UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS FACULTAD DE INGENIERA ESCUELA DE MECANICA CIENCIA DE LOS MATERIALES SECCIN: P ING. VICTOR RUIZ

MATERIALES COMPUESTOS REFORZADOS POR PARTCULAS

Nombres:

Sergio Haroldo Herrera Bran 2012-13196

Kevin Ral Franco Enriquez 2012-13095

Brandon Julio Cesar Molina Prez 2012-20156

INTRODUCCIN

En el mundo moderno surge la necesidad de muchos productos cuyas

propiedades no se encuentran fcilmente. Por ejemplo, un material duro,

resistente y liviano al mismo tiempo para la elaboracin de automviles; o

ventanales que sean vistosos, transparentes o polarizados, y que sean resistentes

a golpes para los edificios.

Estas y muchas otras situaciones requieren de un concepto moderno de productos

y es all en donde entran los materiales compuestos. Los materiales compuestos

estn fabricados en base a uno o ms componentes que, en conjunto, ofrecen

propiedades que son muy tiles para la elaboracin de nuevos materiales como la

fibra de carbono, que es dura y liviana a la vez.

Entre los materiales compuestos ms utilizados estn los reforzados por

partculas. Por ello, este trabajo se enfoca en este tipo de material compuesto. En

l se encontraran definiciones, clasificaciones, usos y listas de materiales que son

fabricados en base a este concepto. Tambin se encontrarn los usos y

aplicaciones que los materiales compuestos particulados tienen en Guatemala y

listas de los principales distribuidores, especficamente se habla del hormign,

asfalto y cermets, entre otras.

OBJETIVOS

General:

o Conocer y definir el concepto de materiales compuestos reforzados

por partculas.

Especficos:

o Definir los materiales compuestos por dispersin.

o Definir los materiales compuestos con partculas propiamente dichas.

o Establecer una diferencia entre compuestos por dispersin y

compuestos con partculas propiamente dichas.

o Mencionar los usos y aplicaciones que los materiales compuestos

particulados tienen en Guatemala.

MATERIALES COMPUESTOS PARTICULADOS

Un material compuesto se define como aquel que se compone de 2 o ms

materiales distinguibles fsicamente y separables mecnicamente. Presentan

varias fases qumicamente distintas y son completamente insolubles entre s. Se

utiliza esta unin de materiales para dar lugar a nuevos productos con ciertas

propiedades fsicas y mecnicas deseadas y que no se consiguen cuando est

presente solo un material.

En los materiales compuestos particulados, uno de los componentes es un

material duro y frgil y est disperso de forma discreta y uniforme. El otro material

generalmente es blando y dctil y cumple el papel de matriz.

Dependiendo del tamao y propiedades del material que est particulado dentro

del material compuesto, dichos materiales se pueden clasificar en:

Compuestos endurecidos por dispersin: Estn compuestos de partculas

de tamao muy pequeo (100-2500 A). Las partculas dificultan el

movimiento en las dislocaciones produciendo as un endurecimiento. Los

compuestos endurecidos por dispersin no presentan problemas de

ablandamiento por envejecimiento.

Para que las propiedades de un material compuesto particulado se

optimicen, se debe considerar que:

o La fase dispersa debe ser un obstculo efectivo para el

deslizamiento. Como por ejemplo el xido duro y estable.

o El material disperso debe tener una forma, tamao y cantidad

ptimos.

o El material disperso debe tener una baja solubilidad con el material

que refuerza. Quiere decir que no deben existir reacciones qumicas.

Matriz

Agente

reforzante

disperso

o Se debe lograr una buena unin entre el agente reforzante y la

matriz. Para ello debe existir una pequea solubilidad entre ambas.

Algunos materiales compuestos que se forman por dispersin se

presentan en la siguiente tabla:

TABLA1:Lista de materiales compuestos particulados y sus aplicaciones.

Compuestos con partculas propiamente dichas: Estos contienen grandes

cantidades de partculas gruesas que no dificultan de manera ptima el

movimiento de dislocaciones. Entre estos se incluyen numerosas

combinaciones de metales, cermicas y polmeros.

El objetivo de este compuesto se basa en producir combinaciones de

propiedades que no se dan frecuentemente y no en la resistencia del nuevo

producto.

