informe 4 ciencia de los materiales aun

INFORME CUARTO CIENCIAS DE LOS MATERIALES

OSORIO BENAVIDES JHOJAN DAVID

UNIVERSIDAD ANTONIO NARIÑO

FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA MECÁNICA

(NEIVA)

2015

INFORME CUATRO DE CIENCIAS DE LOS MATERIALES

SANDOVAL ORTIZ VÍCTOR FELIPE

OSORIO BENAVIDES JHOJAN DAVID

CLEVES VARGAS MICHAEL JHONATAN

PRESENTADO AL INGENIERO:

DIEGO HERNÁN CASTRO PEÑA

UNIVERSIDAD ANTONIO NARIÑO

FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA MECÁNICA

(NEIVA)

2015

CUARTO INFORME DE CIENCIA DE OS MATERIALES

TEMATICA A DESARROLLAR:

Parte III MATERIALES PARA LA INGENIERÍA.

CA PITULO 15 (polímeros) Secciones:

15-1 Introducción.

15-2 Clasificación de los polímeros.

15-7 Deformación y falla de los polímeros termoplásticos.

15-9 Elastómeros (Hules).

15-10 Polímeros termoestables.

15-11Adhesivos.

CA PITULO 17 (Materiales para la construcción) Secciones:

17-1Introduccion.

17-2 Estructura de la madera.

17-4 Propiedades mecánicas de la madera.

17-7 Concreto.

17-8 Propiedades del concreto.

17-10Asfalto.

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INFORMACION EXTRAIDA DEL LIBRO (“CIENCIA EN INGENIERIA DE LOS MATERIEALES-DONALD ASKELAND-3 EDICION. PDF”)

Prefacio

Principal objetivo.

En este trabajo queremos conocer y descubrir las principales características de los

materiales polímeros y los materiales para la construcción, Se examinaron varios métodos

utilizados para controlar la estructura y las propiedades mecánicas de los materiales,

(proceso llamado como polimerización). Donde el cual las moléculas más pequeñas se

ordenan y crean moléculas más grandes creando estructuras.

Podemos destacar también que unos materiales destacados para la construcción e

infraestructura de cualquier nación se usan unos materiales compuesto que son la madera,

concreto y el asfalto. Las propiedades mecánicas de cada material se pueden predecir y

controlar al comprender los enlaces atómicos y moleculares que se han estudiado en

secciones anteriores.

TABLA DE CONTNEIDO

Temática………………………………………………………………………...2

Prefacio………………………………………………………………………………3

Capítulo 15 (polímeros)…………………… ……………………………..………… 6

Capítulo 17 (Materiales para la construcción)………………………………...13

Conclusiones……………………………………………………………………25

MATERIALES POLIMEROS

Sección 15,2 CLASIFICACION

Los polímeros se clasifican en varias formas:

1) Según la manera en la que las moléculas sin sintetizadas

2) En función de su estructura molecular

3) Por su familia

El método más usado para describir los polímeros es en función de su comportamiento

mecánico y térmico.

CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS

La investigación y el desarrollo de nuevos tipos de polímeros impone la necesidad de

contar con un sistema que permita clasificarlos de sus características, y estudiar sus

propiedades.

http://www.textoscientificos.com/polimeros/clasificacion

Según la cantidad de monómeros diferentes en el polímero

Homopolímero

Polímero constituido por la repetición de un único monómero (cadena homogénea).

Ejemplos son: polietileno, poli estireno, poliacrilonitrilo, poli(acetato de vinilo).

Si A representa al monómero entonces la estructura del homopolímero es:

~A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A~

Copolímero

Polímero constituido por dos o más monómeros (cadena heterogénea). Algunos ejemplos

son los denominados con las siglas: SAN, NBR, SBR.

