Este documento describe la fibra de carbono, un material ligero y resistente con múltiples usos. Explica que la fibra de carbono se obtiene a partir de polímeros como el PAN, sometidos a procesos de estabilización, carbonización y grafitización a altas temperaturas. Detalla sus ventajas como la ligereza y resistencia, pero también sus desventajas como el alto costo. Finalmente, enumera sectores como la aeronáutica, automovilismo y deportes donde se usa, así como posibles aplicaciones futuras
Este documento describe las fibras de carbono, incluyendo su proceso de fabricación, tipos, propiedades y aplicaciones. Las fibras de carbono se fabrican calentando fibras precursoras como el poliacrilonitrilo a altas temperaturas en atmósfera inerte para eliminar todos los elementos excepto el carbono. Se usan principalmente para reforzar materiales compuestos, donde su ligereza y alta resistencia mecánica los hacen ideales para la industria aeroespacial y automotriz.
Las fibras de carbono se obtienen mediante la carbonización de fibras orgánicas naturales o sintéticas a temperaturas entre 1200°C y 1400°C. Se usan como refuerzo en materiales compuestos debido a su alta resistencia y bajo peso. Existen varios procesos para fabricar productos con fibras de carbono, como el conformado por contacto manual, enrollado de filamentos, posicionamiento de fibras, y conformado en caliente en moldes. Las fibras de carbono tienen muchas aplicaciones importantes como en aviones, automóviles y
El documento describe los diferentes tipos de fibra de vidrio y sus propiedades. Define la fibra de vidrio como un material compuesto de numerosos filamentos de dióxido de silicio extremadamente finos. Explica que la base de la fibra de vidrio es la sílice y describe los diferentes tipos de vidrio utilizados para producir fibras, incluyendo sus propiedades y usos principales.
La fibra de carbono se creó en la década de 1960 y se usa ampliamente en la industria aeronáutica y automotriz debido a su alta resistencia y bajo peso. Está compuesta principalmente de átomos de carbono alineados en filamentos microscópicos. Se fabrica en varios grados dependiendo de su módulo de tensión, y es mucho más fuerte que el acero u otros materiales. Tiene aplicaciones en aviones, autos de carreras, bicicletas y otros productos donde se requiere resistencia y ligereza
Este documento describe los tipos de materiales compuestos, incluyendo su definición, características, estructura y clasificación. Explica que los materiales compuestos están formados por dos o más materiales que combinan sus propiedades para crear un material con características mejores que las de sus componentes individuales. Se clasifican los materiales compuestos reforzados con partículas, fibras y estructurales. También proporciona ejemplos como plásticos reforzados con fibra de vidrio o carbono, y describe proces
El tratamiento térmico implica calentar, enfriar y mantener materiales a ciertas temperaturas para mejorar sus propiedades mecánicas. Los tratamientos térmicos incluyen recocido, temple y revenido para suavizar, endurecer o disminuir la dureza de aceros. Los tratamientos termoquímicos como cementación, nitruración y carbonitruración aumentan la dureza superficial al incorporar carbono o nitrógeno.
Este documento describe la fibra de carbono, un material ligero y resistente con múltiples usos. Explica que la fibra de carbono se obtiene a partir de polímeros como el PAN, sometidos a procesos de estabilización, carbonización y grafitización a altas temperaturas. Detalla sus ventajas como la ligereza y resistencia, pero también sus desventajas como el alto costo. Finalmente, enumera sectores como la aeronáutica, automovilismo y deportes donde se usa, así como posibles aplicaciones futuras
Este documento describe las fibras de carbono, incluyendo su proceso de fabricación, tipos, propiedades y aplicaciones. Las fibras de carbono se fabrican calentando fibras precursoras como el poliacrilonitrilo a altas temperaturas en atmósfera inerte para eliminar todos los elementos excepto el carbono. Se usan principalmente para reforzar materiales compuestos, donde su ligereza y alta resistencia mecánica los hacen ideales para la industria aeroespacial y automotriz.
Las fibras de carbono se obtienen mediante la carbonización de fibras orgánicas naturales o sintéticas a temperaturas entre 1200°C y 1400°C. Se usan como refuerzo en materiales compuestos debido a su alta resistencia y bajo peso. Existen varios procesos para fabricar productos con fibras de carbono, como el conformado por contacto manual, enrollado de filamentos, posicionamiento de fibras, y conformado en caliente en moldes. Las fibras de carbono tienen muchas aplicaciones importantes como en aviones, automóviles y
El documento describe los diferentes tipos de fibra de vidrio y sus propiedades. Define la fibra de vidrio como un material compuesto de numerosos filamentos de dióxido de silicio extremadamente finos. Explica que la base de la fibra de vidrio es la sílice y describe los diferentes tipos de vidrio utilizados para producir fibras, incluyendo sus propiedades y usos principales.
La fibra de carbono se creó en la década de 1960 y se usa ampliamente en la industria aeronáutica y automotriz debido a su alta resistencia y bajo peso. Está compuesta principalmente de átomos de carbono alineados en filamentos microscópicos. Se fabrica en varios grados dependiendo de su módulo de tensión, y es mucho más fuerte que el acero u otros materiales. Tiene aplicaciones en aviones, autos de carreras, bicicletas y otros productos donde se requiere resistencia y ligereza
Este documento describe los tipos de materiales compuestos, incluyendo su definición, características, estructura y clasificación. Explica que los materiales compuestos están formados por dos o más materiales que combinan sus propiedades para crear un material con características mejores que las de sus componentes individuales. Se clasifican los materiales compuestos reforzados con partículas, fibras y estructurales. También proporciona ejemplos como plásticos reforzados con fibra de vidrio o carbono, y describe proces
El tratamiento térmico implica calentar, enfriar y mantener materiales a ciertas temperaturas para mejorar sus propiedades mecánicas. Los tratamientos térmicos incluyen recocido, temple y revenido para suavizar, endurecer o disminuir la dureza de aceros. Los tratamientos termoquímicos como cementación, nitruración y carbonitruración aumentan la dureza superficial al incorporar carbono o nitrógeno.
Este documento describe los diferentes tipos de materiales compuestos, incluyendo aquellos con partículas, fibras, laminados y paneles sandwich. Los materiales compuestos combinan las propiedades de dos o más materiales originales. Algunos ejemplos comunes son el concreto, neumáticos y fibra de vidrio reforzada con plástico.
La fibra de carbono es un material compuesto principalmente de átomos de carbono unidos en cristales alineados paralelamente. Se descubrió en 1958 y se ha desarrollado desde entonces usando diferentes materias primas como rayón, poliacrilonitrilo y brea de petróleo. Actualmente se usa principalmente para reforzar materiales compuestos en aplicaciones como aviones de combate avanzados.
Este documento describe los materiales compuestos de matriz polimérica. Estos materiales combinan una matriz polimérica con fibras de vidrio o carbono. El documento discute las propiedades, ventajas y desventajas de estos materiales, así como sus aplicaciones comunes. Los materiales compuestos ofrecen una alta resistencia y rigidez con bajo peso, lo que los hace competitivos frente a otros materiales. Las fibras otorgan resistencia mecánica mientras que la matriz aporta elasticidad y resistencia química y térmica. Estos materiales
Este documento describe la historia, estructura, proceso de fabricación, propiedades y aplicaciones de la fibra de carbono. Explica que se obtiene de la carbonización controlada de polímeros como el poliacrilonitrilo y que su estructura atómica anisótropa le proporciona una alta resistencia mecánica y ligereza. Detalla las etapas del proceso de fabricación y los diferentes productos comerciales como tejidos y laminados. Resalta las ventajas de la fibra de carbono para el refuerzo estructural
Este documento describe la estructura cristalina de los materiales. Explica que los sólidos pueden ser cristalinos u amorfos, y que los cristalinos presentan un ordenamiento geométrico regular. Luego describe las tres principales estructuras cristalinas de los metales: cúbica centrada en el cuerpo, cúbica centrada en las caras, y hexagonal compacta. Finalmente, introduce los conceptos de ferrosos y no ferrosos.
