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MATERIAL:
PLÁSTICOS Los plásticos son materiales formados por polímeros, de origen orgánico, másaditivos para mejorar sus propiedades. Provienen del petróleo y se distinguen de losbituminosos porque se usan los compuestos más volátiles del petróleo, que no seusan para los bituminosos. 1. Clasificación: - Termoplásticos:
se calientan en condiciones suaves y se conforman antes de
enfriarse;
cadenas desordenadas pero no unidas; se vuelven a fundir con Tª y
endurecen en frío (se comportan plásticamente a Tª), son reciclables. -^
Termoestables
:^
necesitan
una
reacción
química
que
entrecruce
las
cadenas
poliméricas, cadenas ordenadas con uniones, más rígidos, movimiento limitado entrecadenas, no se puede fundir el material una vez endurecido, se queman si se aumentala Tª.-^
Elastómeros:
también deben sufrir una reacción química para obtener su forma
final,
esqueleto muy flexible, capaz de deformar, algunas uniones entre cadenas son
elásticas, las uniones obligan al material a volver a su estado original, no es fundible. 2. Conformación de los plásticos: Procesos en la fabricación de los termoplásticos y termoestables: - Extrusión:
obtención de tubos, barras, láminas y filamentos de
termoplásticos
, se
inyecta resina termoplástico en un cilindro calentado y se fuerza al plástico fundido apasar, mediante un tornillo giratorio, a través de una abertura que conduce a unamatriz; a la salida la pieza debe ser enfriada mediante un sistema de agua o chorro deaire. - Moldeo por soplado:
para
termoplásticos
, proceso similar al usado para las
botellas de vidrio; primero se inyecta una preforma en forma de tubo, mientras seencuentra en estado semihundido, la preforma se coloca dentro de las dos piezas delmolde, se cierra el molde y se inyecta aire o vapor por presión para que las paredesadquieran las forma del molde. - Moldeo por inyección:
el material se dosifica sobre un husillo giratorio a Tª que
empuja el plástico fundido y lo inyecta en un molde, éste se mantiene cerradoaplicando presión mientras se refrigera. Producción de piezas de
termoestables
o
elastómeros. -^
Termoconformado:
para
termoplásticos
,^
calentar
la
lámina
hasta
su
Tª
de
reblandecimiento y forzarla contra los contornos de un molde mediante mediosneumáticos y mecánicos (vacío o comprimiendo). - Moldeo por compresión:
someter al material previamente confinado en un molde
con la geometría deseada a presión y Tª, se usa para los
3 tipos de plásticos.
- Moldeo por colada:
se coloca un material plástico fundido dentro de un molde y se
deja solidificar, se usa tanto en
termoplásticos
como en
termoestables.
En cuanto a los elastómeros, la reacción se realiza con moldes calefactados paraacelerar la reacción de reticulación; actualmente también se pueden usar los procesosde inyección y extrusión. 3. Unión y fijación de plásticos: - Soldadura:
consiste en suministrar calor para producir un reblandecimiento de las
dos superficies a unir y acto seguido aplicar presión u dejar enfriar. Este métodoúnicamente es apto para los
termoplásticos
ya que requiere el reblandecimiento y
posterior endurecimiento del material; por otro lado es adecuado para la unión demateriales de la misma naturaleza o que su Tª de reblandecimiento sea similar. - Adhesivos:
la unión se realiza mediante la aplicación de sustancias adhesivas, debe
realizarse una limpieza previa de la superficie a unir, su uso permite la unión detodos los tipos de plásticos, con independencia de su naturaleza, así como la unión demateriales distintos. - Mecanizado:
la unión de plásticos puede realizarse mediante el atornillado, para
ello se debe realizar un mecanizado sobre la pieza que implica el arranque dematerial mediante una herramienta de corte o perforación, este proceso se puederealizar sobre todo tipo de plásticos, pero se debe tener en cuenta que la malaconducción de
calor por parte del plástico hace que ésta se acumule y caliente el
material, dando lugar al reblandecimiento del mismo y incluso a su degradación; elelevado coeficiente de dilatación puede dar lugar a un cambio de medida de losorificios una vez en material se haya enfriado.
TERMOPLÁSTICOS 1. RESI1AS VI1ILICAS 1.1 Policloruro de vinilo (PVC)
: no son adecuadas para su aplicación en estado
puro, para que puedan ser trasformadas en materiales termoplásticos útiles, esnecesario agregarles diversos aditivos. Pro eso permite fabricar diversos compuestoscon propiedades muy diversas; según su composición pueden adoptar 4 tiposdistintos de presentación: en polvos, en gránulos, en pastas o en masilla. - PVC RÍGIDO:
se obtiene por al fusión y moldeo a Tª adecuada de PVC con
aditivos, sin plastificantes. Los aditivos mejoran las propiedades de resistencia alimpacto en frío y estabilizan el producto contra la acción de la luz solar y los efectosde la intemperie, también pueden aumentar las condiciones dieléctricas y mejorar suresistencia al ataque de productos químicos. Todas estas propiedades lo hacenadecuado para la fabricación de planchas, perfiles, carpintería y tuberías sanitariaspara desagües para la construcción. - PVC FLEXIBLE:
material elástico, se presenta en distintas modalidades según el
plastificante usado. Los productos más familiares comprenden desde láminas finas yestampadas
(para
cortinas
de
duchas),
hasta
losetas
y
material
en
rollo
para
pavimentación.