Entre los compuestos con partculas propiamente dichas estn:

o Carburos sintetizados para herramientas de corte: los cuales

contienen las partculas cermicas duras en una matriz metlica de

cobalto.

o Contactos elctricos: Tienen aleaciones de W-Ag.

o Polmeros con agentes de relleno como el caucho con negro de

humo para neumticos.

USOS Y APLICACIONES DE LOS MATERIALES COMPUESTOS

PARTICULADOS EN GUATEMALA

En Guatemala, el uso de materiales compuestos reforzados con partculas es muy

comn en la industria, en el rea de construccin y en los hogares. Aunque no lo

parezca, hay un sinfn de productos que siguen este concepto de material

compuesto para ser de utilidad. Los materiales compuestos ms utilizados son el

hormign, asfalto y cermets.

Hormign

El hormign es un material compuesto particulado en el que tanto la matriz

(cemento) como las partculas (grava y arena) son materiales cermicos. Su

utilizacin como material de construccin se basa en su dureza, bajo coste,

resistencia al fuego y la posibilidad de prepararlo con la forma deseada (incluso

sumergido en agua). Por el contrario, presenta una deficiente resistencia a la

traccin, es muy frgil y presenta dilataciones y contracciones importantes en

funcin de los cambios de temperatura

ambiental.

Entre los usos ms comunes del

hormign se encuentran:

Cimientos y pilotes.

Muros de contencin y de

cimentacin.

Losas y forjados de soporte de

carga.

Armazones y vigas estructurales.

Carreteras, caminos y aceras.

La correcta eleccin del cemento para cada trabajo no slo depender del uso que

se le quiera dar y del rendimiento que se requiera del hormign, sino tambin del

tamao del proyecto y de la calidad del acabado necesario.

Figura1: Utilizacin del hormign en construcciones de muros y edificios dentro de la

ciudad de Guatemala.

Asfalto

El asfalto es un betn, esto es un hidrocarburo con contenidos variables de azufre,

oxgeno y otras impurezas, y sus propiedades mecnicas son similares a las de

los polmeros termoplsticos. Se obtienen fundamentalmente como subproducto

de la refina del petrleo, pero tambin puede obtenerse de la roca asfltica (roca

del betn) y de depsitos superficiales.

Para facilitar su mezcla con otros elementos, disminuyendo su densidad, y

acelerar su endurecido se aaden habitualmente aditivos como gasolina y

keroseno. Su rango trmico de aplicacin no es tan elevado como el del cemento

ya que bajo cero se hace quebradizo y a temperaturas no demasiado elevadas se

puede fundir. Por ese motivo, no puede utilizarse en construccin, aunque es

principal material usado en pavimentacin de las carreteras.

Figura2: Aplicacin de asfalto en las calles de la ciudad de Guatemala.

Cermets

Los cermets son compuestos formados por combinaciones de materiales

cermicos y metlicos. El ms conocido de ellos es llamado carburo cementado.

Estn constituidos por partculas muy duras de carburos refractarios cermicos,

bsicamente WC, TiC y TaC, dispersadas en una matriz metlica de cobalto o

nquel. Estos materiales son de gran utilidad en la fabricacin de herramientas de

corte para aceros endurecidos. El efecto cortante es proporcionado por las duras

partculas de cermica, pero como son muy frgiles no pueden ser aplicadas

directamente pues no soportan el esfuerzo de corte. Sin embargo, al incluirlas en

una matriz dctil, las partculas quedan aisladas entre s, lo que impide la

propagacin de la grietas y aumenta enormemente la tenacidad del material. El

metal empleado debe tener tambin alto punto de fusin para soportar las altas

temperaturas que se generan en el corte de los aceros endurecidos.

Las calidades cermet se utilizan en aplicaciones con empastado en las que el filo

de aportacin resulta problemtico. Su patrn de desgaste auto-afilante mantiene

bajas las fuerzas de corte incluso tras periodos prolongados de mecanizado. En

operaciones de acabado, esta caracterstica supone una prolongacin de la vida

til de la herramienta y tolerancias estrechas, con resultado de superficies

brillantes.

Las aplicaciones tpicas son: acabados en acero inoxidable, fundicin nodular,

acero de bajo contenido en carbono y acero frrico. Los cermets tambin se

pueden aplicar para resolver problemas en materiales frreos.

Usos

Se utilizan para fabricar componentes elctricos. Debido a que pueden

llegar a estar a elevadas temperaturas.

Cermets ofrecen una solucin perfecta en componentes como resistencias

y tubos de vaco.