Los materiales compuestos están formados por combinaciones de metales, cerámicos y polímeros para obtener propiedades superiores a los materiales individuales. Se clasifican por la fase matriz, ya sea metálica, cerámica o polimérica, y la fase de refuerzo comúnmente incluye fibras, partículas u hojuelas. El procesamiento involucra métodos para producir la fase matriz en estado sólido, líquido o gaseoso y combinarla con el refuerzo.
La cementación es un tratamiento térmico que consiste en suministrar carbono a la superficie del acero para endurecerla sin modificar el núcleo blando, lo que produce una pieza con superficie dura y núcleo resistente. Esto se logra recubriendo las piezas con una sustancia rica en carbono y calentándolas a altas temperaturas, lo que hace que el carbono se difunda sólo en la superficie.
1) Los materiales compuestos se forman por la unión de dos o más materiales para obtener combinaciones únicas de propiedades.
2) Estos materiales tienen dos componentes: una matriz continua y un refuerzo discontinuo que mejora las propiedades mecánicas.
3) Los compuestos más comunes incluyen concreto (cemento y grava), neumáticos (caucho y alambre), y polímeros reforzados con fibras de vidrio o carbono.
Este documento describe las propiedades de los polímeros. Explica que los polímeros son macromoléculas formadas por la unión de monómeros más pequeños. Luego detalla que los polímeros industriales son malos conductores eléctricos y se usan comúnmente como aislantes eléctricos. También describe las propiedades mecánicas de los polímeros como la resistencia tensil, resistencia a la compresión y propiedades termo-mecánicas. Finalmente clasifica a los polímeros en elastómeros, term
El forjado es un proceso de conformado de metales mediante compresión que data de hace miles de años. Existen varios tipos de forjado como el de dado abierto, cerrado y de precisión. El forjado permite conformar piezas con alta resistencia mediante el uso de matrices y prensas aplicando fuerzas de compresión controladas.
Los materiales compuestos son combinaciones de dos o más materiales con propiedades superiores a la suma de sus componentes individuales. Están formados por una matriz en la que se dispersan partículas o fibras de refuerzo. Se desarrollaron inicialmente en la industria aeroespacial en la década de 1960 y están clasificados según la naturaleza de la matriz y el refuerzo. Algunos ejemplos comunes son los plásticos reforzados con fibra de vidrio, carbono o aramida.
El documento describe el proceso de metalurgia de polvos, donde partes se fabrican comprimiendo polvo metálico en un molde y luego calentándolo. Esto permite fabricar piezas de materiales con puntos de fusión altos de manera económica. El documento también explica los pasos del proceso, incluyendo la preparación del polvo, compactación y sinterizado, así como consideraciones sobre las características del polvo.
Este documento contiene información sobre cuatro microconstituyentes (recocido, normalizado, esferoidizado y precipitación) impartidos por el profesor Miguel A. Castro R. El documento describe cada proceso térmico, incluyendo temperaturas y propósitos, y proporciona ejemplos de su aplicación.
El documento describe diferentes tipos de imperfecciones cristalinas. Se clasifican en defectos puntuales (como vacantes y átomos sustitutos), defectos lineales llamados dislocaciones, y defectos planares como bordes de grano y superficies. Las imperfecciones afectan propiedades como la resistencia mecánica y la ductilidad de los materiales.
El documento describe las principales propiedades mecánicas, tecnológicas, químicas, ópticas y térmicas de los materiales. Entre las propiedades mecánicas se encuentran la resistencia mecánica, dureza, ductilidad, elasticidad y plasticidad. Las propiedades tecnológicas incluyen la soldabilidad, forjabilidad y maquinabilidad. Las propiedades químicas abarcan la resistencia a la corrosión y toxicidad. Finalmente, las propiedades ópticas y térmicas comp
Este documento presenta los conceptos fundamentales de la difusión en sólidos, incluyendo los mecanismos atómicos, la difusión macroscópica en estado estacionario descrita por las Leyes de Fick, y aplicaciones industriales. También incluye ejemplos y problemas para reforzar los conceptos clave.
Este documento describe los diferentes tipos de materiales cerámicos, su clasificación y estructuras. Los materiales cerámicos son compuestos químicos que contienen elementos metálicos y no metálicos unidos químicamente. Se clasifican en cerámicas gruesas y finas dependiendo de su proceso de cocción. Presentan enlaces iónicos y covalentes predominantemente, lo que les da propiedades como alta dureza y punto de fusión.
El ensayo de tracción consiste en someter una probeta normalizada de un material a un esfuerzo axial creciente hasta la rotura. Se mide la deformación de la probeta a medida que aumenta la carga aplicada, representando los resultados en un gráfico de tensión versus deformación. La curva resultante muestra diferentes zonas como la elástica, en la que la deformación es proporcional a la tensión, y la plástica, en la que la deformación continúa sin aumento de la carga. El ensayo proporciona propiedades mecá
Este documento describe un ensayo de flexión estática realizado para determinar las propiedades mecánicas de diferentes materiales. Se explica la teoría del ensayo, los materiales y probetas utilizadas, y los cálculos para obtener el módulo de elasticidad y resistencia a la flexión. Los resultados muestran que la probeta de acero no es adecuada debido a su comportamiento dúctil, mientras que para la probeta de fundición se calculan un módulo de elasticidad de 29215 MPa y una resistencia a la flexión de
El documento resume las propiedades físicas y mecánicas de varios tipos de materiales como metales, vidrios y cerámicos, polímeros, materiales compuestos y semiconductores. Describe propiedades como módulo elástico, límite elástico, resistencia a la tracción, ductilidad, dureza y densidad. También presenta ejemplos de aplicaciones de cada material.
O documento descreve a origem e o processo de obtenção de fibras de carbono. A primeira teoria data de 1877 pelo cientista Thomas Edison e a segunda de 1958 pelo cientista Roger Bacon. As fibras de carbono são produzidas através da oxidação, carbonização e grafitização de precursores orgânicos de carbono, principalmente poliacrilonitrila. Elas possuem propriedades como alta resistência a temperatura, produtos químicos e tração.
Este documento describe los diferentes tipos de materiales compuestos, incluyendo aquellos con partículas, fibras, laminados y paneles sandwich. Los materiales compuestos combinan las propiedades de dos o más materiales originales. Algunos ejemplos comunes son el concreto, neumáticos y fibra de vidrio reforzada con plástico.
La fibra de carbono es un material compuesto principalmente de átomos de carbono unidos en cristales alineados paralelamente. Se descubrió en 1958 y se ha desarrollado desde entonces usando diferentes materias primas como rayón, poliacrilonitrilo y brea de petróleo. Actualmente se usa principalmente para reforzar materiales compuestos en aplicaciones como aviones de combate avanzados.
Este documento describe los materiales compuestos de matriz polimérica. Estos materiales combinan una matriz polimérica con fibras de vidrio o carbono. El documento discute las propiedades, ventajas y desventajas de estos materiales, así como sus aplicaciones comunes. Los materiales compuestos ofrecen una alta resistencia y rigidez con bajo peso, lo que los hace competitivos frente a otros materiales. Las fibras otorgan resistencia mecánica mientras que la matriz aporta elasticidad y resistencia química y térmica. Estos materiales
Este documento describe la historia, estructura, proceso de fabricación, propiedades y aplicaciones de la fibra de carbono. Explica que se obtiene de la carbonización controlada de polímeros como el poliacrilonitrilo y que su estructura atómica anisótropa le proporciona una alta resistencia mecánica y ligereza. Detalla las etapas del proceso de fabricación y los diferentes productos comerciales como tejidos y laminados. Resalta las ventajas de la fibra de carbono para el refuerzo estructural
Este documento describe la estructura cristalina de los materiales. Explica que los sólidos pueden ser cristalinos u amorfos, y que los cristalinos presentan un ordenamiento geométrico regular. Luego describe las tres principales estructuras cristalinas de los metales: cúbica centrada en el cuerpo, cúbica centrada en las caras, y hexagonal compacta. Finalmente, introduce los conceptos de ferrosos y no ferrosos.
Los materiales compuestos están formados por combinaciones de metales, cerámicos y polímeros para obtener propiedades superiores a los materiales individuales. Se clasifican por la fase matriz, ya sea metálica, cerámica o polimérica, y la fase de refuerzo comúnmente incluye fibras, partículas u hojuelas. El procesamiento involucra métodos para producir la fase matriz en estado sólido, líquido o gaseoso y combinarla con el refuerzo.
