TF_mat

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PROFESOR: CSAR AUGUSTO LECAROS

GUTIERREZ

SECCIN:

IN62

Cspedes, Junior

Espinoza, Patricia.

Heredia, Katherine.

Pacherre, Martn.

Rios, Patricia.

Taboada, Renzo.

CIENCIA Y TECNOLOGA DE LOS

MATERIALES (IN-175)

Trabajo Final

1

Contenido

INTRODUCCIN .............................................................................................................................. 2

OBJETIVO PRINCIPAL: .................................................................................................................. 3

OBJETIVOS ESPECFICOS:.......................................................................................................... 3

PREGUNTAS A DESARROLLAR .................................................................................................. 4

DESARROLLO: ................................................................................................................................. 4

1. Autos Blindados: ................................................................................................... 4

1.1. Tipos de armadura ................................................................................................ 4

1.2. Niveles de blindaje ................................................................................................ 5

1.3. Proceso de fabricacin: ........................................................................................ 6

1.4. Materiales a utilizar en los blindajes de carros: ............................................... 8

2. Polmeros: ............................................................................................................ 14

2.1. De acuerdo a su origen: Naturales y sintticos ...................................... 14

2.2. De acuerdo al tipo de monmeros: Homopolmeros y copolmeros ... 19

2.3. De acuerdo al comportamiento frente al calor: Termoplsticos, termoestables y elastmeros. .................................................................... 21

3. Vidrios y cermicos ............................................................................................. 29

3.1. Vidrios ............................................................................................................ 29

3.2. Tipos de vidrios ............................................................................................ 31

3.3. Propiedades: ................................................................................................. 40

3.4. Estructura ...................................................................................................... 43

3.5. Aplicaciones .................................................................................................. 44

3.6. Cermicos ..................................................................................................... 45

3.7. Estructura de los cermicos: ...................................................................... 45

3.8. Clasificacin de los cermicos: ................................................................. 46

3.9. Propiedades: ................................................................................................. 47

3.10. Aplicaciones o usos de los cermicos: ..................................................... 50

CONCLUSIONES GENERALES.................................................................................................. 52

BIBLIOGRAFA ............................................................................................................................... 53

ANEXO 1 .......................................................................................................................................... 55

ANEXO 2 .......................................................................................................................................... 57

ANEXO 3 .......................................................................................................................................... 57

2

INTRODUCCIN Hoy en da los carros blindados son el transporte indicado para cuando se quiere

transportar de un lugar a otro, artculos de valor, dinero o personas con riesgo. Los

carros blindados que se utilicen para este propsito necesitan tener el cuerpo del

auto reforzado con acero y ventanas a prueba de balas. Por ejemplo en el caso de

los grandes casinos que tienen que mover millones de dlares en efectivo

diariamente al banco, se utiliza un servicio de transporte que maneje vehculos

blindados y personal capacitado para responder a cualquier intento de

robo. Tambin en el caso de tiendas que cuentan con muchas sucursales, el

servicio de blindados recoge el efectivo de las diferentes tiendas y lo lleva al banco

del cliente. Desarrollaremos el tema de los carros blindados, los materiales

necesarios para la fabricacin y la forma en la que deben ser utilizados para lograr

las propiedades deseadas.

Tambin se desarrollar el tema de los polmeros y sus distintas clasificaciones.

Diversos materiales han acompaado al hombre a lo largo de la historia, desde

rocas y madera, en el comienzo de la evolucin humana, pasando por los materiales

cermicos y metales, hasta llegar a lo que hoy en da puede ser considerada la era

de los polmeros. Muchos materiales polimricos han sustituido a algunos otros

como madera y metales, entre otros. Los polmeros ya forman parte de nuestra vida

diaria como por ejemplo: utensilios de cocina, prendas de vestir, celulares,

computadoras, etc. A pesar de que las aplicaciones comerciales de estos materiales

estn al alcance de todos, hay algunos usos con los que ya no tenemos tanta

familiaridad.

Por ltimo, se desarrolla tambin el amplio mundo de los cermicos y vidrios, en el

cual, por su amplia variedad de usos en la industria alrededor del mundo vemos

cmo la inversin en el desarrollo de la tecnologa de estos productos van

obteniendo resultados, como por ejemplo con la llegada de los vidrios inteligentes.

Por ejemplo se tienen el Planilum, una nueva perspectiva en iluminacin gracias a

un sistema de paneles de vidrio que emiten luz suavemente difuminada para crear

un efecto puro y sensual, o el E-GLAS, el cual brinda calidez y diseo con este vidrio

que incorpora un sistema de calefaccin invisible tanto para interior como para

cubiertas y otras estructuras exteriores de vidrio.

3

OBJETIVO PRINCIPAL:

Ser capaces de explicar y desarollar temas relacionados con el curso

de Ciencia y Tecnologa de los Materiales, con ayuda de materiales de

apoyo tanto virtuales como fsicos.

OBJETIVOS ESPECFICOS:

Desarrollar las materias primas que intervienen en el proceso de

fabricacin de autos blindados. As como explicar el proceso del

blindaje.

Explicar el tema de los polmeros, tanto desde su estructura hasta sus

usos o aplicaciones en industrias o la vida diaria.

Da cuerdo al tema de los vidrios, explicar el proceso de obtencin del

mismo. Igualmente con los cermicos, desde estructura hasta

aplicaciones.

Poder dar recomendaciones y/o conclusiones acerca de estos temas,

relacionarlos con el medio ambiente tanto en sus usos como en

beneficios.

4

PREGUNTAS A DESARROLLAR

1. Explique y desarrollo el tema de los carros blindados. No solo explicar cmo

es el blindaje, sino desarrollo los materiales usados para este fin.

2. Explique y desarrolle el tema de la clasificacin de los Polmeros, los tipos de

materiales existentes, sus propiedades, estructura y aplicaciones.

3. Explique y desarrolle el tema de la clasificacin de los cermicos, tipos de

cermicos y vidrios, sus propiedades, estructura y aplicaciones

DESARROLLO:

1. Autos Blindados:

Qu es blindaje?

El blindaje para carros es una forma de proteger un vehculo para situaciones

extremas en las cuales estn en peligro sus tripulantes, estas situaciones pueden

comprender atentados, tiroteos, robos. Estas son medidas tomadas para

minimizar el acceso al interior del vehculo de personas o de cualquier tipo de

armas que atenten contra las personas que estn en su interior.

1.1. Tipos de armadura

Existen dos tipos de armadura que se utilizan en el proceso de blindaje:

transparentes y opacos.

1.1.1. Armadura transparente

Se utiliza para las ventanas y se compone de capas densas de vidrio balstico

(cristal) que tiene la calidad ptica ms alta disponible en el mercado con cero

grado de oblicuidad sin Spall, el cual es de policarbonato resistente. Lo grueso

vara entre 18 mm y 72 mm.

5

1.1.2. Blindaje opaco

Consiste en la armadura de compuestos ligeros (Escudo de Spectra), acero

balstico de alto endurecido y otros materiales balsticos especializados.

1.2. Niveles de blindaje

1.2.1. Blindaje nivel RB II

Resistencia Balstica: Armas Calibre 38; 45; 9 mm y 357 Magnum.

Espesor de los vidrios: 18mm.

Composicin del blindaje: Aramida.

Peso Extra: 90 110 Kg.

Desempeo y estabilidad: Sin alteracin, indicado para vehculos de

pequeo porte.

1.2.2. Blindaje nivel RB III

Resistencia Balstica: Armas Calibre 38; 45; 9 mm y 44; 357 Magnum.