Aplicaciones

Sellos y juntas que unen materiales cermicos con metales

Celdas de combustible

Herramientas de corte y taladros

Celdas de combustible nuclear

Turbinas de motores a reaccin

Potencimetros de calidad

Figura3: Aplicacin de Cermet en productos que son utilizados en las industrias

de Guatemala.

Caucho

Uno de los principales materiales reforzados por partculas es el caucho

vulcanizado reforzado por holln. El holln est compuesto por pequeas partculas

esfricas de carbono que se producen en la combustin incompleta de la madera

o los combustibles fsiles. La adicin de este material tan barato mejora

enormemente la resistencia al desgaste y al calor, as como la dureza y resistencia

de los neumticos vulcanizados. Hay que tener en cuenta que en un neumtico de

automvil el porcentaje en volumen de holln puede alcanzar el 30%. En

materiales polimricos ms caros se aaden otros reforzantes ms limpios, como

carbonato de calcio, esferas de vidrio y diferentes arcillas.

Figura4: Aplicacin del caucho en productos comnmente utilizados en Guatemala.

DISTRIBUIDORES DE LOS PRINCIPALES MATERIALES COMPUESTOS

REFORZADOS CON PARTCULAES EN GUATEMALA

Hormign:

Asaf 15 Av. 16-71 zona 6

Procreto Camino a Barcenas km 17.5 Villa Nueva

Preforsa Ro Hondo Zacapa

Taller Industrial Jhony 31 Av. 20-24 zona 7 Colonia El Incienso

Megaproductos 6 Av. 0-25 zona 2 Mixco Colonia El Tesoro

Aplicaciones y Colocaciones de Concreto, S.A. 15 Av. A 8-23 zona 6

Asfalto:

Promotora Internacional de Asfaltos 6 Av. 20-25 zona 10 Edificio Plaza martima of 4-4

Concal 13 calle B, 31-86 zona 7 Colonia Tikal III

Asfaltos de Guatemala, S.A. 11 Av. 38-60 zona 11 Colonia Las Charcas

Pavimentos de Guatemala Boulevard Vista Hermosa 23-80 zona 15 VH. II Edificio Avante Of. 1101

Asfaltos del Sur 10 Av. A 30-18 zona 11 Colonia Las Charcas

Indumipro 8 Av. 05-90 zona 2 San Jos villa Nueva

Prisma, S.A. 4 Av. 15-73 zona 10 edificio Clnicas Mdicas Nivel 7 Of. 703

Pavimentadora Nacional, S.A. 35 calle 23-29 zona 12 Colonia Santa Elisa

Pavimentos del Norte, S.A. 26 Av. Final zona 18 Finca San Rafael

Permasfalto 18 Av. 0-42 zona 15 VH II

Cermets:

Industria Importadora Metal Mecnica 7 Av. 8-59 zona 12 Colonia Reformita

Steren Internacional, (502)2498-7000

CONCLUSIONES

Los materiales compuestos reforzados con partculas son aquellos en los

que hay un material duro y frgil disperso en partculas actuando como

agente reforzante y un material blando y dctil como matriz.

Los materiales compuestos endurecidos por dispersin poseen un agente

reforzante de manera que sus partculas son muy pequeas.

Los materiales compuestos con partculas propiamente dichas poseen un

agente cuyas partculas son grandes y, por lo tanto, no necesariamente son

reforzantes.

Los materiales compuestos particulados tienen un uso prctico y cotidiano,

pues satisfacen en gran medida las necesidades de los usuarios tanto por

sus caractersticas necesarias como en sus bajos costos en algunos casos.

Los materiales compuestos particulados en Guatemala tienen un mayor uso

en el rea de construccin de infraestructura y carreteras as como en la

produccin de productos industriales.

BIBLIOGRAFA

F. Smith, William. Fundamentos de la ciencia e ingeniera de Materiales. 4ta

Edicin.

http://www.upv.es/materiales/Fcm/Fcm15/pfcm15_9_1.html

http://www.joseluismesarueda.com/documents/TEMA_8_001.pdf

www.youtube.com (videos)

http://es.wikipedia.org/wiki/Material_compuesto

https://portal.uah.es/portal/page/portal/GP_EPD/PG-MA-ASIG/PG-ASIG-

200637/TAB42359/Introducci%F3n%20Composites%20(Alberto%20Moral%

20%2B%20Marar%20Nogueira).pdf