Otras
aplicaciones
relacionados
con
la
construcción,
son
revestimientos de paredes y puertas, empanelados decorativos, etc (cuero y otraspieles), también se usa como recubrimiento aislante para conductores eléctricos,tuberías elásticas, etc. Los productos de este grupo no resisten la acción prolongadade la intemperie por lo que se usan exclusivamente en interiores; se trata de unmaterial imputrescible, estable e inalterable al paso del tiempo. 2. POLIETILE1O
: resistencia moderara y alta tenacidad; se pueden elaborar
mediante un proceso de alta o de baja presión. 2.1 Polietilenos de baja y media densidad
: se forman por polimerización de etileno
muy purificado, bajo presiones elevadas, entre 1400 y 2500 kg/cm3 y a Tª entre 150-250ºC. La transformación mediante extrusión, inyección y soplado permiten unaamplia gama de artículos moldeados con características: gran flexibilidad, superficieblanda de sencillo rayado, buena estabilidad dimensional, fácilmente moldeable,muy ligero, no absorbe agua, se ablanda por acción del agua hirviendo, resistente alataque de agente químicos y disolvente, no envejece y propiedades aislantes ante laelectricidad. El campo de expansión abarca a la fabricación de películas paraenvasados, botellas, juguetes, piezas industriales, aislamiento cables, etc. Se usan entuberías y conductos de sistemas de riegos y distribución de agua. 2.2 Polietilenos de alta densidad:
obtenido como consecuencia de la polimerización
del etileno a baja presión, entre 10 y 140 kg/cm3, y a Tª de 50 a 150ºC. El proceso debaja presión origina un material más fuerte y resistente, así como un punto deablandamiento más alto; este mejor comportamiento frente a la Tª permite su uso entuberías de agua caliente. Sus otras aplicaciones son las misma que el anterior peroteniendo en cuenta que los productos usados exigirán resistencias superiores. 2.3 Espuma de polietileno de células cerradas:
se usa principalmente en juntas de
dilatación, como en juntas de marcos de puertas y ventanas. Se presenta en forma deperfiles cilíndricos en varios decímetros, constituidos por una espuma de polietilenode célula cerrada. 3. POLIPROPILE1O:
se trata de una resina cristalina, opaca, que recuerda a la
cera. No soporta bien las bajas Tª, pero en condiciones normales su resistencia a laacción de los agentes mecánicos es superior al polietileno. Las propiedades físicasmejoran con la adición de cargas como la fibra de vidrio o los polvos de talco. Se usatanto en el sector de la industria química, por su resistencia
a la acción de los
productos
químicos
y
Tª;
como
en
la
industria
automovilística
y
de
electrodomésticos, por su resistencia a impactos y a Tª; como en el embalaje por laflexibilidad y su transparencia y por la elevada resistencia al choque; aplicacioneseléctricas por sus propiedades dieléctricas y fácil moldeo; en el sector textil ycordelero, por sus propiedades de resistencia a tracción, elasticidad y característicastérmicas. Pero su uso más popularizado se basa en soportar altas Tª, adecuado paraaparatos electrodomésticos, portalámparas, aspas de ventiladores, pantallas, tuberíasconducción agua caliente, calefacción por suelo radiante, etc.
RESI1AS
ACRILICAS
:^
elevada
transparencia
y
excelente
claridad;
buen
aislante eléctrico, térmico y acústico, excelente estabilidad dimensional, muy tenaz,inalterable
a^
la
luz,
elevada
resistencia
al
envejecimiento,
alto
punto
reblandecimiento,
a^
bajas
Tª
materiales
frágiles,
molearse
por
inyección
y
compresión, se descomponen por el calor y se queman con lentitud, sin ignición. 4.1 Polimetacrilato de metilo:
su densidad es un tercio de la del vidrio y diez veces
menos frágil, material rígido pero a la Tª adecuada se le puede imprimir cualquierforma. La facultad de moldearse a baja Tª y presión, permite producción simple y debajo coste; lo que permite obtener grandes formas de series de producción reducidas.Las placas de metacrilato de metilo con estables ante ataques de ácidos diluidos,álcalis, disolvente y aceites minerales y vegetales; son inestables a la presencia dedeterminados disolventes orgánicos. Su campo de aplicación es desde sustituto delvidrio en exteriores, puertas translúcidas (más ligeras y económicas, resisten mejorlos impactos), hasta en la iluminación, cajas de luz, anuncios luminosos, señalizacióntráfico, etc. 5. POLICARBO1ATO:
elevada resistencia a los impactos, soportan Tª hasta los
140ºC antes de reblandecerse. Soportes de forros metálicos así como matrices paramoldes de fundición. Por su transparencia y gran resistencia al impacto se usan parasustituir el vidrio; también APRA fabricar luminarias que deban resistir actosvandálicos. 6. RESI1AS DE POLIESTIRE1O 6.1 Poliestireno expandido:
se obtiene por polimerización del estireno, trata en agua
y mediante la colaboración de una gente de expansión. Sus cualidades son: noabsorbe humedad del aire, tiene un bajo coeficiente de conductividad térmica,presenta una elevada resistencia mecánica, no envejece al paso del tiempo, no esatacable por álcalis ni ácidos comunes, es resistente a los hongos, parásitos ybacterias de putrefacción, es difícil inflamable, es auto extinguible, y soporta Tª entrelos 90 y -150ºC.Para aprovechar su excelente capacidad de aislamiento térmico se usa para laformación de capas de aislantes tanto en cubiertas, terrados y azoteas, como enparedes y muros cortina. También puede usarse en la elaboración de elementomoldeados decorativos. 6.