Composicin del blindaje: Aramida y acero balstico.


Desempeo y estabilidad: Sin alteracin, indicado para vehculos de medio

porte.

1.2.3. Blindaje Nivel RB IV

Resistencia Balstica: Fusil 5,56x45 y 7,62x39.


Composicin del blindaje: Acero, aluminio y Dyneema


Desempeo y estabilidad: Sin alteracin, en este tipo de blindaje se refuerza

la suspensin. Indicado para vehculos de gran porte.

6

1.2.4. Blindaje nivel RB V

Resistencia Balstica: Fusil 7,62x51 Nato.

Espesor de los vidrios: 41,50mm.

Composicin del blindaje: Aceros especiales, aluminio, Dyneema,

Aramida y cermicas


Desempeo y estabilidad: Sin alteracin, en este tipo de blindaje se refuerza

la suspensin. Indicado para vehculos de gran porte

1.3. Proceso de fabricacin:

PRIMER PASO: Desarmar y comenzar construccin:

1. Retirar los frenos, suspensin, neumticos, tanque de combustible y

ventanillas.

Este proceso toma aproximadamente 7 horas.

2. Filmar carcasa del vehculo desde todos los ngulos con una

cmara tridimensional.

3. Marcar cada protuberancia, depresin y ondulacin existente.

4. Crear una imagen computarizada del auto, la cual permitir ver dnde colocar

cada cosa en la coraza blindada.

5. Emplear una mquina que sigue el patrn diseado en la computadora y

permite cortar placas de acero de 1cm de grosor para crear una coraza interna

de acuerdo a las especificaciones.

6. Las placas de metal recin cortadas se encajan entre s y se sueldan al

vehculo.

7

Segundo Paso: Reemplazar Las Ventanillas

7. Armar la lmina de cristal con temperatura controlada libre de polvo para

evitar imperfecciones que debiliten el cristal.

8. Colocar capas de cristal y policarbonato una sobre otra. A mayor grosor de la

pila, ms resistente sern las ventanillas.

9. Verificar que las ventanillas cumplan con el propsito de proteccin.

8

Tercer Paso: Instalar Superseguridades

10. Instalar un aro de plstico de 7.6 centmetros de grosor alrededor de la llanta

original de metal dentro del neumtico. Estos soportan el peso del auto de tal

manera que se pueda huir aun cuando los neumticos hayan sido destruidos.

11. Fabricar tanques de combustible nuevos con acero balstico y una cobertura

de espuma para prevenir posibles explosiones.

12. Fabricar e instalar una segunda puerta interna de metal e instalarla en la

cajuela.

13. Instalar un bloqueador de granadas de mano en el extremo del tubo de

escape

1.4. Materiales a utilizar en los blindajes de carros:

Existen dos tipos de materiales balsticos. Son materiales balsticos opacos y

materiales balsticos transparentes. Sus aplicaciones son dentro de la

industria automotriz, militar, aeronutica y de seguridad personal.

9

1.4.1. Materiales Balsticos Opacos

1.4.2. Materiales Balsticos Transparentes

1.4.3. Vidrio a Prueba de Balas de Primera Calidad (Blindaje Transparente)

TAC incorpora ofertas de alta calidad como el vidrio ligero de

policarbonato, el cual es revestido de verdadera proteccin para soportar

mltiples-golpes (pesa aproximadamente un 10-15% menos que el vidrio

blindado tradicional). Todos los de vidrios son de 100% curva, pero el vidrio

plano no est incorporado. Todo el vidrio incluye una capa interior de primera

calidad duro Spall para evitar que fragmentos / fragmentos de penetrar en el

habitculo en caso de un ataque. Todo el vidrio es cosido, filo y terminado de

usar un proceso de calidad propio que proporciona UV sin precedentes y

resistencia a la exfoliacin. Todo el vidrio ofrece una excelente proteccin

balstica y la calidad ptica superior con distorsin mnima.

10

1.4.4. Compuesto Ligero de Blindaje (Escudo de Spectra)

Escudo de Spectra es una prima, que ofrece proteccin de polietileno ligero

compuesta armadura superior que cumple o excede los estndares NIJ y

CEN balsticos, mientras que la adicin de entre 750-1500 libras menos de

peso que un paquete de blindaje de todos los tradicionales paquetes de

acero. Escudo de Spectra, resistente al agua, y es 10 veces ms fuerte que

el acero tradicional. En resumen, slo se incorpora la armadura mejor, y la

armadura ms ligera de peso en el mercado.

1.4.5. Acero Balstico Endurecido (Armadura Opaca)

Mientras la industria incorpora la armadura ms ligera de acero posible, los

balsticos de alto endurecido siguen siendo aplicables en zonas

determinadas del vehculo donde el Escudo de Spectra y otras fibras de

aramida ligera no se pueden utilizar para hacer las especificaciones de

espesor o de ingeniera. Todo el acero incorporado al proceso de blindaje

es elaborado con una composicin qumica especial que garantiza la

11

integridad balstica y maximiza la dureza Brinell. Adems, todas las

armaduras son instaladas usando un mediante proceso patentado por

debajo de la piel interior del vehculo para proporcionar un acabado OEM

interior y cobertura de la proteccin superior.

1.4.6. Balsticos de Nylon (Armadura Opaca)

El nylon balstico es una tela sinttica gruesa y resistente utilizada para una

variedad de aplicaciones. El nylon balstico fue desarrollado originalmente

como un material para chalecos antibalas, y desde entonces ha sido re-

ingenierado para ofrecer explosin superior, la fragmentacin, y la proteccin

de rebote en los vehculos blindados.

12

1.4.7. Kevlar y las fibras de aramida (Armadura Opaca)

Se utilizan slo las fibras de aramida Kevlar con ms alta calidad y

resistencia al agua. Estas fibras ofrecen explosin superior, la

fragmentacin, explosivos y las armas pequeas proteccin balstica.

Todos los materiales son examinados en un laboratorio independiente y son

fabricados a medida segn las especificaciones de TAC.

13

1.4.8. Lexan (Armadura Transparente)

Lexan es una armadura de policarbonato transparente que se utiliza

normalmente en aplicaciones planas y sigue ofreciendo una buena

transmisin de luz. Lexan ofrece claridad ptica excelente, con una

combinacin nica de propiedades, lo que puede hacer un excelente

candidato para la seguridad y la seguridad acristalamiento para adapta rse a

una amplia gama de aplicaciones de seguridad. Se encuentra disponible en

claro o tintado de color bronce, Lexan se puede utilizar en aplicaciones donde

el vidrio a prueba de balas prima no es una opcin viable.

1.4.9. Balsticos con Fibra de Vidrio (Armadura Opaca)

Vidrio de Fibra Balstico no es normalmente utilizado como material de

blindaje, pero puede ser viable para ciertas aplicaciones donde el Escudo de

Spectra, acero y fibras de aramida no sean adecuados.

14

1.4.10. Runflat (Armadura en la Rueda / Neumtico)

La rueda es un dispositivo ligero de polmero reforzado diseado para

proporcionar la movilidad cuando se utiliza con los neumticos. El runflat se

compone de dos o tres secciones que ofrece un conjunto de cojinetes fuerte.

Un compuesto material especial resulta en la formulacin de reduccin de la

friccin y la acumulacin de calor dentro de un neumtico plano. El material

es resistente a ataques balsticos y peligros graves en carretera.