Si A y B representan los monómeros entonces existen tres formas de disponerlos en la

cadena:

Copolímeros al azar (u aleatorios): Copolímero con los monómeros unidos en una

secuencia desordenada a lo largo de la cadena del polímero:

~A-A-B-A-B-B-B-A-A-B-B-A-A-A~

Según la relación a la estructura química de los monómeros constituyentes del

polímero

Esta clasificación toma en cuenta el grupo funcional de los monómeros. Los ejemplos más

conocidos son:

Poliésteres – poli(tereftalato de etileno), policarbonato.


Poliéteres – poli(óxido de etileno), poli(óxido de fenileno).

Poliamidas – Nylon, poliimida.

Polímeros celulosos – nitrato de celulosa, acetato de celulosa.

Polímeros acrílicos – poli(metacrilato de metilo), poliacrilonitrilo.

Polímeros vinílicos – poli(acetato de vinilo), poli(alcohol vinílico).

Poliuretanos – denominación genérica de los derivados de isocianatos

Resinas formaldehido – resina fenol-formol, resina urea-formol.

Según la forma de la cadena polimérica

De acuerdo a la forma de las cadenas macromoleculares los polímeros pueden ser:

Lineales: no tienen ramificaciones.


Ramificados: todas las moléculas tienen ramificaciones (pequeñas cadenas laterales).

Entrecruzados: los polímeros poseen estructura tridimensional, donde las cadenas están

unidas unas a otras por enlaces laterales

Clasificación de acuerdo al comportamiento térmico

El efecto de la temperatura sobre los polímeros permite realizar la clasificación siguiente:

Termoplásticos: son polímeros que se funden al calentarlos y se solidifican al enfriarse.

Ejemplos de éstos son: polietileno, poli(tereftalato de etileno), poliacrilonitrilo, nylon.

Termorígidos: son polímeros que en el primer calentamiento forman enlaces entrecruzados

que impiden su fusión y disueltos en solventes.

Ejemplos de estos materiales son: resina fenol-formol, resina melanina-formol, resina urea-

formol.

Clasificación de acuerdo al comportamiento mecánico

Plásticos (del griego: adecuado para el moldeo) son polímeros que durante alguna etapa

fabricación son llevados al estado líquido para moldearse por calor o presión en un molde.

Una que las piezas hayan solidificado el material es químicamente muy estable bajo

condiciones ambientales normales.

Ejemplos de estos materiales son: polietileno, polipropileno, poliestireno.

Elastómeros (o cauchos): son materiales poliméricos de origen natural o sintético. Los

cauchos se caracterizan por su capacidad de recuperar la forma original rápidamente

después de sufrir una deformación bajo la acción de una fuerza: Además, conservan esta

propiedad aún con deformaciones grandes (mayores al 100 %) aplicadas por tiempos

prolongados.


Ejemplos de estos materiales son: poli butadieno, caucho nitrílico, poli(estireno-co-

butadieno).

Fibras: son materiales que tienen una relación longitud/diámetro muy grande. Las fibras

están constituidas frecuentemente por macromoléculas lineales orientadas

longitudinalmente.

Ejemplo de fibras son: poliésteres, poliamidas y poliacrilonitrilo.



SECCIÓN 15,7 DEFORMACIÓN Y FALLA DE LOS MATERIALES TERMOPLÁSTICOS.

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http://www.uca.edu.sv/facultad/clases/ing/m210031/Tema%2017.pdf


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Sección 15,9 Elastómeros (Hules)

Generalidades de los Elastómeros (hules Sintéticos)

Descripción de los Elastómeros (hules Sintéticos)

Los elastómeros son una gran familia de polímeros caracterizados por su naturaleza amorfa,

su baja temperatura de transición vítrea, la gran capacidad de sufrir deformaciones elásticas

sin ruptura, ser blandos y de bajo módulo elástico.

