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Ciencia de los Materiales
Ing. Carlos Flores




    Materiales y Productos
                                 Javier del Cid
                               Gustavo Búcaro
                              Fabiola Pesquera
                               Juan Luis Lopez
                                 Carlos Muñoz
Espuma de poliuretano
•   El poliuretano es el nombre genérico de los materiales fabricados mediante
    una polimerización de uretano. Este material es también conocido como
    “espuma”, “hule esponja”, “hule espuma”, etc.
•   Se forma básicamente por la reacción química de dos compuestos, un
    poliol y un isocianato, aunque su formulación necesita y admite múltiples
    variantes y aditivos. Dicha reacción libera unos gases, (dióxido de
    carbono), lo cual forma las burbujas
•   Este material es sintético y duroplástico, altamente reticulado y no fusible,
    que se obtiene de la mezcla de dos componentes generados mediante
    procesos químicos a partir del petróleo y el azúcar: El poliol
    (polioxipropilenglicol) en un 55% a 70% y TDI (Di- isocianato de tolueno) en
    un 25% a 35%
•   Espuma en caliente: Son las espumas que liberan calor durante su
    reacción, fabricadas en piezas de gran tamaño, destinadas a ser cortadas
    posteriormente. Generalmente son las más baratas, las más utilizadas y
    conocidas por el público.
•   Espumas en frío: son aquellas que apenas liberan calor en la reacción, se
    utilizan para crear piezas a partir de moldes; como rellenos de otros
    artículos; como aislantes, etc. Normalmente suelen ser de mayor calidad y
    duración que las espumas en caliente, aunque su coste es bastante mayor.
Propiedades del Poliuretano
•   Propiedades Térmicas: La Espuma de Poliuretano tiene una elevada
    capacidad aislante debido a la baja conductividad térmica que posee el gas
    espumante de sus células cerradas, que puede situarse en 10 ºC = 0,022
    W/m·K, según la Norma UNE 92202, aunque este valor se eleva
    ligeramente con el paso del tiempo, hasta estabilizarse definitivamente.
•   Propiedades Frente al Agua: El CTE busca limitar el riesgo de la
    presencia inadecuada de agua en el interior de los edificios y en sus
    cerramientos, y por ello exige ciertos grados de impermeabilidad a las
    fachadas. Tal y como afirma el CTE, los revestimientos continuos
    intermedios - como la Espuma de Poliuretano- son una de las mejores
    alternativas para cumplir con estos requisitos de impermeabilidad.
•   Propiedades Frente a la Humedad: Los valores de la Espuma de
    Poliuretano en lo que a humedad se refiere garantizan, en la mayoría de los
    casos y en función de la densidad, la ausencia de condensaciones
    intersticiales, haciendo posible la transpiración del cerramiento, lo cual es el
    efecto más beneficioso para prevenir toda clase de patologías (de higiene,
    salubridad, confort…). Y también para mantener durante mucho tiempo las
    características de la solución constructiva.
• Propiedades Frente al Fuego: La Espuma de Poliuretano es un
  material orgánico, y por tanto combustible, y numerosos estudios
  han demostrado su buen comportamiento al fuego en aplicación
  final de uso. En una obra finalizada, el material aislante no queda a
  la vista, sino detrás de superficies tales como muros, paredes,
  suelos y techos. Por tanto, la idoneidad del uso de la Espuma de
  Poliuretano dependerá en gran medida de los valores de resistencia
  al fuego de los materiales que compongan dichas superficies,
  además del lugar donde vaya a ser proyectado. Además, existen
  algunas variedades de la Espuma de Poliuretano con protección
  ante el fuego.
• Propiedades del Proceso de Aplicación:
    – Aplicador profesional. A diferencia del resto de materiales aislantes, con la
      Espuma de Poliuretano es necesario un aplicador profesional para la proyección
      del producto en la obra, lo que supone una garantía de buena instalación.
    – Proyección in situ. Este proceso garantiza la rapidez de ejecución, la solución
      sencilla de los puentes térmicos y además no es necesario disponer de espacio
      para que el aislante sea almacenado.
    – Único producto aislante con posibilidad de doble certificación (marca de
      certificación de los productos antes de la aplicación y del producto instalado).
    – Rapidez en la aplicación. La rapidez de su aplicación convierte a la Espuma de
      Poliuretano en el material más aplicado al día, en m3 empleados.
    – La Espuma de Poliuretano no necesita de enfoscado previo, por ser un
      revestimiento continuo intermedio.
Múltiples usos en el mundo actual
•   en colchones como relleno principal o como integrante de los acolchados
•   en muebles en asientos de sofás y sillas, relleno de acolchados, etc.
•   en la construcción, como aislante térmico o como relleno
•   en automoción como elemento principal de salpicaderos, asientos, etc.
•   en muchos artículos más como juguetes, prendas de vestir, esponjas,
    calzados, almohadas, cojines, envases y en general todo tipo de
    acolchados o rellenos.
El PVC
•   El PVC es un producto que se distingue por su gran versatilidad y que está
    presente en nuestro cotidiano vivir más de lo que nos podemos imaginar.
    Sus propiedades, características y relación costo ventaja combinados,
    revelan las potencialidades de aplicación que posee, volviéndolo un
    producto de extremada importancia para la industria pero, sobre todo, para
    la humanidad.
•   El PVC no es un material como los otros. Es el único material plástico que
    no es 100% originario del petroleo. El PVC contiene 57% de cloro (derivado
    del cloreto de sodio - sal de cocina) y 43% de etileno, derivado del petroleo.
•   El petroleo, que representa apenas 43% del PVC fabricado, pasa por un
    camino un poco más largo. El primer paso es una destilación del petroleo
    crudo, obteniéndose así la nafta leve. Esta pasa, entonces, por el proceso
    de craqueamiento catalítico (quiebra de moléculas grandes en moléculas
    menores, con la acción de catalizadores que aceleran el proceso),
    generándose el etileno. Tanto el cloro como el etileno están en la fase
    gaseosa y reaccionan produciendo el DCE (dicloro etano).
•   A partir del DCE, se obtiene el MVC (mono cloreto de vinila, unidad básica
    del polímero. El polímero es formado por la repetición de la estructura
    monomérica). Las moléculas de MVC son sometidas al proceso de
    polimeración, o sea, van ligándose y formando una molécula mucho mayor,
    conocida como PVC (policloreto de vinila), que es un polvo muy fino, de
    color blanco, y totalmente inerte.