El FCI se monta fcilmente dentro de un neumtico sin cmara de aire de

serie en el tradicional "centro de la cada de estilo" de la rueda usando las

herramientas normales de montaje de neumticos. Cada IRC es a la

medida para satisfacer los criterio s de carga especfica de calificacin y los

requisitos de distancia de la solicitud. TAC runflats CRF se especifican en el

gobierno y numerosos vehculos de seguridad en el plano de movilidad

2. Polmeros:

Los polmeros son una estructura compleja formada por la repeticin de una

unidad molecular llamada monmero. Estos pueden clasificarse de diferentes

maneras, y a su vez, esas clasificaciones, pueden subdividirse en otras.

2.1. De acuerdo a su origen: Naturales y sintticos

2.1.1. Naturales

15

Los polmeros naturales son todos aquellos que provienen de los seres vivos,

y por lo tanto, dentro de la naturaleza podemos encontrar una gran diversidad

de ellos. Son los denominados biopolmeros, tales como las protenas, los

polisacridos y los cidos nucleicos. Adems, estn la seda, el caucho, el

algodn, la madera (celulosa), la quitina, etc.

Ahora, brevemente, se explicarn algunos polmeros naturales:

a) Caucho natural. El caucho natural es un polmero elstico y

semislido, que posee la siguiente estructura:

El monmero del caucho natural es el isopreno (2-metil-1,3-butadieno),

que es un lquido voltil. Surge como una emulsin lechosa (conocida

como ltex) en la savia de varias plantas, Para la produccin del caucho

se puede emplear diferentes tipos de moldeo (Ver anexo 1)

En cuanto a las propiedades del caucho estas son: excelentes

elsticos, resistentes ante los cidos y las sustancias alcalinas. As como

es repelente al agua, aislante de la temperatura y de la electricidad. Se

disuelve con facilidad ante petrolatos, bencenos y algunos

hidrocarburos.

Las aplicaciones, actualmente es utilizado para la fabricacin de

neumticos, llantas1, artculos impermeables y aislantes. As como

prendas de vestir. El caucho es una propuesta para el futuro como

aislante en la industria motora.

1 En 1839 Charles Goodyear, mejor enormemente la durabilidad y la utilidad del caucho para

producir llantas de mejor calidad.

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b) Protenas. Las protenas, formadas por uniones entre aminocidos2

tienen una funcin capital en los seres vivos, ya que participan en

distintas funciones biolgicas. Todas las protenas contienen los

elementos carbono, hidrgeno, oxgeno y nitrgeno, y casi todas ellas

contienen azufre.

Las protenas estn formadas por cerca de 20 aminocidos diferentes

por lo cual son considerados copolmeros. Posee la siguiente

estructura:

Propiedades, son slidos cristalinos no voltiles, que funden con

descomposicin a temperatura alta, son insolubles en solventes no

polares pero son solubles en agua, las soluciones acuosas se

comportan como soluciones de sustancias de elevado momento

dipolar.

Aplicaciones o usos, las protenas son muy importantes en la biologa

ya que son las sustancias de vida, se les encuentra en la clula viva y

sobre todo son materia principal de la piel, msculos, tendones, nervios

sangre y enzimas.

c) cidos nucleicos. Los cidos nucleicos pueden ser considerados, tal

vez, los biopolmeros ms importantes ya que son los portadores de la

informacin gentica heredada entre generaciones. Existen bases

principales de los cidos nucleicos a continuacin se mencionan junto a

sus estructuras:

2 Aminocidos son los monmeros de la protena.

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Los cidos nucleicos ms comunes son: cido desoxirribonucleico (

ADN) y cido ribunocleico (ARN), cuyas propiedades Aportan la

informacin gentica para el desarrollo de las caractersticas biolgicas

del individuo y traduce la informacin gentica, respectivamente. (Para

comprar mejor srvase a ver anexo 2)

En cuanto a aplicaciones ambos cidos estn presentes en

toda clula viva, como tambin las clulas bacterianas que no

contienen ncleos y en los virus que no tienen clulas.

2.1.2. Sintticos

Los polmeros sintticos son los que se obtienen por sntesis, ya sea en una

industria o en un laboratorio, y estn conformados a base de monmeros

naturales.

Estructura, Un polmero est constituido por molculas (unidad fundamental

con que se forma un compuesto qumico), denominadas monmeros,

frecuentemente unidas unas a otras formando una cadena lineal. Por ejemplo

del polmero sinttico es el polietileno el cual es un plstico:

18

Propiedades, Poseen baja densidad, tenacidad a adecuada, buen acabado

superficial, durabilidad y sobre todo porque poseen una lenta degradacin la

cual perjudica al medio ambiente.

Aplicacin, Los polmeros sintticos son usados en forma masiva en la

manufactura de: embalajes para productos alimenticios, frmacos y qumicos,

electrodomsticos, herramientas, utensilios domsticos, juguetes,

componentes automotrices; lo forman parte de una lista muy larga de

aplicaciones.

El vidrio, la porcelana, el nailon, el rayn, los adhesivos son ejemplos de

polmeros sintticos. Algunos polmeros sintticos desarrollados:

a) Nailon 6.63: Altamente resistentes y elsticas. Tienen la ventaja de

que no se descomponen si bien suelen deformarse con el calor. Se

utilizan para fabricar ropa deportiva, fundamentalmente.

b) Tergal: Son de las fibras sintticas ms econmicas y ampliamente

usadas para confeccionar ropa de vestir y deportiva. Pueden

combinarse con otro tipo de fibras.

3 Su nombre de 6.6 se debe a que su estructura est formada por una doble cadena de 6 de carbono cada una.

19

c) Dorlastan: Son fibras de gran elasticidad, empleadas para

confeccionar trajes de bao, y ropa deportiva.

d) Polibutadieno: Un elastmero sinttico, se fabrica a partir del

monmero butadieno, que no posee un metil en el carbono nmero

dos, siendo esta la diferencia con el isopreno. El polibutadieno tiene

regular resistencia a la tensin y muy poca frente a la gasolina y a

los aceites. Estas propiedades limitan las posibilidades de fabricar

con ellos los neumticos.

2.2. De acuerdo al tipo de monmeros: Homopolmeros y copolmeros

2.2.1. Homopolmeros

Los homopolmeros son macromolculas que estn formadas por monmeros

idnticos. Dentro de este grupo de polmeros, se distinguen cinco familias

principales: las Poliolefinas, los Poliestirnicos, los insaturados (polienos), los

polivinilos y los poliacrlicos. La celulosa y el caucho son homopolmeros

naturales, mientras que el PVC y el polietileno son sintticos. Posee la

siguiente estructura al solo poseer el mismo monmero:

Se tom como ejemplo el polipropileno homopolmero:

Propiedades, Presenta alta resistencia a la temperatura, puede esterilizarse

por medio de rayos gamma y xido de etileno, tiene buena resistencia a los

cidos y bases a temperaturas debajo de 80C, pocos solventes orgnicos lo

pueden disolver a temperatura ambiente. Posee buenas propiedades

dielctricas, su resistencia a la tensin es excelente en combinacin con la

elongacin, su resistencia al impacto es buena a temperatura ambiente, pero

a temperaturas debajo de 0C se vuelve frgil y quebradizo.

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Aplicaciones: Pelcula, rafia, productos Mdicos (jeringas, instrumentos de

aboratorio, etc.)

2.2.2. Copolmeros

Los copolimeros estn constituidos por 2 o ms monmeros diferentes, como

por ejemplo, la seda como copolmero natural, y la baquelita como sinttico.

