INTRODUCCIÓN

Hasta finales del siglo pasado se consideraba que las substancias de alto peso

molecular, que a veces aparecían en los experimentos, eran simplemente el

resultado de reacciones fallidas. Desde la segunda guerra mundial se han

desarrollado cientos de polímeros. Un polímero es una macromolécula formada

por la unión de moléculas de menor tamaño que se conocen como monómeros.

Plásticos.- Son polímeros que, bajo condiciones apropiadas de presión y

temperatura, pueden ser modelados. Al contrario de los elastómeros, los plásticos

tienen una rigidez superior y carecen de elasticidad reversible.

Termoplásticos.- Se ablandan con el calor y se endurecen enfriándolos. Todos

los plásticos son polímeros, pero no todos los polímeros son plásticos. La celulosa

es un ejemplo de polímero no plástico.

Objetivo: analizar y conoces acada uno de los materiales compuestos de

polímeros o mejor dicho plásticos para que el lectro comprenda lo que en algún

futuro se puede emplear en la industria y en la vida cotidiana

1

6.1 GENERALIDADES

6.1.1POLIMERIZACIÓN

La reacción por la cual se sintetiza un polímero a partir de sus monómeros se

denomina polimerización. Según el mecanismo por el cual se produce la reacción

de polimerización para dar lugar al polímero, ésta se clasifica como

“polimerización por pasos” o como “polimerización en cadena”. En cualquier caso,

el tamaño de la cadena dependerá de parámetros como la temperatura o el

tiempo de reacción, teniendo cada cadena un tamaño distinto y, por tanto, una

masa molecular distinta, de ahí que se hable de masa promedio del polímero.

La polimerización en etapas (condensación) necesita al menos monómeros

bifuncionales.

Ejemplo: HOOC—R1—NH2

Si reacciona consigo mismo, entonces:

2 HOOC—R1—NH2 HOOC—R1—NH· + ·OC—R1—NH2 + H2O

HOOC—R1-NH—CO—R1—NH2 + H2O

FIG 6.1.1.1

Tacticidad de poliestireno, atáctico, sindiotáctico, isotáctico.

FIG 6.1.1.2

2

La estructura puede ser lineal o también ramificada (aparte de poder presentar

entrecruzamientos). También pueden adoptar otras estructuras, por ejemplo

radiales.

FIG 6.1.1.3

Polimerización del estireno para dar poliestireno

n indica el grado de polimerización

Por otra parte, los polímeros pueden ser lineales, formados por una única cadena

de monómeros, o bien esta cadena puede presentar ramificaciones de mayor o

menor tamaño. También se pueden formar entrecruzamientos provocados por el

enlace entre átomos de distintas cadenas.

La naturaleza química de los monómeros, su masa molecular y otras propiedades

físicas, así como la estructura que presentan, determinan diferentes

características para cada polímero. Por ejemplo, si un polímero presenta

entrecruzamiento, el material será más difícil de fundir que si no presentara

ninguno.

Los enlaces de carbono en los polímeros no son equivalentes entre sí, por eso

dependiendo del orden estereoquímico de los enlaces, un polímero puede ser:

atáctico (sin orden), isotáctico (mismo orden), o sindiotáctico (orden alternante) a

esta conformación se la llama tacticidad. Las propiedades de un polímero pueden

verse modificadas severamente dependiendo de su estereoquímica.

En el caso de que el polímero provenga de un único tipo de monómero se

denomina homopolímero y si proviene de varios monómeros se llama copolímero

o heteropolímero. Por ejemplo, el poliestireno es un homopolímero, pues proviene

de un único tipo de monómero, el estireno, mientras que si se parte de estireno y

acrilonitrilo se puede obtener un copolímero de estos dos monómeros.

3

En los heteropolímeros los monómeros pueden distribuirse de diferentes

maneras, particularmente para polímeros naturales, los monómeros pueden

repetirse de forma aleatoria, informativa (como en los polipéptidos de las

proteínas o en los polinucleótidos de los ácidos nucleicos) o periódica, como en el

peptidoglucano o en algunos polisacáridos.

Los monómeros que conforman la cadena de un copolímero se pueden ubicar en

la cadena principal alternándose según diversos patrones, denominándose

copolímero alternante, copolímero en bloque, copolímero aleatorio, copolímero de

injerto. Para lograr este diseño, la reacción de polimerización y los catalizadores

deben ser los adecuados.

6.1.2PROPIEDADES ELÉCTRICAS

Los polímeros industriales en general son malos conductores eléctricos, por lo

que se emplean masivamente en la industria eléctrica y electrónica como

materiales aislantes. Las baquelitas (resinas fenólicas) sustituyeron con ventaja a

las porcelanas y el vidrio en el aparellaje de baja tensión hace ya muchos años;

termoplásticos como el PVC y los PE, entre otros, se utilizan en la fabricación de

cables eléctricos, llegando en la actualidad a tensiones de aplicación superiores a

los 20 KV, y casi todas las carcasas de los equipos electrónicos se construyen en

termoplásticos de magníficas propiedades mecánicas, además de eléctricas y de

gran duración y resistencia al medio ambiente, como son, por ejemplo, las resinas

ABS.

Para evitar cargas estáticas en aplicaciones que lo requieran, se ha utilizado el

uso de antiestáticos que permite en la superficie del polímero una conducción

parcial de cargas eléctricas.

Evidentemente la principal desventaja de los materiales plásticos en estas

aplicaciones está en relación a la pérdida de características mecánicas y

geométricas con la temperatura. Sin embargo, ya se dispone de materiales que

resisten sin problemas temperaturas relativamente elevadas (superiores a los

200 °C).

4

Las propiedades eléctricas de los polímeros industriales están determinadas

principalmente, por la naturaleza química del material (enlaces covalentes de

mayor o menor polaridad) y son poco sensibles a la microestructura cristalina o

amorfa del material, que afecta mucho más a las propiedades mecánicas. Su

estudio se acomete mediante ensayos de comportamiento en campos eléctricos

de distinta intensidad y frecuencia. Seguidamente se analizan las características

eléctricas de estos materiales.

Los polímeros conductores fueron desarrollados en 1974 y sus aplicaciones aún

están siendo estudiadas.

6.1.3 PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS POLÍMEROS.

Estudios de difracción de rayos X sobre muestras de polietileno comercial,

muestran que este material, constituido por moléculas que pueden contener

desde 1.000 hasta 150.000 grupos CH2 – CH2 presentan regiones con un cierto

ordenamiento cristalino, y otras donde se evidencia un carácter amorfo: a éstas

últimas se les considera defectos del cristal. En este caso las fuerzas

responsables del ordenamiento cuasicristalino, son las llamadas fuerzas de van

der Waals. En otros casos (nylon 66) la responsabilidad del ordenamiento recae

en los enlaces de H. La temperatura tiene mucha importancia en relación al

comportamiento de los polímeros. A temperaturas más bajas los polímeros se

vuelven más duros y con ciertas características vítreas debido a la pérdida de

movimiento relativo entre las cadenas que forman el material. La temperatura en

la cual funden las zonas cristalinas se llama temperatura de fusión (Tf) Otra

temperatura importante es la de descomposición y es conveniente que la misma

sea bastante superior a Tf.

6.1.4 LAS PROPIEDADES MECÁNICAS

Son una consecuencia directa de su composición así como de la estructura

molecular tanto a nivel molecular como supermolecular. Actualmente las

propiedades mecánicas de interés son las de los materiales polímeros y éstas han

de ser mejoradas mediante la modificación de la composición o morfología por

ejemplo, cambiar la temperatura a la que los polímeros se ablandan y recuperan

5

el estado de sólido elástico o también el grado global del orden tridimensional.

Normalmente el incentivo de estudios sobre las propiedades mecánicas es

generalmente debido a la necesidad de correlacionar la respuesta de diferentes

materiales bajo un rango de condiciones con objeto de predecir el desempeño de

estos polímeros en aplicaciones prácticas. Durante mucho tiempo los ensayos

han sido realizados para comprender el comportamiento mecánico de los

materiales plásticos a través de la deformación de la red de polímeros reticulados

y cadenas moleculares enredadas, pero los esfuerzos para describir la

deformación de otros polímeros sólidos en términos de procesos operando a

escala molecular son más recientes. Por lo tanto se considerarán los diferentes

tipos de respuesta mostrados por los polímeros sólidos a diferentes niveles de

tensión aplicados; elasticidad, viscoelasticidad, flujo plástico y fractura.

6.1.5 CLASIFICACIÓN

Existen varias formas posibles de clasificar los polímeros, sin que sean

excluyentes entre sí.

6.1.6 SEGÚN SU ORIGEN

Polímeros naturales. Existen en la naturaleza muchos polímeros y las

biomoléculas que forman los seres vivos son macromoléculas poliméricas.

Por ejemplo, las proteínas, los ácidos nucleicos, los polisacáridos (como la

celulosa y la quitina), el hule o caucho natural, la lignina, etc.

Polímeros semisintéticos. Se obtienen por transformación de polímeros

naturales. Por ejemplo, la nitrocelulosa, el caucho vulcanizado, etc.

Polímeros sintéticos. Muchos polímeros se obtienen industrialmente a

partir de los monómeros. Por ejemplo, el nylon, el poliestireno, el cloruro de

polivinilo (PVC), el polietileno, etc.

6

6.1.7 SEGÚN SU MECANISMO DE POLIMERIZACIÓN

En 1929 Carothers propuso la reacción:

Polímeros de condensación. La reacción de polimerización implica a

cada paso la formación de una molécula de baja masa molecular, por

ejemplo agua.

Polímeros de adición. La polimerización no implica la liberación de ningún

compuesto de baja masa molecular.Esta polimerización se genera cuando

un "catalizador", inicia la reacción. Este catalizador separa la unión doble

carbono en los monómeros, luego aquellos monómeros se unen con otros

debido a los electrones libres, y así se van uniendo uno tras uno hasta que

la reacción termina.

Polímeros formados por etapas. La cadena de polímero va creciendo

gradualmente mientras haya monómeros disponibles, añadiendo un

monómero cada vez. Esta categoría incluye todos los polímeros de

condensación de Carothers y además algunos otros que no liberan

moléculas pequeñas pero sí se forman gradualmente, como por ejemplo

los poliuretanos.

Polímeros formados por reacción en cadena. Cada cadena individual de

polímero se forma a gran velocidad y luego queda inactiva, a pesar de

estar rodeada de monómero.

6.1.8 SEGÚN SU COMPOSICIÓN QUÍMICA

Polímeros orgánicos. Posee en la cadena principal átomos de carbono.

Polímeros orgánicos vinílicos. La cadena principal de sus moléculas está

formada exclusivamente por átomos de carbono.

Dentro de ellos se pueden distinguir:

Poliolefinas, formados mediante la polimerización de olefinas.

Ejemplos: polietileno y polipropileno.

7

Polímeros estirénicos, que incluyen al estireno entre sus

monómeros.