•   El PVC es ampliamente utilizado tanto en medicina y productos
    alimenticios, como en la construcción civil, empaques, calzados, juguetes,
    cables y alambres, recubrimientos, en la industria automotriz y en otros
    sectores, donde su presencia se ha mostrado tan necesaria como
    indispensable.

•   Todo ello por el hecho de que el PVC es un plástico versátil, resistente,
    impermeable, durable, inocuo y 100% reciclable; no se corroe, es un
    aislante térmico y acústico y no propaga el fuego, pudiendo fabricarse de
    cualquier color, desde transparente hasta opaco y de rígido a flexible.
El PVC y sus aplicaciones
•   El PVC es ampliamente utilizado tanto en medicina y productos
    alimenticios, como en la construcción civil, empaques, calzados, juguetes,
    cables y alambres, recubrimientos, en la industria automotriz y en otros
    sectores, donde su presencia se ha mostrado tan necesaria como
    indispensable.
Vidrio
•   El vidrio es un material duro frágil, trasparente y amorfo que se usa para
    hacer ventanas, lentes botellas y una gran variedad de productos. El vidrio
    se obtiene por fusión a unos 1.500 ºC de arena de sílice (SiO2), carbonato
    de sodio (Na2CO3) y caliza (CaCO3). El vidrio es un sólido amorfo y no un
    cristal propiamente dicho. Es un material inorgánico y tiene varios tipos de
    vidrio. Punto de ablandamiento de 730ºC
Resistencia mecanica
• Varía segun la duracion de la carga y oscila entre 300 y 700 K/cm2. Para
    cargas permanentes, la resistencia a la traccion del vidrio disminuye en un
    40%. A mayor temperatura menor resistencia a la traccion. Depende del
    estado de los bordes del vidrio.
Resistencia a la compresion
• 10.000 Kg/cm2, aproximadamente es el peso necesario para romper un cubo
    de vidrio de 1 cm de lado.
Modulo de rotura para:
• Vidrios recocidos 350 a 550 Kg/cm2
• Vidrios templados 1850 a 2100 Kg/cm2
Modulo de trabajo para:
• Vidrio recocido, carga momentanea 170 Kg/cm2
• Vidrio recocido, carga permanente 60 Kg/cm2
• Vidrio templado 500 Kg/cm2
•   Sistema del modelo SP-1A