Ahora bien, en los copolimeros encontramos una subclasificacion, que

depende de la forma en que estn ordenados los monmeros, es decir la

estructura:

a) Al azar: Es cuando los monmeros no presentan orden alguno, por

tanto presentan un patrn azaroso.

b) Alternado: Se observa un patrn de monmeros alternados.

c) En bloque: Son los que presentan un patrn alternado, pero

bloques o paquetes, por ejemplo, dos monmeros de un tipo y

tres monmeros del otro, en forma alternada. Ejemplo: Caucho

SBS (ESTIRENOBUTADIENO-ESTIRENO), usado en suelas de

zapatos y cubiertas de neumticos.

d) Injertado: Es cuando se ve una cadena principal formada por un

solo monmero, y contiene ramificaciones formas por el otro

monmero unidas a la cadena principal. Ejemplo: El poliestireno de

alto impacto

21

En cuanto a sus propiedades pueden ser: mdulo elstico, tenacidad,

viscosidad del fundido, estabilidad trmica. Adems, la distribucin de los

respectivos monmeros dentro de las cadenas del polmero tambin influye

en las propiedades del copolmero.

Su aplicacin, la combinacin de mommeros diferentes para formar

copolmeros puede compararse con la mezcla de metales para formas

soluciones slidas, que es la base de la formacin de las aleaciones.

2.3. De acuerdo al comportamiento frente al calor: Termoplsticos, termoestables y elastmeros.

2.3.1. Termoplsticos:

Conjunto de materiales que estn formados por polmeros que se encuentran

unidos mediante fuerzas intermoleculares o fuerzas de Van der waals,

formando estructuras lineales o ramificadas. Una caracterstica es que a

temperaturas relativamente altas, se vuelve deformable, se derrite cuando se

calienta y se endurece en un estado de transicin vtrea cuando se enfra.

Estrucutra:

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Propiedades:

Pueden derretirse antes de pasar a un estado gaseoso.

Permiten una deformacin plstica cuando son calentados.

Son solubles en ciertos solventes.

Se hinchan ante la presencia de ciertos solventes.

Buena resistencia al fenmeno de fluencia.

Uso o Aplicaciones:

Polietileno de alta presin como material rgido aplicado para

cubiertas de mquinas elctricas, tubos, etc.

Polietileno de baja presin como material elstico usado para el

aislamiento de cables elctricos, etc.

Poliestireno aplicado para aislamiento elctrico, empuaduras de

herramientas.

Poliamida usada para la fabricacin de cuerdas, correas de

transmisin, etc.

PVC o cloruro de polivinilo para la fabricacin de materiales

aislantes, tubos, envases, etc.

Los ms usados:

23

a) Polietileno (PE): Es qumicamente el polmero ms simple. Es un

polmero de cadena lineal no ramificada. Posee la siguiente

estructura:

Posee las siguientes propiedades: En secciones delgadas es casi del

todo transparente. A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible, y

tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la

ua. A medida que aumenta la temperatura, el slido va hacindose

ms blando y finalmente se funde a unos 110 C, transformndose en

un lquido transparente.

b) Polipropileno (PP): Parcialmente cristalino, que se obtiene de la

polimerizacin del propileno (o propeno). Pertenece al grupo de

las poliolefinas. Posee la siguiente estructura:

Posee las siguientes propiedades: Dispersin de pesos moleculares,

como en la sntesis de otros polmeros, la longitud de las cadenas de

polipropileno creadas en una misma partida no es uniforme. La

viscosidad, influye directamente sobre las condiciones de procesado, y

por ello sobre la economa de los procesos. Al tratarse de molculas

altamente lineales, las molculas de polipropileno tienden a tomar en

estado slido una estructura ordenada, semicristalina.

c) Poliestireno (PS): se obtiene de la polimerizacin del estireno

monmero. Existen cuatro tipos principales: el PS cristal o GPPS, el

poliestireno de alto impacto o HIPS, el poliestireno expandido o EPS y

el poliestireno extruido. Posee la siguiente estructura:

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Posee las siguientes propiedades: el PS cristal o GPPS, es

transparente, rgido y quebradizo; el poliestireno de alto impacto o

HIPS, es resistente al impacto y opaco blanquecino, el poliestireno

expandido o EPS, es muy ligero, y el poliestireno extruido, similar al

expandido pero ms denso e impermeable.

d) Policloruro de vinilo (PVC): Es el producto de la polimerizacin del

monmero de cloruro de vinilo. Es el derivado del plstico ms verstil.

Este se puede producir mediante cuatro procesos diferentes:

Suspensin, emulsin, masa y solucin. Posee la siguiente estructura:

Posee las siguientes propiedades: Tiene una estructura similar a los

polietilenos de alta densidad, dando un material duro y resistente a los

agentes atmosfricos, buen aislamiento elctrico, y posee dureza.

e) Polietileno tereftalato (PET): Qumicamente el PET es

un polmero que se obtiene mediante una reaccin de

policondensacin entre el cido tereftlico y el etilenglicol. Pertenece al

grupo de materiales sintticos denominados polisteres. Posee la

siguiente estructura:

25

Posee las siguientes propiedades: Acta como barrera para los gases,

como el CO2, humedad y el O2. Es transparente y cristalino, aunque

admite algunos colorantes. Impermeable. Inerte. Resistente a esfuerzos

permanentes y al desgaste, ya que presenta alta rigidez y dureza.

A continuacin presentamos los diferentes usos de los diveros tipos de

termoplsticos:

Se pueden considerar los termoplsticos vistos como los ms importantes.

2.3.2. Termoestables:

Los termoestables hacen referencia al conjunto de materiales formados

por polmeros unidos mediante enlaces qumicos adquiriendo una estructura

final altamente reticulada. Infusibles e insolubles. La razn de tal

26

comportamiento estriba en que las cadenas de estos materiales forman una

red tridimensional espacial, entrelazndose con fuertes (enlaces covalentes).

Propiedades generales:

No se pueden derretir, antes de derretirse pasan a un estado

gaseoso.

Generalmente no se hinchan ante la presencia de ciertos

solventes.

Son insolubles.

Alta resistencia al fenmeno de fluencia

Uso o aplicaciones generales:

Resinas epoxi, usados como materiales de pintura y

recubrimientos, masillas, fabricacin de materiales aislantes, etc.

Resinas fenlicas, empuaduras de herramientas, bolas de billar,

ruedas dentadas, materiales aislantes, etc.

Resinas de polister insaturada, fabricacin de plsticos

reforzados de fibra de vidrio conocidos comnmente como

polister, masillas, etc.

Los ms usados:

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a) Resinas epoxi: Se endurece cuando se mezcla con un

agente catalizador. Las resinas epoxi ms frecuentes son producto de

una reaccin entre epiclorohidrina y bisfenol A. Estructura:

Propiedades: El material no se contrae una vez terminado

el proceso de endurecimiento, una vez endurecidas, se adhieren a casi

todos los cuerpos, se utilizan a temperatura ambiente o algo ms

elevada, buena resistencia mecnica y buena resistencia a los agentes

qumicos.

Aplicaciones: Revestimiento e impregnacin aislante (por ejemplo, en

los bobinados de los motores), adhesivos, barnices aislantes,

recubrimientos varios y sobretodo en materiales de pintura.

b) Resinas fenlicas: Tambin llamada Baquelita. Se forman por

policondensacin de los fenoles (cido fnico o fenol) y el formaldehdo

o formol. Este ltimo es el estabilizador de la reaccin. (Para ver los

tipos de baquelita ver anexo 3). Estructura:

Propiedades: Es frgil, insensible al calor y a la humedad.