Ejemplos: poliestireno y caucho estireno-butadieno.

Polímeros vinílicos halogenados, que incluyen átomos de

halógenos (cloro, flúor...) en su composición.

Ejemplos: PVC y PTFE.

Polímeros acrílicos. Ejemplos: PMMA

o Polímeros orgánicos no vinílicos. Además de carbono, tienen

átomos de oxígeno o nitrógeno en su cadena principal.

Algunas sub-categorías de importancia:

Poliésteres

Poliamidas

Poliuretanos

Polímeros inorgánicos. Entre otros:

Basados en azufre. Ejemplo: polisulfuros.

Basados en silicio. Ejemplo: silicona.

6.1.9 SEGÚN SUS APLICACIONES

Atendiendo a sus propiedades y usos finales, los polímeros pueden clasificarse

en:

Elastómeros. Son materiales con muy bajo módulo de elasticidad y alta

extensibilidad; es decir, se deforman mucho al someterlos a un esfuerzo

pero recuperan su forma inicial al eliminar el esfuerzo. En cada ciclo de

extensión y contracción los elastómeros absorben energía, una propiedad

denominada resiliencia.

Plásticos. Son aquellos polímeros que, ante un esfuerzo suficientemente

intenso, se deforman irreversiblemente, no pudiendo volver a su forma

8

original. Hay que resaltar que el término plástico se aplica a veces

incorrectamente para referirse a la totalidad de los polímeros.

Fibras. Presentan alto módulo de elasticidad y baja extensibilidad, lo que

permite confeccionar tejidos cuyas dimensiones permanecen estables.

Recubrimientos. Son sustancias, normalmente líquidas, que se adhieren a

la superficie de otros materiales para otorgarles alguna propiedad, por

ejemplo resistencia a la abrasión.

Adhesivos. Son sustancias que combinan una alta adhesión y una alta

cohesión, lo que les permite unir dos o más cuerpos por contacto

superficial.

6.1.10 SEGÚN SU COMPORTAMIENTO AL ELEVAR SU TEMPERATURA

Para clasificar polímeros, una de las formas empíricas más sencillas consiste en

calentarlos por encima de cierta temperatura. Según si el material funde y fluye o

por el contrario no lo hace se diferencian dos tipos de polímeros:

Termoplásticos, que fluyen (pasan al estado líquido) al calentarlos y se

vuelven a endurecer (vuelven al estado solido) al enfriarlos. Su estructura

molecular presenta pocos (o ningún) entrecruzamientos. Ejemplos:

polietileno (PE), polipropileno (PP), cloruro de polivinilo PVC.

Termoestables, que no fluyen, y lo único que conseguimos al calentarlos

es que se descompongan químicamente, en vez de fluir. Este

comportamiento se debe a una estructura con muchos entrecruzamientos,

que impiden los desplazamientos relativos de las moléculas.

Elastómero, plásticos con un comprtamiento elàstico que pueden ser

deformados facilmente sin que se rompan sus enlaces no emodifique su

estructura.

La clasificación termoplásticos / termoestables es independiente de la

clasificación elastómeros / plásticos / fibras. Existen plásticos que presentan un

comportamiento termoplástico y otros que se comportan como termoestables.

Esto constituye de hecho la principal subdivisión del grupo de los plásticos y hace

que a menudo cuando se habla de "los termoestables" en realidad se haga

referencia sólo a "los plásticos termoestables".

9

Pero ello no debe hacer olvidar que los elastómeros también se dividen en

termoestables (la gran mayoría) y termoplásticos (una minoría pero con

aplicaciones muy interesantes).

6.1.11 NOMENCLATURA

Las normas internacionales publicadas por la IUPAC indican que el principio

general para nombrar polímeros es utilizar el prefijo poli- seguido de la unidad

estructural repetitiva (UER) que define al polímero, escrita entre paréntesis. La

UER debe ser nombrada siguiendo las normas convencionales de la IUPAC para

moléculas sencillas.[1]

Ejemplo:

Poli (tio-1,4-fenileno)

Las normas IUPAC se utilizan habitualmente para nombrar los polímeros de

estructura complicada, ya que permiten identificarlos sin ambigüedad en las bases

de datos de artículos científicos.[2] Por el contrario, no suelen ser utilizadas para

los polímeros de estructura más sencilla y de uso común principalmente porque

estos polímeros fueron inventados antes de que se publicasen las primeras

normas IUPAC, en 1952, y por tanto sus nombres "comunes" o "tradicionales" ya

se habían popularizado.

En la práctica, los polímeros de uso común se suelen nombrar según alguna de

las siguientes opciones:

Sufijo poli- seguido del monómero del que se obtiene el polímero. Esta

convención es diferente de la IUPAC porque el monómero no siempre

coincide con la UER y además se nombra sin paréntesis y en muchos

casos según una nomenclatura "tradicional", no la IUPAC. Ejemplos:

polietileno frente a poli (metileno); poliestireno frente a poli(1-feniletileno)

10

Monómero UER Polímero

Sistema

tradicionaletileno polietileno

Sistema IUPAC etenometilen

opoli (metileno)

Monómero UER Polímero

Sistema

tradicionalestireno poliestireno

Sistema IUPAC fenileteno 1-feniletileno poli(1-feniletileno)

Para copolímeros se suelen listar simplemente los monómeros que los

forman, a veces precedidos de las palabras caucho o goma si se trata de

un elastómero o bien resina si es un plástico. Ejemplos: acrilonitrilo

butadieno estireno; caucho estireno-butadieno; resina fenol-formaldehído.

11

Es frecuente también el uso indebido de marcas comerciales como

sinónimos del polímero, independientemente de la empresa que lo

fabrique. Ejemplos: Nylon para poliamida; Teflon para politetrafluoretileno;

Neopreno para policloropreno.

La IUPAC reconoce que los nombres tradicionales están firmemente asentados

por su uso y no pretende abolirlos sino solo ir reduciendo paulatinamente su

utilización en las publicaciones científicas[.]

6.1.12 HISTORIA

Los polímeros naturales, por ejemplo la lana, la seda, la celulosa, etc., se han

empleado profusamente y han tenido mucha importancia a lo largo de la historia.

Sin embargo, hasta finales del siglo XIX no aparecieron los primeros polímeros

sintéticos, como por ejemplo el celuloide.

Los primeros polímeros que se sintetizaron se obtenían a través de

transformaciones de polímeros naturales. En 1839 Charles Goodyear realiza el

vulcanizado del caucho. El nitrato de celulosa se sintetizó accidentalmente en el

año 1846 por el químico Christian Friedrich Schönbein y en 1868, John W. Hyatt

sintetizó el celuloide a partir de nitrato de celulosa.

El primer polímero totalmente sintético se obtuvo en 1909, cuando el químico

belga Leo Hendrik Baekeland fabrica la baquelita a partir de formaldehído y fenol.

Otros polímeros importantes se sinterizaron en años siguientes, por ejemplo el

poliestireno (PS) en 1911 o el poli (cloruro de vinilo) (PVC) en 1912.

En 1922, el químico alemán Hermann Staudinger comienza a estudiar los

polímeros y en 1926 expone su hipótesis de que se trata de largas cadenas de

unidades pequeñas unidas por enlaces covalentes. Propuso las fórmulas

estructurales del poliestireno y del polioximetileno, tal como las conocemos

actualmente, como cadenas moleculares gigantes, formadas por la asociación

mediante enlace covalente de ciertos grupos atómicos llamados "unidades

estructurales". Este concepto se convirtió en "fundamento" de la química

macromolecular sólo a partir de 1930, cuando fue aceptado ampliamente. En

1953 recibió el Premio Nobel de Química por su trabajo.

12

Wallace Carothers, trabajando en la empresa DuPont desde 1928, desarrolló un

gran número de nuevos polímeros: poliésteres, poliamidas, neopreno, etc.

La Segunda Guerra Mundial contribuyó al avance en la investigación de

polímeros. Por ejemplo, fue muy importante la sustitución del caucho natural por

caucho sintético.

En los años 1950 el alemán Karl Ziegler y el italiano Giulio Natta desarrollaron los

catalizadores de Ziegler-Natta y obtuvieron el Premio Nobel de Química en 1963.

Otro Premio Nobel de Química fue concedido por sus estudios de polímeros a

Paul J. Flory en 1974.

6.2MOLDEO EN POLIMEROS

1. Moldeo por inyección

2. Moldeo por extrusión

3. Moldeo por soplado

4. Moldeo por vacío

5. Calandrado

6.2.1 MOLDEO POR INYECCIÓN

Un émbolo o pistón de inyección se mueve rápidamente hacia adelante y hacia

atrás para empujar el plástico ablandado por el calor a través del espacio

existente entre las paredes del cilindro y una pieza recalentada y situada en el

centro de aquél. Esta pieza central se emplea, dada la pequeña conductividad

térmica de los plásticos, de forma que la superficie de calefacción del cilindro es

grande y el espesor de la capa plástica calentada es pequeño. Bajo la acción

combinada del calor y la presión ejercida por el pistón de inyección, el polímero es

lo bastante fluido como para llegar al molde frío donde toma forma la pieza en

cuestión. El polímero estará lo suficiente fluido como para llenar el molde frío.

Pasado un tiempo breve dentro del molde cerrado, el plástico solidifica, el molde

13

se abre y la pieza es removida. El ritmo de producción es muy rápido, de escasos

segundos.

FIG 6.2.1.1

6.2.2 MOLDEO POR EXTRUSIÓN

En el moldeo por extrusión se utiliza un transportador de tornillo helicoidal. El

polímero es transportado desde la tolva, a través de la cámara de calentamiento,

hasta la boca de descarga, en una corriente continua. A partir de gránulos sólidos,

el polímero emerge de la matriz de extrusión en un estado blando. Como la

abertura de la boca de la matriz tiene la forma del producto que se desea obtener,

el proceso es continuo. Posteriormente se corta en la medida adecuada.

FIG 6.2.1.2

Extrusión de film tubular

14

En esto proceso se funde polietileno de baja densidad. El fundido es extruído a

través de una matriz anular. Se introduce aire inflando el tubo del polímero

extruído para formar una burbuja del diámetro requerido, la que es enfriada por

una corriente de aire. El film es arrastrado por un par de rodillos que aplastan la

burbuja manteniendo así el aire empleado para inflar la burbuja dentro de ella.

6.2.3 MOLDEO POR INSUFLACIÓN DE AIRE

Es un proceso usado para hacer formas huecas (botellas, recipientes). Un cilindro

plástico de paredes delgadas es extruído y luego cortado en el largo que se

desea. Luego el cilindro se coloca en un molde que se cierra sobre el polímero

ablandado y le suprime su parte inferior cortándola. Una corriente de aire o vapor

es insuflado por el otro extremo y expande el material hasta llenar la cavidad. El

molde es enfriado para el fraguado.