    (Método de Alargamiento de Fibra Littleton.) El punto de ablandamiento es
     la temperatura en la cual una fibra de vidrio uniforme se alarga bajo su
     propio peso a una ritmo de 1mm/minuto cuando los 100mm superiores son
     calentados al ritmo de 5ºC/minuto. Las temperaturas que se manejan son
     de hasta 1000ºC. El micrómetro Slide Cathetometer (Catetómetro
     portaobjetos) es un tele-microscopio óptico de precisión montado sobre un
     soporte independiente, utilizado para observar la posición de la fibra que se
     alarga.

•   Sistema del método de deformación de viga SP-5A-DAS


    El modelo SP-5A-DAS ha sido diseñado para controlar automáticamente la
    deformación de una viga de cristal de carga de 3 puntos según el método
    ASTM C598. Extensómetro, tiempo y datos de temperatura son recogidos
    por sistemas electrónicos específicamente diseñados para calcular los
    puntos de temple y de tensión según los procedimientos ASTM C598. Este
    sistema es muy adecuado para cristales que por una razón u otra no se
    adaptan al trabajo con llama ni a aplicaciones donde se eliminan la
    expansión térmica o las correcciones de longitud efectivas (comunes en el
    método de alargamiento de fibra.)
Envases
•   TOLERANCIAS Y ESPECIFICACIONES PARA ENVASES DE VIDRIO:

•   Las tolerancias se utilizan como una guía de fabricación de productos para
•   mantener un estándar de especificaciones para los respectivos fabricantes.
    De esta forma un fabricante y un comprador sabrán en que
•   rangos se fabricarán o recibirán los envases solicitados, siendo lo principal,
    que el envase sea el adecuado para su función.

•   Todo proceso de producción presentara variación en cuanto a sus
    dimensiones, ya que a tolerancias mas estrictas, se incrementara
•   el costo del proceso. Es por eso que dependiendo de los requerimientos del
    proceso de producción, será el rango de variación permitida.

•   Envases se rige de acuerdo a las tolerancias marcadas internacionalmente
    por el quot;Glass Packaging Institutequot; (GPI) y por la Norma
•   Oficial Mexicana, entre otras.
CORONA:
   Se fabrica principalmente para tapas estandar: Tapa rosca e Inviolable
  (tapa engargolada); asi como otras coronas especiales, existiendo para
  cada una de ellas sus propias especificaciones y tolerancias, las cuales
  estan dadas por normas internacionales.

CAPACIDAD:
   Es el volumen interno expresado en mililitros y generalmente a la base de
  la corona (parte inferior de la rosca). La tolerancia de capacidad se
  incrementara a medida que se incrementa el tamaño del envase.

PESO:
   Existe una relacion fija entre peso y capacidad, siendo la capacidad la
  especificacion mas estricta de las dos. El peso anotado en el diseño debe
  considerarse aproximado, ya que puede tener las variaciones necesarias
  para mantener capacidad dentro de las tolerancias del diseño aprobado.
CHOQUE TERMICO:
Los envases fabricados con los diferentes tipos de vidrio, deberán resistir los
   siguientes cambios mínimos de temperatura (diferencial de temperatura del
   agua caliente a fría): Borosilicato (Tipo I): 55°C Calizo (Tipo II, III y IV):
   44°C

OVALAMIENTO, ALTURA Y DIAMETRO:
   El envase fabricado con el proceso soplo-soplo, siempre tendrá variaciones
  en dimensiones, las cuales deberán estar dentro de las tolerancias
  indicadas en el diseño y son regidas por el GPI.

ESFUERZOS RESIDUALES:
   Los esfuerzos de tensión son eliminados mediante el proceso de revenido,
  para el cual el máximo permisible es disco 4.
Beneficios del Vidrio:
El vidrio cuenta con caracteristicas excelentes como son:
Permite ver el producto que contiene.

