Aplicacion de Los Materiales Compuestos

Leon Diego, Chancay Cristhian, Bryan Lopez, universidad politecnica salesiana, Aplicaciones d elos materiales compuestos

Chancay Baque Christian Le!n Si"ua Die"# L!$e% Bryan. D&e#ns'(est.u$s.e)u.ec Uni*ersi)a) $#&it+cnica sa&esiana APLICACIONES DE LOS MATERIALES MATERIALES COMPUESTOS

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Resumen — Los materi materiale aless son aquell aquellos os

elementos elementos fundamental fundamentales es que nos permiten permiten la crea creaci ción ón o repa repara raci ción ón de un prod produc ucto to predeterminado, existen variedades de dife difere rent ntes es tipo tiposs de mate materi rial ales es como como,, los los materiales compuestos que son usados con el propósito de crear productos pero muchos ms me!orados con, propiedades muy diferentes a los de los dems, he incluso estas pueden ser "nicas# Con el avance de los a$os todo va evolucionando, de manera rpida, y se ha ido %uscando me!oras en productos especiales en la industria, como en la aeroespacial, automoción, deporte y muchas ms, aqu& !uegan un papel importante los materiales compuestos ya que al poseer propiedades, indiferentes a los de otros materiales, como en peso, refuerzo, tenacidad, esto lo hace un material apto para la construcción de ciertos productos, cumpliendo con los requerimient entos que otros no lo consiguen# 'n la indu indust stri riaa se enti entiend endee por por mate materi rial ales es com compues puesttos a aque aquell llos os,, for formado madoss por por la com%inación de dos o ms componentes, estos puedes ser metales, cermicos, pol&meros, la com%inación de estos es con el fin de o%tener me!oras en sus propiedades#

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Abstract (h e m materials are those elements fundamental that us allo* the creation or repair of a prod product uct defau default lt,, ther theree are are varie varieti ties es of different types of materials as those materials compounds that are used *ith the purpose of create create products products %ut many more improved *ith, properties very different to them of them others, have even these can %e unique# +ith ith the the advan advance ce of them them year yearss all all goes goes evolving, of *ay fast, and is has gone looing for impro improveme vements nts in product productss specia speciall in the industry, as in the aerospace, automotive, sport and many more, here play a role important them materials comp ompoun ounds since to the o*n properties, indifferent to them of others materials, as in *eight, reinforcement, tenacity, this his it maes aes a mater ateriial sui suita%l ta%lee for for the the construction of certain products complying *ith the requirements as others fail it# )n the industry is understands %y materials compounds to those, formed %y the com%ination of t*o or more components, these can %e metals, ceramic, polymer, the com%ination com%ination of these is to get improvements improvements in their properties#

(odos los materiales son de suma importancia en la )ngen )ngenie ier& r&aa ya que para para los proce proceso soss indust industria riales les se necesit necesitan an los materi materiales ales para para o%tener un servicio o producto# De seguro las propiedades de y com%inaciones irn me!orando a"n ms con avance del tiempo#

All materials are of the utmost importance in engineering since that for industrial processes require the media to o%tain a service or product# -f insurance the properties of and com%inations *ill improve further *ith progress of the time#

materiales compuestos, Índice de Términos Términos — materiales

Key wordscompos composit itee mate materi rial als, s, reinforcement, tenacity, components#