Poliestireno
extrusionado:
espuma
rígida
obtenida
por
extrusionado
de
poliestireno en gránulos granza, con la adición durante el proceso de un gasexpansionante. Las propiedades son similares a las del anterior pero mejoradas:excelente poder aislante térmico, alta resistencia compresión, nula capilaridad, evitaque absorba agua, difícil inflamable. Sus aplicaciones más importantes son encubiertas invertidas o planas, aislamientos térmicos; protege a la impermeabilizacióncontra daños mecánicos y posibles cambios bruscos de Tª. 6.3 ABS:
materia prima amorfa, opaca, dura y de alta resistencia al rayado; no es
atacable
por
los
agresivos
químicos
corrientes,
ni
se
altera
por
su
contacto
prolongado con la intemperie. Indicado para la fabricación de productos resistentes yduraderos, como elementos modulares de carpintería, tuberías y accesorios para lainstalación de conducciones. Una de sus ventajas es que pueden reblandecersefácilmente, lo que permiten el ajuste perfecto de ciertas piezas entre sí. 7. RESI1AS DE POLIURETA1O
:^
pueden lograrse tres tipos de resinas: las
rígidas, muy duras, lustrosas, indicadas para recubrimientos con elevada resistencia alos disolventes; las blandas y elásticas, en forma de cauchos resistentes a la abrasión;y espumas flexibles o rígidas. 7.1 Resinas rígidas:
fuertes y resistentes, buena estabilidad dimensional, altas
propiedades aislantes ante la electricidad y humedades; inatacables por la mayoría deproductos
químicos
comunes.
Según
los
componentes
y
procesos
pueden
ser
termoestables o termoplásticos. Se suministran en forma de películas, tubos, varillasy polvos de moldeo, para su transformación por compresión, inyección y extrusión.Se usa para producir engranajes, cojinetes, equipos eléctricos, manijas, tiradorespuertas, recubrimiento aislante cables, etc. 7.
Espumas
flexibles:
son
resilientes,
tienen
la
propiedad
de
aceptar
su
compresión, modificando su forma original que recuperarán en el momento que cesela causa de la deformación. Se usan como material de relleno para tapizados,colchones, guarnición muebles de asiento, etc. Su uso más popularizado es la de
MATERIAL:
servir de soporte de moquetas de tipo flotante, engruesa el material al que confieremejores propiedades aislantes y lo hace mas muelle y cómodo de pisar, superficiesde contacto no deslizable. 7.3 Espumas rígidas:
se usan para solucionar estructuras que deban ser resistentes y
ligeras;
actualmente
se
usan
tanto en
la
elaboración
de
moldeados,
como
en
aplicados in situ. Ofrece una posibilidad de diseño ilimitada. Se usa en carpintería, yque tiene una ausencia de corrosión, excelente estabilidad a la intemperie, aislantedel calor y del sonido y una gran resistencia mecánica a pesar de su bajo peso.También puede usarse para producir elementos decorativos imitando la maderanatural, con los que simulan cuerpos de valor ornamental, de muy poco peso y precioreducido. 7.4 Espumas rígidas de poliuretano aplicada “in situ”:
se pueden formar in situ
mezclándolas en una máquina especial que proyectará contra el espacio a rellenar.Gran aplicación en aislamientos de superficies irregulares o de grandes dimensiones.Absolutamente impermeable, estructura cerrada. El procedimiento de proyección conpistola es apropiada para aplicarla capa aislante sobre tuberías, depósitos, etc. 7.5 Barnices y pinturas:
tienen aplicaciones en la industria de barnices y pinturas,
cuyos preparados se caracterizan por su dureza y resistencia al desgaste. Un selladode barniz es el más recomendable para el acabado de parques, así como cualquierrevestimiento de madera. TERMOESTABLES 1. RESI1AS FE1ÓLICAS:
resultan de la condensación de fenoles o derivados de
los mismos, con aldehídos. Se caracterizan por: color del ambarino, variaciones muyamplias , bajo costo, alta tenacidad, resistencia al envejecimiento, presencia dura yrígida, buena estabilidad dimensional a elevadas Tª, fácil moldeables, aislamientoeléctrico, malos conductores calor, resinas termoestables, queman con dificultad,buena resistencia alcohol, aceites, grasas y disolventes comunes, así como ácidos yálcalis.
Amplio
campo
de
aplicaciones,
considerado
como
material
aislante,
fabricación de mecanismos eléctricos, interruptores, enchufes, etc. Los laminadosestratificados fenólicos son homogéneos y presentan una dureza excepcional yresistencia al impacto, no se deforman por absorción de humedad y poseen unabuena resistencia eléctrica, se pueden perforar, cortar con sierra y se usan en todaclase de revestimientos. También se usan como adhesivos; la resinas fenólicas defraguado en frío endurecen al agregarle un ácido, sin necesidad de calor. Se usa enadhesivos de taller y domésticos. 2. RESI1AS MELAMI1ICAS:
mayor resistencia al calor, menos absorción de
agua, mayor resistencia a las humedades, menor tendencia a la fragilidad después delmoldeo, más grados de dureza y resistencia a los impactos, mejor nitidez de color,brillo más agradable, alta resistencia frente agentes químicos. Tales propiedades seaprovechan para la fabricación de utensilio caseros, como vasos, vajillas, tazas,fuentes, etc. O para carcasas de electrodomésticos, envases, etc. En el mercado sepresentan como
resinas fluidas, polvos para moldes y laminados
. Las
resinas fluidas
se usan como material de recubrimiento de superficies; los
polvos para moldeo
cubren toda una amplia gama de necesidades, moldeo por compresión, inyección otransferencia; y los
laminados
se emplean para la elaboración industrial de laminados
decorativos así como a la formulación de adhesivos especiales. 3. RESI1AS DE UREA-FORMALDEHIDO:
su característica más importante es
la fácil modleabilidad, la desventaja es que a causa de la opacidad encuentralimitaciones en sus aplicaciones. Sus características son bastante parecidas respecto ala melaminas; son duros y rígidos, de alta resistencia al impacto, absorben ciertacantidad de agua que provoca la pérdida de la estabilidad dimensional
y un
incremento de la fragilidad. La única ventaja afrente a la melaminas es que son máseconómicas. Su aplicación se puede separar en tres grupos: fabricación de adhesivos(destinados a laminados de madera, papel y tejidos), en combinación con resinasalquídicas se usa para elaborar esmaltes de secado al horno, de gran durezas yflexibilidad, resistentes al agua y a detergentes comunes una vez seco, y soportanpequeños impactos; se suministran en forma de granulado o polvos para moldeo,para ser trabajado a compresión, inyección o transferencia. Se usan en pequeñomaterial eléctrico, electrotécnica, electrodomésticos y objetos decorativos, envases y
tapones para cosmética y perfumería, botones resistentes al lavado y planchado, ymaterial sanitario. 4. RESI1AS DE POLIESTER:
polímeros cuya unión de cadenas principales está
formada por dos monómeros complementarios, uno de poliácidos y el otro a base deun alcohol no saturado, cuya misión será al de agente endurecedor en presencia decatalizador. Según el producto resultante serán termoestables o termoplásticos. 4.1 Poliesteres no saturados:
extensa gama de aplicación según la proporción de
estireno que contengan, pueden llegar al 30% o superarlo. Se suministran en formade polvos de moldeo, que trabaja a Tª de 150 a 1700ºC, y presiones de 150.400kg/cm3 para compresión, de 600-1200 kg/cm3 para transferencia y 1000-1500kg/cm3 para inyección. No se ablandan con el calor, sus características son: elevadaestabilidad dimensional; insignificante contracción posterior al moldeo; elevadaresistencia a la fisuración; alta resistencia al calor y a cambios bruscos de Tª,excelentes propiedades eléctricas y resistencia
a las corrientes de carga; buen
aspecto superficial, nitidez de color, brillo y dureza. Como propiedad negativa debedestacarse que es un material propenso a la combustión, por lo que se deberá añadirun
aditivo
ignifugo.
