Propiedades y Aplicaciones de Materiales de Construcción y Eléctricos

Materiales de Construcción

Hormigón y Aditivos

Tipos de Aditivos para Hormigón

• Retardadores: Retrasan el tiempo de fraguado.
• Plastificantes/Fluidificantes: Aumentan la trabajabilidad sin añadir más agua.
• Superfluidificantes: Permiten una gran reducción de agua, mejorando la resistencia y la trabajabilidad.
• Impermeabilizantes: Reducen la permeabilidad del hormigón al agua.

Registro de Control de Calidad en Obra

Información esencial a registrar para cada entrega de hormigón:

• Tipo de hormigón
• Número de remito
• Volumen (m³)
• Hora de llegada y salida del camión mixer
• Tiempo de descarga
• Elemento estructural de destino (viga, losa, etc.)
• Aditivos utilizados (tipo, marca, dosis)
• Asentamiento (medido con el Cono de Abrams)
• Temperatura del hormigón
• Estado: Aceptado o rechazado

Consistencia del Hormigón: Ensayo del Cono de Abrams

Este ensayo mide la trabajabilidad del hormigón fresco. El resultado es el asiento en centímetros (cm) que experimenta la masa de hormigón al retirar el cono.

• Seca: 0 – 2 cm
• Plástica: 3 – 5 cm
• Blanda: 6 – 9 cm
• Fluida: 10 – 15 cm
• Líquida: +16 cm

Relación Agua/Cemento (A/C)

La relación agua/cemento (A/C) es un factor crítico que es inversamente proporcional a la resistencia final del hormigón. A menor cantidad de agua, mayor será la resistencia.

Propiedades del Hormigón Fresco

• Trabajabilidad
• Consistencia
• Moldeabilidad

Morteros

Función de los Aditivos en Morteros

• Mejorar la trabajabilidad.
• Acelerar o retardar el fraguado.
• Aumentar la adherencia.
• Reducir la absorción de agua (H₂O).
• Mejorar la resistencia.

Ejemplos de Aditivos para Morteros

• Plastificantes
• Acelerantes
• Retardadores
• Hidrofugantes
• Anticongelantes

Morteros Especiales

• Expansivos (grout): Rellenan huecos sin retracción.
• Refractarios: Resisten altas temperaturas.
• Cemento cola: Para la adhesión de cerámicos.
• Hidrófugos: Repelen el agua.

Materiales Bituminosos (Asfaltos y Betunes)

Tipos de Betunes y Asfaltos

• Cementos asfálticos
• Asfalto líquido o cutbacks
• Mezclas asfálticas
• Emulsiones asfálticas

Características de los Materiales Bituminosos

• Fácil aplicación.
• Buena adhesión a los áridos.
• Alta cohesión interna.
• Baja susceptibilidad térmica (se vuelven plásticos con el calor y frágiles con el frío).
• Impermeables.
• Alta durabilidad y rentabilidad.

Características Específicas de los Betunes

• Solubles en sulfuro de carbono.
• Densidad entre 1,1 y 1,4 g/cm³.
• Reblandecen a partir de 50 °C y funden entre 100 y 130 °C.
• No dejan residuo al arder.
• Endurecen al enfriar, perdiendo cohesión y volviéndose frágiles ante esfuerzos bruscos.

Materiales Eléctricos y Compuestos

Conductores, Semiconductores y Dieléctricos

Propiedades de los Materiales Conductores

• Funden a su punto de fusión específico.
• Buena conductividad térmica y eléctrica.
• Son sólidos a temperatura ambiente (excepto el mercurio, Hg).
• Presentan brillo metálico.
• Son maleables y dúctiles.

Efectos de la Conducción Eléctrica

• Efecto Joule: El paso de una corriente a través de una resistencia genera calor.
• Efecto Thomson: Una diferencia de temperatura (ΔT) entre los extremos de un conductor genera un voltaje.
• Efecto Peltier-Seebeck: La unión de dos conductores distintos sometida a una diferencia de temperatura (ΔT) genera un voltaje (conversión de calor en electricidad).

Clasificación de Materiales

Semiconductores

Componentes como transistores, diodos y circuitos integrados.

Dieléctricos Gaseosos

Hidrógeno, aire seco, nitrógeno, hexafluoruro de azufre (SF6).

Dieléctricos Sólidos

Cerámica, vidrio, plásticos, mica, PVC.

Dieléctricos Líquidos

Aceites minerales, silicona, ésteres sintéticos.

Tipos de Semiconductores

Semiconductores Intrínsecos

Materiales puros, sin dopaje, con propiedades eléctricas inherentes.

Semiconductores Extrínsecos

Materiales dopados con impurezas para modificar y controlar sus propiedades eléctricas.

Semiconductor Tipo P (Positivo)

Dopado con átomos trivalentes (ej. boro), que crean "huecos" o portadores de carga positiva.

Semiconductor Tipo N (Negativo)

Dopado con átomos pentavalentes (ej. fósforo), que aportan electrones libres como portadores de carga negativa.

Polarización de Diodos Semiconductores

Polarización Directa

El ánodo (terminal positivo, conectado al material tipo P) y el cátodo (terminal negativo, conectado al material tipo N) se conectan a la fuente de manera que la corriente pasa fácilmente.

Polarización Inversa

El ánodo se conecta al negativo y el cátodo al positivo de la fuente. La corriente queda bloqueada, permitiendo solo una fuga mínima.

Materiales Compuestos (Composites)

Clasificación de Refuerzos

• Refuerzos discontinuos: Partículas, plaquetas, fibras cortas.
• Refuerzos continuos: Fibras largas, laminados, tejidos.

Ventajas y Desventajas

Ventajas

• Alta rigidez y resistencia mecánica.
• Flexibilidad en el diseño.
• Alta resistencia dieléctrica.

Desventajas

• Costo elevado.
• Riesgos asociados a su manipulación.
• Información limitada sobre su comportamiento final.

Componentes y Tipos de Matriz

Funciones de la Matriz

• Proporciona estabilidad al material.
• Transfiere la carga a los refuerzos.
• Protege los refuerzos del entorno.
• Evita la propagación de grietas.

Tipos de Refuerzos Poliméricos

• Fibras de vidrio
• Fibras de carbono
• Fibras de boro

Tipos de Matriz

• Matriz Polimérica: Es ligera, anticorrosiva y de fácil moldeo, pero tiene baja resistencia térmica y es sensible a la humedad. Se clasifica en:
  • Termoplásticas
  • Termoestables
  • Elastómeros
• Matriz Metálica: (Aluminio, Titanio, Magnesio): Fuerte, ligera, utilizada en la industria aeroespacial.
• Matriz Cerámica: Muy resistente a altas temperaturas, pero con baja tenacidad y conductividad.
• Matriz de Carbón.