Aplicaciones: Actualmente se usa en mangos de sartenes y de ollas,

as como en elementos elctricos como interruptores, contactos o

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portalmparas. Tambin se utiliza en forma de placas de circuitos

impresos, circuitos integrados y otras piezas usadas en electrnica.

c) Resinas de poliester: La resina de polister, en su origen, es similar a

un trozo de vidrio. Por ello, se le aade para un mejor manejo una

proporcin de Estireno, un disolvente que la convierte en ese fluido

que todos conocemos. Estructura:

Propiedades; Viscosidad, tixotropa y reactividad.

Usos y aplicaciones: Se usa mayormente para plsticos reforzados

con fibra de vidrio.

2.3.3. Elastmeros:

Hacen referencia al conjunto de materiales que formados por polmeros que

se encuentran unidos por medio de enlaces qumicos adquiriendo una

estructura final ligeramente reticulada. Son aquellos tipos de compuestos que

estn incluidos no metales en ellos, que muestran un comportamiento

elstico. Estructura:

29

Propiedades:

No se pueden derretir, antes de derretirse pasan a un estado

gaseoso

Se hinchan ante la presencia de ciertos solventes

Generalmente insolubles.

Son flexibles y elsticos.

Menor resistencia al fenmeno de fluencia que los termoplsticos

Usos o aplicaciones:

Goma natural, material usado en la fabricacin de juntas, tacones

y suelas de zapatos.Poliuretanos - Los poliuretanos son usados

en el sector textil para la fabricacin de prendas elsticas como la

lycra, tambin se utilizan como espumas, materiales de ruedas,

etc.

Polibutadieno, material elastmero utilizado en las ruedas o

neumticos de los vehculos dados la extraordinaria resistencia al

desgaste.

Neopreno, material usado principalmente en la fabricacin de

trajes de buceo, as como aislamiento de cables, correas

industriales, etc.

Silicona, material usado en una gama amplia de materiales y

reas dado a sus excelentes propiedades de resistencia trmica y

qumica, las siliconas se utilizan en la fabricacin de chupetes,

prtesis mdicas, lubricantes, moldes, etc.

3. Vidrios y cermicos

3.1. Vidrios

El vidrio se fabrica en reactores de fusin, donde se calienta una mezcla de

arena silcea (arcillas) y xidos metlicos secos pulverizados o granulados.

30

En el proceso de fusin (paso de slido a lquido) se forma un lquido

viscoso y la masa se hace transparente y homognea a temperaturas

mayores a 1500C. Al sacarlo del reactor, el vidrio adquiere una rigidez que

permite darle forma y manipularlo. Controlando la temperatura de

enfriamiento se evita la desvitrificacin o cristalizacin.

El siguiente diagrama muestra el proceso mencionado. Cabe sealar que

este proceso tiene como producto final planchas de vidrio con dimensiones

estndares para comercializacin.

Sin

embargo, existe el trabajo del vidrio con fines decorativos y de

modelacin:

31

3.2. Tipos de vidrios

Los vidrios de fabrican a base de arcilla. Su mezcla con compuestos qumicos

adecuados producen diferentes tipos de vidrio. Los vidrios varan su composicin

por la presencia de los siguientes elementos:

3.2.1. El Vidrio Sdico-Clcico

32

Est formado por slice, sodio y calcio

principalmente. El elemento slice es parte

de la materia prima bsica, el sodio le da

cierta facilidad de fusin y el calcio la

provee de estabilidad qumica. Sin el

calcio el vidrio sera soluble hasta en agua

y prcticamente no servira para nada.

Este tipo de vidrio es el que se funde con

mayor facilidad y el ms barato.

Gran parte del vidrio incoloro y transparente tiene esta composicin.

Las ventanas de los edificios, desde la ms grande hasta la ms

pequea estn hechas con este vidrio.

El grosor en relacin con el tamao es muy importante segn el uso

del vidrio. Existe una clasificacin y una reglamentacin para el tipo de

vidrio que se debe usar en cada construccin. As tenemos:

33

La resistencia qumica del vidrio sdico-clcico mejora al aumentar la

proporcin del slice, por su condicin poco reactiva.

Tambin se aumenta la fortaleza a lo que se conoce como choque

trmico Por ejemplo cuando un refractario corriente se encuentra a

elevadas temperaturas y se pronto es colocado en agua fra, se

quiebra. Esto es lo que se conoce como un choque trmico. Ocurre

cuando las molculas, formadas por tomos y enlaces, aumentan su

temperatura y consigo se incrementa la cantidad de energa trmica

que produce que los enlaces se estiren y contraigan con mayor

velocidad. Cuando el vidrio bajo estas condiciones hace contacto con

el agua fra, esta ltima disminuir la energa trmicat los encales

recuperan su movimiento original, por lo que ya no necesitan ms

espacio para moverse. Si el vidrio se enfra poco a poco,

paulatinamente llega a sus dimensiones originales y no se produce

ningn rompimiento. Cuando el material regresa rpidamente al

tamao inicial se rompe. Se llama choque trmico porque se estn

enfrentando dos temperaturas diferentes, lo cual provoca que el

material se destruya.

Vibraciones en la molcula de SiO2.

34

A estos movimientos entre los tomos se les conoce como vibraciones, y

en general se producen la mayora de los materiales. Cuando las

vibraciones son de arriba hacia abajo, la expansin ser ms reducida

que cuando son de la otra forma y el material tendr ms resistencia al

choque trmico. Esta caracterstica es medible y se conoce

como coeficiente de dilatacin

calorfico.

Ahora ya podemos dar una

explicacin al hecho de que el

vidrio con mayor proporcin de

slice sea ms resistente al choque

trmico. Dicho elemento tiende a

mantener sus dimensiones cuando

se calienta.

La distancia entre las molculas de

slice es suficiente para acomodar este movimiento y por esta razn la

distancia entre los tomos de silicio crece muy poco cuando se aumenta

la temperatura, la expansin es pequea y, por lo tanto, la resistencia al

choque trmico es grande.

Cuando se aaden otros elementos, como en la figura se rompe el puente

Si-O-Si, y entonces pueden predominar vibraciones. Si esto pasa, el

material tiene que expandirse para poder moverse longitudinalmente,

aumentando con esto la probabilidad de un choque trmico.

Sin importar cul sea la composicin del vidrio de que se trate, su

resistencia al choque trmico siempre ser mayor mientras ms

cantidad de slice tenga.

35

3.2.2. El Vidrio De Plomo

El siguiente tipo de vidrio que aparece en la tabla es el de plomo, en el

cual se sustituye el xido de calcio por xido de plomo.

Es igual de transparente que el vidrio sdico-clcico, pero mucho ms

denso, con lo cual tiene mayor poder de refraccin y de dispersin.

Se puede trabajar mejor porque se funde a temperaturas ms bajas.

Su coeficiente de dilatacin calorfica es muy elevado, lo cual quiere

decir que se expande mucho cuando se aumenta la temperatura y por

lo tanto no tiene gran resistencia al choque trmico.

Posee excelentes propiedades aislantes, que se aprovechan cuando

se emplea en la construccin de los radares y en el radio. Absorbe

considerablemente los rayos ultravioletas y los rayos X, y por eso se

utiliza en forma de lminas para ventanas o escudos protectores.

Es un vidrio blando a baja temperatura que permanece con cierta

plasticidad en un rango de temperatura, lo cual permite trabajarlo y

grabarlo con facilidad. Las piezas del material conocido como cristal

cortado estn hechas con este vidrio.