Se
usa
en
material
electrotécnico,
componentes
para
electrodomésticos, piezas sometidas a requerimientos térmicos elevados, piezasconteniendo inserciones metálicas, material con elevada estabilidad dimensional. Enconstrucción
se
usa
para
conductos
especiales,
materiales
de
cerramientos
translucidos, y como aglomerante de ciertos tipos de revestimientos de paredes. - POLIESTER REFORZADO COE FIBRAS DE VIDRIOS
: con al mezcla de fibra de
vidrio-poliéster
se
logran
alcanzar
unos
altos
niveles
de
dureza
superficial,
resistencia al impacto y al desgaste. A parte es translúcido y fácil coloreable, escasaconductividad térmica, muy estable a los cambios de Tª, gran resistencia a lacreación de microorganismos, sencilla reparación por soldadura. Se usa en el ramode almacenamiento y transporte de líquidos, tuberías de gran diámetro, cisternas ycontenedores
acoplables.
Para
la
construcción
se
usa
en
paneles
decorativos,
elementos modulares para cerramientos de fachadas, tuberías sanitarias, aparatos delavabo, baño y ducha, vasos de piscinas, etc. 5. RESI1AS EPOXI:
su color varía desde el amarillo hasta el marrón oscuro;
excepcional adhesión a gran variedad de materiales, infusible al calor, no producecontracción al endurecerse, buena estabilidad térmica, queman lentamente, elevadaresistencia
al
agua,
no
son
atacables
por
productos
químicos,
no
envejecen,
condiciones aislante muy apreciables. Se mezclan con resinas fenólicas para tenerexcelentes propiedades aislantes, de dureza y de mecanización; por lo que se usan derecubrimiento en superficies, para piezas moldeadas y espumas. En unión de fibra devidrio se usan para tuberías de grandes diámetros, así como en carcasas de todaclase.
Permite
uniones
de
gran
resistencia
entre
materiales
muy
diversos;
se
suministra en dos componenetes, uno la resina y el otro el endurecedor; debenmezclarse dos partes iguales de ambos, el secado tarda de 10 a 12h. 6. RESI1AS DE SILICO1AS:
polímero compuestos de átomos alternados de
cilicio y oxígeno. Son productos que pueden adoptar cuatro presentaciones:
fluido
viscoso, caucho, resina y grasa. Las propiedades comunes entre ellos son la perfectaestabilidad a elevadas Tª; total resistencia al agua y a la oxidación; excepcionalespropiedades dieléctricas.Las
fluidas
se
usan
para
la
elaboración
de
pinturas
y
barnices,
tratamientos
antiespumantes
y
como
aditivos
hidrofugantes
(se
usa
en
la
industria
textil,
productos de limpieza y protección de muros de mampostería de obra de fábrica deladrillo visto). En el caso de barnices y pinturas se caracterizan por su dureza y laposibilidad
de
aplicar
dos
capas
por
el
procedimiento
húmedo.
Los
RTV
(vulcanizado a Tª ambiente), se trata de productos líquidos o pastosos que a Tªambiente se transforman en masas elásticas y flexibles; por este sistema se consiguenpiezas
vulcanizadas
de
gran
espesor,
rellenar
huecos,
recubrimientos,
geles
dieléctricos, espumas, autoadhesivos, etc. Los CAF (colas en frío), son cauchosmonocomponenetes; la mezcla evoluciona con la humedad atmosférica; son másapropiados como adhesivos, para recubrimientos en capas finas, juntas de dilatación,etc. Las pastas y grasas, se usan como lubricantes capaces de soportar Tª extremas,además de su elevada resistencia al agua, atmósferas agresivas y radiaciones; efectolubricante de alta eficacia; y notable resistencia a la oxidación.
ELASTÓMEROS 1. 1EOPRE1O:
producto muy semejante al caucho natural, pero con propiedades
técnicas superiores; nos e degrada por la acción continua de los rayos solares, delozono ni de la intemperie; su comportamiento al contacto con aceites, disolventeshidrocarburos y agentes químicos, es excelente; se puede usar dentro de una ampliagama de Tª; alta resistencia física y opone una gran resistencia ala combustión;equilibrada y notable combinación de características físicas, químicas y térmicas quefacilitan su versatilidad de aplicación. Permite su aplicación para la fabricación detuberías destinadas a equipar los untos de carga y descarga de los petrolerostransoceánicos;
conducción
de
petróleo
bruto,
aceites
lubricantes
y
otros
hidrocarburos. Elevada resistencia a la abrasión; ofrece la mejor protección para lastuberías de aire comprimido, que están sometidas a roces y golpes, y que debenrecibir sin sufrir el menor desgaste. Resistencia y robustez; no deben afectar a laligereza del material ni a su facilidad de manipulación. 1.