La cementación es un tratamiento térmico que consiste en suministrar carbono a la superficie del acero para endurecerla sin modificar el núcleo blando, lo que produce una pieza con superficie dura y núcleo resistente. Esto se logra recubriendo las piezas con una sustancia rica en carbono y calentándolas a altas temperaturas, lo que hace que el carbono se difunda sólo en la superficie.
1) Los materiales compuestos se forman por la unión de dos o más materiales para obtener combinaciones únicas de propiedades.
2) Estos materiales tienen dos componentes: una matriz continua y un refuerzo discontinuo que mejora las propiedades mecánicas.
3) Los compuestos más comunes incluyen concreto (cemento y grava), neumáticos (caucho y alambre), y polímeros reforzados con fibras de vidrio o carbono.
Este documento describe las propiedades de los polímeros. Explica que los polímeros son macromoléculas formadas por la unión de monómeros más pequeños. Luego detalla que los polímeros industriales son malos conductores eléctricos y se usan comúnmente como aislantes eléctricos. También describe las propiedades mecánicas de los polímeros como la resistencia tensil, resistencia a la compresión y propiedades termo-mecánicas. Finalmente clasifica a los polímeros en elastómeros, term
El forjado es un proceso de conformado de metales mediante compresión que data de hace miles de años. Existen varios tipos de forjado como el de dado abierto, cerrado y de precisión. El forjado permite conformar piezas con alta resistencia mediante el uso de matrices y prensas aplicando fuerzas de compresión controladas.
Los materiales compuestos son combinaciones de dos o más materiales con propiedades superiores a la suma de sus componentes individuales. Están formados por una matriz en la que se dispersan partículas o fibras de refuerzo. Se desarrollaron inicialmente en la industria aeroespacial en la década de 1960 y están clasificados según la naturaleza de la matriz y el refuerzo. Algunos ejemplos comunes son los plásticos reforzados con fibra de vidrio, carbono o aramida.
El documento describe el proceso de metalurgia de polvos, donde partes se fabrican comprimiendo polvo metálico en un molde y luego calentándolo. Esto permite fabricar piezas de materiales con puntos de fusión altos de manera económica. El documento también explica los pasos del proceso, incluyendo la preparación del polvo, compactación y sinterizado, así como consideraciones sobre las características del polvo.
Este documento contiene información sobre cuatro microconstituyentes (recocido, normalizado, esferoidizado y precipitación) impartidos por el profesor Miguel A. Castro R. El documento describe cada proceso térmico, incluyendo temperaturas y propósitos, y proporciona ejemplos de su aplicación.
El documento describe diferentes tipos de imperfecciones cristalinas. Se clasifican en defectos puntuales (como vacantes y átomos sustitutos), defectos lineales llamados dislocaciones, y defectos planares como bordes de grano y superficies. Las imperfecciones afectan propiedades como la resistencia mecánica y la ductilidad de los materiales.
El documento describe las principales propiedades mecánicas, tecnológicas, químicas, ópticas y térmicas de los materiales. Entre las propiedades mecánicas se encuentran la resistencia mecánica, dureza, ductilidad, elasticidad y plasticidad. Las propiedades tecnológicas incluyen la soldabilidad, forjabilidad y maquinabilidad. Las propiedades químicas abarcan la resistencia a la corrosión y toxicidad. Finalmente, las propiedades ópticas y térmicas comp
Este documento presenta los conceptos fundamentales de la difusión en sólidos, incluyendo los mecanismos atómicos, la difusión macroscópica en estado estacionario descrita por las Leyes de Fick, y aplicaciones industriales. También incluye ejemplos y problemas para reforzar los conceptos clave.
Este documento describe los diferentes tipos de materiales cerámicos, su clasificación y estructuras. Los materiales cerámicos son compuestos químicos que contienen elementos metálicos y no metálicos unidos químicamente. Se clasifican en cerámicas gruesas y finas dependiendo de su proceso de cocción. Presentan enlaces iónicos y covalentes predominantemente, lo que les da propiedades como alta dureza y punto de fusión.
El ensayo de tracción consiste en someter una probeta normalizada de un material a un esfuerzo axial creciente hasta la rotura. Se mide la deformación de la probeta a medida que aumenta la carga aplicada, representando los resultados en un gráfico de tensión versus deformación. La curva resultante muestra diferentes zonas como la elástica, en la que la deformación es proporcional a la tensión, y la plástica, en la que la deformación continúa sin aumento de la carga. El ensayo proporciona propiedades mecá
Este documento describe un ensayo de flexión estática realizado para determinar las propiedades mecánicas de diferentes materiales. Se explica la teoría del ensayo, los materiales y probetas utilizadas, y los cálculos para obtener el módulo de elasticidad y resistencia a la flexión. Los resultados muestran que la probeta de acero no es adecuada debido a su comportamiento dúctil, mientras que para la probeta de fundición se calculan un módulo de elasticidad de 29215 MPa y una resistencia a la flexión de
El documento resume las propiedades físicas y mecánicas de varios tipos de materiales como metales, vidrios y cerámicos, polímeros, materiales compuestos y semiconductores. Describe propiedades como módulo elástico, límite elástico, resistencia a la tracción, ductilidad, dureza y densidad. También presenta ejemplos de aplicaciones de cada material.
O documento descreve a origem e o processo de obtenção de fibras de carbono. A primeira teoria data de 1877 pelo cientista Thomas Edison e a segunda de 1958 pelo cientista Roger Bacon. As fibras de carbono são produzidas através da oxidação, carbonização e grafitização de precursores orgânicos de carbono, principalmente poliacrilonitrila. Elas possuem propriedades como alta resistência a temperatura, produtos químicos e tração.
La fibra de carbono se está utilizando cada vez más en la industria automotriz debido a que permite reemplazar piezas metálicas por piezas más ligeras de fibra de carbono con igual resistencia. Aunque es un material caro actualmente, los costos han disminuido a medida que avanza la tecnología. La fibra de carbono es tres veces más ligera que el acero pero varias veces más resistente. Se usa principalmente en paneles de la carrocería, capós y partes del chasis para reducir el peso de los vehículos.
Este documento describe el uso de fibras de carbono para reforzar el hormigón. Explica que las fibras de carbono son muy resistentes y livianas, y que se usan comúnmente para reforzar, reparar o rehabilitar estructuras de hormigón existentes. También detalla los procesos de fabricación de las fibras de carbono y sus ventajas para la construcción, como mayor rigidez y resistencia con poco peso.
Este documento proporciona información técnica sobre Sika Carbodur, un sistema de refuerzo estructural compuesto de placas de fibra de carbono adheridas con epóxico. Las placas Sika Carbodur se usan para reforzar estructuras de concreto, madera y albañilería mediante el incremento de carga, mejoramiento sísmico y reparación de daños. El documento describe las características, ventajas, pruebas, especificaciones, instrucciones de aplicación y datos técnicos de las placas y el adhesivo ep
El documento describe la historia y propiedades del kevlar, una fibra sintética muy resistente descubierta por DuPont en la década de 1970. El kevlar pertenece a la familia de los nylons y está compuesto de cadenas largas de moléculas orgánicas llamadas monómeros. Es muy resistente al calor, las llamas, el agua y productos químicos. Se usa comúnmente en chalecos antibalas, equipos de protección y aplicaciones aerospaciales y automotrices debido a su al
La fibra de carbono se utiliza cada vez más como refuerzo para el hormigón. Se fabrica a partir de polímeros como el poliacrilonitrilo y se calienta para formar láminas de átomos de carbono ordenados. Proporciona mayor resistencia y durabilidad al hormigón, lo que permite construir estructuras más altas y resistentes. Se usa comúnmente en pavimentos, edificios y fábricas.
El documento describe la nanotecnología, que es el estudio y manipulación de la materia a escala nanométrica para descubrir nuevas propiedades. Explica que un nanómetro es la mil millonésima parte de un metro. Menciona que existen cerca de 3 mil productos generados con nanotecnología, principalmente para usos industriales. También destaca algunos campos de desarrollo como la medicina, con inventos como detectores de tumores, anticuerpos programables y nanopartículas para vacunas.