Es un material totalmente inocuo que no reacciona con el producto.

Es higienico ya que no es poroso evitando la formacion de colonias de
   bacterias.

Es un aislante perfe cto generando una mayor vida en el anaquel.

Es 100% reciclable.

Puede ser utilizado para guardar algun otro producto.

Pueden crearse una variedad infinita de formas y tamaños.
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  • 1. Universidad Rafael Landivar Ciencia de los Materiales Ing. Carlos Flores Materiales y Productos Javier del Cid Gustavo Búcaro Fabiola Pesquera Juan Luis Lopez Carlos Muñoz
  • 2. Espuma de poliuretano • El poliuretano es el nombre genérico de los materiales fabricados mediante una polimerización de uretano. Este material es también conocido como “espuma”, “hule esponja”, “hule espuma”, etc. • Se forma básicamente por la reacción química de dos compuestos, un poliol y un isocianato, aunque su formulación necesita y admite múltiples variantes y aditivos. Dicha reacción libera unos gases, (dióxido de carbono), lo cual forma las burbujas • Este material es sintético y duroplástico, altamente reticulado y no fusible, que se obtiene de la mezcla de dos componentes generados mediante procesos químicos a partir del petróleo y el azúcar: El poliol (polioxipropilenglicol) en un 55% a 70% y TDI (Di- isocianato de tolueno) en un 25% a 35% • Espuma en caliente: Son las espumas que liberan calor durante su reacción, fabricadas en piezas de gran tamaño, destinadas a ser cortadas posteriormente. Generalmente son las más baratas, las más utilizadas y conocidas por el público. • Espumas en frío: son aquellas que apenas liberan calor en la reacción, se utilizan para crear piezas a partir de moldes; como rellenos de otros artículos; como aislantes, etc. Normalmente suelen ser de mayor calidad y duración que las espumas en caliente, aunque su coste es bastante mayor.
  • 3. Propiedades del Poliuretano • Propiedades Térmicas: La Espuma de Poliuretano tiene una elevada capacidad aislante debido a la baja conductividad térmica que posee el gas espumante de sus células cerradas, que puede situarse en 10 ºC = 0,022 W/m·K, según la Norma UNE 92202, aunque este valor se eleva ligeramente con el paso del tiempo, hasta estabilizarse definitivamente. • Propiedades Frente al Agua: El CTE busca limitar el riesgo de la presencia inadecuada de agua en el interior de los edificios y en sus cerramientos, y por ello exige ciertos grados de impermeabilidad a las fachadas. Tal y como afirma el CTE, los revestimientos continuos intermedios - como la Espuma de Poliuretano- son una de las mejores alternativas para cumplir con estos requisitos de impermeabilidad. • Propiedades Frente a la Humedad: Los valores de la Espuma de Poliuretano en lo que a humedad se refiere garantizan, en la mayoría de los casos y en función de la densidad, la ausencia de condensaciones intersticiales, haciendo posible la transpiración del cerramiento, lo cual es el efecto más beneficioso para prevenir toda clase de patologías (de higiene, salubridad, confort…). Y también para mantener durante mucho tiempo las características de la solución constructiva.
  • 4. • Propiedades Frente al Fuego: La Espuma de Poliuretano es un material orgánico, y por tanto combustible, y numerosos estudios han demostrado su buen comportamiento al fuego en aplicación final de uso. En una obra finalizada, el material aislante no queda a la vista, sino detrás de superficies tales como muros, paredes, suelos y techos. Por tanto, la idoneidad del uso de la Espuma de Poliuretano dependerá en gran medida de los valores de resistencia al fuego de los materiales que compongan dichas superficies, además del lugar donde vaya a ser proyectado. Además, existen algunas variedades de la Espuma de Poliuretano con protección ante el fuego. • Propiedades del Proceso de Aplicación: – Aplicador profesional. A diferencia del resto de materiales aislantes, con la Espuma de Poliuretano es necesario un aplicador profesional para la proyección del producto en la obra, lo que supone una garantía de buena instalación. – Proyección in situ. Este proceso garantiza la rapidez de ejecución, la solución sencilla de los puentes térmicos y además no es necesario disponer de espacio para que el aislante sea almacenado. – Único producto aislante con posibilidad de doble certificación (marca de certificación de los productos antes de la aplicación y del producto instalado). – Rapidez en la aplicación. La rapidez de su aplicación convierte a la Espuma de Poliuretano en el material más aplicado al día, en m3 empleados. – La Espuma de Poliuretano no necesita de enfoscado previo, por ser un revestimiento continuo intermedio.