6.2.4 MOLDEO POR VACÍO

Mediante este proceso se comprime una chapa de resina termoplástica

ablandada por el calor contra un molde frío. La chapa toma y conserva la forma

del molde. Este método se emplea para revestimientos interiores (puertas de

heladeras, gabinetes.).

6.2.5 CALANDRADO

El proceso se emplea para la fabricación de chapas y películas plásticas. Consiste

en pasar un polímero convertido en una masa blanda entre una serie de rodillos

15

calentados. A medida que el polímero pasa a través de los rodillos se forma" un

producto uniforme. El último par do rodillos se ajustan para dar el espesor

deseado. El sistema de rodillos de enfriamiento da a las chapas o películas su

estructura molecular permanente.

6.2.6 MOLDEO POR COMPRESIÓN

Se emplean polímeros termorrígidos. Una vez comenzado el calentamiento, un

plástico termorrígido continúa endureciéndose. En el moldeado por compresión, el

material se coloca en el molde abierto. Un taco calentado aplica suficiente calor y

presión para ablandar el polímero termorrígido y llenar la cavidad del molde.

6.2.7 MODELADO DE LAMINADOS

El modelado para chapas se emplea para los laminados empleándose telas u

otros materiales impregnados. El material se impregna en la resina, se calienta y

se hace entrar a presión en el molde. Mantenidos en posición bajo la acción del

calor y la presión, los materiales se funden formando una densa y sólida masa en

forma de lámina.

6.2.8 PROCESO DE FUNDICIÓN

En este proceso no se requiere calor ni presión.

El plástico fluido se vierte en un molde, o el polímero sólido que puede ser licuado

mediante solventes o catalizadores.

En la fundición, el polímero se coloca en un molde y se solidifica por una reacción

química llamada Vulcanización. Si el plástico se solidifica por el añadido de ciertos

catalizadores, se dice que está vulcanizado.

El equipo y los moldes necesarios para el proceso son de bajo costo.

6.2.9 PROCESO DE LECHO FLUIDIFICADO

Luego tenemos un interesante proceso, particularmente útil para cubrir una gran

variedad de artículos con una capa o envoltura de plástico de grosor bastante

16

uniforme. La pieza metálica a cubrir se calienta en un horno a temperatura

superior al punto de fusión del polímero que se va a aplicar. Una vez calentada,

se sumerge de inmediato en un recipiente lleno de partículas de polímero en

polvo que se tornan, "fluidas" mediante el aire introducido por un soplete o fuelle

desde la parte inferior del recipiente.

Como la temperatura del metal es superior al punto de fusión del plástico,

enseguida empieza a formarse una capa sobre el metal caliente. El grosor de esa

capa está determinado por el tiempo durante el cual la parte metálica queda

sumergida en la masa esponjosa de polvo. Cuando se ha obtenido el grosor que

se desea, la pieza se retira y luego se hace pasar por un horno para la fusión final

del polímero.

El secreto de obtener una buena capa fluidificada es el chorro de aire a baja

presión dirigido hacia arriba a través del polímero pulverizado, para conservar al

material en estado esponjoso. Con la debida presión de aire, la masa esponjosa

de polvo se comporta como un líquido, facilitando la inmersión del metal calentado

en el lecho fluidificado y obteniendo así una capa uniforme.

Muchos tipos de objetos metálicos reciben capas de plástico uniformes y

completas sumergiéndolas a temperaturas superiores al punto de fusión del

plástico. Artículos como canastos de alambre para lavaplatos, carritos para hacer

compras, complejas chapas metálicas estampadas, quedan totalmente cubiertas y

embellecidas por el proceso de Lecho fluidificado. La capa obtenida queda libre

de gotas o imperfecciones similares y rincones no cubiertos, como sucede

comúnmente cuando se pintan.

6.3 TIPOS Y PROPIEDADES DE POLÍMEROS DE INGENIERÍA

6.3.1 POLIMEROS COMUNES

• Polietileno (PE) (HDPE o LDPE, alta o baja densidad).

• Polipropileno (PP).

• Poliestireno (PS).

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• Poliuretano (PU).

• Policloruro de vinilo (PVC).

• Politereftalato de etileno (PET).

• Polimetilmetacrilato (PMMA).

6.3.2 POLIETILENO

• El polietileno (PE) es químicamente el polímero más simple. Se representa

con su unidad repetitiva (CH2-CH2)n. Por su alta producción mundial

(aproximadamente 60 millones de toneladas son producidas anualmente

(2005) alrededor del mundo) es también el más barato, siendo uno de los

plásticos más comunes. Es químicamente inerte. Se obtiene de la

polimerización del etileno (de fórmula química CH2=CH2 y llamado eteno

por la IUPAC), del que deriva su nombre.

6.3.3 PROPIEDADES

El polietileno se usa para diferentes tipos de productos finales, para cada uno de

ellos se utilizan también diferentes procesos, entre los más comunes se

encuentran:

• Extrusión: Película, cables, hilos, tuberías.

• Co-Extrusión: Películas y láminas multicapa.

• Moldeo por inyección: Partes en tercera dimensión con formas

complicadas.

• Inyección y soplado: Botellas de diferentes tamaños

• extrusión y soplado: Bolsas o tubos de calibre delgado

• extrusión y soplado de cuerpos huecos: Botellas de diferentes tamaños

• Rotomoldeo: Depósitos y formas huecas de grandes dimensiones

El polietileno tiene un color lechoso translúcido, este color se puede modificar con

tres procedimientos comunes:

18

• Añadir pigmento polvo al PE antes de su procesamiento

• Colorear todo el PE antes de su procesamiento

• Usar un concentrado de color (conocido en inglés como masterbatch), el

cual representa la forma más económica y fácil de colorear un polímero.

6.3.4 POLIPROPILENO

• El polipropileno (PP) es el polímero termoplástico, parcialmente cristalino,

que se obtiene de la polimerización del propileno (o propeno). Pertenece al

grupo de las poliolefinas y es utilizado en una amplia variedad de

aplicaciones que incluyen empaques para alimentos, tejidos, equipo de

laboratorio, componentes automotrices y películas transparentes. Tiene

gran resistencia contra diversos solventes químicos, así como contra

álcalis y ácidos.

6.3.5 PROPIEDADES

El PP isotáctico comercial 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.

6.3.6 POLIESTIRENO

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El Poliestireno (PS) es un polímero termoplástico que se obtiene de la

polimerización del estireno. Existen cuatro tipos principales: el PS cristal, que es

transparente, rígido y quebradizo; el Poliestireno de alto impacto, resistente y

opaco, el Poliestireno expandido, muy ligero, y el Poliestireno extrusionado,

similar al expandido pero más denso e impermeable.

Las aplicaciones principales del PS choque y el PS cristal son la fabricación de

envases mediante extrusión- termoformado, y de objetos diversos mediante

moldeo por inyección. Las formas expandida y extruida se emplean

principalmente como aislantes térmicos en construcción.

PROPIEDADES

• Las ventajas principales del Poliestireno son su facilidad de uso y su costo

relativamente bajo. Sus principales desventajas son su baja resistencia a la

alta temperatura (se deforma a menos de 100 °C, excepto en el caso del

Poliestireno sindiotáctico) y su resistencia mecánica modesta. Estas

ventajas y desventajas determinan las aplicaciones de los distintos tipos de

Poliestireno.

POLIURETANO

• El poliuretano (PUR) es un polímero que se obtiene mediante

condensación de polioles combinados con polisocianatos.

• Se subdivide en dos grandes grupos: termoestables (este artículo) y

termoplásticos (poliuretano termoplástico). Los poliuretanos termoestables

más habituales son espumas, muy utilizadas como aislantes térmicos y

como espumas resilientes; pero también existen poliuretanos que son

elástómeros, adhesivos y selladores de alto rendimiento, pinturas, fibras,

sellantes, para embalajes, juntas, preservativos, componentes de

automóvil, en la industria de la construcción, del mueble y múltiples

aplicaciones más.

PROPIEDADES

• Sus propiedades mecánicas pueden variar en gran medida por el empleo

de diferentes isocianatos o dioles como, por ejemplo, el polietilenglicol. La

20

adición de cantidades variables de agua provoca la generación de más o

menos cantidad de dióxido de carbono, el cual aumenta el volumen del

producto en forma de burbujas.

POLICLORURO DE VINILO

• El Policloruro de vinilo o PVC (del inglés polyvinyl chloride) es un polímero

termoplástico.

• Se presenta como un material blanco que comienza a reblandecer

alrededor de los 80 °C y se descompone sobre 140 °C. Cabe mencionar

que es un polímero por adición y además una resina que resulta de la

polimerización del cloruro de vinilo o cloroetileno. Tiene una muy buena

resistencia eléctrica y a la llama.

PROPIEDADES

• Tiene una elevada resistencia a la abrasión, junto con una baja densidad

(1,4 g/cm3), buena resistencia mecánica y al impacto, lo que lo hace

común e ideal para la edificación y construcción.

• Al utilizar aditivos tales como estabilizantes, plastificantes entre otros, el

PVC puede transformarse en un material rígido o flexible, característica

que le permite ser usado en un gran número de aplicaciones.

• Es estable e inerte por lo que se emplea extensivamente donde la higiene

es una prioridad, por ejemplo los catéteres y las bolsas para sangre y

hemoderivados están fabricadas con PVC, así como muchas tuberías de

agua potable.

• Es un material altamente resistente, los productos de PVC pueden durar

hasta más de sesenta años como se comprueba en aplicaciones tales

como tuberías para conducción de agua potable y sanitarios; de acuerdo al

estado de las instalaciones se espera una prolongada duración del PVC así

como ocurre con los marcos de puertas y ventanas.

21

TEREFTALATO DE POLIETILENO

El Tereftalato de polietileno, politereftalato de etileno, polietilentereftalato o

polietileno Tereftalato (más conocido por sus siglas en inglés PET,

Polyethylene Terephtalate) es un tipo de plástico muy usado en envases de

bebidas y textiles. Algunas compañías manufacturan el PET y otros

poliésteres bajo diferentes marcas comerciales, por ejemplo, en los

Estados Unidos y Gran Bretaña usan los nombres de Mylar y Melinex.

Químicamente el PET es un polímero que se obtiene mediante una

reacción de policondensación entre el ácido tereftálico y el etilenglicol.

Pertenece al grupo de materiales sintéticos denominados poliésteres.

• Es un polímero termoplástico lineal, con un alto grado de cristalinidad.

Como todos los termoplásticos puede ser procesado mediante Extrusión,

inyección, inyección y soplado, soplado de preforma y termoconformado.

PROPIEDADES

Presenta como características más relevantes:

• Alta transparencia, aunque admite cargas de colorantes.

• Alta resistencia al desgaste y corrosión.

• Muy buen coeficiente de deslizamiento.

• Buena resistencia química y térmica.

• Muy buena barrera a CO2, aceptable barrera a O2 y humedad.