1eopreno
compacto:
se
transformará
en
producto
moldeados,
perfiles
extrusionados o láminas calandradas. Se usa en juntas donde tienen una misión debanda lateral compresora, que preste condiciones de hermeticidad y que absorba lasvibraciones y posibles contracciones o dilataciones. 1.
1eopreno
celular
o
alveolar:
transformación
en
productos
esponjosos
y
espumas de caucho; se usa para la fabricación de juntas de estanqueidad, materialesaislantes, mástiques, amortiguadores de vibración, etc. Sin embargo su aplicaciónmás conocida es la de espumas de goma (gomespúm) que se usa en colchones,almohadas, cojines, butacas, etc. A parte de su elasticidad confiere un singularconfort, resistencia al uso y al paso del tiempo, ser esterilizada al vapor, limpiada enseco. 1.3 1eopreno líquido o en látex:
dispersión acuosa de caucho, que se usa en la
fabricación de muchos productos, en revestimientos, adhesivos, pinturas, protectoresaislantes contra el calor y la electricidad, elementos estancos, etc. Los adhesivos sonfáciles de extender, secan rápidamente y forman un ensamblaje muy sólido, capaz deresistir el paso del tiempo, el uso continuado, la humedad y el calor extremo. Elcaucho de látex tiene propiedades impermeabilizantes.
MATERIAL:
gris. El temple aumenta la dureza, el límite elástico y la resistencia a la tracción,también disminuye la tenacidad y el alargamiento. *Recocido:
tiene como objetivo ablandar el hacer y eliminar las tensiones internar.
La velocidad de enfriamiento es lenta. Cuando la temperatura de calentamiento essuperior a la critica se realiza el recocido de regeneración. Se pueden realizarrecocidos a temperaturas inferiores a la crítica, son el de ablandamiento y el decontra acritud, que confiere ductibilidad a los aceros estirados en frío. * Revenido:
mejora las características de la pieza templada, la pieza templada se
somete a un calentamiento a temperatura inferior a la crítica, seguido de unenfriamiento, al aire o en aceite o agua. La velocidad de enfriamiento tiene que serinferior a la velocidad crítica de temple. 2. Termoquímicos:
mediante calor y frío, cambia la constitución y ligeramente la
composición. Se calienta la pieza a temperatura superior a la crítica, se enfríarápidamente a la temperatura del tratamiento, y después de un tiempo se enfría alaire. 3. Mecánicos:
deformar mecánicamente, consiguiendo acritud.
4. Superficiales:
recubrir el metal de otro metal, dota al metal con mayor dureza,
mayor resistencia a corrosión y a desgaste. * Metalización:
recubrir el metal con otro para regenerar una pieza desgastada;
mediante una pistola de pintar, por un lado lleva un tubo con gas y por el otro un hilode alambre que se funde y se coloca encima de la pieza desgastada. Con un torno serebaja dejándolo a la forma original. * Electrolítico:
el CROMADO aumenta la dureza de metal, es más resistente al
desgaste que el metal, aumenta la resistencia a la corrosión. * Inmersión:* Cimentación:
se mete la pieza en el metal fundido, y luego se pone en el horno
para que la pieza coja las propiedades del metal fundido. Se aumenta el contenido decarbono para templar.El ZINC, se puede bañar la pieza en zinc fundido, hacer un tratamiento electrolíticoo la cementación. 6. Proceso metalúrgico: Es la extracción de los minerales que contienen los metales, se hace una separaciónde la MENA (el mineral que contiene el metal) y la GANGA (no contiene metal). Seeliminan los minerales que no contienen metales. Se realiza una trituración parareducir el tamaño para su transporte, y una molienda para adaptar la mena a losprocesos de fabricación. Alto horno:
los trozos del mineral deben ser lo suficientemente grandes para dejar
pasar los gases de la combustión; tanto el mineral como el combustible deben tenersuficiente densidad para que no de hundan. Concentración de la molienda:
puede hacerse por separación magnética
; se hace
pasar el mineral por un campo magnético y la mena es afectada por el; o porflotación
, se introduce el mineral, finamente molido, en una piscina, la mena o la
ganga se adhieren a las burbujas producidas por el aire. Para separar el metal del mineral:
si el mineral es óxido se hace por
reducción
mediante agentes reductores; si es un carbonato, se
calcinan
para obtener óxidos; y si
son sulfuros, se
tuestan
y se convierten en óxidos.
Afino:
consiste en ese metal que hemos conseguido al disminuirle la cantidad de
impurezas que contiene. 7. Siderurgia: Es la metalurgia del hierro: se llama hierro a las aleaciones de Fe-C. La riquezamínima del mineral para ser usado en siderurgia es del 20% de hierro. Los mineralesde hierro usados como materias primas para la obtención de éste son: óxidos,carbonatos, sulfuros y silicatos de hierro.Se pueden obtener tres productos del hierro: el
hierro dulce
, con menos del 0,03% de
C, es un material blando y maleables, y no templaba, no endurecía después de uncalentamiento seguido de un enfriamiento rápido; el
acero
, entre el 0,03 y 1,76% de
C, en los que es posible el temple; y la
fundición
, entre 1,76 y 6,67% de C, su dureza
manifiesta que se quiebran en la forja.Hay 4 formas alotrópicas del Fe: - Hierro alfa:
es muy magnética y no se disuelve carbono o lo hace en proporciones
muy pequeñas, es estable por debajo de los 768ºC.