  • 5. Múltiples usos en el mundo actual • en colchones como relleno principal o como integrante de los acolchados • en muebles en asientos de sofás y sillas, relleno de acolchados, etc. • en la construcción, como aislante térmico o como relleno • en automoción como elemento principal de salpicaderos, asientos, etc. • en muchos artículos más como juguetes, prendas de vestir, esponjas, calzados, almohadas, cojines, envases y en general todo tipo de acolchados o rellenos.
  • 6. El PVC • El PVC es un producto que se distingue por su gran versatilidad y que está presente en nuestro cotidiano vivir más de lo que nos podemos imaginar. Sus propiedades, características y relación costo ventaja combinados, revelan las potencialidades de aplicación que posee, volviéndolo un producto de extremada importancia para la industria pero, sobre todo, para la humanidad. • El PVC no es un material como los otros. Es el único material plástico que no es 100% originario del petroleo. El PVC contiene 57% de cloro (derivado del cloreto de sodio - sal de cocina) y 43% de etileno, derivado del petroleo. • El petroleo, que representa apenas 43% del PVC fabricado, pasa por un camino un poco más largo. El primer paso es una destilación del petroleo crudo, obteniéndose así la nafta leve. Esta pasa, entonces, por el proceso de craqueamiento catalítico (quiebra de moléculas grandes en moléculas menores, con la acción de catalizadores que aceleran el proceso), generándose el etileno. Tanto el cloro como el etileno están en la fase gaseosa y reaccionan produciendo el DCE (dicloro etano).
  • 7. A partir del DCE, se obtiene el MVC (mono cloreto de vinila, unidad básica del polímero. El polímero es formado por la repetición de la estructura monomérica). Las moléculas de MVC son sometidas al proceso de polimeración, o sea, van ligándose y formando una molécula mucho mayor, conocida como PVC (policloreto de vinila), que es un polvo muy fino, de color blanco, y totalmente inerte. • El PVC es ampliamente utilizado tanto en medicina y productos alimenticios, como en la construcción civil, empaques, calzados, juguetes, cables y alambres, recubrimientos, en la industria automotriz y en otros sectores, donde su presencia se ha mostrado tan necesaria como indispensable. • Todo ello por el hecho de que el PVC es un plástico versátil, resistente, impermeable, durable, inocuo y 100% reciclable; no se corroe, es un aislante térmico y acústico y no propaga el fuego, pudiendo fabricarse de cualquier color, desde transparente hasta opaco y de rígido a flexible.
  • 8. El PVC y sus aplicaciones • El PVC es ampliamente utilizado tanto en medicina y productos alimenticios, como en la construcción civil, empaques, calzados, juguetes, cables y alambres, recubrimientos, en la industria automotriz y en otros sectores, donde su presencia se ha mostrado tan necesaria como indispensable.
  • 9. Vidrio • El vidrio es un material duro frágil, trasparente y amorfo que se usa para hacer ventanas, lentes botellas y una gran variedad de productos. El vidrio se obtiene por fusión a unos 1.500 ºC de arena de sílice (SiO2), carbonato de sodio (Na2CO3) y caliza (CaCO3). El vidrio es un sólido amorfo y no un cristal propiamente dicho. Es un material inorgánico y tiene varios tipos de vidrio. Punto de ablandamiento de 730ºC Resistencia mecanica • Varía segun la duracion de la carga y oscila entre 300 y 700 K/cm2. Para cargas permanentes, la resistencia a la traccion del vidrio disminuye en un 40%. A mayor temperatura menor resistencia a la traccion. Depende del estado de los bordes del vidrio. Resistencia a la compresion • 10.000 Kg/cm2, aproximadamente es el peso necesario para romper un cubo de vidrio de 1 cm de lado. Modulo de rotura para: • Vidrios recocidos 350 a 550 Kg/cm2 • Vidrios templados 1850 a 2100 Kg/cm2 Modulo de trabajo para: • Vidrio recocido, carga momentanea 170 Kg/cm2 • Vidrio recocido, carga permanente 60 Kg/cm2 • Vidrio templado 500 Kg/cm2