• Compatible con otros materiales barrera que mejoran en su conjunto la

calidad barrera de los envases y por lo tanto permiten su uso en mercados

específicos.

• Reciclable, aunque tiende a disminuir su viscosidad con la historia térmica.

22

• Aprobado para su uso en productos que deban estar en contacto con

productos alimentarios.

• Las propiedades físicas del PET y su capacidad para cumplir diversas

especificaciones técnicas han sido las razones por las que el material haya

alcanzado un desarrollo relevante en la producción de fibras textiles y en la

producción de una gran diversidad de envases, especialmente en la

producción de botellas, bandejas, flejes y láminas.

POLIMETILMETACRILATO

• Dentro de los plásticos de ingeniería podemos encontrarlo como

Polimetilmetacrilato, también conocido por sus siglas PMMA. El acrílico se

obtiene de la polimerización del metacrilato de metilo y la presentación más

frecuente que se encuentra en la industria del plástico es en gránulos

('pellets' en inglés) o en láminas. Los gránulos son para el proceso de

inyección o extrusión y las láminas para termoformado o para mecanizado.

• Compite en cuanto a aplicaciones con otros plásticos como el

policarbonato (PC) o el Poliestireno (PS), pero el acrílico se destaca frente

a otros plásticos transparentes en cuanto a resistencia a la intemperie,

transparencia y resistencia al rayado.

PROPIEDADES

Entre sus propiedades destacan:

• Transparencia de alrededor del 93%. El más transparente de los plásticos.

• Alta resistencia al impacto, de unas 10 a 20 veces la del vidrio.

• Resistente a la intemperie y a los rayos ultravioleta. No hay un

envejecimiento apreciable en 10 años de exposición exterior.

• Excelente aislante térmico y acústico.

• Ligero en comparación con el vidrio (aproximadamente la mitad), con una

densidad de unos 1190 kg/m3 es sólo un poco más pesado que el agua.

23

• De dureza similar a la del aluminio: se raya fácilmente con cualquier objeto

metálico, como un clip.

• De fácil combustión, no se apaga al ser retirado del fuego. Sus gases

tienen olor afrutado y crepita al arder. No produce ningún gas tóxico al

arder por lo que lo podemos considerar un producto muy seguro para

elementos próximos a las personas al igual que la madera.

• Gran facilidad de mecanización y moldeo.

POLIMEROS DE INGENIERIA

Nylon (poliamida 6, PA 6).

Policaprolactona.

Poliurea.

Policarbonato.

Poliacrilonitrilo.

Acrilonitrilo Butadieno Estireno (ABS).

Poliéster.

Estireno Acrilonitrilo (SAN).

Poliuretano Termoplástico (TPU).

NYLON

• Es un polímero artificial que pertenece al grupo de las poliamidas. Se

genera formalmente por policondensación de un diácido con una diamina.

La cantidad de átomos de carbono en las cadenas de la amina y del ácido

se puede indicar detrás de los iniciales de poliamida. El más conocido, el

PA6.6 es por lo tanto el producto formal del ácido butandicarboxílico (ácido

adípico) y la hexametilendiamina.

PROPIEDADES

Resistencia

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• Resistencia Química Compuesto Valor Alcoholes Buena Cetonas Buena

Grasas y Aceites Mala Halógenos Hidrocarburos Aromáticos.

• Su viscosidad de fundido es muy baja, lo cual puede acarrear dificultades

en la transformación industrial, y su exposición al intemperie puede causar

una fragilización y un cambio de color salvo si hay estabilización o

protección previa.

• Al nailon se le puede agregar fibra de vidrio para proporcionar un

incremento en la rigidez.

• Es un polímero cristalino ya que se le da un tiempo para que se organice y

se enfríe lentamente, siendo por esto muy resistente.

Punto de fusión y solubilidad

• El nailon es soluble en fenol, cresol y ácido fórmico. Su punto de fusión es

de 263 °C.

POLICAPROLACTONA

• La Policaprolactona (PCL) es un polímero biodegradable con bajo punto de

fusión -alrededor de 60 °C - y una temperatura de transición vítrea de

aproximadamente −60 °C.

• El PCL puede obtenerse mediante la polimerización de anillo abierto de ε-

caprolactona, usando un catalizador como el octanato de estaño. El

polímero es usado frecuentemente como aditivo de resinas para mejorar

sus propiedades, por ejemplo resistencia al impacto.

• Su compatibilidad con muchos otros materiales permite utilizarlo en

mezclas con almidón para disminuir costes y mejorar la biodegradación, o

como aditivo del PVC.

25

POLIUREA

• Las Poliureas son una familia de polímeros sintéticos que se obtienen de la

reacción de un diisocianato con una diamina, es una reacción de

polimerización por condensación similar a la del poliuretano, excepto

porque en este caso el enlace formado corresponde al enlace urea, por

esto es llamada poliurea.

• La reacción general de las poliureas involucra un diisocianato y una

diamina; por lo tanto los diferentes polímeros obtenidos dependerán del

número y tipo de grupos presentes entre los grupos amino de la diamina y

los grupos isocianato.

PROPIEDADES

• la Poliurea puede alcanzar grandes elongaciones y resistencia a la

abrasión, mientras que el poliuretano posee grandes propiedades

químicas. Desde el punto de vista de la estructura molecular, la poliurea es

aquella generada sólo por la unión de diisocianatos y aminas en la reacción

formando el enlace urea, cuando existen también enlaces poliol, se tiene el

producto "híbrido", mientras que si solo se tienen enlaces poliol el producto

es llamado poliuretano.

• Las poliuras pueden ser clasificadas en alifáticas o aromáticas según sea

su estructura química. Mientras una poliurea aromática es de menor costo,

presenta decoloración frente a la radiación UV y son más rígidas por la

naturaleza de los anillos aromáticos; mientras que las poliureas alifáticas

son de precio mayor pero son resistentes a la radiación UV.

• Para obtener distintos tipos de poliurea pueden ser modificados la distinta

mezcla de aminas y isocianatos utilizados. Actualmente se están

desarrollando poliureas termoplásticas y transparentes pero aún no han

sido lanzadas al mercado.

26

POLICARBONATO

• El policarbonato es un grupo de termoplásticos fácil de trabajar, moldear y

termoformar, y son utilizados ampliamente en la manufactura moderna. El

nombre "policarbonato" se basa en que se trata de polímeros que

presentan grupos funcionales unidos por grupos carbonato en una larga

cadena molecular.

• También el monóxido de carbono fue usado para sintetizar C1 en escala

industrial y producir difenil carbonato, que luego se esterifica con un

derivado difenólico para obtener carbonatos poliaromáticos.

• Teniendo en cuenta la síntesis de C1, se puede dividir a los policarbonatos

en carbonatos poliaromáticos y carbonatos polialifáticos. Estos últimos son

producto de la reacción del dióxido de carbono con epóxidos, teniendo en

cuenta que la estabilidad termodinámica del dióxido de carbono requiere

usar catalizadores.

PROPIEDADES

• Una densidad de 1.20 g/cm3.

• Un rango de uso desde -100°C a +135°C.

• Un punto de fusión cercano a 250°C.

• Un índice de refracción igual a 1.585 ± 0.001.

• Una característica de incombustibilidad.

• Absorción de Agua - Equilibrio (%) 0,35.

• Absorción de Agua - en 24 horas (%) 0,1.

• Densidad (g/cm3) 1.20.

• Inflamabilidad V0-V2.

• Resistencia a los Ultra-violetas Aceptable.

POLIACRILONITRILO

27

• El Poliacrilonitrilo (PAN) es un polímero utilizado en la fabricación de fibras

sintéticas, se utiliza, por ejemplo, para hacer suéteres y para fabricar telas

para carpas.

• El Poliacrilonitrilo se utiliza frecuentemente para hacer otro compuesto del

tipo polimérico, la fibra de carbono en hornos de alta temperatura en

ausencia de oxígeno. Pero los copolímeros que contienen principalmente

Poliacrilonitrilo, se utilizan como fibras para hacer tejidos, como medias y

suéteres, o también productos para ser expuestos a la intemperie, como

carpas y otros. Si la etiqueta de cierta prenda de vestir dice "acrílico",

entonces es porque la prenda está hecha con algún copolímeros de

Poliacrilonitrilo. Generalmente son copolímeros de Acrilonitrilo y metil

acrilato, o Acrilonitrilo y metil metacrilato:

• A veces también hacemos los copolímeros a partir de Acrilonitrilo y cloruro

de vinilo. Estos copolímeros son retardantes de llama y las fibras hechas

de ellos se llaman fibras modacrílicas.

ACRILONITRILO BUTADIENO ESTIRENO

El Acrilonitrilo Butadieno Estireno o ABS es un plástico muy resistente al

impacto (golpes) muy utilizado en automoción y otros usos tanto

industriales como domésticos. Es un termoplástico amorfo.

• Se le llama plástico de ingeniería, debido a que es un plástico cuya

elaboración y procesamiento es más complejo que los plásticos comunes,

como son las polioleofinas (polietileno, polipropileno).

PROPIEDADES Y APLICACIONES

• El rasgo más importante del ABS es su gran tenacidad, incluso a baja

temperatura (sigue siendo tenaz a -40 °C). Además es duro y rígido;

resistencia química aceptable; baja absorción de agua, por lo tanto buena

estabilidad dimensional; alta resistencia a la abrasión; se recubre con una

capa metálica con facilidad.

• El ABS se puede, en una de sus variantes, cromar por electrólisis dándole

distintos baños de metal a los cuales es receptivo.

28

Se utiliza comúnmente en aplicaciones:

• Automotrices: Partes cromadas, partes internas en las vestiduras e

interiores y partes externas pintadas en color carrocería. Para partes no

pintadas se usa el ASA.

• Jugueteras: Bloques de LEGO y Airsoft.

• Electrónicas: Como carcasas de televisores, radios, ordenadores, ratones,

impresoras.

Oficina: En grapadoras, carpetas pesadas.

POLIÉSTER

El poliéster (C10H8O4) es una categoría de polímeros que contiene el grupo

funcional éster en su cadena principal. Los poliésteres que existen en la

naturaleza son conocidos desde 1830, pero el término poliéster

generalmente se refiere a los poliésteres sintéticos (plásticos),

provenientes de fracciones pesadas del petróleo. El poliéster termoplástico

más conocido es el PET. El PET está formado sintéticamente con

etilenglicol más Tereftalato de dimetilo, produciendo el polímero o

poltericoletano.

Como resultado del proceso de polimerización, se obtiene la fibra, que en

sus inicios fue la base para la elaboración de los hilos para coser y que

actualmente tiene múltiples aplicaciones, como la fabricación de botellas de

plástico que anteriormente se elaboraban con PVC. Se obtiene a través de

la condensación de dioles (grupo funcional dihidroxilo).