Kevlar is a high strength material first used in the 1970s that is made through a condensation reaction of the monomers 4-phenylene-diamine and terephthaloyl chloride. It has high tensile strength due to hydrogen bonds between nitrogen atoms on its molecular structure. Kevlar is heat resistant, insoluble in water, and expensive to produce due to costs associated with storing chemicals used in its production.
Este documento presenta conceptos básicos sobre el reforzamiento de estructuras con fibras de carbono, incluyendo motivos para el reforzamiento, el proceso de reforzamiento, y aplicaciones como vigas, columnas, losas, entre otros. También describe propiedades de los materiales compuestos de fibra de carbono y aspectos del diseño para reforzar elementos estructurales.
El documento describe las propiedades y aplicaciones del Kevlar, una fibra sintética muy resistente. Explica que el Kevlar se produce a través de una polimerización por etapas y describe sus propiedades mecánicas notables como su alta resistencia y módulo de elasticidad. También analiza el rendimiento del Kevlar para filtrar agua de una mezcla agua/aceite, obteniendo un rendimiento de filtrado del 88.8%. Finalmente, enumera las muchas aplicaciones del Kevlar que incluyen chalec
El documento describe el descubrimiento del Kevlar por Stephanie Kwolek, incluyendo su estructura química como una poliamida rígida y su obtención a través de un proceso complicado. Luego resume sus propiedades como resistente al calor y las llamas y sus aplicaciones comunes en chalecos antibalas y materiales deportivos. Por último, traza la historia de DuPont como fabricante del Kevlar, desde sus inicios en explosivos hasta su enfoque actual en soluciones basadas en la ciencia.
El poliacrilonitrilo (PAN) es un polímero vinílico derivado de la familia de los acrilatos que se produce a partir del monómero acrilonitrilo mediante polimerización. Se usa principalmente para fabricar fibras acrílicas que se utilizan en tejidos como medias y suéteres debido a que son resistentes a la luz solar y agentes atmosféricos, suaves y no alergénicas. El PAN también se usa en copolimerización para producir plásticos de bajo costo y alta cal
Este documento describe la fibra de carbono, incluyendo su historia, procesos de fabricación, estructura, tipos y aplicaciones. La fibra de carbono es un material ligero y resistente producido mediante la pirolisis del poliacrilonitrilo u otros polímeros. Tiene excelentes propiedades mecánicas pero es costosa de producir.
En 3 oraciones:
El documento describe los materiales compuestos reforzados con fibra de carbono, incluyendo sus principales propiedades, métodos de fabricación y aplicaciones. Las fibras de carbono proporcionan una alta resistencia y módulo de elasticidad con una baja densidad, lo que las hace ideales para aplicaciones que requieren una alta resistencia y ligereza. El documento también discute los antecedentes históricos de las fibras de carbono y los métodos actuales de producción de materiales compuestos reforzados con fibra de carbono
Este documento describe diferentes tipos de materiales compuestos innovadores como la fibra de carbono, el pykrete, el ecoxy, la fibra Innegra y el compuesto carbono-carbono. La fibra de carbono se usa ampliamente en la energía eólica, automoción y aeronáutica debido a su ligereza, resistencia y baja conductividad térmica. El pykrete y el compuesto carbono-carbono son resistentes al impacto y altas temperaturas. El ecoxy y la fibra Innegra son más sostenibles y
La fibra de carbono tiene una resistencia a la tracción mucho mayor que el acero pero menor densidad, lo que la hace útil para aplicaciones donde se requiere ligereza y resistencia. Se usa comúnmente para fabricar partes de vehículos como paneles de la carrocería y chasis, así como en bicicletas y equipo deportivo. Está compuesta de filamentos de carbono dispuestos en láminas que pueden ser turbostráticas u ordenadas, determinando sus propiedades mecánicas.
Este documento compara la fibra de vidrio y la fibra de carbono. La fibra de vidrio es más antigua y menos costosa, mientras que la fibra de carbono es más rígida y fuerte pero también más cara. Ambos materiales son resistentes y se usan ampliamente en la industria, aunque cada uno tiene ventajas y desventajas dependiendo de la aplicación.
Este documento describe los materiales de hormigón reforzado con fibras de aramida. Discuten las propiedades y desarrollo de las fibras de aramida, las ventajas e inconvenientes del hormigón reforzado con fibras, y los resultados de investigaciones sobre el hormigón y SIFCON reforzados con fibras de aramida cortas. Los resultados muestran que las fibras de aramida mejoran la resistencia a la fisuración y la tenacidad del hormigón y SIFCON.
Diseño de reforzamineto para cimentacionesLuisAlfredo139
Este documento presenta una investigación sobre el diseño de reforzamiento con tela de fibras de carbono en zapatas de concreto reforzado para prevenir fallas por corte en suelos arcillosos. El objetivo es comprobar si el uso de fibras de carbono es eficiente para reforzar zapatas cuadradas. El documento incluye marcos teórico y conceptual sobre diseño estructural, reforzamiento, fibras de carbono y telas de fibra de carbono, zapatas cuadradas y fallas por corte.
El documento describe diferentes tipos de materiales, incluyendo materiales naturales, transformados y sintéticos. Luego discute varias categorías de materiales como metálicos, pétreos, textiles, maderas, plásticos y nuevos materiales como aerogeles, biomateriales, materiales magnéticos y formas alotrópicas de carbono como grafito, diamante, fullereno, nanotubos y grafeno.
Este documento proporciona información sobre diferentes materiales no metálicos. Brevemente describe la historia de estos materiales y luego se enfoca en los plásticos, describiendo los diferentes tipos de polímeros, sus propiedades y cómo se fabrican. También cubre otros materiales como la madera, la cerámica y los materiales compuestos de manera más breve.
Este documento describe diferentes tipos de materiales compuestos, incluyendo fibra de vidrio, carbono y Kevlar. Explica que los materiales compuestos están formados por una matriz y un refuerzo, y clasifica los materiales compuestos según el tipo de matriz y refuerzo. Luego proporciona detalles sobre la producción, propiedades y usos de la fibra de vidrio, carbono y Kevlar para reforzar resinas plásticas.
Este documento describe los materiales compuestos, que son combinaciones de materiales diversos como resinas y fibras cuya propiedades son superiores a la suma de sus componentes. Están formados por una matriz reforzada con fibras u otras partículas para mejorar sus propiedades. Se originaron en la industria aeroespacial en los años 1960 y existen varios tipos clasificados por su matriz, agente reforzante y aplicaciones.
Este documento describe las propiedades de la fibra de carbono. Discute que tiene un alto módulo de elasticidad de hasta 500 gigapascales, lo que la hace más rígida que materiales como el aluminio y el acero. También explica que la fibra de carbono es muy ligera, resistente a la fatiga mecánica y agentes externos, y se comporta como un aislante térmico, lo que la hace ideal para uso en dispositivos electrónicos portátiles.
Este documento define los plásticos como materiales flexibles, resistentes y aislantes del calor y la electricidad que se obtienen del petróleo, carbón y gas natural. Explica que están compuestos de largas moléculas unidas formando cadenas y divididos en termoplásticos, termoestables y elastómeros. Resume algunas de sus propiedades como baja conductividad eléctrica y térmica pero alta resistencia mecánica, y que pueden ser moldeados con calor. También menciona ejemplos
Este documento define los plásticos como materiales flexibles, resistentes y aislantes del calor y la electricidad que se obtienen del petróleo, el carbón y el gas natural. Explica que están compuestos de largas moléculas poliméricas formadas por la unión de moléculas monoméricas más pequeñas. Describe las propiedades de los principales tipos de plásticos: termoplásticos, termoestables y elastómeros; y sus usos comunes como envases, enchufes y neumáticos
Este documento trata sobre los materiales plásticos. Explica los diferentes tipos de plásticos como termoplásticos y termoestables, y los clasifica según su monómero base, comportamiento térmico y estructura molecular. También describe métodos comunes de conformación como extrusión, moldeo y termoconformado, y habla sobre plásticos compuestos, elastómeros y el proceso de reciclaje mecánico de plásticos.
Universidad tecnologica nacional presentacionjoaquin
Este documento introduce los materiales compuestos, describiendo que son la unión de dos o más materiales para obtener nuevas propiedades. Explica cómo están formados, cómo se clasifican y analiza algunos problemas ambientales asociados. Luego, se enfoca en describir fibras como el Kevlar, vidrio y carbono, comparando sus propiedades. Finalmente, presenta aplicaciones del Kevlar y su impacto ambiental.