com%i om%in nation, componentes#

refuer uerzo,

tenacid cidad,

I. INTRODUCCIÓN IÓN 


Desde la antig/edad el hom%re ha %uscado y encontrado muchas formas de so%revivir a las adversidades de la vida y adaptarse a ella, con el tiempo se han ido descu%riendo muchas cosas, desde comprender y ela%orar productos a %ases de materiales comunes, para me!ora de su supervivencia# 'sto simplemente no ha detenido desde entonces y es donde nos encontramos primero con materiales comunes para la ela%oracion de productos pero como se ha avanzado, luego mezclandolos entre si es entonces que llegamos a los metriales compuestos, 'stos materiales se los reconoce muy comunmente como la com%inacion de dos o mas materiales, para o%tener me!ores %eneficios con sus propiedades y en %usca de nuevas aplicaciones en la industria# Las propiedasdes que ofrecen estos materiales son de gran variedad he importancia para su aplicacion en la ela%oracion de determinados productos, las industias en la cual este es ocupado son de igual manera %astante diversificados, 0este material lo encontramos a cada momento en casi todo lugar1, por tanto se puede decir que estan en todos lados# 2on dos los mecanismo de de funcion en las cuales estan %asados los materiales compuetos las cuales son, por el tipo de matriz 0metalica, ceramica, polimerica1, por otra parte tam%ien tenemos al mecanismo por funcion de refuerzo la cual tiene su%diviciones,0 reforzados por particulas, por fi%ras, compuestos estructurales1, estas funciones de los materiles compuestos son necesarias para el me!or reforzamiento de componentes# 2e trato de varios temas necesarios de conocer de los materiales varias, de sus venta!as y desventa!as, de manera tam%ien se trato so%re las caracteristicas de este tipos de materiales las cuales son algunas# 2e realizo una %usqueda de informacion necesaria que aplicando conocimientos %asicos,

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las aplicasiones en las cuales este se aplica, las cuales son una infinidad en las que se lo puede encontrar#

SI,NI-ICADO COMPUESTO

DE

MATERIAL

Los materiales compuestos son aquellos que estan formados por la, com%inacion de dos o mas componetes, la !ustificasion por la cual se realiza la com%inacion es para la o%tencion de me!oras en sus propiedades# Los materiales compuestos han sido utilizados desde los inicio del uso de los materiales como es el caso de el ado%e, y el yeso que era reforzado con clines de ca%allo, entre otros#

TIPOS DE MATERIALES COMPUESTOS Los materiales compuestos pueden clasificarse seg"n su función de3

a En /unci!n )e& ti$# )e 0atri%1 La matriz es el elemento que proporciona la capacidad de resistir los esfuerzos de compresión del fi%roplstico, y facilitando el tra%a!o de las fi%ras en los esfuerzos de tracción# La función de la matriz en el material compuesto, en relación con las fi%ras, es, adems de protegerlas contra las condiciones am%ientales o agentes mecnicos que pudieran da$arlas o desgastarlas, permitir la transferencia de tensiones entre ellas, en esfuerzos de tracción, y soportarlas, para evitar su pandeo, a fin de que puedan tra%a!ar con la resina, en los esfuerzos de compresión# 0López, 455.1 Los tipos son3 •

Materia&es c#0$uest#s )e 0atri% 0et2&ica1 'ste tipo de materiales tienen una %uena resistencia y muy %a!o peso#

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Materia&es c#0$uest#s )e 0atri% cer20ica1 poseen me!ores propiedades mecnicas que los materiales cermicos ya tradicionales, como la resistencia y la tenacidad, fundamentalmente en rangos de %a!as temperaturas#


•

Materia&es c#0$uest#s )e 0atri% $#&i0+rica1 'stos materiales poseen %uenas propiedades mecnicas, resistentes ante la corrosión como a agentes qu&micos, de%ido a sus propiedades f&sicas, pueden ser moldeados de cualquier forma#

3 En /unci!n )e &a /#r0a que $#sea e& re/uer%#1 's la fase discontinua 0o dispersa1 que se ag rega a la matriz para conferir al compuesto alguna propiedad que la matriz no posee# 'n general, el refuerzo se utiliza para incrementar la resistencia y rigidez mecnicas pero, tam%i6n, se emplean refuerzos para me!orar el comportamiento a altas temperaturas o la resistencia a la a%rasión# 02tupenengo, 45..1

4 C#0$uest#s re/#r%a)#s $#r $art5cu&as1 'n gran parte de los materiales compuestos la fase dispersa suele ser ms dura y resistente que a la matriz por tanto las part&culas de refuerzos suelen no permitir el movimiento de la matriz en la parte de cada part&cula# Los compuestos reforzados con part&culas, estn su%divididos en reforzados con part&culas grandes y endurecidas por dispersión#