• Las resinas de poliéster (termoestables) son usadas también como matriz

para la construcción de equipos, tuberías anticorrosivas y fabricación de

pinturas. Para dar mayor resistencia mecánica suelen ir reforzadas con

cortante, también llamado endurecedor o catalizador, sin purificar.

• El poliéster es una resina termoestable obtenida por polimerización del

estireno y otros productos químicos. Se endurece a la temperatura

ordinaria y es muy resistente a la humedad, a los productos químicos y a

29

las fuerzas mecánicas. Se usa en la fabricación de fibras, recubrimientos

de láminas, etc.

ESTIRENO ACRILONITRILO

El Estireno Acrilonitrilo es un polímero de la familia de los estirénicos (junto con el

Acrilonitrilo Butadieno Estireno y el Poliestireno), es decir, que está basado en

estireno. Es un polímero termoplástico conformado por unidades repetitivas de

Estireno y Acrilonitrilo. Se designa como SAN (por sus siglas en inglés, Styrene

Acrylonitrile

PROPIEDADES Y APLICACIONES

El Estireno Acrilonitrilo es un polímero que se caracteriza por:

• Buena resistencia térmica y química.

• Mejor resistencia al impacto que el Poliestireno sin modificar.

• Es transparente.

• Muy buena procesabilidad, es decir, se puede procesar por los métodos de

conformado empleados para los termoplásticos, como inyección y

extrusión.

• Copia detalles de molde con gran fidelidad.

• Es tenaz.

Algunas de sus aplicaciones son:

• Componentes para automóviles.

• Utensilios de cocina.

• Bandejas y componentes internos de las neveras.

• Artículos médicos.

• Estuches para cosméticos.

• Artículos para el hogar.

30

POLIURETANO TERMOPLÁSTICO

• El Poliuretano Termoplástico es una de las variedades existentes dentro de

los poliuretanos. Es un polímero elastómerico lineal y, por ello,

termoplástico. No requiere vulcanización para su procesado, pero en el año

2008 se ha introducido un novedoso proceso para reticularlo. Este

elastómero puede ser conformado por los procesos habituales para

termoplásticos, como moldeo por inyección, extrusión y soplado. Se

designa comúnmente como TPU (TPU, Thermoplastic Polyurethane). El

Poliuretano Termoplástico se caracteriza por su alta resistencia a la

abrasión, al desgaste, al desgarre, al oxígeno, al ozono y a las bajas

temperaturas. Esta combinación de propiedades hace del Poliuretano

Termoplástico un plástico de ingeniería; por esta razón, se utiliza en

aplicaciones especiales.

El Poliuretano termoplástico es un elastómero que se caracteriza por:

• Alta resistencia al desgaste y a la abrasión.

• Alta resistencia a la tracción y al desgarre.

• Muy buena capacidad de amortiguación.

• Muy buena flexibilidad a bajas temperaturas.

• Alta resistencia a grasas, aceites, oxígeno y ozono.

• Es tenaz.

• Excelente recuperación elástica, especialmente cuando se ha reticulado

con aditivivos específicos (reticulantes).

• Solidez a la luz (alifáticos).

31

REOLOGIA Y ORIENTACION

Reologia

    Un modelo de resistencia de materiales establece una relación entre las fuerza

aplicadas, también llamadas cargas o acciones, y los esfuerzos y

desplazamientos inducidos por ellas. Típicamente las simplificaciones

geométricas y las restricciones impuestas sobre el modo de aplicación de las

cargas hacen que el campo de deformaciones y tensiones sean sencillos de

calcular.

Para el diseño mecánico de elementos con geometrías complicadas la resistencia

de materiales suele ser insuficiente y es necesario usar técnicas basadas en la

teoría de la elasticidad o la mecánica de sólidos deformables más generales.

Esos problemas planteados en términos de tensiones y deformaciones pueden

entonces ser resueltos de forma muy aproximada con métodos numéricos como

el análisis por elementos finitos.

Orientación:

Hipótesis cinemática establece como serán las deformaciones o el campo

de desplazamientos para un determinado tipo de elementos bajo cierto tipo

de solicitudes. Para piezas prismáticas las hipótesis más comunes son la

hipótesis de Bernouilli-Navier para la flexión(vivalITL) y la hipótesis de

Saint-Venant para la torsión.

Ecuación constitutiva que establece una relación entre las deformaciones o

desplazamientos deducibles de la hipótesis cinemática y las tensiones

asociadas. Estas ecuaciones son casos particulares de las ecuaciones de

Lamé-Hooke.

Ecuaciones de equivalencia, son ecuaciones en forma de(lo) integral que

relacionan las tensiones con los esfuerzos internos.

Ecuaciones de equilibrio que relacionan los esfuerzos internos con las

fuerzas exteriores.

En las aplicaciones prácticas el (donload)análisis es sencillo, se construye un

esquema ideal de cálculo formado por elementos unidimensionales o

32

bidimensionales, y se aplican fórmulas preestablecidas en base al tipo de

solicitación que presentan los elementos. Esas fórmulas preestablecidas que no

necesitan ser deducidas para cada caso, se basan en el esquema de cuatro

puntos anterior. Más concretamente la resolución práctica de un problema de

resistencia de materiales sigue los siguientes pasos:

1. Cálculo de esfuerzos, se plantean las ecuaciones de equilibrio y ecuaciones de

compatibilidad que sean necesarias para encontrar los esfuerzos internos en

función de las fuerzas aplicadas.

2. Análisis resistente, se calculan las tensiones a partir de los esfuerzos internos.

La relación entre tensiones y deformaciones depende del tipo de solicitación y de

la hipótesis cinemática asociada: flexión de Bernouilli, flexión de Timoshenko,

tracción, pandeo, torsión de Coulomb, teoría de Collignon para tensiones

cortantes, etc.

3. Análisis de rigidez, se calculan los(of) desplazamientos máximos a partir de las

fuerzas aplicadas o los esfuerzos internos. Para ello puede recurrirse

directamente a la forma de la hipótesis cinemática o bien a la ecuación de la curva

elástica, las fórmulas vectoriales de Navier-Bresse o los teoremas de Castigliano.

En elementos lineales rectos las coordenadas cartesianas para representar la

geometría y expresar tensiones y esfuerzos, se escogen normalmente con el eje

X paralelo al eje baricéntrico de la pieza, y los ejes Y y Z coincidiendo con las

direcciones principales de inercia.

MAQUINAS

Máquina herramienta, máquina estacionaria y motorizada que se utiliza para dar

forma o modelar materiales sólidos, especialmente metales. El modelado se

consigue eliminando parte del material de la pieza o estampándola con una forma

determinada. Son la base de la industriamoderna y se utilizan directa o

indirectamente para fabricar piezas de máquinas y herramientas. Estas máquinas

pueden clasificarse en tres categorías: máquinas desbastadoras convencionales,

prensas y máquinas herramientas especiales. Las máquinas desbastadoras

convencionales dan forma a la pieza cortando la parte no deseada del material y

produciendo virutas. Las prensas utilizan diversos métodos de modelado, como

cizallamiento, prensado o estirado. Las máquinas herramientas especiales utilizan

la energía luminosa, eléctrica, química o sonora, gases a altas temperaturas y

33

haces de partículas de alta energía para dar forma a materiales especiales y

aleaciones utilizadas en la tecnología moderna.

MAQUINAS Y HERRAMIENTAS CONVENCIONALES

     Entre las máquinas herramientas básicas se encuentran el torno, las

perfiladoras, las cepilladoras y las fresadoras. Hay además máquinas

taladradoras y perforadoras, pulidoras, sierras y diferentes tipos de máquinas para

la deformación del metal.

TORNO

    El famoso torno, la máquina giratoria más común y más antigua, sujeta una

pieza de metal o de madera y la hace girar mientras un útil de corte da forma al

objeto. El útil puede moverse paralela o perpendicularmente a la direcciónde giro,

para obtener piezas con partes cilíndricas o cónicas, o para cortar acanaladuras.

Empleando útiles especiales un torno puede utilizarse también para obtener

superficies lisas, como las producidas por una fresadora, o para taladrar orificios

en la pieza.  

PERFILADORA

        La perfiladora se utiliza para obtener superficies lisas. El útil se desliza sobre

una pieza fija y efectúa un primer recorrido para cortar salientes, volviendo a la

posición original para realizar el mismo recorrido tras un breve desplazamiento

lateral. Esta máquina utiliza un útil de una sola punta y es lenta, porque depende

de los recorridos que se efectúen hacia adelante y hacia atrás. Por esta razón no

se suele utilizar en las líneas de producción, pero sí en fábricas de herramientas y

troqueles o en talleres que fabrican series pequeñas y que requieren mayor

flexibilidad.  

 CEPILLADORA

        Esta es la mayor de las máquinas herramientas de vaivén. Al contrario que

en las perfiladoras, donde el útil se mueve sobre una pieza fija, la cepilladora

mueve la pieza sobre un útil fijo. Después de cada vaivén, la pieza se mueve

lateralmente para utilizar otra parte de la herramienta. Al igual que la perfiladora,

la cepilladora permite hacer cortes verticales, horizontales o diagonales. También

puede utilizar varios útiles a la vez para hacer varios cortes simultáneos.  

34

FRESADORA

    En las fresadoras, la pieza entra en contacto con un dispositivo circular que

cuenta con varios puntos de corte. La pieza se sujeta a un soporte que controla el

avance de la pieza contra el útil de corte. El soporte puede avanzar en tres

direcciones: longitudinal, horizontal y vertical. En algunos casos también puede

girar. Las fresadoras son las máquinas herramientas más versátiles. Permiten

obtener superficies curvadas con un alto grado de precisión y un acabado

excelente. Los distintos tipos de útiles de corte permiten obtener ángulos, ranuras,

engranajes o muescas.  

ITALADRADORAS Y PERFORADORAS  

     Las máquinas taladradoras y perforadoras se utilizan para abrir orificios, para

modificarlos o para adaptarlos a una medida o para rectificar o esmerilar un

orificio a fin de conseguir una medida precisa o una superficie lisa.  

    Hay taladradoras de distintos tamaños y funciones, desde taladradoras

portátiles a radiales, pasando por taladradoras de varios cabezales, máquinas

automáticas o máquinas de perforación de gran longitud.    La perforación implica

el aumento de la anchura de un orificio ya taladrado. Esto se hace con un útil de

corte giratorio con una sola punta, colocado en una barra y dirigido contra una

pieza fija. Entre las máquinas perforadoras se encuentran las perforadoras de

calibre y las fresas de perforación horizontal y vertical.

RECTIFICADORAS

Las rectificadoras son máquinas herramientas equipadas con muelas abrasivas

de precisión y sistemas adecuados para sujetar, colocar, girar o desplazar la

pieza para poder afinarla hasta lograr el tamaño, forma y acabado deseados. La

muela va montada en un eje movido por un motor, que la hace girar a unos 30

metros/segundo. Las rectificadoras suelen clasificarse según la forma de la pieza

a afinar, el modo de sujeción y la estructura de la máquina. Los cuatro tipos de

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rectificadoras de precisión son las rectificadoras de puntos, las rectificadoras sin

puntos, las interiores y las de superficie.