El documento describe los diferentes tipos de fibras utilizadas para reforzar materiales compuestos, principalmente fibras de vidrio e inorgánicas. Explica que las fibras de vidrio se fabrican fundiendo materiales en un crisol y estirando los hilos resultantes para formar monofilamentos delgados. Luego se agrupan los filamentos en mechas y se tratan químicamente para mejorar su unión con resinas. Existen varios tipos de fibra de vidrio utilizados comúnmente como refuerzo, incluyendo los tipos E, R, S y C
La química orgánica en la industria aporta en el estudiante en la compresión de cientos de compuestos que básicamente están constituidos por carbono e hidrógeno, se pude reconocer las diferentes estructuras y nombras correctamente
Las grúas en banderas serie “VB”, disponible en las realizaciones de “Columna” y de “Repisa” para capacidades desde 125 hasta 2000 kg, están concebidas y realizadas con el auxilio de técnicas de diseño de vanguardia, que se valen de un sistema CAD 3D integrado por metodologías de cálculos y elementos terminados. Las pruebas severas y además los test de vida y de confiabilidad a los cuales se someten, las grúas en bandera “VB” en el moderno departamento de experimentación expresamente creado por la ,
Garantizan la conformidad normativa y de los datos del proyecto, en el ámbito del más elevado estándar de calidad.
Este manual proporciona información sobre cables de WireCo, incluyendo principios básicos sobre cables, clasificaciones estándar, productos especiales como Flex-X y LoadStar, y consejos sobre el uso y mantenimiento adecuado de cables. El manual destaca que WireCo fabrica cables de alta calidad para aplicaciones industriales en todo el mundo y ofrece experiencia y soluciones de ingeniería líderes en la industria.
El cable y sus componentes.
Los cables de acero están constituidos por alambres de acero,
generalmente trenzados en hélice (espiral) formando las unidades
que se denominan torones los cuales posteriormente son cableados al
rededor de un centro que puede ser de acero o de fibra. El número de
torones en el cable puede variar según las propiedades que se desean
obtener.
El documento proporciona una lista de cadenas transportadoras fabricadas y desarrolladas por uni-chains, las cuales pueden estar protegidas por patentes, modelos de utilidad, diseños industriales o marcas. Incluye una lista de los números de patentes y derechos que protegen los productos en el catálogo. También describe brevemente el sistema de calidad certificado bajo la norma ISO 9001 de uni-chains.
Tipos de cadena
Los distintos tipos de cadena son determinados por el material, la
forma (recta, ovalada, retorcida,...) así como por la relación entre el
paso, el ancho de la cadena y el diámetro del alambre de partida.
También puede diferenciarse por el proceso de fabricación: si incluye
o no tratamientos térmicos para mejorar sus características mecánicas
o el recubrimiento, proporcionando gran resistencia a la oxidación
y mejorando su apariencia.
Un cable de acero es un tipo de cable mecánico formado un conjunto de alambres de acero o hilos de hierro que forman un cuerpo único como elemento de trabajo. Estos alambres pueden estar enrollados de forma helicoidal en una o más capas, generalmente alrededor de un alambre central, formando los cables espirales.
El cable generalmente está compuesto por alambres, torones (hebras) y el alma (núcleo).
Los alambres están trenzados helicoidalmente en un patrón geométrico exacto para formar el torón.
maquinas simples
Se le atribuye el desarrollo de muchos de nuestros modernos principios matemáticos y mecánicos (por ejemplo, el principio de Arquímedes, el concepto de π (pi), y las pruebas geométricas) y máquinas, como la palanca, una bomba, y las poleas.
almacenamiento y manejo de materiales
La definición mas completa es la proporcionada por el Material Handling Institute (MHI, Instituto de Manejo de Material):
“El manejo de material comprende todas las operaciones básicas relacionadas con el movimiento de los productos a granel, empacados y unitarios, en estado semisólido o sólido por medio de maquinaria y dentro de los límites de un lugar de comercio”
características de los materiales de transporte
Densidad aparente:
Esta propiedad se aplica a materiales a granel cuya presentación hace que su masa no ocupe enteramente el volumen asignado. En algunas ocasiones esta propiedad puede ser afectada por la humedad, temperatura, etc.
Este documento presenta la introducción a un curso sobre máquinas de elevación y transporte. El objetivo general del curso es enseñar a los estudiantes a reconocer, identificar y evaluar estas máquinas y sus características. El contenido incluye antecedentes históricos, conceptos básicos, identificación de partes, videos informativos, métodos de cálculo y selección, y estudios de casos reales. El programa consta de 14 temas sobre diferentes tipos de máquinas y sistemas de transporte y elevación. La evaluación consist
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fibra de carbono
1. UNIVERSIDAD JOSE ANTONIO PAEZ
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA DE INGENIERIA MECANICA
FIBRA
DE
CARBONO
Integrantes:
Armas
Bencomo
Gimenez
Villamizar
2. Introducción
La fibra de carbono es vista como un compuesto exótico, de gran valor económico y particularmente
complejo. Así mismo, aún existen grandes interrogantes respecto a este material, pocos conocen sus
orígenes, cómose fabricay qué ventajastiene.
En la actualidad, no hay que olvidar que el desarrollo de nuestra sociedad sigue marcado por la
necesidad de reducir el consumo de energía, lo que aumenta cada vez más la demanda de materiales
más resistentes y duraderos, independientemente de su campo de aplicación, y son fundamentalmente
los materiales compuestos y específicamente la fibra de carbono los que están dando respuesta a estas
necesidades. La fibra de carbono ofrece amplias ventajas con relación a productos competidores,
aportando numerosas cualidades funcionales, en especial por su ligereza y resistencia mecánica. Por
todas estas razones, es conveniente y oportuno conocer más sobre este material, sus orígenes,
características y sufuturo.
3. Historia
Las primeras fibras de carbono utilizadas industrialmente se deben a Thomas Alba Edison, quien
buscaba un filamento que no se fundiese al poco tiempo de ponerse incandescente (altas temperaturas),
tras muchos intentos, preparo fibras por carbonización de filamentos de fibras de bambú (celulosa), y
fueronutilizadasenlapreparaciónde filamentosparalámparas.
En 1958, Roger Bacon creó fibras de alto rendimiento de carbono en el Centro Técnico de la
Union Carbide Parma. Estas fibras se fabricaban mediante el calentamiento de filamentos de rayón
hasta carbonizarlos. Este proceso resultó ser ineficiente, ya que las fibras resultantes contenían sólo un
20% de carbono y teníanmalaspropiedadesde fuerzayde rigidez.
En 1960, un proceso desarrollado por Akio Shindo, con poliacrilonitrilo (PAN) como materia
prima.Este había producidounafibrade carbono que contiene alrededordel 55% de carbono.
En 1963alto potencial de la fibra de carbono fue aprovechado,por el Ministerio de Defensa del
Reino Unido, donde fue patentado por y luego autorizada a tres empresas británicas: Rolls-Royce,
Morganita y Courtaulds.
Rolls-Royce aprovechó de las propiedades del nuevo material para entrar en el mercado
americano con motores para aviones. Por desgracia, Rolls-Royce, uso la fibra de carbono en las aspas del
compresordel motorde aviones,que resultóservulnerablesadañosporimpactode aves.
Morganita dado el limitado mercado para un producto muy caro, de calidad variable, también
decidióque laproducciónde fibrade carbonoera periférica respectoasu negocioprincipal.
4. Courtaulds quedo como el único fabricante grande del Reino Unido, implementando las fibras de
carbono envehículos,hasta1980 que cerro la compañía.
En 1970, los trabajos experimentales para encontrar materias primas alternativas llevaron a la
introducción de fibras de carbono a partir de una brea de petróleo derivadas de la transformación del
petróleo. Estas fibras contenían alrededor de 85% de carbono y tenía una excelente resistencia a la
flexión.
En 1981, el equipo Mclaren,juntoasu diseñadorJohnbarnardpresentó suvehículode alto
rendimientocongranparte echasa basesde fibrade carbono chasis,carrocería, alerón y el espaciopara
soportaral piloto(monoplaza)
En 2007. Boeing presenta el Dreamliner – el primer avión principalmente construido con
materialescompuestos.