Las moléculas de estos materiales están entrecruzadas por medio de enlaces químicos o

formando estructuras torcidas o rizadas, aquí radica la diferencia con los termoplásticos,

además de conferirles gran elasticidad (recuperan casi totalmente su forma original) , son

también insolubles, no funden con excepción de los elastómeros termoplásticos) y no

pueden ser reciclados.

Usos de los Elastómeros (hules Sintéticos)

Las aplicaciones más comunes son la elaboración de neumáticos, suelas de zapatos,

mangueras para aceites, gasolina, algunos reactivos químicos, juntas herméticas,

recubrimientos para reactores y tanques, aislantes para bajas temperaturas, tubos de uso

alimentario y médico, etc.

Tipos de los Elastómeros (hules Sintéticos)

Los elastómeros se pueden clasificar de acuerdo a su composición química, algunos

ejemplos son:

Grupo R (rubber): La cadena principal se forma de carbono, hidrógeno y dobles enlaces;

algunos ejemplos son el caucho natural, el poliisopreno, polibutadieno, caucho estireno-

butadieno.

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http://www.cosmos.com.mx/wiki/cyws/elastomeros-hules-sinteticos

Grupo M (methylene): La cadena principal esta saturada y formada por átomos de

carbono e hidrógeno, ejemplo el caucho acrílico, caucho etileno-propileno, polietileno

clorado, etc.

Proceso de los Elastómeros (hules Sintéticos)

Como se mencionó anteriormente un requisito, para que un material se considere

elastómero es que su estructura molecular sea entrecruzada; a la técnica utilizada con tal

fin, se le denomina vulcanización. La vulcanización se realiza mediante una reacción

química no reversible a altas temperaturas, y en donde generalmente se añaden compuestos

de azufre al elastómero caliente.

El azufre une cadenas vecinas formando enlaces entre cruzados.

Propiedades de los Elastómeros (hules Sintéticos)

Un polímero se clasificará como elastómero, si cumple las siguientes propiedades:

Debe cristalizar con dificultad: Los elastómeros son sólidos amorfos.

Los elastómeros deben experimentar una gran deformación elástica, para ello la

deformación plástica debe retrasarse: El entrecruzamiento entre cadenas, origina una

restricción de la movilidad, lo que contribuye a este efecto.

Los enlaces intra-cadena deben rotar relativamente libres: Esta característica facilita la

respuesta de las cadenas enrolladas al aplicar un esfuerzo.

Deben estar por encima de la temperatura vítrea: La menor temperatura donde persiste

en comportamiento elastomérico, para la mayoría de los materiales está comprendida entre

-50 y -90 ºC.

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Sinonimias de los Elastómeros (hules Sintéticos)

En ocasiones los términos hule y elastómero se utilizan indistintamente para referirse al

mismo material en la industria; sin embargo, un elastómero se define como un material

capaz de recuperarse en forma y tamaño una vez eliminada la carga, y hule se define como

el material que se recupera con rápidez de grandes deformaciones.


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Sección 15, 10 polímeros termoestables.

Estos polímeros presentan una estructura del tipo reticular a base de uniones covalentes,

con entrelazamiento transversal de cadenas producido por el calor o por una combinación

de calor y presión durante la reacción de polimerización.

A menudo, los polímeros termoestables se obtienen en forma de dos resinas liquidas.

Una contiene los agentes de curado, endurecedores y plastificantes, la otra materiales de

relleno y/o reforzantes que pueden ser orgánicos o inorgánicos.

Cuando se mezclan estos dos componentes, se inicia la reacción de entrecruzado, de

igual modo que en otros se inicia por calor y/o presión. Debido a esto, los termoestables no

pueden ser recalentados y refundidos como los termoplásticos. Esto es una desventaja pues

los fragmentos producidos durante el proceso no se pueden reciclar y usar.

En general, las ventajas de los plásticos termoestables para aplicaciones en ingeniería

son:

1 - Alta estabilidad térmica.

2 - Alta rigidez.

3 - Alta estabilidad dimensional.