  • 10. Sistema del modelo SP-1A (Método de Alargamiento de Fibra Littleton.) El punto de ablandamiento es la temperatura en la cual una fibra de vidrio uniforme se alarga bajo su propio peso a una ritmo de 1mm/minuto cuando los 100mm superiores son calentados al ritmo de 5ºC/minuto. Las temperaturas que se manejan son de hasta 1000ºC. El micrómetro Slide Cathetometer (Catetómetro portaobjetos) es un tele-microscopio óptico de precisión montado sobre un soporte independiente, utilizado para observar la posición de la fibra que se alarga. • Sistema del método de deformación de viga SP-5A-DAS El modelo SP-5A-DAS ha sido diseñado para controlar automáticamente la deformación de una viga de cristal de carga de 3 puntos según el método ASTM C598. Extensómetro, tiempo y datos de temperatura son recogidos por sistemas electrónicos específicamente diseñados para calcular los puntos de temple y de tensión según los procedimientos ASTM C598. Este sistema es muy adecuado para cristales que por una razón u otra no se adaptan al trabajo con llama ni a aplicaciones donde se eliminan la expansión térmica o las correcciones de longitud efectivas (comunes en el método de alargamiento de fibra.)
  • 11. Envases • TOLERANCIAS Y ESPECIFICACIONES PARA ENVASES DE VIDRIO: • Las tolerancias se utilizan como una guía de fabricación de productos para • mantener un estándar de especificaciones para los respectivos fabricantes. De esta forma un fabricante y un comprador sabrán en que • rangos se fabricarán o recibirán los envases solicitados, siendo lo principal, que el envase sea el adecuado para su función. • Todo proceso de producción presentara variación en cuanto a sus dimensiones, ya que a tolerancias mas estrictas, se incrementara • el costo del proceso. Es por eso que dependiendo de los requerimientos del proceso de producción, será el rango de variación permitida. • Envases se rige de acuerdo a las tolerancias marcadas internacionalmente por el quot;Glass Packaging Institutequot; (GPI) y por la Norma • Oficial Mexicana, entre otras.
  • 12. CORONA: Se fabrica principalmente para tapas estandar: Tapa rosca e Inviolable (tapa engargolada); asi como otras coronas especiales, existiendo para cada una de ellas sus propias especificaciones y tolerancias, las cuales estan dadas por normas internacionales. CAPACIDAD: Es el volumen interno expresado en mililitros y generalmente a la base de la corona (parte inferior de la rosca). La tolerancia de capacidad se incrementara a medida que se incrementa el tamaño del envase. PESO: Existe una relacion fija entre peso y capacidad, siendo la capacidad la especificacion mas estricta de las dos. El peso anotado en el diseño debe considerarse aproximado, ya que puede tener las variaciones necesarias para mantener capacidad dentro de las tolerancias del diseño aprobado.
  • 13. CHOQUE TERMICO: Los envases fabricados con los diferentes tipos de vidrio, deberán resistir los siguientes cambios mínimos de temperatura (diferencial de temperatura del agua caliente a fría): Borosilicato (Tipo I): 55°C Calizo (Tipo II, III y IV): 44°C OVALAMIENTO, ALTURA Y DIAMETRO: El envase fabricado con el proceso soplo-soplo, siempre tendrá variaciones en dimensiones, las cuales deberán estar dentro de las tolerancias indicadas en el diseño y son regidas por el GPI. ESFUERZOS RESIDUALES: Los esfuerzos de tensión son eliminados mediante el proceso de revenido, para el cual el máximo permisible es disco 4.
  • 14. Beneficios del Vidrio: El vidrio cuenta con caracteristicas excelentes como son: Permite ver el producto que contiene. Es un material totalmente inocuo que no reacciona con el producto. Es higienico ya que no es poroso evitando la formacion de colonias de bacterias. Es un aislante perfe cto generando una mayor vida en el anaquel. Es 100% reciclable. Puede ser utilizado para guardar algun otro producto. Pueden crearse una variedad infinita de formas y tamaños.