Actualmente, las fibras de carbón son parte importante de muchos productos y nuevas
aplicaciones son desarrolladas cada año. Los Estados Unidos, Japón y Europa Occidental son los
principalesproductoresde fibrasde carbón.
Descripción
Es un material compuesto no metálico de tipo polimérico, constituido principalmente por
carbono. Tiene propiedades mecánicas similares al acero y es tan ligero como la madera o el
plástico.Porsu durezatiene menorresistenciaal impactoque el acero.
La fibra de carbón es un filamento largo y delgado de 5 a 8 micras de diámetro y compuesto
principalmente de átomosde carbono.
Las fibras de carbono son sólidos que presentan una morfología fibrosa en forma de filamentos,
o una trenzade estos,y con uncontenidomínimoencarbonodel 92% en peso.
Las fibras de carbono se combinan con otros materiales para formar un compuesto. Básicamente
se combina un tejido de hilos de carbono (refuerzo), el cual aporta flexibilidad y resistencia, con
una resina termoestable (matriz), comúnmente de tipo epoxi, que se solidifica gracias a un
agente endurecedorque actúauniendolasfibrasyprotegiéndolas.
Estructura
La estructura atómica de la fibra de carbono es similar a la del grafito, consistente en láminas de
átomos de carbono ordenados en un patrón regular hexagonal. La diferencia está en la manera en que
esas hojas se entrecruzan. El grafito es un material cristalino en donde las hojas se sitúan paralelamente
unas a otras de maneraregular.
Las uniones químicasentre las hojas es relativamente débil, lo que proporciona al grafito su blandura
y brillo característicos. La fibra de carbono es un material amorfo: las láminas de átomos de carbono se
5. colocan al azar, apretadas o juntas. Esta integración de las láminas de carbono es responsable de su alta
resistencia.
Los átomos de carbón se enlazan en cristales microscópicos que están más o menos alineados
paralelamente al eje largo de la fibra, la alineación del cristal hace a la fibra increíblemente fuerte para
su tamaño.
Proceso de Fabricación
En síntesis, la fibra de carbono se produce por la quema controlada del oxígeno, nitrógeno y
otros elementos diferentes al carbono de la fibra precursora, dejando solo el carbono en el material. A
continuaciónse detallanlospasosdel proceso.
1º paso: es estirar las fibras de PAN (poliacrilonitrilo) y darles la orientación molecular requerida
para que puedan tener estabilidad dimensional y de esta manera evitar que se fundan en el siguiente
proceso.
2º paso: se oxida el polímero a 200-300 ºC en aire, un proceso que añade oxígeno a la molécula
de PAN y crea la estructura hexagonal, cuando se calienta el PAN el calor hace que las unidades
respectivasformenanillos.
Al aumentar el calor, los átomos de carbono se deshacen de sus hidrógenos, haciéndolos poseer
una mayorestabilidaddebidoaladeslocalizaciónelectrónicaenenlaces.
A medidaque se vaincrementandolatemperaturalascadenasadyacentesse unenentre sí.
6. 3º paso(Carbonización): Una vez que las fibras han adquirido estabilidad, son sometidas a
temperaturas superiores a los 1.000ºC bajo una atmósfera inerte (no puede mantenerse una
combustión).
De este modo se libera nitrógeno, el polímero que es obtenido tiene átomos de nitrógeno en los
extremos, por lo que, estas cintas pueden unirse para formar cintas aún más anchas. A medida que
ocurre esto, losátomosde nitrógenoe hidrógeno se desprendenporel calentamiento.
.
Terminado el proceso, las cintas son extremadamente anchas y la mayor parte del nitrógeno se
liberó,quedandounaestructuraque escasi carbono puro ensu formade grafito.
7. Para conseguirunafibrade alta resistenciase recurre al mismotratamientotérmicode
carbonizaciónperoahorael PAN se calientaa 1500 a 2500ºC (carbonización) enatmósferasinoxígeno,
se alineanlascadenasdel polímerohastaformarcintasdelgadísimas,bidimensionalesconlacual exhibe
la mayorresistenciaalatracción (820.000 psi,5.650 MPa o N/mm²)
4º pasó (Grafitización):esunnuevotratamiento térmico,porencimade 2000ºC, el tamañode
loscristalesde carbonoaumentay mejoralaorientaciónde losanillosenlafibra.Si calentamosel PAN a
2500-3000 ºC (grafitización) conseguimos unaltomódulode elasticidad(77.000.000 psi o 531 GPa o 531
kN/mm²).
5º paso (Tratamiento de superficie):finalmente,lafibrapasaa travésde una cámara donde se
le aplicaun productocatalizadorque promueve laadhesiónde lafibraa la resina.Ahoraesel momento
8. de tejerla fibra,paraformar láminasytubos,que seránluegoimpregnadosenunaresinaepoxienun
molde.
Tejido
el productoprimarioson filamentosindividualesde carbono,tambiénllamadosmechas,conun
diámetroque oscilaentre 5y 8 micras (µm),que sontrenzadosentre síen gruposde 5.000 y 12.000
mechasy otros de 120.000 a 400.000 filamentos,estoshilosse vendenenel mercadoenformarollosde
50 y 100 metrosde fibra.
9. Posicionado de fibras para crear cintas: las máquinas empleadas en este proceso son capaces de
controlar independientemente, un gran número de rollos, estas se depositan sobre un mandril con giro
controlado por la máquina. Además, con el rodillo compactador, agrega una resina para la unión de
estas.
10. Una vez se tienenlosfilamentosohilosde (FC),estossonentretejidosparaconformarunamalla
o telade carbono, lacual finalmente,se usaparala obtenciónde lasláminasde fibrade carbono,al
ubicarlaperfectamenteenunmolde e impregnarlaconlaresinay el catalizador.
11. Producción de piezas de fibra de carbono
El proceso para la fabricaciónde piezasde fibrade carbonoindustrialmentese hace por técnica en
vacío dentrode un horno,pero,normalmente se hace el trabajode formamanual,conbrochas,
espátulasopistola.
Fabricación de la pieza
Materiales:telade fibrade carbono:telade fibrade carbono,resinaepoxicaparalaminación,
endurecedorepoxico,desmontante,brocas,pala,guantesymolde.
1-se hace una plantilladel molde paracortarpiezade telade fibrade carbón.
2-enseramosel molde paraprecauciónde que nose adhieralaresinaa la pieza,se dejasecarpor unos
10 mitosy removemoslaseráhastaque el molde quede totalmente lizo.
12. 3-se aplicaun desmontante nodejaraque laresinase peque ala pieza,se aplicaconuna brocha o
pistolayse dejasecarpor unos10 minutos.
4-se mezclala resinade laminación,conel endurecedorepoxicoyse aplicaenel molde.
5-se coloca la telaenel molde yse le aplicaotra capa de la mezclaasí sucesivamente hastaque se
requieramediantelasespecificacionesdel fabricante.
6-dejamossecardurante 2 horas a temperaturaambiente unavezcompletamente secacortamoslos
bordesexcedentesyse lijaparaperfeccionar.
13. Recubrimientoconfibrade carbón
Materiales:telade fibrade carbono,base inferiornegraepoxica,base superiortransparente epoxica,
endurecedorepoxico,pastapulidora,lijas,brochas,tijerascinta,laca,secadorde pelooindustrial.
1-lijarlapiezaa recubrirpara quitar losbrillos
2-cobrirlas partesdonde noquiere que se adhieralaresina
3-mezclarlabase inferiornegraepoxicaconel endurecedorepoxicoyverterlamezclaenla superficie
que se desearecubrircon este material ydejarsecardurante una hora.
14. 4-colocar latelade fibrade carbono sobre lasuperficie arecubrir,dándole laformade lapiezaycortar
el excedentede telaydejarsecardurante 30 minutos
7-mezclarlabase superiortransparente epoxicaconel endurecedoryse vierte portoda lasuperficie de
una formauniforme, entre capaycapa de resinase debe dejarsecardurante unahora con ayuda del
secador
9-deje sacar aproximadamente 7y8 horas,lije conuna lijade agua para eliminarimperfectosyaplique
la laca,luecola pastapulidoraypula lapiezacon pasta endurecedora
15. Para la creaciónde objetosconmayor tamañoy que se busque unalto rendimientoel
procedimientopuedeserunpocodiferente,yaque lasfibrasofrecensusmejorespropiedadescuando
se entretejenenladirecciónde lastensiones,esdecir, que enuncasoideal deberíanalinearselas
direccionesde lasfibrasconladirecciónde lafuerzaexterior.