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C#0$uest#s

re/#r%a)#s

$#r

las principales caracter&sticas de los materiales compuestos que son3 •

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•

•

/i3ras1 •

2on los composites ms importantes desde un punto de vista tecnológico# 'l o%!etivo es adquirir materiales con una elevada resistencia a la fatiga y rigidez, a %a!as y altas temperaturas, y simultneamente una %a!a densidad, por lo que se pretende conseguir una me!or relación entre resistencia y peso#

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C#0$uest#s

estructura&es1

'ste est formado por materiales compuestos y por materiales homog6neos y sus propiedades no tan sólo dependen de aquellos materiales constituyentes sino de la geometr&a del dise$o de los elementos estructurales#

CARACTER6STICAS DE MATERIALES COMPUESTOS

LOS

Los materiales compuestos son de gran importancia por tanto es importante cuales son,

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•

A&ta resistencia1 tienen una alta resistencia en relación a su peso# Ba7a )ensi)a)1 'stos proporcionan una %uena resistencia por unidad de peso, no como en el caso de los metales, ya que su densidad es mayor# -&e8i3i&i)a) )e /#r0as1 De%ido a que las fi%ras de refuerzo se pueden tra%a!ar con mayor facilidad que otros materiales antes del proceso de curado de la matriz, se pueden realizar una gran variedad de formas y aca%ados# A&ta resistencia )ie&+ctrica1 Los materiales compuestos son %uenos aislantes el6ctricos#

,ran ca$aci)a) )e c#ns#&i)aci!n )e $artes1 7ermiten el ensam%la!e de componentes, reduciendo as& el n"mero de elementos y por lo tanto, necesitando menor n"mero de uniones# Resistencia a &a c#rr#si!n1 'sta propiedad est determinada por el tipo de matriz que se utiliza# De esta manera se puede seleccionar matrices con resistencia a cualquier medio corrosivo# C#0$#rta0ient# a /ati"a1 'l comportamiento a la fatiga de los compuestos es muy facti%le# Al ser materiales amorfos, es decir, no tienen una estructura ordenada, no sufren los mismos efectos de fatiga que los metales y su resistencia es mayor#

Re)ucci!n )e c#stes )e 0anteni0ient#1 Al tener una %uena resistencia a la fatiga y presentar muy %uena resistencia a la corrosión se reducen las tareas de mantenimiento y costes de reparación#

9enta7as y )es*enta7as 0ateria&es c#0$uest#s

)e

&#s

9enta7as 2e pueden transformar materiales d6%iles y que%radizos, en elementos fuertes y duros, mediante la com%inación adecuada de metales, fi%ras, plsticos y cermicas# As& se me!ora la


resistencia y disminuye el peso, lo que los hace muy convenientes en cualquier tipo de construcción civil# 0Creces, fe%rero, 45.91 La me!ora de sus propiedades no se detendra de%ido a que se vendran muchos me!ores com%inaciones, y aplicaciones en el futuro por tanto se puede decir que gracias a sus propiedades y la posi%ilidad de me!oras este tipo de material seguira siendo usado#

Des*enta7as 'n general, la desventa!a ms clara de los materiales compuestos es el precio# Las caracter&sticas de los materiales y de los procesos encarecen mucho el producto# 7ara ciertas aplicaciones las elevadas propiedades mecnicas, tales como la alta rigidez espec&fica, la %uena esta%ilidad dimensional, la tolerancia a altas temperaturas, la resistencia a la corrosión, la ligereza o una mayor resistencia a la fatiga :ue los materiales clsicos compensan el alto precio#

-i3r#$&astic#

Los 7roductos que son ela%orados por materiales compuestos los podemos ver en todo momento de la vida cotidiana que vivimos hoy en d&a, es casi innuemra%le los usos en los que se pueden encontrar, como lugares estructurados hasta el hogar# Aqu& algunas de las industrias en las cuales utilizan este tipo de material compuesto y son3