4 - Resistencia a la termofluencia y deformación bajo carga.

5 - Peso ligero.

6 - Altas propiedades de aislamiento eléctrico y térmico.

En la tabla 15.5 aparecen reflejadas las características y propiedades más importantes

de los termoestables más extendidos, algunos aspectos de ellos los citamos a continuación.

http://www.upv.es/materiales/Fcm/Fcm15/fcm15_6.html

Tabla 15.5. Estructura, propiedades y aplicaciones de diferentes polímeros termoestables industriales.

Polímero

Estructura

Carga rotura (MPa)

Alarg. (%)

Módulo de

elasticidad

(GPa)

Densidad

(Mg/m3)

Aplicaciones

Fenólicos

34-62

0-2 2.8-9.0 1.27

Adhesivos, revestimientos, laminados.

Aminas

Melamina

Urea

34-69

0-16.9-11.0

1.50

Adhesivos, almacenamiento de alimentos, moldeados eléctricos.

Poliésteres

41-90

0-3 2.1-4.5 1.28

Moldeados eléctricos, laminados decorativos, matrices para refuerzo con fibra de vidrio.

Epoxis28-103

0-6 2.8-3.4 1.25

Adhesivos, moldeados eléctricos, matriz para laminados aeronáuticos.

Uretanos

34-68

3-6 1.30

Fibras, revestimientos, espumas, aislantes.

Furanos

21-31

0 10.9 1.75

Aglomerantes para moldeado en arena.

Siliconas

21-28

0 8.3 1.55

Adhesivos, juntas y cierres estancos.

RESINAS FENOLICAS: Los plásticos fenólicos fueron los primeros desarrollados por la

reacción del fenol con formaldehído para fabricar la baquelita. Son de bajo coste, tienen

excelentes propiedades aislantes eléctricas y térmicas, aunque están limitadas por el color,

negro y marrón.

Este tipo de resinas se produce por reacciones de condensación. Para el curado de las

mismas se precisan entre 120-177ºC y se suelen adicionar componentes de relleno que

aumentan su peso desde el 50 hasta el 80%, reduciendo la contracción, abaratando costes y

aumentando la resistencia.

Los usos más extendidos de este tipo de resinas son: compuestos de uso general, con

cargas que aumentan su resistencia al impacto desde harinas de madera a celulosa con fibra

de vidrio; compuestos aislantes de la electricidad, con cargas del tipo mica para aumentar

resistencia eléctrica y compuestos resistentes al calor, de 150 a 180ºC, que incorporan

cargas de arcilla.

Los usos mas corrientes son dispositivos de instalación e interruptores eléctricos,

conectores, relés telefónicos, en el sector de automoción como adhesivos y en las arenas de

moldeo de metales.

RESINAS EPOXI. Este tipo de polímeros generalmente no da lugar a productos de

reacción cuando se produce el curado además de presentar poca contracción. Presentan

buena adherencia a otros materiales junto a buena resistencia química, propiedades

mecánicas y buen comportamiento como aislante eléctrico.

Estas resinas se caracterizan por tener dos o más grupos epoxi por molécula, junto a

anillos aromáticos, tal como muestra la estructura de la figura 15.21.

Figura 15.21. Estructura química general de las resinas epoxi.

Para formar los sólidos termoestables, las resinas deben curarse o polimerizarse con

agentes catalíticos y/o de cruzado de cadenas, produciendo el entrecruzado en los sitios

ocupados por los grupos epoxi e hidroxílico, produciendo productos de condensación de

aminas, anhídridos y aldehidos.

Las resinas epoxi se caracterizan por su bajo peso molecular que en estado liquido les

proporciona una elevada movilidad en el proceso, lo que las hace especialmente

http://www.upv.es/materiales/Fcm/Fcm15/Imagenes/Fig15_21.jpg


interesantes como adhesivos, así como la posibilidad de ser licuadas en su forma final para

envasado y encapsulado eléctrico.