Asimismo, se utiliza en la elaboracin de vidrios pticos, para lo cual

se aade xido de lantano y tono. Estos vidrios dispersan la luz de

todos los colores. Son excelentes lentes para cmaras fotogrficas

porque con una correccin mnima dan luz de todos los colores y la

enfocan de manera uniforme en el plano de la pelcula. Si no fuera

as, unos colores seran ms intensos que otros en una fotografa, y

no se lograran imgenes tan reales.

36

El vidrio de plomo tambin tiene una proporcin de potasio. El potasio

hace que el material sea ms quebradizo, pero el plomo resuelve el

problema.

Este tipo de vidrio, con estas propiedades tan peculiares, fue inventado

cuando se trataba de resolver el problema de la fragilidad del vidrio con

potasio. Es ms costo que el anterior.

3.2.3. El Vidrio De Borosilicato

Su su principal componente es el xido de boro.

Es prcticamente inerte, ms difcil de fundir y de trabajar.

Los tomos de boro se incorporan a la estructura como Si-O-B.

Tiene alta resistencia a cambios bruscos de temperatura, pero no tan

alta como la del vidrio de slice puro, pues aun cuando presenta el

mismo tipo de vibracin, la longitud de los enlaces vara ms cuando

est presente el boro y el material tiene un coeficiente de dilatacin

mayor.

El valor de este coeficiente es 0.000005 centmetros por grado

centgrado. Esto quiere decir que por cada grado centgrado que

aumenta la temperatura, el vidrio se agranda 0.000005 centmetros.

Por este motivo, se utiliza

en la elaboracin de

utensilios de cocina para el

horno y de material de

laboratorio, pues es muy

resistente al calor y a los

cambios bruscos de

temperatura. Estos objetos

no se hacen de vidrio de

slice puro porque su

37

manufactura es complicada, ya que tienen que alcanzar temperaturas

de 1650C para hacerlo.

3.2.4. El Vidrio De Slice

Formado con 96% de slice es el ms duro y el ms dificil de trabajar,

requiere de una tcnica al vaco para obtener el producto que transmite

energa radiante del ultravioleta y del infrarrojo con la menor prdida de

energa.

Tambin existe otra tcnica para la obtencin de este tipo de vidrio:

En la primera etapa se utiliza vidrio de borosilicato que se funde y

se forma, pero con dimensiones mayores a las que se desea que

tenga el producto final. Este artculo se somete despus a un

tratamiento trmico, con lo cual se transforma en dos fases vtreas

entremezcladas, es decir, en dos tipos de vidrios diferentes

entremetidos uno en el otro. Uno de ellos es rico en lcali y xido

de boro, adems de ser soluble en cidos fuertes (clorhdrico y

fluorhdrico) calientes. El otro contiene 96% de slice, 3% de xido

de boro y no es soluble. Esta ltima es la composicin final del

vidrio de slice.

En la segunda etapa de fabricacin el artculo se sumerge en un

cido caliente, para diluir y quitar la fase soluble. El vidrio que tiene

grandes cantidades de slice, y que no se disuelve, forma una

estructura con pequeos agujeros, llamados poros. Posteriormente

se lava el vidrio para eliminar el cido brico y las sales que se

forman, concluyendo con un secado.

En la tercera y ltima etapa el artculo se calienta a 1200C, y se

observa una contraccin de aproximadamente 14%. Esto quiere

decir que su tamao disminuye en ese porcentaje. Los poros

desaparecen. Su estructura se consolida sin que se produzca

38

ninguna deformacin. Los gases contenidos en el interior son

desorbidos y el vidrio adquiere una apariencia perfectamente

transparente y hermtica.

Los vidrios que contienen 96% de slice tienen una estabilidad tan grande

y una temperatura de reblandecimiento tan elevada (1500C) que

soportan temperaturas hasta de 900C durante largo tiempo. A

temperaturas ms altas que stas puede producirse una desvitrificacin y

la superficie se ve turbia.

Por todas estas propiedades se utilizan en la fabricacin de material de

laboratorio, que requiere una resistencia excepcional al calor, como

sucede con los crisoles, los tubos de proteccin para termopares, los

revestimientos de hornos, las lmparas germicidas y los filtros ultravioletas

La slice es un material elstico casi perfecto. Cuando se deforma debido

a una fuerza externa, rpidamente regresa a su forma original. No pierde

su estructura qumica ni siquiera con el calor, razn por la cual este tipo

de vidrio es el ms cotizado.

Tambin tenemos una clasificacin segn la tendencia de estos vidrios:

39

Vidrios tratados trmicamente: (Vidrios termo

endurecidos y vidrios templados) han sido tratados

trmicamente para aumentar la resistencia a los

choques metlicos y trmicos.

Vidrios anti-reflejos: Este tipo de vidrio es utilizado

siempre que se desee mejorar la visin de una obra

pictrica enmarcada con la ayuda de un vidrio de

proteccin.

Vidrio FLOAT: Acristalamiento simple ordinario, este

tipo de vidrio constituye el producto de base universal

del acristalamiento. Hay de varios tonos pues puede

ser claro, azul, bronce, gris, verde.

Vidrios de Exteriores pegados (VEC): Sistema de

aplicacin de vidrios por pegadura sobre una

estructura metlica. Esta tcnica permite la realizacin

de fachadas totalmente de cristal o de mundo

cortina.

Espejos: Ahora hay espejos que cuidan el medio

ambiente e incluso son ecolgicos. En este caso,

un ejemplo de esto es el Mirox 3G que es un

espejo que responde a la Directiva europea

RoHS (menos 0.1% de plomo). Adems tiene

70% menos disolventes, 10% ms resistencia a

40

corrosin, 3% ms resistente a araazos que los espejos tradicionales, y

adems tiene resistencia a agresiones qumicas de los productos de limpieza.

3.3. Propiedades:

3.3.1. Propiedades mecnicas

Densidad 2500 kg/m3

Un panel de 4 mm de espesor de vidrio pesa 10kg/m2

Dureza

470 HK

La dureza del vidrio flotado se establece conforme a Knoop. La

base es el mtodo de ensayo dado en la norma DIN 52333 (ISO

9385).

Resistencia a la

comprensin

800 - 1000 MPa

La resistencia a la compresin define la capacidad de un material

para soportar una carga aplicada verticalmente a su superficie.

Mdulo de

elasticidad

70 000 MPa

El mdulo de elasticidad se determina a partir del alargamiento

elstico de una barra fina, o bien doblando una barra con una

seccin transversal redonda o rectangular.

Resistencia a la

flexin

45 MPa

La resistencia a la flexin de un material, es una medida que

valora su resistencia durante la deformacin. Se determina por

ensayos de flexin en la placa de vidrio, utilizando el mtodo del

anillo doble, de acuerdo a la norma EN 1288-5.

3.3.2. Propiedades trmicas

Rango de

transformacin 520 - 550 C

Temperatura para su

emblandecimiento

600 C

No tiene punto de fusin definido. Se transforma

41

continuamente desde el estado slido al estado plstico

viscoso. El rango de transicin se denomina rango de

transformacin y de acuerdo con DIN 52324 (ISO 7884),

se encuentra entre 520 C y 550 C.

El templado y el curvado, requieren una temperatura

suplementaria ms de 100 C.

Calor especfico

0,8 J/g/K

El calor especfico (en Julios) define la cantidad de calor

necesaria para elevar la temperatura de 1 g de vidrio

flotado en 1K. El calor especfico del vidrio aumenta

ligeramente la temperatura, que va aumentando hasta el

intervalo de transformacin.

Conductividad

trmica:

0,8W/mK

la cantidad de calor requerido para fluir a travs del rea

de seccin transversal de la muestra de vidrio flotado en el

tiempo en que disminuye la temperatura.