16. Y se introducenenunhorno a 1800 grados aplicandolatécnicade vacío durante untiempode 8
a 16 horas,para elevarlaspropiedadesde estasfibrasmediante tratamientos térmicos,locual también
esbuenopara evitarformacionesde bolsasde aire.
Propiedades
La fibrade carbonoofrece numerosascualidadesfuncionalessiendouncompuestoligero,con
igual resistencia,inmunealacorrosión, consistente yde tenacidad,que puede adoptardiversasformasy
adaptarse a las necesidadesde múltiplessectores.
PropiedadesFísicas.
• La densidadde lafibrade carbonoesde 1.750 y2.1 kg/m3
.
• Es conductor eléctricoyde bajaconductividadtérmica.
• Puntode fusión:3800 (g) 3823 K
• Brillosuperficial (segúnlosprocesosde fabricación).
• Esfuerzoa latracción ≈450-650 ksi
• Diámetrofinal entre 7-10 µm
PropiedadesQuímicas.
• Elevada resistencia a altas temperaturas, conservando su forma (a la temperatura del orden de
1500°C – 2000°C presentanhastaun incrementode susprestaciones).
• Coeficiente de dilatacióntérmicaprácticamente nulo.
• Elevadaresistenciaala corrosión.
PropiedadesMecánicas
• Resistenciaalafatigaverdaderamenteasombrosa,lamás elevadahastaahoraconocida.
• Buenaresistenciaal impacto.
• Baja densidad(poresoesligero).
• Bajo alargamientoalarotura.
• Sensibilidadalaabrasión.
• Elevadomódulode elasticidad
Aplicaciones
A pesar de tener un crecimiento anual de 7 por ciento en la última década, el mercado de los
materiales compuestos, sigue siendo un sector exclusivo y poco accesible. La fibra de carbono tiene
muchas aplicaciones, pero su uso fundamental recae en todas aquellas aplicaciones en las que se
requiera o bien de una elevada ligereza del producto o de una equilibrada combinación resistencia-peso
(ademásdel aprovechamientodel restode propiedadescomentadasconanterioridad).
17. Principales aplicaciones:
• Industria aeronáutica: Sus propiedades han hecho que sea el material principal en laindustria de
la aeronáutica en fuselajes y alas principalmente. El uso de materiales compuestos en los
aeroplanosse remotaa losaños70.
• Industria automovilística: enla F1 utiliza de manera masiva es material ya que el chasis,
monocasco está fabricado completamente en este material, que aparte de darle la resistencia
necesaria para soportar las velocidades y aceleraciones bruscas, se hace para que en el
momento de un impacto este “reviente” en los extremos, liberando energía y protegiendo al
piloto.chasis, volantes, llantas, cascos y sobre todo en aplicaciones relacionadas con la
competiciónautomovilística.
• Industrianaval:En mástilesycascos.
• Industriadel deporte:chasisde bicicletas,raquetas,esquís,cascos,cañasde pescar etc.…
• En la construcción,como:
-Refuerzoestructural de túnelesconfibrade carbono.
-Incrementode capacidadde cargas vivasenedificiosypuentes,etc.
-Refuerzosísmicode elementosestructuralestalescomocolumnas.
-Muros noreforzadosde albañilería.
-En laactualidadse estáviendomuyincrementadasuaplicaciónenlareparaciónde elementos
estructuralesdañados,comoporejemploengrietasde edificaciones,debidoasuspropiedades
mecánicas.
• Industriamusical:guitarrasybajosprincipalmente.
• Industriaarmamentística:Estructurasde soporte,cascos,bastidores…
• Industriade lastelecomunicaciones:Ordenadoresportátiles,teléfonos,trípodes.
La demanda se reduce a sectores muy específicos, como el automovilismo, aeronáutica,
aeroespacial,armamentoydeporte de altorendimiento.}
Ventajas y Desventajas
Lasventajasde lafibrade carbonoson:
• Resistenciaalasvariacionesde temperatura,conservandosuforma,sólosi se utilizamatriz
termoestable
• No esinvasivoporsusdimensionespequeñas
• Son materialesultraligeros
• Conllevanunmenortiempode instalación=menorcosto
• Permite el usode lasestructurasinmediatamentedespuésde laaplicación
• Evitalos costospor demolicionesyreconstruccióncomparadosconotrassolucionesalternativas.
• Rigidez
18. • Absorciónde impactosyvibraciones
• Estética
• Personalización
• Peso
Las desventajasde lafibrade carbonoson:
• Elevadopreciode produccióndebidoaque esunpolímerosintéticoque requiereunlargoy caro
procesode producción.
• Su procesode fabricaciónpuede durarmuchotiempoA dichoprocesose lodebe llevaracabo
con una temperaturaaltaque ronde los1100ºc y 2500ºc enuna atmósferade hidrógeno.Este
procesoha llegadoadurar meses,siempredependiendode lacalidadque se busque para el
resultadofinal.
• El usode materialestermoestablesdificultael procesode creaciónde lapiezafinal yaque se
requiere de complejosinstrumentosparadarle forma.
• Tan ligeray resistentecomopeligrosaparala salud:Losprincipales peligros de fibrade
carbono se generanal manejarel material enbruto comolas resinas epoxi, materiales
biológicamente activos, asícomoen lasfasesde acabado, pulidoycorte,ya que laabrasión
mecánicageneradesechos que asuvez puedencausar irritación ysensibilidadenlapiel.
Desafortunadamente estosmaterialesformanparte de laspiezasde fibrade carbonoque
conocemos yde hecho, deben parte de surigidezaellos.
• El carbonoacumula másvibraciones,hastael puntode entrarenresonancia.
• Durabilidad:en general el carbonosiempre vadurarmenosylas fibrasse puedendebilitarconel
paso del tiemponormalmenteno se notaa simple vistaperosi ensuestructura.
• Reciclaje:Aunquelosmaterialescompuestossonextremadamente duraderos,lavidaútil más
corta de otroscomponentesde losautomóvilesque losconstruidosconfibrade carbono,
significaque estosllegaránenalgúnmomento,al final de suvidaútil. Muchastécnicasde
reciclaje actual debilitanlasfibras,loque reduce suutilidad.Loscientíficos,incluyendounequipo
de la Universidadde Nottingham,hancomenzadoadesarrollarmanerasde separarlos
compuestosenfibrayresinasindegradarel producto.
Tipos de Fibra de Carbono
Segúnsuspropiedadeslafibrade carbonose divide enlos siguientestipos:
Ultra- altomódulo,módulo de elasticidad>450Gpa
Fibras de alto módulo:aplicación en la industria espacial para aplicaciones que requieran muy
alta estabilidadtérmica. módulode entre 350 – 450Gpa
Fibrasde modulointermedio: utilizaciónenlaindustriaaeronáuticacivil ymilitarpara
aplicacionesestructuralesde altaresponsabilidadestructural, módulode entre 200– 350Gpa
19. Fibrasde bajo moduloyde altas resistencia:aplicaciónengeneral enlaindustriaaeronáutica,
civil,parcialmente espacial,militaryde forma general entejidosde refuerzo,porsuresistenciaa
la tensión módulo<100Gpa , resistenciaalatracción > 3.0Gpa
Súperalta resistencia, resistenciaala tracción> 4.5Gpa
Segúnlosmaterialesdel precursor, lasfibrasde carbonose puedenclasificaren:
Fibrasde carbono basadasen PAN
Fibrasde carbono a base de brea
Fibrasde carbono basadasen breade meso-fase (con una estructurasimilarala del grafito)
Fibrasde carbono a base de breaisotrópica
Fibrasde carbono a base de Rayón
Fibrasde carbono cultivadas – enfase gaseosa
Segúnlatemperaturade tratamientotérmicofinal se puedenclasificaren:
Tipo I. Tratamiento de alta temperatura (HTT), donde la temperatura del tratamiento térmico
final debe estarporencimade 2000 ° C y puede serasociadocon el tipode fibrade alto módulo.