Las aplicaciones mas extendidas de estos polímeros son una amplia variedad de

recubrimientos protectores por su resistencia química y mecánica. Dentro de la industria

electrónica se usan por su elevada resistencia dieléctrica, baja contracción en el curado,

buena adhesión y alta humidificación, de aquí su extensa aplicación como aislantes de alto

voltaje.

POLIESTERES INSATURADOS: Estos termoestables tienen un doble enlace de carbono

muy reactivo. El enlace éster se produce por la reacción de un alcohol con un ácido

orgánico, tal como se observa en la figura 15.22, la resina poliéster se forma por la reacción

de un diol (alcohol con dos grupos -OH) con un diácido, que tiene un doble enlace muy

reactivo.

15.22. Reacción de formación de un poliéster lineal.

Los poliésteres se someten a cruzamiento con moléculas del tipo vinilo como el

estireno en presencia de sustancias con radicales libres como los peróxidos.

Estas resinas presentan bajas viscosidades, susceptibles de mezclarse con grandes

cantidades de materiales de relleno y reforzantes (hasta un 80% de fibra de vidrio). Son

usados en la fabricación de paneles de automóvil y prótesis, tuberías, conductos etc.

UREAS Y MELAMINAS: Se producen por reacción controlada de formaldehído con

compuestos que tienen el grupo amino, -NH2-. Los dos tipos de resinas más importantes

son la urea-formaldehído y la melamina-formaldehído, que se producen por mecanismo de

condensación, proporcionando un grupo amino en el extremo de la cadena que da lugar a



una estructura reticular muy rígida con un elevado grado de entrecruzamiento. Se emplean

para placas de pared y receptáculos eléctricos, adhesivos para madera etc.



Sección 15,11 Adhesivos

Capítulo 17 (Materiales para la construcción) Secciones:

17-1Introduccion.

17-2 Estructura de la madera.

17-4 Propiedades mecánicas de la madera.

17-7 Concreto.

17-8 Propiedades del concreto.

17-10Asfalto.

CONCLUSIONES

Como resultado de este trabajo (informe) es posible concluir que existe una relación

entre la infinidad de materiales presentes en la faz de la tierra, que todos estos

materiales ya mencionados anteriormente están interrelacionados entre sí.

Conocimos a fondo las propiedades de cada uno de los materiales tanto mecánicas

como físicas. Su esfuerzo, resistencia y la capacidad de ceder de cada uno, y los

ensayos más conocidos que se les practica a estos materiales.

Supimos cómo realizar una aleación entre estos, para que dé como resultado un

material aleante ferroso o no ferroso, y la importancia de estos ante el mundo ya que

su aplicación se presenta en casi todo lugar a donde veamos.

BIBLIOGRAFIA

INFORMACION EXTRAIDA DEL LIBRO (“CIENCIA EN INGENIERIA DE LOS

MATERIEALES-DONALD ASKELAND-3 EDICION. PDF”)

HTTP://WWW.UTP.EDU.CO/~PUBLIO17/TEMAS_PDF/

PROP_MECANICAS_2.PDF

HTTP://WWW.TEXTOSCIENTIFICOS.COM/POLIMEROS/CLASIFICACION

HTTP://WWW.UCA.EDU.SV/FACULTAD/CLASES/ING/M210031/TEMA

%2017.PDF

HTTP://WWW.COSMOS.COM.MX/WIKI/CYWS/ELASTOMEROS-HULES-

SINTETICOS

HTTP://WWW.UPV.ES/MATERIALES/FCM/FCM15/FCM15_6.HTML





http://www.utp.edu.co/~publio17/temas_pdf/prop_mecanicas_2.pdf

http://www.utp.edu.co/~publio17/temas_pdf/prop_mecanicas_2.pdf

informe 4 ciencia de los materiales aun

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