Expansin termal

9.10-6 K-1

Encontramos un diferente comportamiento en la expansin

del cuerpo bajo efecto de calor, en caso de expansin

lineal y expansin volumtrica. Con los cuerpos slidos, la

expansin volumtrica es tres veces el de la expansin

lineal. El coeficiente de temperatura de expansin del

vidrio flotado se administra de acuerdo a DIN 52328.

3.3.3. Propiedades pticas

El vidrio tiene varios puntos fuertes en cuanto a sus propiedades pticas:

- Puede ser producido en paneles grandes y homogneos

- Sus propiedades pticas no se ven afectadas por el paso del tiempo

- Esta producido con superficies perfectamente planas y paralelas

42

ndice de

refraccin

n = 1.52

Si la luz de un medio pticamente menos denso (aire) se encuentra

con un medio pticamente ms denso (vidrio), entonces el rayo de luz

se divide en las interfaces de superficie. La medida de la desviacin

determina el ndice de refraccin. Para el vidrio flotado, este ndice de

refraccin es n = 1,52.

3.3.4. Propiedades tcnicas

Resistencia frente: Agua = clase 3 (DIN 52296)

cido = clase 1 (DIN 12116)

Alcalino = clase 2 (DIN 52322 e ISO 695)

La superficie de vidrio se ve afectada si se expone durante mucho tiempo a los

lcalis (y a los gases de amonaco) en combinacin con altas temperaturas. El vidrio

flotado tambin reacciona a los compuestos que contienen cido fluorhdrico en

condiciones normales. Estos se utilizan para el tratamiento de superficies de vidrio.

Pruebas de

desgaste:

Ensayos de abrasin (DIN 52347 e ISO 3537) Se evala la dispersin de

la luz que impacta directamente la superficie.

El aumento de la dispersin de la luz en el vidrio flotado es de aprox. 1%

(despus de 1 000 ciclos de abrasin). El aumento de la dispersin de la

luz permitida para el vidrio de seguridad del vehculo (parabrisas) es de

2% en Europa (ECE R43) y EE.UU.(ANSI Z 26.1) .

Proceso de goteo de arena (DIN 52348 e ISO 7991). Para esta prueba la

abrasin por impacto diagonal, se hicieron gotear 3 kg de arena con un

tamao de partcula 0,5/0,71mm sobre la superficie a ensayar, con una

43

inclinacin de 45 y, desde una altura de 1600 mm. La medicin del

desgaste es la densidad luminosa reducida (segn la norma DIN 4646

parte 2).

Densidad La densidad luminosa reducida para el vidrio flotado es de aprox.

4cd/m2lux.

Dureza

La dureza al rayado de vidrio flotado es de aprox. 0,12N

El ensayo se dise originalmente para determinar la dureza al rayado de

los plsticos. Una punta de diamante con ngulo 50 y 15 mm de radio, se

dibuja sobre la superficie del vidrio mediante la aplicacin de diferentes

cargas. La carga a la cual se produce un rasguo en la superficie, es una

medida de la dureza al rayado. Esto no es un mtodo preciso, debemos

tener en cuenta la influencia del probador.

3.4. Estructura

El vidrio se obtiene a unos 1500 C a partir de arena de slice (SiO2), carbonato

de sodio (Na2CO3) y caliza (CaCO3).

Las estructuras vtreas se producen al unirse los tetraedros de slice u otros

grupos inicos, para producir una estructura reticular no cristalina, pero slida

44

3.5. Aplicaciones

Para laboratorios: Usados para la medicina como probetas , tubos de

ensayos y lentes para microscopios

Vidrios para construccin: El uso ms frecuente de los vidrios se encuentra en

las lunas de seguridad. Se aplica en protecciones antirrobo de bancos,

lucernarios o grandes acristalamientos

45

Vidrio pyrex: Ms resistente a los cambios de temperatura que otros vidrios.

3.6. Cermicos

3.7. Estructura de los cermicos: Un gran nmero de materiales cermicos poseen estructuras tpicas como

la estructura del NaCl, de blenda (ZnS) y de fluorita (CaF2). Sin embargo

la mayora de los cermicos tienen estructuras cristalinas ms

complicadas y variadas. Entre estas estructuras podramos destacar las

ms importantes como son:

Estructura perovskita (CaTiO3): Ejemplo: BaTiO3, en la cual los

iones de bario y oxigeno forman una celda unidad cbica centrada en

las caras con los iones bario en los vrtices de la celda unidad, y los

iones oxido en el centro de las caras, el in titanio se situar en el

centro de la celda unidad coordinado a seis iones oxgeno.

46

Estructura del corindn (Al2O3): Es similar a una estructura

hexagonal compacta; sin embargo, a cada celda unidad estn

asociados 12 iones de metal y 18 de oxgeno.

Estructura de espinela (MgAl2O4): Donde los iones oxigeno forman

un retculo cbico centrado en las caras y los iones metlicos ocupan

las posiciones tetradricas u octadricas dependiendo del tipo de

espinela en particular.

Estructura de grafito: Tiene una estructura hexagonal compacta.

3.8. Clasificacin de los cermicos: Puede ser cristalina, no cristalina, o una mezcla de ambas. Se presentan en

las ms variadas formas; de estructuras muy simples a las ms

complejas mezclas de fases. Su abundancia en la naturaleza y las diferencias

que presentan en sus propiedades respecto a las de los metales los convierte

en materiales sumamente importantes.

Segn su estructura, los cermicos pueden clasificarse en dos

grandes grupos, los cristalinos o cermicos, y los no cristalinos o vidrios. A su

vez, los cristalinos pueden ser monocristalinos o policristalinos.

3.8.1. Cermicos cristalinos:

Las cermicas cristalinas pueden clasificarse en tres grupos:

47

- Las cermicas de silicato, cuya unidad estructural fundamental es

el SiO2, incluyen por ejemplo a la porcelana y los materiales

refractarios.

- Los cermicos de xido sin silicatos son compuestos a los que se

les agregan impurezas, como el Al2O3, MgO y BeO.

- Las cermicas sin xidos, como el ZnS, SiC y TiC, se utilizan

como material para elementos calefactores de horno, as como

material abrasivo.

Hay dos caractersticas de los iones que componen los materiales

cermicos cristalinos que determinan la estructura cristalina:

El valor de la carga elctrica de los iones componentes: el cristal

debe ser elctricamente neutro; es decir debe haber igual nmero de

cargas positivas (de los cationes) que de cargas negativas (de los

aniones).

3.9. Los tamaos relativos de los cationes y aniones: Comprende el

tamao de los radios inicos de los cationes y aniones RC y RA. Puesto

que los elementos proporcionan electrones al ser ionizados los cationes

son generalmente menores que los aniones por lo tanto RC/RA es menor

que uno.

Propiedades:

Las propiedades de los materiales cermicos vienen determinadas en

cuatro niveles:

48

- Atmico

- Ordenacin de tomos, cristalino o amorfo

- Microestructura

- Macroestructura

Las propiedades que tienen los materiales cermicos son las siguientes:

3.9.1. Propiedades mecnicas:

Los materiales cermicos son duros y frgiles a temperatura ambiente debido

a su enlace inico/covalente (al aplicarles una fuerza los iones de igual carga

quedan enfrentados provocando la rotura del enlace), este hecho supone una

gran limitacin en su nmero de aplicaciones, pero en ningn caso soporta los

172 Mpa. Mientras que la resistencia a la compresin es de 5 a 10 veces

superior. Esta fragilidad se intensifica por la presencia de imperfecciones.

