Materiales Cerámicos, Metálicos y Poliméricos: Propiedades y Aplicaciones

Materiales Cerámicos

¿Qué es la Barbotina?

Mezcla de agua y arcilla, más ciertos componentes, para que esta levigue, induciendo la dispersión de partículas de pasta de arcilla, formando una emulsión que se mantiene en el tiempo. Composición: Arcilla + CaCO₃ + Cuarzo + Silicato de sodio + Carbonato de sodio + Agua (sin superar el 45% el peso de los materiales sólidos).

Inconvenientes de los Materiales Cerámicos

Su principal desventaja es la fragilidad y baja tenacidad. El proceso de fractura se debe a la formación y propagación de fisuras, perpendicular a la carga aplicada, lo cual se evalúa con el ensayo de resistencia a la flexión. La dureza y fragilidad se deben a la dificultad del deslizamiento de la estructura cristalina. La resistencia disminuye con el aumento de porosidad. A pesar de esto, las cerámicas poseen alta dureza, siendo ideales para abrasivos.

Aditivos Cerámicos

Desengrasante: Se añade a las arcillas grasas para reducir su plasticidad, evitando adherencias y facilitando el moldeo. Tipos:

• Ladrillo molido: Polvo no muy fino ni uniforme.
• Cenizas de horno.
• Arena: Silícea, sin cal y fina.

Atractivo de los Materiales Cerámicos

• Resistencia a compresión, dureza y fragilidad.
• Alto punto de fusión.
• Baja conductividad eléctrica y térmica.

Tipos de Elementos Pétreos Artificiales

• Cerámicos: Transformaciones físico-químicas de arcillas con calor, moldeadas previamente.
• Vidrios: Fusión de óxidos silícicos a alta temperatura.
• Aglomerantes: Reacción con agua tras tratamiento térmico, proceso de hidratación.

Descripción de Productos Cerámicos

• Ladrillos y tejas: Pasta sencilla de arcillas calcáreo-ferruginosas.
• Gres: Pasta compuesta de arcillas, cuarzo y feldespato.
• Loza: Pasta de arcillas blancas con feldespatos, cuarzo, carbonatos, talco.
• Porcelana: Pasta de caolines, arcillas, cuarzo y feldespatos.

Propiedades de la Arcilla

Plasticidad: Capacidad de deformarse sin agrietarse y mantener la forma tras retirar la carga.

Tipos de Arcillas

• Caolinítica: La más pura.
• Illita: La más usada.
• Montmorillonita: Expansiva, absorbe agua, uso limitado.

Arcillas Bentoníticas

Usadas como lodos para estabilizar terrenos y evitar colapsos.

Flujo de Fabricación

1. Obtención de materias primas: Arcilla y materiales no plásticos, extracción a cielo abierto.
2. Preparación:
   • Trituración.
   • Depuración: Meteorización, maduración, pudrición, levigación.
   • Homogeneización y humectación.
3. Moldeo: Extrusión, prensa, laminación, colada.
4. Deshidratación: Secado y cocción.

Denominación de Ladrillo

Materiales Metálicos

Propiedades Mecánicas

• Resistencia a tracción: Excelente en metales, superior a pétreos.
• Estricción: Reducción de sección por deformación plástica.
• Fragilidad: Deformación plástica mínima antes de rotura.
• Ductilidad: Deformación plástica bajo tracción.
• Resistencia a compresión: Similar a la tracción en metales.
• Densidad: Importante en relación resistencia/peso.
• Maleabilidad: Deformación permanente por compresión sin fisuras.
• Acritud: Endurecimiento por deformación plástica.
• Tenacidad: Absorción de energía durante la deformación.
• Resilencia: Tenacidad bajo impacto.
• Dureza: Resistencia a la deformación superficial.
• Relajación: Pérdida de tensión con el tiempo.
• Fatiga: Rotura por cargas cíclicas, límite de fatiga.

Corrosión

Deterioro por interacción con el entorno. Tipos: Seca, galvánica (contacto de metales, corrientes vagabundas, tensión), intergranular, por picadura, marina.

Diagrama de Fase

Representación de fases a diferentes temperaturas, presiones y composiciones. Informa sobre la cristalización y manufactura.

Transformaciones de Fase

• Martensita: Estructura BCT, alta dureza y fragilidad.
• Martensita revenida: Recalentamiento para ductilidad.
• Ferrita: Hierro dulce, maleable, baja resistencia.
• Perlita: Ferrita con carbono, mayor dureza.
• Esferoidita: Perlita esferoidal, mayor ductilidad.

Geometría de los Perfiles Metálicos

• Perfiles laminados en caliente: H (HEA, HEB, HEM), I (IPN, IPE), U (UPN, UPE, UAP), T, L, LD, redondos, cuadrados, rectangulares, huecos.
• Perfiles laminados en frío: Placas y paneles conformados.

Diagrama Hierro-Carbono

Fases: Cementita, Ferrita α, Ferrita δ. Eutéctico y eutectoide. Aceros de bajo y alto carbono, fundiciones.

Materiales Poliméricos

¿Qué es un Polímero y un Plástico?

Polímero: Compuesto orgánico de alto peso molecular. Plástico: Polímero con aditivos, moldeable.

Características y Aplicaciones

Ventajas: Fácil procesado, ductilidad, ligereza, aislante, resistencia a corrosión. Aplicaciones: Neumáticos, embalajes, automoción, construcción.

Tipos de Polimerización

• Adición o en cadena.
• Condensación o en etapas.

Propiedades de los Polímeros

Peso molecular, cristalinidad, distribución del peso molecular, estructura.

Tipos de Polímeros

• Termoplásticos: PE, PP, PS, PVC.
• Termoestables: Resinas epoxi, poliuretanos, resinas fenólicas.
• Elastómeros: Caucho natural, polibutadieno, SBR.

Propiedades Mecánicas

• Fluencia.
• Relajación.

Procesos de Transformación

• Extrusión.
• Inyección.
• Moldeo rotacional.
• Termoconformado.
• Fabricación de espumas.