Los materiales compuestos están diseñados para aplicaciones que requieren alto rendimiento con bajo peso. Están formados por dos o más materiales que se unen para combinar propiedades que los materiales originales no pueden lograr por sí solos, como rigidez, resistencia y rendimiento a alta temperatura. Los materiales compuestos tienen una matriz continua que envuelve y protege al agente reforzante, dándole al material sus propiedades mecánicas.

2. Los materiales compuestos han estado
diseñados y fabricados para aplicaciones que
necesitan un alto rendimiento con una mínima
carga muerta a la estructura.

3. En ciencia de materiales reciben el
nombre de materiales
compuestos aquellos materiales que
se forman por la unión de dos o más
materiales para conseguir la
combinación de propiedades que no
es posible obtener en los materiales
originales. Estos compuestos pueden
seleccionarse para lograr
combinaciones poco usuales de
rigidez, resistencia, peso,
rendimiento a alta temperatura,
resistencia a la corrosión, dureza o
conductividad.

4. Estructura
Aunque existe una gran variedad de
materiales compuestos, en todos se
pueden distinguir las siguientes
partes:
Agente reforzante: es una fase de
carácter discreto y su geometría es
fundamental a la hora de definir las
propiedades mecánicas del material.
Fase matriz o simplemente matriz:
tiene carácter continuo y es la
responsable de las propiedades
físicas y químicas. Transmite los
esfuerzos al agente reforzante.
También lo protege y da cohesión al
material.

5. Características
 La principal característica de estos materiales reside en que un componente conforma una matriz
que envuelve el resto de forma que los materiales trabajen como uno solo, pero ambos seguirán
mantenido sus formatos originales por separado.

6.  Están formados por dos o más componentes distinguibles físicamente y separables
mecánicamente.
 Presentan varias fases químicamente distintas, completamente insolubles entre sí y
separadas por una interface.
 Sus propiedades mecánicas son superiores a la simple suma de las propiedades de sus
componentes (sinergia).

7.  Los composites tienen un alto módulo elástico. Tienen un módulo más elevado que el acero y sólo
pesan una quinta parte que este.
 El acero entra en fatiga cuando se le somete al 50% de su resistencia a tracción. Los composites no
muestran fatiga hasta, como mínimo, el 90% de su resistencia a tracción.
 Los composites no se oxidan. El acero y aluminio se oxida ante la presencia de agua y aire, y precisan de
un cuidado especial, siendo obligado el uso de pinturas protectoras. La matriz polimérica de un
composite protege las fibras de refuerzo.

8.  El coeficiente de expansión térmica de los composites es muy próximo a cero. Debido a ello,
ofrecen una gran estabilidad dimensional frente a los refuerzos metálicos.
 Para la aplicación de un composite, se requiere de herramientas ligeras de mano. Los refuerzos
metálicos se deben instalar mediante maquinaria pesada, puntales, soldaduras, etc. Los costes de
instalación de un refuerzo de material compuesto son muy bajos y reducen el coste global de un
refuerzo.
 No pertenecen a los materiales compuestos los materiales polifásicos, como las aleaciones
metálicas, en las que mediante un tratamiento térmico se cambia la composición de las fases
presentes.

9. Propiedades de los
materiales
compuestos
En la selección de un material compuesto se
busca generalmente una combinación optima
de propiedades mas que una propiedad en
particular.

10. Las propiedades de los materiales compuestos dependen de una serie de factores:
a) propiedades de la matriz y del refuerzo
b) contenido de refuerzo
c) orientación del refuerzo
d) método de producción del material compuesto

11. Aplicaciones y limitaciones de los materiales
compuestos
 Las aplicaciones actuales exigen materiales de baja densidad y buenas propiedades mecánicas
(elevada rigidez y resistencia). Esta combinación de propiedades no se puede conseguir con los
materiales convencionales: metales, polímeros y cerámicos. El desarrollo de los compuestos ha
permitido la mejora de las propiedades de los materiales.