3.9.2. Propiedades trmicas :

Los materiales cermicos tiene baja conductividad trmica debido a sus

fuertes enlaces inicos covalentes y son buenos aislantes trmicos. La

diferencia de energa entre la banda de covalencia y la banda de conduccin

en estos materiales es demasiado grande como para que se exciten muchos

electrones hacia la banda de conduccin, por este hecho son buenos

aislantes trmicos. Debido a su alta resistencia al calor son usados como

refractarios, y estos refractarios son utilizados en las industrias metalrgicas,

qumicas cermicas y del vidrio.

En la siguiente figura se compara conductividades trmicas de distintos

materiales cermicos en funcin de la temperatura. Debido a la resistencia al

calentamiento son usados como refractarios.

49

3.9.3. Propiedades pticas:

Actualmente existen diversos sistemas cermicos que poseen excelentes

propiedades pticas como Reflexin, Absorcin, Transmisin, Color,

Opacidad y translucidez, Brillo superficial, Normativa.

Todo esto ha llevado a la profesin a experimentar el uso de nuevos sistemas

cermicos que van desde las convencionales cermicas feldespticas hasta

las modernas cermicas reforzadas, inyectadas o confeccionadas con auxilio

de computadoras.

50

3.9.4. Propiedades elctricas:

Son en su mayora aislantes elctricos debido a que tienen una alta

resistencia dielctrica y baja constate dielctrica.

Algunos de ellos presentan otras propiedades dielctricas como es la facilidad

de polarizarse. Los materiales cermicos se usan ampliamente en

la industria elctrica y electrnica.

3.9.5. Propiedades magnticas:

No suelen presentar propiedades magnticas, sin embargo podemos

encontrar cermicas con propiedades magnticas de gran importancia como

ferritas y granates. stas son las llamadas cermicas ferrimagnticas. En

estas cermicas los diferentes iones tienen momentos magnticos distintos,

esto conduce a que al aplicar un campo magntico se produzca como

resultado una imantacin neta.

3.9.6. Propiedades qumicas

Se refiere a los procesos que modifican qumicamente a un material, y que es

uno de los factores que limitan de forma notable la vida de un material. La

alteracin qumica puede experimentar procesos como los de oxidacin o

corrosin. Por ello, resulta imprescindible conocer las propiedades qumicas

de los materiales para as poder determinar su mayor o menor tendencia a

sufrir procesos de este tipo.

3.10. Aplicaciones o usos de los cermicos: - Fabricacin de productos de alfarera, debido a su dureza y

resistencia al calor.

- Losetas trmicas (trasbordadores espaciales), por su baja

conductividad trmica.

- Fabricacin de materiales de construccin (ladrillos, cemento,

azulejos, baldosas, etc.), por su dureza y baja conductividad trmica y

elctrica.

- Aislantes en aparatos electrnicos.

51

- Materiales refractarios, por su punto de fusin tan elevado.

- Sirven para pulir o afilar otros materiales de menor dureza debido a su

gran dureza. Ejemplos: almina fundida y carburo de silicio.

- Vidrio.

52

CONCLUSIONES GENERALES

Los polmeros se pueden clasificar por diferentes maneras, pero la ms

importante y clara es la clasificacin por origen ya sea natural o sinttico.

Los polmeros han originado un impacto social y ambiental que ha generado

aspectos positivos y en su gran mayora negativos, ya que la eliminacin de

polmeros contribuye a la acumulacin de basuras, ya que una bolsa plstica

demora muchos aos en degradarse.

Existen polmeros que son vitales para la vida, tales como las protenas, que

son los bloques para la construccin de los tejidos animales y vegetales,

tambin los polmeros de conduccin natural. Tambin est los cidos

nucleicos, que son vitales para la transmisin de genes.

Tanto como existen polmeros sintticos tambin existen polmeros naturales

como la seda, el algodn, la lana y el almidn.

El peso molecular de los polmeros pueden ser por promedio de nmeros y

promedio de peso, estos datos pueden dar una medida de la magnitud de la

desintegracin de los cromosomas (genes), es decir, del perjuicio que sufren

por la radiacin o por agentes qumicos.

Es muy importante saber sobre la ciencia y tecnologa de los materiales ya

que todo ingeniero debe de saber con qu material se encuentra trabajando,

sabiendo su estructura, procesos, formas, etc.

En estos ltimos los autos blindados son muy requeridos para el uso de

transportar de cosas valiosas para lo cual se debe asegurar que el auto

elegido debe ser el adecuado para la debida proteccin.

La industria del vidrio tiene capacidad para modificar sus procedimientos para

producir ms limpio. La produccin del vidrio es una tecnologa

extremadamente antigua, pero los vidrieros siempre han sabido evolucionar

para mejorar sus productos y sus procedimientos para seguir siendo

competitivos. La proteccin del medio ambiente es un poderoso aguijn

exterior para hacer progresos en relacin con la fusin del vidrio, de las

materias primas y de la concepcin de los hornos. Esto es una suerte para el

futuro.

53

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55

ANEXO 1

Camionetas blindadas: Cmo se fabrican?

https://www.youtube.com/watch?v=PQpmZNfzX_k

Grandes coches: Coches blindados

https://www.youtube.com/watch?v=_IAM6K4Dy6c

ANEXO 2 TCNICAS DE MOLDEO DEL CAUCHO

Moldeo por compresin

El moldeo por compresin es una tcnica en la cual la materia prima -en forma de

polvo- es introducida en un molde calefactado a una temperatura de entre 140 C

y 160 C, y sometida a una elevada presin. El calor y la presin se mantienen

hasta que la reaccin finaliza. Al cabo de unos minutos -determinados a partir del

espesor de la pieza- se produce la plastificacin y curado dentro del mismo molde,

para luego retirar la pieza terminada.

Este mtodo de moldeo es utilizado para producir interruptores de electricidad y

portafusibles, electrodomsticos, maquinarias, medidores de gas y luz, entre otras

aplicaciones.

Moldeo por transferencia

En el moldeo por transferencia el proceso es similar al anterior, con la diferencia

que la materia prima se precalienta antes de ser introducida en el molde y

transferida hidrulicamente. Este sistema se usa generalmente en moldes con

movimientos y que tenga hoyos, insertos, postizos, etc.

Moldeo por inyeccin

En el moldeo por inyeccin la materia prima es colocada en una tolva, y por

gravedad cae dentro de la mquina que, a travs de un tornillo calefactado, se

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inyecta a presin dentro del molde cerrado, con una temperatura inferior a la de la

materia prima inyectada. Despus de unos segundos se retira la pieza terminada.

La presin de la inyeccin es alta, dependiendo del material que se est

procesando.

El moldeo por inyeccin es un proceso rpido, muy apto para producir gran

cantidad de productos idnticos. Desde componentes de ingeniera de alta

precisin hasta bienes de consumo de uso comn.

Proceso de deshumificacin

La deshumificacin es un proceso mediante el cual, a travs de un sistema

automtico, se coloca la materia prima a utilizar a niveles deseados de humedad

que son propios de cada material y del producto que se desea fabricar.

Todas las materias primas hidroscpicas deben ser sometidas a procesos de

deshumificacin.

Atemperadores de molde

Los atemperadores son sistemas por medio de los cuales es posible aumentar o

disminuir la temperatura del molde durante el proceso de premoldeado. La

temperatura que debe alcanzar el molde en esta instancia depende de la materia

prima que se va a utilizar. En la mayora de los casos la informacin sobre la

temperatura de premoldeado es suministrada por el fabricante.

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ANEXO 3

ANEXO 4

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