Materiales Industriales: Propiedades, Tipos y Procesos de Conformado

Cemento y Hormigón: Materiales de Construcción

Cemento

El cemento es un conglomerante hidráulico, un material inorgánico finamente molido que, al amasarse con agua, forma una pasta que fragua debido a reacciones de hidratación. Una vez endurecido, conserva su resistencia y estabilidad.

En su fabricación, se muelen bolas y se introducen en un horno para formar el clinker. Posteriormente, se añade yeso para retardar el fraguado.

Hormigón

El hormigón es un material compuesto que típicamente contiene:

• Cemento: 10%
• Agua: 20%
• Aire: 2%
• Áridos granulares: 80%

Ventajas del Hormigón

• Se puede colocar in situ.
• Adquiere resistencia a temperatura ambiente.
• Es durable.
• Los materiales son fáciles de encontrar.
• Resiste al fuego.
• Se repara fácilmente.

Inconvenientes del Hormigón

• Baja resistencia a tracción.
• Inestabilidad dimensional.
• Peligro de formación de grietas en periodos de congelación y descongelación.

Propiedades del Hormigón Fresco

• Consistencia: Capacidad del hormigón fresco para deformarse (fluidez). Se mide con el ensayo del cono de Abrams.
• Homogeneidad: Distribución uniforme de todos los componentes del hormigón en las mismas proporciones. Se mide por la masa específica de porciones separadas de hormigón fresco. Una distribución no homogénea puede llevar a la segregación o decantación.
• Masa Específica: Relación entre la masa del hormigón fresco (compactado o sin compactar) y el volumen ocupado (kg/m³). La densidad del hormigón fresco compactado indica la eficacia del método de compactación.

Propiedades del Hormigón Endurecido

El hormigón es un material rígido (E = 20-30 GPa) con alta resistencia a compresión (15 a 50 MPa).

• Baja resistencia a flexión y tracción (aproximadamente Rc/10).
• La rigidez y resistencia aumentan con el tiempo (aunque la velocidad de aumento disminuye con el tiempo).

Durabilidad del Hormigón

La durabilidad se refiere a la capacidad del hormigón para mantener sus propiedades a lo largo del tiempo frente a agentes ambientales. Los ataques pueden ser:

• Químicos:
  • Cloruros (corroen las armaduras).
  • Sulfatos (forman ettringita).
  • CO2 (carbonata la cal libre).
• Físicos:
  • Erosión (descohesión de los áridos).
  • Higrotérmicos (fisuración).
  • Fuego.

Polímeros Termoplásticos

Poliolefinas

Las poliolefinas se obtienen de la polimerización de olefinas (alquenos). Son el tipo de plástico más abundante y comercializado. Las principales son el polietileno (PE) y el polipropileno (PP).

Características generales:

• Termoplásticos semicristalinos.
• Buena resistencia química.
• Buenos dieléctricos.
• Fácil conformado.
• Económicos.

Polietileno (PE)

Puede ser lineal o ramificado.

Polipropileno (PP)

La incorporación de un grupo CH3 a la cadena de PE:

• Restringe el movimiento de la cadena, haciéndolo más resistente y rígido.
• Aumenta Tg y Tm.

Características del PP:

• Baja densidad.
• Buena dureza superficial.
• Buena estabilidad dimensional.
• Flexibilidad.
• Resistencia a la humedad y al calor.
• Estereoisómeros y Tacticidad: Importantes para sus propiedades.

Otros Termoplásticos

• Poliestireno (PS): Buenas propiedades eléctricas (bajo factor de potencia, alta rigidez dieléctrica y resistividad volumétrica), pero no es resistente al envejecimiento exterior.
• PA (Poliamida): Resistencia al desgaste, propiedades lubricantes, resistencia a la tracción, fácil conformado, estabilidad química, pero absorbe agua. Buena resistencia al impacto con entalla y estabilidad de forma a alta temperatura.
• PC (Policarbonato): Alta resistencia al impacto, elevada resistencia y rigidez, transparencia, estabilidad dimensional, alta temperatura de deflexión térmica, pero baja estabilidad química y resistencia al ESCR (Environmental Stress Cracking). Presenta dificultades de conformación.
• PBT y PET (Polibutileno Tereftalato y Polietileno Tereftalato): Estabilidad química, fácil conformación, tenacidad a bajas temperaturas, pero baja estabilidad frente a la hidrólisis.
• POM (Polioximetileno): Elevada resistencia y rigidez, alta resistencia al impacto, estabilidad dimensional, resistencia a la fatiga, pero costoso.
• ABS (Acrilonitrilo Butadieno Estireno): Tenacidad, fácil conformación, estabilidad de forma a altas temperaturas, resistencia química.

Mecanismos de Endurecimiento en Polímeros

Para aumentar la resistencia y rigidez de los polímeros, se pueden emplear los siguientes mecanismos:

• Aumentar el grado de cristalinidad.
• Añadir grupos laterales voluminosos.
• Introducir enlaces de átomos altamente polares en la cadena principal (O o N).
• Introducir anillos fenilo en la cadena principal.
• Incorporar refuerzos (el tamaño, peso molecular (PM) y distribución del peso molecular (DPM) son factores importantes).
• Estirado en frío (fibras).

Procesos de Conformado de Polímeros

Termoplásticos (TP)

• Extrusión.
• Moldeo por inyección.
• Moldeo por soplado.
• Termoformado.
• Moldeo rotacional.

Termoestables (TE)

• Moldeo por compresión.
• Moldeo por transferencia.
• Moldeo de inyección por reacción (RIM).