12. Ventajas que presentan los materiales
compuestos:
 Una de las principales ventajas de los compuestos de matriz polimérica (formados por dos o más
componentes que actúan en sinergia) es que son materiales que ofrecen una elevada resistencia mecánica
con respecto a su densidad, en comparación con los materiales convencionales
 Posibilidad de adaptar el material el esfuerzo requerido gracias a la anisotropía(es la propiedad general
de materia según las cualidades como: elasticidad, temperatura, conductividad, velocidad de propagación
de la luz, etc.).
 permiten obtener formas complejas con gran precisión, también tienen una excelente resistencia a la
degradación y son altamente resistentes a la corrosión.
 Elevada temperatura de servicio: Las piezas fabricadas con la matriz polimérica y cargas adecuadas pueden
comportarse muy bien en aplicaciones de alta temperatura

13. Perfiles  Los materiales compuestos de matriz
polimérica se utilizan en la industria
automovilística, naval, aeronáutica,
aeroespacial, electrónica, de material
deportivo y de la construcción,
reemplazando a los metales y otros
materiales en muchas aplicaciones.

14. Lámparas Techo de tractor (PP y fibra de
vidrio)

15. Frente de camión (Resina poliéster
y fibra de vidrio)
Postes de tendido eléctrico (Resina
poliéster y fibra de vidrio)

16. Bote de fibra poliéster y fibra de
vidrio
Avión espía no tripulado (Resina
epoxi y fibra de carbono)

17. Estructura de los plásticos
reforzados
Los plásticos reforzados con fibras (PRF) están compuestos por un polímero (también
llamado la matriz) que junto a las cargas y aditivos forman la resina, y unas fibras
determinadas.

19. Tipos de fibras reforzadas
Vidrio
Es fuerte y de bajo costo, siendo menor
que el de las otras fibras.
Vidrio E
Es la fibra utilizada en los polímeros, se
aplica para denotar el plástico
reforzado con fibra de vidrio. Los dos
tipos mas comunes son fibra de vidrio
vidrio-S y Vidrio E.
Vidrio S
Es mas rígido y su resistencia a la
tensión es uno de los mas altos de los
materiales fibrosos, sin embargo es
mas costoso que el vidrio E.

20. Carbono
Rigidez, baja densidad y baja
expansión térmica. Es una
combinación de grafito y carbono
amorfo.
Boro
Alto módulo de elasticidad, pero su
alto costo limita sus aplicaciones a
componentes aeroespaciales en los
que esta propiedad junto con otras,
son criticas.
Kevlar 49
Es la fibra de polímero mas importante;
una altamente cristalina, su gravedad
especifica es baja, lo cual genera una de
las mas altas de la relaciones de
resistencia al peso de todas las fibras.

21.  Cerámicos: El carburo de silicio (SiC) y el oxido de aluminio(AL2O2) son los principales
materiales fibrosos entre los cerámicos. Ambos tienen un alto modulo de elasticidad y
pueden usarse para reforzar metales de baja densidad.
 Metal: Los filamentos de acero, continuos o discontinuos se usan como fibra de refuerzo
en plásticos, no es común que se utilicen otros metales como fibra de refuerzos.

22. APLICACIONES EN PLÁSTICO REFORZADO
CON FIBRA DE VIDRIO.
Los compuestos laminados ofrecen al fabricante un material que posee unas altas relaciones de
resistencia a peso, y al mismo tiempo, una libertad de diseño sin las limitaciones prácticas que vienen
impuestas por los procesos de fabricación en la tecnología de los metales. La fibra de vidrio tiene
muchas aplicaciones y muchos mercados. Las principales aplicaciones por segmento de mercado son:

23. APLICACIONES
INDUSTRIALES
Filtros, contenedores
de batería,
revestimiento de
paredes de naves,
discos abrasivos, lijas,
abrasivas.