- Hierro beta:
no es magnética y tiene la propiedad de disolver carbono en bajas
cantidades, es estable entre 768 y 910ºC. - Hierro gamma:
no es magnética y se puede disolver carbono hasta el 2%, es
estable a temperaturas superiores a los 910ºC. Acepta tratamientos térmicos; aquíobtenemos el acero. - Hierro delta:
es débilmente magnética, y cristaliza como el hierro beta, es estable
por encima de los 1400 ºC.* Los que no disuelven carbono tienes una cristalización de cúbico centrado (alfa,beta y delta); en cambio los que si disuelven carbono la tienen en forma de cubos decara centradas. (gamma) 8. Aleaciones: En las aleaciones se ven granos de distinta composición y por lo tanto no eshomogénea; a estos componentes se les denomina constituyentes. Un metal puro estáformado por granos de un solo constituyente, por eso los granos son de diferenteforma y tamaño pero del mismo aspecto.Los
granos
de las
aleaciones
están
formados
por:
metales
puros,
compuestos
químicos, cristales mixtos de elementos, y por compuestos intermetálicos. Constituyentes de la aleaciones HIERRO-CARBO1O Llamamos
hierro
a
las
aleaciones
de
Fe-C,
forjables,
con
bajo
contenido
en
C<0,03%; el
acero
es una aleación de Fe-C, forjable, y con un contenido de C que
no sobrepasa el 2% pero es mayor al de los hierros. Las fundiciones
son aleaciones
de Fe-C, no forjables, cuyo contenido de C >2% y < 7%. - Ferrita:
aleación sólida de carbono y hierro (alfa); solo disuelve un máximo de
0,008% de C, se la considera hierro puro. Es magnética, de color blanco y es elconstituyente más blando de los aceros. Es dúctil y forjable. - Cementita:
se trata de carburo de hierro (C-Fe3) compuesta por un 6,67% de C y
un 93,33 de Fe. Es el más duro y frágil de los constituyentes del acero. Es la base detodas las fundiciones. No tiene alargamiento ni forja, es magnética hasta los 210ºC. - Perlita:
compuesta por un 86,5& de ferrita y un 13,5% de cementita. Cada grano
está formado por láminas alternas de cementita y ferrita; esta estructura se forma porenfriamiento muy lento. Se produce a los 650 – 723 ºC. - Austenita:
solución sólida, por inserción, de carbono en hierro (gama). Es el
constituyente más denso de los aceros, es estable a partir de 723ºC, la estructura esblanca, no son magnéticos. - Martensita:
después de la cementita es el constituyente más duro del acero, es una
solución sólida sobresaturada de carbono y hierro alfa. Se obtiene por enfriamientomuy
rápido
de
los
aceros
partiendo
de
la
temperatura
en
la
que
tenga
una
constitución austenítica; presenta forma de agujas; es magnética. Se produce a los300 ºC hasta la temperatura ambiente. - Toosita:
se produce por transformación isotérmica y lenta de la austenita entre 500
y 600ºC. - Sorbita:
se produce por transformación isotérmica y lenta de la austenita entre 600
y 650ºC. - Bainita:
se produce por transformación isotérmica y lenta de la austenita entre 250
y 550ºC. - Ledeburita:
no es un constituyente de los aceros sino de las fundiciones; es la
aleación eutéctica de hierro con 4’36% de carbono, es la que tiene el punto de fusiónmás bajo de todo (1130ºC); está constituida por un 48% de austenita de 1’78% decarbono y un 52% de cementita. - Steadita:
también se trata de un constituyente de las fundiciones, muy dura y muy
frágil. - Grafito:
estado alotrópico del carbono, baja la dureza, resistencia mecánica,
elasticidad
y
plasticidad
de
las
fundiciones
que
lo
contienen
pero
mejora
la
resistencia al desgaste y a la corrosión. Aleaciones del acero con otros elementos: - Manganeso:
mejora la tenacidad, maleabilidad y corrosión.
- Silicio:
igual que el manganeso, se emplea como desoxidante.
- Azufre:
merma sus propiedades mecánicas y su solubilidad, aumenta la fragilidad.
- Fósforo:
es el más perniciosos, da fragilidad y baja el punto de fusión.
- Cromo:
en bajos % aumenta la resistencia, la dureza y la ductilidad.
- Estaño:
lo hace insoldable y aumenta su fragilidad.
- Aluminio:
facilita su moldeo.
Tipos de fundiciones:
- Gris:
aspecto cristalino granular, de color gris oscuro, contiene carbono segregado
de la cementita; puede tornearse y trabajarse fácilmente a lima; es menos frágil quela blanca y permite un moldeo con menos defectos por tener menos grasas y ser másfluida que la blanca. - Blanca:
el carbono está en su mayor parte en forma de cementita se obtiene con
una marcha fría del horno alto o también enfriando rápidamente la gris sin dartiempo a la segregación; es muy dura y frágil, aunque a Tª inferiores a la gris esmenos fluida que esta y no está indicada para el moldeo. - Atruchada:
cuando la marcha de enfriamiento es la adecuada y la proporción de
silicio es inferior a la gris y superior a la blanca; se observa el hierro salpicado demanchas grises; la segregación de carbono ha sido parcial. - Maleable:
se obtiene a partir de
la blanca por descomposición de la cementita
como consecuencia de esta en contacto con óxidos de hierro o debido a un recocidoprolongado;
excelente maleabilidad; si se realiza en un recocido con la atmósfera
oxidante se obtiene blanca o europea, si es en atmósfera no oxidante se obtiene negrao americana. - Especiales:
se obtienen en horno eléctrico y en pequeña proporción en el horno
alto al final de campaña; el ferromanganeso contiene más del 30% de manganeso; ylas cantidades de silicio del ferrosilicio es del 8%; las dos se usan para acerosespeciales. 9. El alto horno: Es un horno de cuba en el que se insufla aire a presión; el mineral, el coque y losfundentes se introducen por su parte superior, por donde se escapan los gases delhorno; por la parte inferior se extrae la escoria y la fundición. Partes: - Tragante:
donde se introducen las materias primas, es la parte superior.