In)ustria E&+ctrica Los materiales son utilizados en algunas aplicaciones ms so%resalientes en este sector son los materiales para transformadores, conectores el6ctricos, alam%res superconductores, soportes de contactos el6ctricos y partes de interruptores, entre otros#

In)ustria E&ectr!nica 2e puede encontrar en los materiales para paquetes electrónicos, son requeridos para soportar estructuralmente los componentes electrónicos, proporcionar protección de los efectos am%ientales hostiles y disipar los excesos de calor generados por los componentes electrónicos#

Los fi%roplsticos en perfiles fa%ricados por tractrusión, representan un nuevo material, resistente como el acero y ligero como la madera, ya que su dureza es anloga, por lo que se puede cerrar y cortar con el mismo utilla!e, aunque evidentemente el desgaste de la herramienta ser mucho mayor# De acuerdo con su definición , los fi%roplsticos estn compuestos de un plstico, resina o pol&mero, que denominamos matriz, reforzado con fi%ras# 7or tanto se los puede reconocer tam%ien como materiales compuetos, considernado por tanto que tiene de igual que estos grandes propiedades que son utiles para la ela%oracion de determinados compontes#

Aer#n2utica

A$&icaci#nes c#0$uest#s

:u50ica

)e

&#s

0ateria&es

=

La ligereza de los ;C permite proteger el com%usti%le ante diferencias de presión am%iental# '!emplo3 Alas, fusela!e, tren de aterriza!e#

Aut#0!*i&es 7ara los automóviles y camiones de hoy, los materiales compuestos ofrecen una amplia variedad de %eneficios, incluyendo dura%ilidad, resistencia a la corrosión, ligereza, cristales de seguridad y depósitos de com%usti%le entre otros# '!emplo1 7iezas de carrocer&a, alo!amiento de faros, parrillas, para< choques, %astidores de los asientos, r%ol del motor#

N2utica De%ido a su ligereza y resistencia on uy usados en productos como3Cascos, cu%iertas, mstiles# De%ido a la suficinete resistencia de los componentes es ultizdos en productos como3 Conducciones, recipientes de presión#


M#3i&iari# y equi$a0ient# Cuando el pro%lema de los em%ala!es es la resistencia, normalmente los materiales compuestos son la respuesta, algunas veces la "nica solución# e!emplo3 'stanter&as, armazones, sillas, mesas, escale< ras#

De$#rtes Las propiedades que %rinda este malterial hace muy facti%le la ela%oracion de ciertos productos como# Ca$as de pescar, palos de golf, piscinas, esqu&s, canoas#

C#nstrucci!n La facilidad de monta!e y dura%ilidad hace que los materiales compuestos, dentro de este campo, encuentren cada vez ms aplicaciones# 'n la industria de la construcción, los materiales conocidos como tradicionales e!ercen una competencia muy fuerte en el sector 0hormigones, metales, cermicas, etc#1#

Otr#s 0erca)#s Los materiales compuestos estan presentes en casi todos los mercados gracias a la gran diversidad de propiedades que pueden aportar,en un sin nuemero de industrias que estos lo utilizan#

Conclusiones Los materiales compuestos estan formando parte indispensa%le cada vez mas en la industria, de%ido a su gran diversidad de propiedeades y usos cada vez mas se descu%ren nuevos campos en donde se puede incluir este producto# Las propiedades de los materiales compuestos nos ofrece una gran diversidad de maneras o formas de utitizarlos en muchos campos de la ingenieria# Los fi%roplasticos tam%ien son una perte de los materiales compuestos, este es un producto ela%orado de diferentes com%inaciones, su resistencia, y poco peso lo hacen un material prometedor hoy en dia en la industria#

