducidas en forma de fibras largas. También se puede cambiar la orientación enlas capas alternadas de fibras largas.

Predicción de las propiedades de los compuestos reforzados con fibras

La regla de las mezclas predice siempre la densidad, conductividad eléctrica ytérmica de los materiales reforzados con fibras a lo largo de la dirección de lasfibras si estas son continuas y unidireccionales.

Sin embargo cuando se aplica una carga paralelamente a las fibras continuas

unidireccionales, esta regla predice con precisión el valor del módulo deelasticidad, para bajos valores de esfuerzos, puesto que cuando es elevado, lamatriz empieza a deformarse y la curva tensión-deformación no es lineal.

La resistencia de un compuesto va a depender de la unión entre la fibra y lamatriz, es decir de su interfase, puesto que se encuentra limitada especialmente

7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 32/40

 

por la deformación de la matriz, por lo que el valor calculado es siempre mas bajoque el calculado por la regla de las mezclas.

Otras propiedades como ductilidad, tenacidad, resistencia a fatiga y fluencia sonmás difíciles de predecir. Al igual que sucede con el empleo de fibras discontinuas.

Características de los compuestos reforzados con fibras

Existe una gran cantidad de factores que deben tenerse en cuenta a la hora deseleccionar y diseñar con materiales compuestos reforzados con fibras.

Relación de aspecto. Las fibras continuas, que proporcionan mayores resistencias,son a menudo difíciles de introducir en el material y producir el mismo, mientrasque las discontinuas son más fáciles, mayor relación de aspecto, produciendotambién alta resistencia.

Fracción volumétrica de fibras. Una mayor fracción volumétrica de fibrasaumenta la resistencia, situándose el límite superior en el 80%, por la posibilidadde rodear las fibras con el material que hace de matriz.

Orientación de las fibras.  Las fibras unidireccionales presentan resistenciamáxima cuando la carga aplicada es paralela a las fibras, sin embargo laspropiedades son muy anisotrópicas. Por ello, se suelen usar fibras dispuestas enforma de tejido, capas cruzadas, sacrificando la máxima resistencia conpropiedades uniformes en el compuesto.

Propiedades de las fibras El material de las fibras debe ser fuerte, rígido, ligero ytener elevada temperatura de fusión. Se prefieren materiales con elevadosmódulos y resistencia específicos. Algunas de sus propiedades más señaladasaparecen reflejadas en la tabla 15.7.

El mayor modulo especifico se encuentra en el carbono y el boro, además depresentar elevada temperatura de fusión y alta resistencia mecánica. Ambosdeben usarse como material compuesto pues demasiado frágiles y reactivos paraser empleados por si solos.

El Kevlar, nombre comercial de un polímero poliamida aromático endurecido, con

una estructura constituida por anillos bencénicos, tiene excelentes propiedadesmecánicas, aunque su temperatura de fusión es baja.

La alúmina y el vidrio son ligeros, tienen alta resistencia y modulo específico. Másrígidos son los wiskers, aunque son discontinuos y su fabricación es complicada ycostosa.

7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 33/40

 

Propiedades de las matrices.  Estos materiales son generalmente tenaces ydúctiles para transmitir las cargas a las fibras y evitar que las grietas causadas porfibras rotas se propaguen a todo el compuesto. La matriz debe ser resistente conel fin de contribuir a la resistencia total del compuesto. La temperatura de trabajodel compuesto viene limitada por la de la matriz.

SISTEMAS REFORZADOS CON FIBRAS

El hormigón armado es un compuesto doble, por un lado es un compuesto departículas, cemento y grava, reforzado a su vez por varillas de acero, que son lasque dan la resistencia y evitan la rotura de la estructura si el hormigón falla.

El caucho reforzado, empleado en neumáticos, con nylon, kevlar, alambre deacero, mejora su resistencia y duración.

La fibra de vidrio contiene fibras dentro de una matriz polimérica,

generalmente de poliéster. Son fibras cortas y discontinuas. Estas mejoran laresistencia del polímero y proporcionan valores de módulo y resistenciaespecíficos del orden de los buenos metales y aleaciones.

Los compuestos avanzados  son aquellos en los que se requierencombinaciones excepcionales de resistencia y ligereza, como es el sectoraeronáutico. Tal como refleja la tabla 15.8 son las fibras de boro, carbono o kevlar,tanto en matrices poliméricas como metálicas las que proporcionan mejorresistencia en general, junto a un mejor comportamiento a fatiga que las súperaleaciones.

5. Problemas propuestos del tema ensayos y propiedades mecánicascapítulo 6. Texto guía (Libro online).

5.1 A una barra de hierro de 20 x 15mm con esfuerzo de cedencia de 500MPay una resistencia a la tensión se le aplica una fuerza de 150 KN Determine: a)Si la barra se deformara plásticamente b) Si la barra sufrirá encuellamiento.Nota: Justifique las respuestas numérica y gráficamente.