Tipo II. Tratamiento de calor intermedio (IHT), donde la temperatura del tratamiento térmico
final debe estar alrededor o por encima de 1500 º C y puede ser asociado con el tipo de alta
resistenciade lafibra.
Tipo III. Tratamiento a baja temperatura, donde las temperaturas finales de tratamiento térmico
no sonsuperioresa1000 ° C. Estos sonde bajo móduloymaterialesde bajaresistencia.
Propiedades al fallo
Los materialescompuestosnosonhomogéneos,sonanisótroposyquebradizos.Estodetermina
losdiferentesmodosde falladel material,algunosrelacionadosconlafallade losconstituyentesyotros
relacionadosconlafallade la interface.
Modos de falla en las fibras
Puedenserconsideradosdosmodosde falladiferentes:
• Relacionadoconunacarga a tracción.
• Relacionadoconunacarga a compresión.
Una característica de lafibraes que no suele mostrardeformaciónplástica,estandosufalla
relacionadacon un fenómenode redistribuciónde esfuerzosalasfibrasvecinas.Estaredistribución
puede causaruna nuevarupturade lafibra.
En el caso de unacarga a compresión,el micropandeoprogresivode lasfibrastiene lugarhastaque
lasfibrasse rompen.
20. Modos de falla en la matriz
La microfisuraciónesel principal modode falla.Estoequivaleagrietasde lamatrizparalelasa la
direcciónde lafibrasobre el espesorcompletode laláminayespecialmente paraaquellasláminasenlas
que el refuerzonoestáenla mismadirecciónde lacarga aplicada.Estasgrietasapareceríandebidoalos
esfuerzosenambossentidos,tracciónocompresión,yesfuerzocortante.Porlapresenciade estas
grietasunaláminapierde suspropiedadesmecánicasenladireccióntransversal.
Modos de falla en la Interface fibra-matriz
El modode fallacomúnconsideradoesel llamadodebonding.Estoequivaleaunapérdidade
adhesiónyundeslizamientorelativoentre lafibrayla matrizdebidoalasdiferenciasenlosesfuerzos
cortantesde deformaciónenlainterface fibramatriz.
Esto produce unapérdidade adhesiónyundeslizamientoconunagran pérdidade energíade
fricción.Si laspropiedadesenlainterface entrelafibrayla matrizse pierden,latransmisiónde carga
desde lamatriza las fibrasnose efectúacorrectamente conunapérdidade característicasdel
compuesto.
Modos de falla Interface lámina-lámina
El modode fallaque puede apareceresladeslaminación.Estoequivale aunapérdidade adhesiónentre
lasláminas,porlo tantouna pérdidade lacorrecta distribuciónde cargasentre ellas.
Aleaciones
Por ser un material relativamente nuevo o costoso y muy bueno en sus propiedades son muy
pocas lasaleacionesque se puedenencontrar,unaenespecificayyaestablecidaesel carbotanium.
El carbotanium o carbo-titanio es una combinación de fibras de carbono y titanio que forma un
material compuesto con una alta resistencia y tolerancia al daño. Se trata de un material relativamente
nuevo, que en sus orígenes se empezó a utilizar en el mundo de la aeronáutica para la construcción de
aeronaves,perose estáempezandoaintroducirenel ámbitode laautomoción.
Composición de la aleación
Titanio: El titanio empleado es una aleación, mejor conocido como Timetal 15-3-3, El Timetal
está dotado de alta resistencia, buenas propiedades a alta temperatura y muy buena resistencia a la
degradación ambiental. Es capaz de resistir cualquier ataque químico por parte de fluidos hidráulicos a
cualquiertemperatura.
Composición y propiedades mecánicas del Timetal:
21. Al (Aluminio):3%
Mo (Molibdeno):15%,
Nb(Niobio):3%,
O2 (Dioxígeno):0,11-0,15%,
Si (Silicio):0,2%
Ti (Titanio):Base.
Propiedadesmecánicas:Tensiónde rotura:983,9-1198 MPa, Módulo de Young:88,83-114,8 Gpa
Fibra de carbono: La fibra de carbono unidireccional tiene un límite de tracción cercano a 1500 MPa y un
módulo de Young de 110 GPa. Para acercar aún más las propiedades del Timetal a las de la fibra de
carbono, se le llevan a cabo una serie de procesos de trabajo en frío (por debajo de la temperatura de
recristalización para aumentar su resistencia) consiguiendo un límite de tracción superior a los 1190 MPa
y un módulode Youngcercanoa los110 GPa de la fibrade carbono.
Preparación del carbotanium
Para proceder al pegado de ambos, el titanio se somete a un proceso de limpieza exhaustivo,
dándose un tratamiento con chorro de óxido de aluminio a la zona donde se pegará a la fibra de
carbono. Antes de eso se aplica un recubrimiento de platino. Una vez hecho esto, se procede aplicar el
proceso de envejecimiento estándar para el titanio, que a la vez adhiere el recubrimiento al titanio. A
continuación la fibra de carbono se pega a la zona recubierta del titanio usando un adhesivo.
Seguidamente, se somete a la fibra de carbono al proceso de curado normal en autoclave, que le
otorgará su formay propiedadesespecíficas.
22. Conclusión
En conclusión, las fibras de carbono presentan una combinación de características que compensa sus
precios y las convierten, para determinadas aplicaciones, en una alternativa valiosa. Sobresalen por
poseer un excelente conjunto de propiedades mecánicas, entre las que se destacan: su baja densidad,
ligereza, resistencia mecánica y química, mantenimiento reducido y libertad de formas. En general,
superanlasofrecidasporlosdiferentestiposde aceros,hierrosyaluminio.
Es cierto que el costo de fabricación de la fibra de carbono es superior al de los materiales tradicionales
como el acero, sin embargo, ahorrando piezas de enlace y mecanización, reduciendo de manera
importante los gastos de mantenimiento y aumentando la vida útil y la seguridad, las ventajas pueden
valorizarse en términos de beneficios con el uso. En realidad, la fibra de carbono como solución
representa para la industria un ‘salto tecnológico’. Es una alternativa, que seguramente no desplazará el
uso de los materiales tradicionales, en cambio será más utilizada como complemento ideal para
optimizarlosproductosymejorarla relacióncosto/beneficio.
23. Glosario
Concreto reforzado: Es el concreto que además del refuerzo por contracción y cambios de
temperatura, contiene otro refuerzo, dispuesto de tal manera que los dos materiales actúan juntos para
resistirlasfuerzasexteriores.
Fatiga: Pérdida de resistencia por carga aplicada constantemente. Es el cambio permanente
estructuralmente progresivo, que ocurre en un material sometido a esfuerzos o cargas constantes, que
en un determinado punto o puntos, puede ocasionarle grietas, deformaciones o incluso fracturas,
despuésde unnúmerorepetidode fluctuaciones.
Fibra de carbono: Material con base en carbono, bajo la forma de fibras en la cual los átomos de
carbono se quedan en perfecta alineación, esta alineación es la que produce la elevada resistencia de la
fibrade carbono.
Fibras: Uno o más filamentos en un orden de ensamblaje. Elementos sustentadores de la carga
en un material compuesto que exhibe una microestructura bien orientada y libre de defectos, con un
diámetromenoraun milímetro.
Matriz Polimérica: Elemento macromolecular, que recubre y protege las fibras de carbono para
mantenerlasjuntasyperfectamentealineadas.
PAN: Poli AcriloNitrilo,material compuestoprovenientede laindustriade refinadode petróleo.
Polímero: Material macromolecular formado por la combinación química de monómeros, que
tienenlamismaodiferente composiciónquímica.
Refuerzo estructural: Aumento de la capacidad estructural de un elemento que está en buenas
condiciones,afinde adaptarloa uncambiode lacarga.
Resina epóxica: Líquido viscoso o pasta rígida multi-componente, que a través de una reacción
química provee una altaadherencia, resistencia a compresión y a tensión. Matriz del material compuesto
termoestable cuya función es la de mantener fijas las fibras, permitir la transferencia de carga entre las
mismasy protegerlasdel ambiente.