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2e consiguio indagar a profundizacion este tema muy extenso en si, en o%!etivo de analizar cuales son las industrias a las que se aplican y nos encontramos con algunas pero es %astante comple!o detallar cada una de ellas por tanto se a%rev&o un poco de cada una de ellas# La investigacion se ha realizado de manera satisfactoria, el poder conocer indagar con mucha mas profundidad del tema, apoyandonos de diferentes formas, cosas ya sea desde la *e%, e archivos pdf, mografias, y li%ros online, y algunos elementos mas que son confia%les y nos %rindan informacion consisa, y verdadera#

AP;NDICE Materiales y metodos La investigacion a estado sise$ada por la ad!untacion de conceptos de sitios *e%, pdf archivos de *ord %uscacando la imformacion de fuentes de reconocimiento, para su fidedignidad y se ha %uscado la ayuda de li%ros online# De%ido a la naturaleza del la pro%lemtica, en cuestion hemos relizado una investigacion a nivel explotatoria, investigativa con el fin de determinar, de forma detallada composiciones y la plicasiones en la industria#

R ECONOCIMIENTO La investigacion de este interesante tema no ha sido tan facil al gual que muchos temas mas comple!os que esta%an en opcion pero decidimos desviarnos por este# Agradecimientos al maestro de fundamentos de materiale quien nos propuso hacer este articulo con el fin de que o%tengamso mas conociminetos so%re este tema la cual nos ha dado sus catedras#


RE-ERENCIAS

>.? http3@@***#navalcomposites#com@materi ales4? http3@@***#aimplas#es@%log@los< composites8? http3@@***#creces#cl@ne*@index#asp imat45458' 454595tc8nc9art.E=F >=? http3@@es#slideshare#net@ivanGantrax@mate riales9? http3@@***#inet#edu#ar@*p< content@[email protected]@..@materiales< compuestos#pdf >I? http3@@tecnologiadelosplasticos#%logspot# com@45..@5F@materiales< compuestos#html >F? http3@@***#tdx#cat@%itstream@[email protected] [email protected]@5=Jrr5=de.F#pdfsequence= >E? http3@@es#slideshare#net@[email protected] rialesH? http3@@es#slideshare#net@arinalinaresEa@ materiales.5? http3@@***#scielo#org#co@scielo#p hpscriptsciGarttextpid255.4< F898455I5554555.. >..? http3@@***#redalyc#org@articulo#o aid=HI.=H.4 >.4? https3@@***#upv#es@materiales@Kc [email protected]@pfcm.9GHG4#html >.8? http3@@*e%deptos#uma#es@qicm@D ocGdocencia@(emaFGC;#pdf >.=? http3@@***#car%onconcrete#es@ (L;@es@;aterial45Compuesto#html

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>.9? http3@@***I#uniovi#es@usr@f%lanc o@C'MA;)CA2#(ema.#Neneralidades# 7resentacion#455H#45.5#pdf >.I? http3@@es#slideshare#net@guest59c8 8eeHe@materiales.F? http3@@***#monografias#com@tra %a!os.5=@ciencias.E? http3@@do*nloadconverterno*#co m@ langesutmGsourcead*ordsutmGca mpaignF8E.=E=I9utmGtermactuali zarid*d< .55FI5E58aid8E48E58IH88net*or dgclidCLyCFH-:FO'CKPhQhgo dh5'RIg >.H? http3@@***#tdx#cat@%itstream@han [email protected]@I.9.@5ICA7)(-L8#pdf sequenceI >45? http3@@informesdelaconstruccion#r evistas#csic#es@index#php@informesdelaco nstruccion@article@vie*Kile@IFI@F9E

Citas Bi%liograficas

Creces# 0fe%rero, 45.91# Las venta!as de los materiales compuestos# ciencia y tecnologia# López, D# '# 0455.1# ;A('M)AL'2 C-;7P'2(-2# A7L)CAC)-O'2# MATERIALES COMPUESTOS. APLICACIOES , 8# 2tupenengo, K# 045..1# ;ateriales y materias primas# !ateriales co!"#estos, H#

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