Las rectificadoras de puntos o exteriores se usan con piezas cilíndricas taladradas

por su centro en cada extremo, lo que permite sujetar la pieza entre dos puntos y

hacerla girar. Las piezas rectificadas entre los puntos van desde minúsculos

manguitos de válvula hasta laminadoras siderúrgicas con diámetros superiores a

1,5 m y pesos de casi 100 toneladas.

Las rectificadoras sin puntos eliminan la necesidad de taladrar los extremos de la

pieza. En estas máquinas la pieza se sujeta sobre una cuchilla de apoyo y una

rueda reguladora, que también controla la rotación de la pieza. Se utilizan para

afinar objetos como bolas de bolos, suturas quirúrgicas o rodamientos de rodillos

cónicos.

    Las rectificadoras interiores se emplean para el acabado de los diámetros

interiores de engranajes, guías de rodamientos y piezas similares. Las muelas

abrasivas son pequeñas y giran a velocidades muy elevadas, entre 15.000 y

200.000 revoluciones por minuto. La pieza va rotando despacio mientras la muela

permanece fija.

    Las rectificadoras de superficie se emplean para superficies planas. La pieza se

coloca en un bancoplano y se mantiene en su sitio mediante electroimanes o

dispositivos de fijación. La muela se hace descender sobre la pieza mientras el

banco se desplaza con un movimiento alternativo o gira lentamente.

PULIDORA

    El pulido es la eliminación de metal con un disco abrasivo giratorio que trabaja

como una fresadora de corte. El disco está compuesto por un gran número de

granos de material abrasivo conglomerado, en que cada grano actúa como un útil

de corte minúsculo. Con este procesose consiguen superficies muy suaves y

precisas. Dado que sólo se elimina una parte pequeña del material con cada

pasada del disco, las pulidoras requieren una regulación muy precisa. La presión

del disco sobre la pieza se selecciona con mucha exactitud, por lo que pueden

tratarse de esta forma materiales frágiles que no pueden procesarse con otros

dispositivos convencionales.  

36

SIERRAS

    Las sierras mecánicas más utilizadas pueden clasificarse en tres categorías,

según el tipo de movimiento que se utiliza para realizar el corte: de vaivén,

circulares o de banda. Las sierras suelen tener un banco o marco, un tornillo para

sujetar la pieza, un mecanismo de avance y una hoja de corte.

Útiles y fluidos para el corte

    Dado que los procesos de corte implican tensiones y fricciones locales y un

considerable desprendimiento de calor, los materiales empleados en los útiles de

corte deben ser duros, tenaces y resistentes al desgaste a altas temperaturas.

Hay materiales que cumplen estos requisitos en mayor o menor grado, como los

aceros al carbono (que contienen un 1 o 1,2% de carbono), los aceros de corte

rápido (aleaciones de hierro con volframio, cromo, vanadio o carbono), el carburo

de tungsteno y los diamantes. También tienen estas propiedades los materiales

cerámicos y el óxido de aluminio.

En muchas operaciones de corte se utilizan fluidos para refrigerar y lubricar. La

refrigeración alarga la vida de los útiles y ayuda a fijar el tamaño de la pieza

terminada. La lubricación reduce la fricción, limitando el calor generado y la

energía necesaria para realizar el corte. Los fluidos para corte son de tres tipos:

soluciones acuosas, aceites químicamente inactivos y fluidos sintéticos.  

PRENSAS

    Las prensas dan forma a las piezas sin eliminar material, o sea, sin producir

viruta. Una prensa consta de un marco que sostiene una bancada fija, un pistón,

una fuente de energía y un mecanismo que mueve el pistón en paralelo o en

ángulo recto con respecto a la bancada. Las prensas cuentan con troqueles y

punzones que permiten deformar, perforar y cizallar las piezas. Estas máquinas

pueden producir piezas a gran velocidad porque el tiempo que requiere cada

proceso es sólo el tiempo de desplazamiento del pistón.

MÁQUINAS HERRAMIENTAS NO CONVENCIONALES

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    Entre las máquinas herramientas no convencionales se encuentran las

máquinas de arco de plasma, las de rayo láser, las de descarga eléctrica y las

electroquímicas, ultrasónicas y de haz de electrones. Estas máquinas fueron

desarrolladas para dar forma a aleaciones de gran dureza utilizadas en la

industria pesada y en aplicaciones aerospaciales. También se usan para dar

forma y grabar materiales muy delgados que se utilizan para fabricar

componentes electrónicos como los microprocesadores.  

ARCO DE PLASMA

    La mecanización con arco de plasma utiliza un chorro de gas a alta

temperatura y gran velocidad para fundir y eliminar el material. El arco de plasma

se utiliza para cortar materiales difíciles de seccionar con otros métodos, como el

acero inoxidable y las aleaciones de aluminio.   Láser

    La mecanización por rayo láser se consigue dirigiendo con mucha precisión un

rayo láser, para vaporizar el material que se desea eliminar. Este métodoes muy

adecuado para hacer orificios con gran exactitud. También puede perforar

metales refractarios y cerámicos y piezas muy finas sin abarquillarlas. Otra

aplicación es la fabricación de alambres muy finos.

DESCARGA ELÉCTRICA

    La mecanización por descarga eléctrica, conocida también como erosión por

chispa, utiliza la energía eléctrica para eliminar material de la pieza sin necesidad

de tocarla. Se aplica una corriente de alta frecuencia entre la punta del útil y la

pieza, haciendo que salten chispas que vaporizan puntos pequeños de la pieza.

Como no hay ninguna acción mecánica, pueden realizarse operaciones delicadas

con piezas frágiles. Este método produce formas que no pueden conseguirse con

procesos de mecanizado convencionales.

ELECTROQUÍMICA

    Este tipo de mecanización emplea también la energía eléctrica para eliminar

material. Se crea una celda electrolítica en un electrólito, utilizando el útil como

cátodo y la pieza como ánodo y se aplica una corriente de alta intensidad pero de

bajo voltaje para disolver el metal y eliminarlo. La pieza debe ser de un material

38

conductor. Con la mecanización electroquímicason posibles muchas operaciones

como grabar, marcar, perforar y fresar.

ULTRASÓNICA

    La mecanización ultrasónica utiliza vibraciones de alta frecuencia y baja

amplitud para crear orificios y otras cavidades. Se fabrica un útil relativamente

blando con la forma deseada y se aplica contra la pieza con una vibración,

utilizando un material abrasivo y agua. La fricción de las partículas abrasivas corta

poco a poco la pieza. Este proceso permite mecanizar con facilidad aceros

endurecidos, carburos, rubíes, cuarzo, diamantes y vidrio.

HAZ DE ELECTRONES

    Este método de mecanización utiliza electrones acelerados a una velocidad

equivalente a tres cuartas partes de la velocidad de la luz. El proceso se realiza

en una cámara de vacío para reducir la expansión del haz de electrones a causa

de los gases de la atmósfera. La corriente de electrones choca contra un área de

la pieza delimitada con precisión. La energía cinética de los electrones se

convierte en calor al chocar éstos contra la pieza, lo que hace que el material que

se quiere eliminar se funda y se evapore, creando orificios o cortes.

Los equipos de haz de electrones se suelen utilizar en electrónica para grabar

circuitos de microprocesadores.

    TORNO, FRESADORA, CEPILLADORA Y PERFILADORA

    Esta selección de máquinas herramientas básicas muestradiversos métodos

para dar forma a una pieza. El tipo de tarea suele determinar la herramienta

empleada. Por ejemplo, para hacer una agarradera redonda se usaria un torno   

mientras que para hacer una tabla de cocina se usaría una cepilladora. Para usar

las máquinas herramientas de forma eficaz, la pieza (como en el caso de la

perfiladora) o la herramienta (como en el caso de la cepilladora) deben

permanecer estacionarias.

Máquinas herramientas comunes

39

    Las máquinas herramientas más comunes preparan las piezas para su

posterior ajuste y uso. Las taladradoras, pulidoras, prensas y perforadoras se

utilizan mucho en la industria, y ejecutan las tareas con más rapidez y precisión

que si las realizara de forma manual un trabajador.

 

TORNO (MÁQUINA HERRAMIENTA)

    Aparato para dar forma a una pieza de metal, madera u otro material

haciéndola girar con rapidez contra un dispositivo de corte que permanece fijo

(Máquina herramienta).

    El torno es una de las máquinas herramientas más antiguas e importantes.

Puede dar forma, taladrar, pulir y realizar otras operaciones. Los tornos para

madera ya se utilizaban en la edad media. Por lo general, estos tornos se

impulsaban mediante un pedal que actuaba como palanca y, al ser accionado,

movía un mecanismo que hacía girar el torno. En el siglo XVI, los tornos ya se

propulsaban de forma continua mediante manivelas o energía hidráulica, y

estaban dotados de un soporte para la herramienta de corte que permitía un

torneado más preciso de la pieza. Al comenzar la Revolución Industrial en

Inglaterra, durante el siglo XVII, se desarrollaron tornos capaces de dar forma a

una pieza metálica. El desarrollo del torno pesado industrial para metales en el

siglo XVIII hizo posible la producción en serie de piezas de precisión.

    En la década de 1780 el inventor francés Jacques de Vaucanson construyó un

torno industrial con un portaherramientas deslizante que se hacía avanzar

mediante un tornillo manual. Hacia 1797 el inventor británico Henry Maudslay y el

inventor estadounidense David Wilkinson mejoraron este torno conectando el

portaherramientas deslizante con el 'husillo', que es la parte del torno que hace

girar la pieza trabajada. Esta mejora permitió hacer avanzar la herramienta de

corte a una velocidad constante. En 1820, el mecánico estadounidense Thomas

Blanchard inventó un torno en el que una rueda palpadora seguía el contorno de

un patrón para una caja de fusil y guiaba la herramienta cortante para tornear una

caja idéntica al patrón. El torno revólver, desarrollado durante la década de 1840,

incorpora un portaherramientas giratorio que soporta varias herramientas al

mismo tiempo. En un torno revólver puede cambiarse de herramienta con sólo

40

girar el portaherramientas y fijarlo en la posición deseada. Hacia finales del siglo

XIX se desarrollaron tornos de revólver automáticos para cambiar las

herramientas de forma automática. Los tornos modernos pueden programarse

para controlar la secuencia de operaciones, la velocidad de giro del husillo, la

profundidad y dimensiones del corte y el tipo de herramienta.

Torno:    Un trabajador emplea un torno para dar forma a la madera. El torno, una

de las máquinas herramientas más antiguas, funciona haciendo girar rápidamente

una pieza contra un dispositivo de corte fijo.