- Cuba:
parte del horno con forma de tronco de cono situada debajo del tragante,
entre los 400 y 800ºC, se realiza la reducción indirecta, cuando se empieza a formarel hierro metal. - Vientre:
parte más ancha del horno, formada por una franja cilíndrica; entre los
1000 y 1300ºC, se realiza la reducción intensa, se forma el hierro metal. - Etalajes:
debajo del vientre, forma de tronco de cono invertido; en la parte inferior
y distribuidas al largo de la circunferencia y unidas a una tubería horizontal querodea el horno encontramos las tobera que son por las que se inyecta el aire para quefunciones el horno. Entre los 1300 y 2000ºC, se funde la ganga. - Crisol:
forma cilíndrica que tiene por misión contener el arrabio (hierro fundido) y
la escoria que se evacuan por dos orificios situados a distinta altura.* Dadas las temperaturas que alcanza el interior de estos hornos va recubierto derefractario. 10. Proceso de afino para obtener acero: - Afino:
Proceso mediante el cual se eliminan las impurezas que perjudican al
empleo industrial de los metales o las reducen en su forma menos nociva. Pararealizarlos se usa el horno eléctrico o los convertidores con inyección de oxígeno. Afino con oxigeno en convertidor: - Convertidor Bessemer:
elimina el carbono e impurezas por oxidación con oxígeno
del aire, sus ventajas son la alta velocidad y el poder prescindir de la chatarra. - Convertidor Thomas:
realización del afino por vía básica, se consigue eliminar el
fósforo. - Conversor LD:
consiste en un recipiente cuya altura es 1.5 veces su diámetro y
solo una pequeña parte del convertidor está ocupada por la carga; tiene un ejehorizontal alrededor del cual puede bascular, y dos aberturas: la boca de carga (seintroducen las materias primas y también se expulsan los gases y se extrae la escoria)y la piquera de colada. Los gases son recogidos por una campana para su posteriordepuración y utilización, esta campana está atravesada por la lanza de oxígeno,destinado a insuflar oxígeno a una presión de 10 a 14 atmósferas. Afino en horno eléctrico: Constan de un recipiente metálico, la
solera
, de chapa gruesa, recubierta del
refractario, refrigerada por agua; la
bóveda
, que es la cubierta del horno, que es
desplazable para poder introducir las materias primas; está atravesada por los electrodos
, que son barras que reciben la energía del transformador eléctrico; en la
bóveda existe una salida para evacuación de gases; los hornos son basculantes parapoder verter por al parte frontal el acero y por la parte posterior la escoria.La carga está constituida por chatarra
, fundentes y por antracita.
MATERIAL:
MATERIALES COMPUESTOS Se producen cuando dos o más materiales se unen para dar una combinación depropiedades que no puede ser obtenida en los materiales originales. La combinaciónde los materiales da lugar a propiedades nuevas que no tenían los de partida. Estosmateriales pueden seleccionarse para proporcionar combinaciones poco usuales derigidez, resistencia, peso, rendimiento a temperatura alta, resistencia a la corrosión,dureza o conductividad. Se considerarán materiales compuestos a los que cumplanlas siguientes características:- Consten de dos o más materiales físicamente distintos y separables mecánicamente.- Puedan fabricarse mezclando los distintos materiales de manera que la dispersiónde un material en el otro pueda hacerse de manera controlada para alcanzarpropiedades óptimas.- Las propiedades del compuesto sean superiores y/o únicas respecto a la de loscomponentes por separado.La mayor parte de los compuesto constan de dos fase: la matriz (es la fase continuaque da forma al material, transmite los esfuerzos y generalmente proporcionaductilidad y la fase dispersa (tiene como objetivo mejorar las propiedades de lamatriz y se trata por lo tanto de un material de diferente naturaleza que se distribuyehomogéneamente en la matriz).Clasificación de los materiales compuestos en función de la naturaleza de la matriz:- CM
M
compuesto de matriz metálica
- CM
P
compuesto de matriz polimérica
- CM
C
compuesto de matriz cerámica
Clasificación de los materiales compuestos en función
de las características del
refuerzo (fase dispersa):- Reforzados con partículas- Reforzados con fibras- Compuestos estructurales - Materiales compuestos reforzados con partículas En la mayoría de los compuestos la fase dispersa es más dura y resistente que lamatriz y las partículas restringen el movimiento de la matriz en las proximidades decada partícula. La matriz transmite los esfuerzos a estas partículas que soportan unaparte de la carga. Los materiales compuestos reforzados con partículas presentaránun comportamiento isotrópico
, es decir, presentará propiedades iguales en todas sus
direcciones.Si las partículas
tienen un tamaño reducido
(10 y 100nm) hablamos de
compuestos
consolidados por dispersión
. En este caso la matriz soporta la mayor parte de la
carga y las partículas dificultan el desplazamiento de las dislocaciones, lo cual tienecomo resultado un aumento del límite elástico, la resistencia a tracción y la dureza. Por otro lado existen los
compuestos reforzados con partículas grandes
. En este
caso el material de refuerzo mejora
, modifica u otorga propiedades
del material base
(matriz
). También puede tratarse de un material más barato
que permita disminuir el
precio del material
resultante
. (Plásticos con cargas inorgánicas como el carbonato
calcio).Dentro de este grupo encontramos materiales de amplia aplicación en el mundo de laconstrucción como el hormigón y el asfalto. El hormigón y el asfalto de construccióncomunes, son compuestos de partículas en los cuales un árido, normalmente grava yarena, se aglutina con una matriz, cemento Pórtland, o algún producto bituminosos(alquitrán). Hormigón:
es un compuesto de áridos, cemento y agua. Los áridos (grava y arena)
están unidos por una reacción de cementación entre los minerales en el cementoPórtland y el agua. Asfalto:
compuesto de áridos y algún producto bituminoso (betún o alquitrán), el
cual es un polímero termoplástico. Las propiedades del asfalto están determinadaspor las características del árido y sus cantidades relativas. Cermets:
compuestos metal-cerámica, el más conocida es el carburo cementado.