7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 34/40

 

  

 

   

   

   

   

   

 

 

Si   ≤  

La barra sufrirá encuellamiento, pues el material no tiene la posibilidad de volver asu estado natural, pues el estado pues el esfuerzo de cedencia es menor, parailustrarlo es lo que un ingeniero debe tener en cuenta, pues Esta es la curva que leinteresa al diseñador debido a las piezas se diseñan teniendo en cuenta la zonaelástica hasta el esfuerzo de fluencia.

7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 35/40

 

Este ensayo comienza aplicándose una fuerza relativa 150 KN o 150000 Nconvertidos a su unidad de fuerza los cuales son aplicados a una barra de 20 x15mm, se observa que el material no supera el esfuerzo de cadencia los 500Mpa

obtenido durante de la operación el cual equivale a 500Mpa, la línea horizontal semantiene plásticamente, se mantiene constante no ocurre encuellamiento. Portanto, un alargamiento adicional requiere de un incremento en la carga de tensión,el diagrama esfuerzo - deformación toma relevancia positiva hasta llegar a supunto máximo. Finalmente la carga alcanzara un valor máximo definiendo elmáximo esfuerzo de tensión σmax 

5.2 Cuando se aplica una carga de 5000kg a una esfera de 10mm de diámetroen la prueba brinell en un acero, se produce una penetración de 3.5mm,estime la resistencia a la tensión del acero.

√

 

√  

√ 

 

7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 36/40

 

Otra solución

7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 37/40

 

Otra solución

 

 

 

 

(

) √  

(

) √  

 

 

 

 

5.3 Una fuerza de 30 KN sobre una barra de magnesio de 2 x 2cm causara sualargamiento de 10cm a 10.065cm, calcule el módulo de elasticidad tanto enGPa como en psi.

 

 

 

7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 38/40

 

 

   

 

   

 

 

 

   

=1,47009 Gpa

 

 

7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 39/40

 

CONCLUSIONES

  El conocimiento de Materiales Industriales es indispensable en nuestro

proceso de educación y formación para el estudiante porque cada uno desus componentes tiene su papel inherente a un proceso generado paraconstruir los diferentes tipos de productos.

  A través del desarrollo de actividades como estas se refuerzan aquellosconceptos vistos durante el desarrollo del curso lo cual es fundamental a lahora de que nuestro proceso profesional comience así podremos entenderde una manera más clara el medio donde nos desempeñamos.

7/24/2019 Trabajo Colaborativo 3 Grupo 102609 179

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-colaborativo-3-grupo-102609-179 40/40

 

BIBLIOGRAFÍA

Redeva, V. (2006). Materiales Compuestos Con Fibra. Recuperado el 28 deOctubre de 2015, de http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=87031404

Magazine), r. (. (11 de Julio de 2011). Clasificación Materiales Compuestos.Recuperado el 28 de Octubre de 2015, dehttp://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com.co/2011/07/materiales-compuestos.html

Redeva, V. (2006). Materiales Compuestos Con Fibra. Recuperado el 28 deOctubre de 2015, de http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=87031404UPV.ES. (S.f). Materiales Compuestos Reforzados Con Fibra. Recuperado el 28de Octubre de 2015, dehttp://www.upv.es/materiales/Fcm/Fcm15/pfcm15_9_2.html

Tomás Cordero Ruiz, L. G. (2006). La arqueometría de materiales cerámicos: unaevaluación de la experiencia andaluza. Recuperado el 27 de Octubre de 2015, dehttp://tp.revistas.csic.es/index.php/tp/article/viewArticle/2

uniovi.es. (S.f). Materiales Cerámicos. Recuperado el 27 de Octubre de 2015, dehttp://www6.uniovi.es/usr/fblanco/Leccion1.Ceramicos.Generalidades.pdfMagazine), r. (. (11 de Julio de 2011). Clasificación Materiales Compuestos.Recuperado el 28 de Octubre de 2015, dehttp://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com.co/2011/07/materiales-

compuestos.html 

Redeva, V. (2006). Materiales Compuestos Con Fibra. Recuperado el 28 deOctubre de 2015, de http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=87031404UPV.ES. (S.f). Mtaerilaes Compuestos Reforzados Con Fibra. Recuperado el 28de Octubre de 2015, dehttp://www.upv.es/materiales/Fcm/Fcm15/pfcm15_9_2.html 

Gutiérrez, E. T. (2009). Futuro en los Plásticos. Recuperado el 03 de Noviembrede 2014, de Universidad Nacional Autónoma de México:http://www.revistacienciasunam.com/pt/97-revistas/revista-ciencias-96/529-futuro-

en-los-plasticos.html 

Hermida, E. B. (s.f.). Modulo Materiales Polimericos. Recuperado el 03 deNoviembre de 2014, dehttp://www.isabato.edu.ar/ventana_materiales/Gu%C3%ADa-did%C3%A1ctica-pol%C3%ADmeros.pdfLile M L (2004) La Historia del Plastico Recuperado el 01 de Noviembre de