PROCESOS DE FABRICACIÓN DE LOS POLIMEROS

El proceso se inicia con uno o varios hornos  que son colocados en la maquina de

rotomoldeo la cual cuenta con los mecanismos y etapas de calentamiento,

enfriamiento carga descarga del molde.

El procedimiento de base es sencillo. Un polvo o polímero líquido se introduce en

el molde que, girando simultáneamente sobre dos ejes perpendiculares, primero

se calienta y luego se enfría. La formación del manufacturado se produce de

forma diferente según si el material empleado es polvo o líquido.

El polvo (normalmente polietileno) durante la fase de calentamiento, forma

inicialmente una película porosa en la superficie interna del molde a la que se

adhiere luego el resto del material que se había vuelto gradualmente fluido para

formar una capa uniforme que se solidificará, a continuación, en la posterior fase

de enfriamiento. El material líquido (normalmente PVC y PLASTISOL) se desliza

en cambio a lo largo de las paredes del molde y se calienta hasta alcanzar la

temperatura en la que el fluido se solidifica, asumiendo la forma del molde que,

posteriormente, se enfriará con un baño de agua o con aire soplado.

La fase de enfriamiento para algunos productos es crucial porque cada material

requiere tiempos diferentes de bajada de la temperatura, generalmente más

largos que los del polietileno. La última fase es la de la apertura del molde para la

extracción del producto manufacturado obtenido y la introducción de nueva

materia prima para el siguiente ciclo.

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El sistema más extendido de rotomoldeo utiliza una unidad giratoria horizontal,

comúnmente llamada carrusel, dotada de 3, 4 o más brazos porta moldes que se

hacen pasar de forma automática por las diferentes estaciones de trabajo (carga,

curado, enfriamiento, extracción del manufacturado). Se utilizan diferentes tipos

de calentamiento aunque está comprobado que el sistema mediante aire caliente

forzado es el más limpio, el menos costoso y el más seguro.

Como se puede ver, el ciclo está completamente automatizado: sólo las

operaciones de carga/descarga son manuales y esto es probablemente el precio

que hay que pagar por la gran versatilidad del procedimiento. La tecnología para

una completa automatización ya está disponible pero se utiliza poco porque

reduce sensiblemente la flexibilidad. Por el momento sólo los sistemas

automáticos de pesaje y dosificación de la resina son económicamente aplicables.

Aunque la fase de enfriamiento normalmente se considera la menos importante, la

investigación ha demostrado que un correcto control del ciclo de enfriamiento

puede proporcionar equilibrio dimensional, mejorando las propiedades físicas del

producto manufacturado. Según las características químicas del polímero, la fase

de enfriamiento produce efectos diferentes sobre las propiedades físicas del

producto manufacturado.

En los polímeros cristalinos es deseable que se produzca la mínima distorsión de

los cristales, sobre todo cuando son necesarias buenas características de

resistencia a las bajas temperaturas. En los polímeros amorfos en cambio, el

enfriamiento tiene un efecto mínimo sobre las características físicas del producto

acabado, ya que no se produce un aumento de los cristales que hay que tener

bajo control.

MANUFACTURA CON MATERIALES COMPUESTOS

En ciencia de materiales reciben el nombre de materiales compuestos aquellos

materiales que se forman por la unión de dos materiales para conseguir la combinación

de propiedades que no es posible obtener en los materiales originales. Estos compuestos

pueden seleccionarse para lograr combinaciones poco usuales de rigidez, resistencia,

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peso, rendimiento a alta temperatura, resistencia a la corrosión, dureza o

conductividad[1]. Los materiales compuestos que cumplen las siguientes características:

Están formados de 2 o más componentes distinguibles físicamente y

separables mecánicamente.

Presentan varias fases químicamente distintas, completamente insolubles

entre sí y separadas por una interfase.

Sus propiedades mecánicas son superiores a la simple suma de las

propiedades de sus componentes (sinergia).

No pertenecen a los materiales compuestos aquellos materiales

polifásicos, como las aleaciones metálicas, en las que mediante un

tratamiento térmico se cambian la composición de las fases presentes[2].

Estos materiales nacen de la necesidad de obtener materiales que combinen las

propiedades de los cerámicos, los plásticos y los metales. Por ejemplo en la

industria del transporte son necesarios materiales ligeros, rígidos, resistentes al

impacto y que resistan bien la corrosión y el desgaste, propiedades éstas que rara

vez se dan juntas.

A pesar de haberse obtenido materiales con unas propiedades excepcionales, las

aplicaciones prácticas se ven reducidas por algunos factores que aumentan

mucho su costo, como la dificultad de fabricación o la incompatibilidad entre

materiales.

La gran mayoría de los materiales compuestos son creados artificialmente pero

algunos, como la madera y el hueso, aparecen en la naturaleza

ESTRUCTURA

Aunque existe una gran variedad de materiales compuestos, en todos se pueden

distinguir las siguientes partes:

Agente reforzante: es una fase de carácter discreto y su geometría es

fundamental a la hora de definir las propiedades mecánicas del material.

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Fase matriz o simplemente matriz: tiene carácter continuo y es la

responsable de las propiedades físicas y químicas. Transmite los esfuerzos

al agente reforzante. También lo protege y da cohesión al material.

CLASIFICACIÓN

Los materiales compuestos se pueden dividir en tres grandes grupos:

MATERIALES COMPUESTOS REFORZADOS CON PARTÍCULAS.

Están compuestos por partículas de un material duro y frágil dispersas discreta y

uniformemente, rodeadas por una matriz más blanda y dúctil.

Tipos: Endurecidos por dispersión Formados por partículas verdaderas.

MATERIALES COMPUESTOS REFORZADOS CON FIBRAS.

Un componente suele ser un agente reforzante como una fibra fuerte: fibra de

vidrio, cuarzo, kevlar, Dyneema o fibra de carbono que proporciona al material su

fuerza a tracción, mientras que otro componente (llamado matriz) que suele ser

una resina como epoxy o poliéster que envuelve y liga las fibras, transfiriendo la

carga de las fibras rotas a las intactas y entre las que no están alineadas con las

líneas de tensión. También, a menos que la matriz elegida sea especialmente

flexible, evita el pandeo de las fibras por compresión. Algunos compuestos utilizan

un agregado en lugar de, o en adición a las fibras.

En términos de fuerza, las fibras (responsables de las propiedades mecánicas)

sirven para resistir la tracción, la matriz (responsable de las propiedades físicas y

químicas) para resistir las deformaciones, y todos los materiales presentes sirven

para resistir la compresión, incluyendo cualquier agregado.

Los golpes o los esfuerzos cíclicos pueden causar que las fibras se separen de la

matriz, lo que se llama delaminación.

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MATERIALES COMPUESTOS ESTRUCTURALES.

Panel sandwich con núcleo en forma de panal.

Están formados tanto por composites como por materiales sencillos y sus

propiedades dependen fundamentalmente de la geometría y de su diseño. Los

más abundantes son los laminares y los llamados paneles sandwich.

Los laminares están formadas por paneles unidos entre si por algún tipo de

adhesivo u otra unión. Lo más usual es que cada lámina esté reforzada con fibras

y tenga una dirección preferente, más resistente a los esfuerzos. De esta manera

obtenemos un material isótropo, uniendo varias capas marcadamente

anisótropas. Es el caso, por ejemplo, de la madera contrachapada, en la que las

direcciones de máxima resistencia forman entre sí ángulos rectos.

Los paneles sandwich consisten en dos láminas exteriores de elevada dureza y

resistencia,, (normalmente plásticos reforzados, aluminio o incluso titanio),

separadas por un material menos denso y menos resistente, (polímeros

espumosos, cauchos sintéticos, madera balsa o cementos inorgánicos).

Estos materiales se utilizan con frecuencia en construcción, en la industria

aeronáutica y en la fabricación de condensadores eléctricos multicapas.

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EJEMPLOS DE MATERIALES COMPUESTOS PLÁSTICOS REFORZADOS

CON FIBRA:

o Clasificados por el tipo de fibra:

Madera (fibras de celulosa en una matriz de lignina y

hemicelulosa)

Plástico reforzado de fibra de carbono o CFRP o

Plástico reforzado de fibra de vidrio o GFRP o

o Clasificados por la matriz:

Termoplásticos reforzados por fibra larga.

Termoplásticos tejidos de vidrio.

Compuestos termoformados o termoestables.

Compuestos de matriz metálica o MMCs:

o Cermet (cerámica y metal).

o Fundición blanca.

Metal duro (carburo en matriz metálica)

o Laminado metal-intermetal.

Compuestos de matriz cerámica:

o Hormigón/Concreto

o Carbono-carbono reforzado (fibra de carbono en matriz de grafito).

o Hueso (matriz ósea reforzada con fibras de colágeno)

o Adobe (barro y paja)

Compuestos de matriz orgánica/agregado cerámico

o Madreperla o nácar

o Concreto asfáltico

Madera mejorada

o Plywood

o Tableros de fibra orientada.

o Trex

o Weatherbest (fibra de madera reciclada en matriz de polietileno).

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FUNTES BIBLIOGRAFICAS

1. Kalpakjian – Schmid. Manufactura Ingeniería y tecnología. Editorial Prentice

may.

2. Kalpakjiam, Serowe. Manufacturing Engineering and Technology. USA,

Addison-Wewsley. 1995. 3ª edición.

3. Groover, MP. Fundamentos de manufactura moderna. 1997. 1ª edición.

4. Kazanas, H. C., G. E. Baker, T. G. Gregor. Procesos básicos de manufactura.

Editorial Mc Graw Hill. 1998. 1ª edición.

5. Doyle L.E., Keyser C.A:, Leach J.L., Schradre G.F. Materiales y procesos de

manufactura para ingenieros. PHH. 1988, 3ª edición.

6. Amstead B.H., Ostwald y Begeman. Procesos de manufactura versión SI.

Edtrorial CECSA.

7. Catálogos de fabricantes de herramientas de corte.

8. Kibbe, R.R., J.E.Neely, R.O. Meyer, W.T.White. Manual de maquinas

herramientas. Editorial Limusa.

9. William F. Smith. Fundamentos de la ciencia e Ingeniería de materiales.

Editorial Mc Graw Hill.

10. James A. Pender. Soldadura. Editorial Mc Graw Hill.

11. Montgomery, Duglas C. Control estadistico de procesos. Editorial

Iberoamericana.

12. Ott, Ellis R. Process Quality Control. Editorial Mc Graw-Hill.

13. Carl A. Keyser. Ciencia de materiales para Ingeniería. Editorial Limusa.

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GLOSARIO

1. Aditivos: Substancias agregadas en los plásticos antes, después o durante su procesamiento para modificar las propiedades o comportamiento de los plásticos.

2. APET: Polietileno amorfo Tereftalato

3. APREPET: Es una asociación civil, no lucrativa, dedicada a fomentar la cultura del reciclado en México, alentar el uso del plástico PET como materia prima de empaques y envases, ayudar al reciclado y reaprovechamiento de este plástico. La asociación está formada por empresas dedicadas a las diversas etapas de la cadena productiva y comercial del PET, desde la producción de materia prima (resina PET), la transformación de envases, el uso y consumo, hasta el empaque, reciclado y los servicios relacionados con el PET.