24. APLICACIONES
NÁUTICAS
Construcción,
mantenimiento y
reparaciones de casco,
equipos y accesorios de
embarcaciones de recreo
o militar, boyas, etc.

25. CONSTRUCCIÓN
Paneles decorativos,
coberturas, domos,
paneles de fachada,
formas para concreto,
silos para agricultura,
depósitos,
componentes de casas
pre-frabicadas.

26. APLICACIONES
ELÉCTRICAS-
ELECTRÓNICAS
Placas aislantes, placas
moldeadas, perfiles
poltruidos, tubos
fabricados por
enrollamiento,
alojamientos de lámparas,
postes para iluminación,
etc.

27. APLICACIONES
BÉLICAS Y
AERONÁUTICAS
Misiles, componentes
para armas, naves
particulares,
comerciales y militares,
de pequeño o grandes
dimensiones, blindajes,
lanzadores de cohetes,
etc.

28. CORROSIÓN
Tanques, tubos, conexiones,
ductos, bombas, partes de
ventilador, contenedores,
componentes de torres de
enfriamientos, partes para
partes de tratamiento de
agua y residuos industriales,
tanques sépticos,
revestimientos de tanques.

29. TRANSPORTE
Equipamiento y
bancos para autos,
camiones,
carrocerías, ómnibus,
tren, camiones-
tanques,
motocicletas, etc.

30. Compuestos en matriz metálica (MMC)
Consisten en una matriz metálica reforzada por una segunda fase. Las fases de refuerzo
mas comunes son: partículas de cerámica (cermets) y fibras de varios metales, cerámicos,
carbono y boro.
Es la que más profundamente ha sido investigada en años pasados. La mayoría de estos
materiales han sido desarrollados para su aplicación en la industria aeroespacial,
aeronáutica o
del automóvil.
Las aleaciones más comúnmente empleadas en materiales compuestos de matriz metálica
son la ligeras: del aluminio, titanio, Magnesio.

31. Sustituyen en algunas aplicaciones a las poliméricas debido a las siguientes propiedades:
- Elevada resistencia y módulo
- Resistencia elevada a la temperatura
- Conductividad térmica y eléctrica
- Se aplican en la industria aeroespacial, aeronáutica o del automóvil o del tipo de refuerzo
(compuestos reforzados con partículas, compuestos reforzados con fibras, compuestos
estructurales).

32. Compuestos de matriz metálica (CMM o MMC
en inglés)

33. Compuestos de matriz cerámica (CMC)
Con compuesto con una primera fase cerámica con una segunda fase, mayormente se usan por su alta rigidez, dureza
en caliente, resistencia a la compresión y baja densidad.
Las matrices cerámicas incluyen aquellos sólidos inorgánicos no metálicos. Se clasifican en:
a) Vidrios
b) Materiales cerámicos tradicionales
c) Nuevos materiales cerámicos
Los materiales cerámicos se caracterizan por las siguientes propiedades:
- Resisten elevadas temperaturas, por lo que se pueden utilizar como materiales refractarios
- Tienen elevada resistencia en compresión pero no en tracción.

34. Compuestos en matriz cerámica (CMC)

35. Compuestos de matriz polimérica
Consiste en una fase primaria de polímero el cual es seguido por una fase secundaria a base de
fibras, partículas u hojuelas. Es un material compuesto que consiste en un polímero incorporado
a una fase de refuerzo como fibras o polvos.
Polímeros reforzados con fibra
Material compuesto que consiste en una matriz de polímero incorporada con fibras de alta
resistencia.
Las materias primas son un polímero y una fase de refuerzo. Se procesan separadamente antes
de convertirse en fases del compuesto.
Los tres tipos de polímeros básicos, termoplásticos, termo fijos y elastómeros. Los más comunes
son los polímeros termo fijos.

36. Compuesto de matriz polímeros (CMP o PMC
en inglés)

37. Matriz de posible combinaciones