4. Barrera multi-capa: Tecnología desarrollada para evitar intercambios de gas entre el interior y el exterior del recipiente. Para disminuir permeabilidad, las paredes del recipiente son hechas de muchas capas que incluyen algunos herméticos.

5. Botella de Post-consumo: Botellas de PET consumidas y dispuestas por el usuario final

6. Botella de una sola capa: Botella que consiste en una única capa de PET. Su punto más débil es que sólo asegura una vida en anaquel relativamente corta para CSDs y cerveza.

7. Captura de oxigeno, “Oxigen Scavengers”: Aditivos que son capaces de “comerse” el oxigeno que se permee a través de la botella.

8. Centro de acopio, “Drop-off Center”: Un depósito dónde los consumidores traen los reciclables.

9. Cierre: Tapa. Permite a las botellas ser herméticas aun después de que sean abiertas. Los cierres son generalmente hechos de polipropileno. Durante el proceso de reciclando un mecanismo de separación por densidad permite separar el polipropileno del PET.

10.Coextrusión: Involucra un proceso de soplo-moldura que se realiza conteniendo dos o más capas de diferente material. La coextrusión permite el uso de materiales reciclados o material con propiedades de barrera. La resina reciclada o el material de barrera es encerrado entre dos capas de resina virgen.

11.Composición: La incorporación de ingredientes adicionales necesitados para procesar y obtener propiedades óptimas. Estos ingredientes pueden incluir aditivos para mejorar las propiedades físicas de un polímero, estabilidad o procesabilidad. La composición normalmente se requiere para los materiales reciclados.

12.CSD: Bebida Suave carbonatada (Carbonated Soft Drink)13.De-polimerización: La conversión o reciclado de plásticos de vuelta en

materias primas por disolución (rotura) de la molécula de polímero. La depolimerización incluye procesos como metanolisis, glicolisis, hidrolisis, y pirólisis.

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14.Desarrollo sustentable: Para satisfacer las necesidades del presente sin comprometer la habilidad de generaciones futuras de satisfacer sus propias necesidades.

15.Desperdicios sólidos municipales: Basura generada de fuentes residenciales, comerciales, institucionales e industriales que entran en seis categorías básicas: los bienes durables, los bienes no-durables, recipientes y empaques, residuos de comida, recortes de jardín y las basuras orgánicas e inorgánicas misceláneas.

16.ECOCE (Ecología y compromiso empresarial): Es una Asociación civil sin fines de lucro que administra el primer plan nacional de manejo de residuos de envases de PET y que tiene un enfoque de promoción, fomento y difusión para la prevención y contaminación del agua, aire y suelo, así como la protección al medio ambiente con el fin de preservar y restaurar el equilibrio ecológico.

17.Embalaje: Proceso que consiste en apretar las botellas recuperadas. Las botellas se punzan primero y finalmente apretar en balas. Este proceso permite apilar y transportar fácilmente las botellas recuperadas.

18.Estabilizadores: Los estabilizadores aumentan la fuerza de la resina virgen y reciclada y su resistencia a la degradación. Los estabilizadores de calor proporcionan resistencia a la degradación termal durante períodos de exposición a temperaturas elevadas. La degradación termal no sólo es reducida durante el proceso, sino también durante la vida útil de los productos finales.

19.Etiqueta: Papel / plástico  la cinta que envuelve la botella que lleva la marca y nombre del producto.

20.Etiquetado metalizado: Etiqueta que contiene rastros de metal.21.Extrusión: Técnica de procesamientos de plásticos en la que las resinas

se funden, calientan y bombean. El material a ser procesado es hecho pedazos entre un tornillo y la pared del barril que es fijo. Este proceso produce energía friccional que calienta y fusiona la sustancia para ser después transportada abajo del barril. El fundido extruido de la máquina se procesa después de la fase de expulsión.

22.Glicólisis: Un proceso que rompe largas cadenas de  polímeros en cortas cadenas olí gomeros que son re-polimerizadas en polímeros vírgenes.

23.Hojuelas: Pedazos pequeños de PET que es el resultado del hacer tiras de botellas usadas

24.LCA “Life Cycle Análisis”, Análisis del Ciclo de vida: Un proceso objetivo para evaluar las cargas medioambientales asociadas con un producto, proceso o actividad identificando y cuantificando energía, materiales usados, residuos y emisiones al ambiente, evaluar el impacto de estos, en energía, uso de materiales y desechos en el ambiente, y evaluar y llevar a cabo opciones de mejoramiento medioambiental. La valoración incluye el ciclo de vida entero del producto, proceso o actividad, mientras abarca la extracción, procesamiento de materias primas, fabricación, transporte y distribución, uso / re-uso / mantenimiento, reciclaje y disposición final.

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25.LDPE: Polietileno de densidad baja. Un plástico usado predominantemente en las aplicaciones de película. LDPE se usa para fabricar las películas flexibles como aquéllas usadas para bolsas de plástico utilizadas en los centros comerciales.

26.Lixiviados: Los líquidos que se forman por la reacción, arrastre o filtrado de los materiales que constituyen los residuos sólidos y que contienen sustancias en forma disuelta o en suspensión que pueden infiltrarse en los suelos o escurrirse fuera de los sitios en los que se depositen residuos sólidos y que puede dar lugar a la contaminación del suelo y de cuerpos de agua.

27.LLDPE: Polietileno de baja-densidad lineal. Un plástico que se usa predominantemente en aplicaciones de película. LLDPE se usa en artículos como bolsas de comestibles, empaquetación de basura y forros para el relleno sanitario.

28.Manga: Etiqueta que es sujetada herméticamente a la forma del recipiente.29.Materia inerte: Vidrio (envases y plano), papel y cartón, tejidos (lana,

trapos y ropa), metales (férricos y no férricos), plásticos, maderas, gomas, cueros, loza y cerámica, tierras, escorias, cenizas y otros. A pesar de que pueden fermentar el papel y cartón, así como la madera y en mucha menor medida ciertos tejidos naturales y el cuero, se consideran inertes por su gran estabilidad en comparación con la materia orgánica. Los plásticos son materia orgánica, pero no fermentable.

30.Metanolisis: Proceso de reciclando dónde el metanol se introduce en PET. El poliéster es roto en sus moléculas básicas, incluso dimetil  tereftalato  y glicol de etileno. Estos precursores son entonces re-polimerizados en resina purificada.

31.Moldura-inyección: Un proceso que involucra la inyección de la resina fundida en un molde.

32.Monómero: Compuesto que puede reaccionar para formar un polímero.33.OPS: Poli estireno orientado “Oriented Polystyrene”. 34.Pelletizaje: Proceso para producir tamaños uniformes de resinas plásticas

vírgenes o recicladas. El polímero fundido se fuerza a través de un extrusor, que produce largas cuerdas de resina. Las cuerdas se sumergen en un baño de agua para solidificar y se cortan para hacer los cilindros uniformes.

35.Pellets: Cilindros diminutos de Resina virgen o reciclada que están listos para fundirse.

36.PEN:  Etileno de Poli Naftalato. Dado sus excelentes propiedades de barrera, su temperatura del lavado alta (85°C) y su capacidad de pasteurización, PLUMA es principalmente usada para hacer botellas de cerveza. Sin embargo, su producción es alta en precio sólo es conveniente para recipientes reusables.

37.PET:  Polietileno Tereftalato. El PET es utilizado principalmente para la fabricación de recipientes.

38.Pirolisis: La descomposición termal de material orgánico a través de la aplicación de calor en la ausencia de oxígeno.

39.Polímero: Compuesto orgánico de alto peso molecular, natural o sintético cuya estructura puede representarse por una unidad pequeña repetida, el monómero (el ej., polietileno, caucho, celulosa).                                   

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Los polímeros sintéticos son formados por suma o polimerización de la condensación de monómeros. Si dos o los monómeros más diferentes están envueltos, un co-polímetro se obtiene. Algunos polímeros son elastómeros (algunos plásticos).

40.- Preforma: Tubo de plástico utilizado para hacer botellas utilizando el proceso de inyección de soplo-moldura.

41.- Punto verde (Der Grüne Punkt):  Es el símbolo propiedad de PRO Europe que identifica a los envases de los productos puestos en el mercado por las empresas adheridas al Sistema Integrado de Gestión de Ecoembes.

Los envases incluidos en un sistema integrado de gestión deben identificarse mediante símbolos acreditativos, idénticos en todo el ámbito territorial de dicho sistema. Este logotipo es el Punto Verde, que identifica los envases adheridos a diferentes sistemas de reciclado. El Punto Verde implica una “garantía de recuperación” que informa que el envasador ha pagado para que el envase de ese producto se gestione correctamente, para que no contamine.

42.- PVC: Cloruro de Poli vinilo. Antes de la introducción de PET en los años setenta, los recipientes líquidos eran principalmente manufacturados en PVC. Hoy día el PVC todavía se usa para etiquetas

43,- Reciclado Feedstock: Un grupo de tecnologías de reciclaje que emplean varios procesos que convierten mezclas de plásticos en aceite de petróleo o los materiales crudos que pueden usarse en refinerías y los medios petroquímicos para hacer nuevos productos.

44.- Reciclaje de botella a botella / reciclaje de ciclo cerrado: Proceso que consiste en convertir botellas de post-consumo en nuevas botellas a través de reciclaje mecánico o de polimerización.

45.- Reciclaje Mecánico: Proceso que consiste en la desinfección, despedazamiento en tiras y lavando de botellas recuperadas para convertirlos en hojuelas que serán fundidas y convertidas en un nuevo producto.

46.- Reciclaje: El proceso de recuperación de materiales que se transforman en nuevos productos.

47.- Recogida selectiva: Recogida de residuos separados y presentados aisladamente por su productor. Acción de recolectar los residuos sólidos de manera separada en orgánicos, inorgánicos y de manejo especial.

48.- Recuperación de energía: El proceso de recuperar la energía termal producida a través del proceso de combustión. La energía termal generalmente es recuperada a través del uso de intercambiadores de calor que extraen la energía de los gases calientes producidos por la combustión.

49.- Recuperación: El proceso de obtener materiales o recursos de energía de residuos sólidos.

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Relleno sanitario: La obra de infraestructura que aplica métodos de ingeniería para la disposición final de

50.- Resina: Cualquiera de una clase de sólido o semi-sólido de productos orgánicos de origen natural o sintético, generalmente de pesos moleculares altos sin un punto de fundición definido. La mayoría de las resinas son polímeros.

51.- RPET: PET reciclado. El RPET se usa en aplicaciones de fibra (los suéteres de vellón polar, alfombras, relleno etc…). Otras aplicaciones incluyen cuerdas, compuestos moldeados y recipientes para comida.

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