Estos carburos contienen partículas cerámicas duras, por ejemplo de carburo detungsteno, dispersas
en una matriz dúctil. Estos
compuestos
se utilizan como
herramientas de corte para aceros endurecidos. Las partículas cerámicas aportan elefecto cortante debido a su dureza y rigidez, pero son muy frágiles como para resistir
los esfuerzos de corte. La tenacidad mejora incluyendo las partículas en una matrizmetálica dúctil (cobalto). - Materiales compuestos reforzados con fibras: Proporcionan elevadas resistencias
y rigidez
manteniendo una densidad baja
. La
matriz proporciona ductibilidad y tenacidad
y transmite los esfuerzos a las fibras, las
cuales soportan la mayor parte de la carga. Aspectos más importantes: - Longitud de la fibra:
la actuación de la fibra será más efectiva contra mayor sea
su longitud. En función de la longitud tendremos
fibras continuas
(largas) y
fibras
discontinuas
(cortas).
- Orientación de las fibras:
se podrán situar en la matriz alienadas en una dirección
preferente (
orientadas
) o distribuidas al azar (
sin orientación
). En el caso de las
primeras se obtendrá un compuesto anisotrópico
con resistencia máxima
en la
dirección paralela a la orientación de las fibras. En el segundo caso tendránpropiedades isotrópicas
, pero no se conseguirá un refuerzo tan efectivo como en el
caso de las fibras orientadas. - Proporción de fibras:
una mayor concentración de fibras incrementa la resistencia
y la rigidez
del compuesto. El límite superior vendrá determinado por la posibilidad
de rodear las fibras con la matriz. Sistemas reforzados con fibras
incluye desde el adobe, una mezcla de barro
reforzada con fibras de paja hasta piezas reforzadas con fibras de carbono o kevlarutilizadas en aplicaciones aeronáuticas o deportivas.
Hormigón armado:
compuesto doble, compuesto particulado (cemento y grava)
reforzado a su vez por barras de acero. Las barras de acero mejoran o dan laresistencia a la tracción del hormigón y evitan el colapso de la estructura si falla elhormigón. Estas barras de acero pueden ser substituidas en determinados casos porun refuerzo con fibras metálicas. 1eumáticos:
el nylon, el kevlar y el alambre de acero se usan para reforzar el
caucho que se emplea en la manufactura de neumáticos para automóvil. El alambreo las fibras reforzantes mejoran la resistencia y la duración del neumático. Materiales reforzados con fibras de vidrio:
la fibra de vidrio se utiliza en una
gran variedad de compuestos, entre ellos los más conocidos son los de matrizpolimérica de resina de poliéster o resina epoxi. Las fibras son normalmente cortasy discontinuas, aunque en muchos casos se utilizan en forma de tejidos. La fibra devidrio mejora la rigidez y la resistencia del polímero, proporcionando un móduloespecífico
y
una
resistencia
específica
comparables
a
la
de
los
metales
y
aleaciones. Compuesto avanzados:
los compuestos de carácter avanzado se refieren a las
aplicaciones en donde se requieren combinaciones excepcionalmente buenas deresistencia, rigidez y ligereza, como en la aeronáutica. Los compuestos avanzadosutilizan
normalmente
fibras
de
boro,
carbono
o
kevlar,
tanto
en
matrice
poliméricas como en matrices metálicas, y en consecuencia, tienen mucha mejorresistencia a las cargas y a la fatiga que la fibra de vidrio o las aleaciones de altaresistencia. Se usan extensamente tanto en aplicaciones estructurales como decubierta en los aviones modernos, gracias a su relación resistencia-peso. Fabricación de compuestos reforzados con fibras
las fibras deben ser colocadas
en la matriz con espaciamiento y el alineamiento adecuado para conferir propiedadesóptimas. Las fibras discontinuas pueden mezclarse con el material de la matriz paraproducir una orientación aleatoria o una preferencial. Las fibras continuas estánnormalmente alienadas en forma unidireccional como cintas, entretejidas en unarreglo ortogonal o colocado alrededor de un mandril. Hay varias técnicas pararodear las fibras con la matriz.
1. Colado:
o moldeo, fuerza al líquido a ubicarse alrededor de las fibras. El del
hormigón alrededor de las varillas de acero es un ejemplo. En los compuestosreforzados con fibras, el líquido es introducido a las fibras a través de una accióncapilar, de una infiltración por vació o por colada a presión. Puede requerirserecubrimientos especiales en las fibras para asegurarse del adecuado mojado de lasfibras en la matriz líquida. 2.
Preformas:
cuando
las
fibras
son
hiladas
en forma
de
tela, una
matriz
polimérica se infiltra dentro de cada capa de tela. La infiltración se realiza encondiciones tales que la resina no se polimeriza. Posteriormente, estas preformasson colocadas en capas y calentadas bajo presión, de modo que la resina funde ypolimeriza para formar el compuesto sólido. La orientación de las capas del tejidopuede ordenarse para producir varias capas cruzadas de fibras.
3. Cintas:
las fibras pueden devanarse en un mandril, el cual determina el
espaciamiento de las fibras individuales y preformas con resina polimérica. Lascintas hasta de 120cm de anchura, son unidas para producir un material más anchoo apilado para producir uno más grueso. El calor y la presión completan el procesode polimerización. 4. Prerrecubrimiento:
puede aplicarse una matriz a una fibra aplicando un baño
de
metal
fundido,
un
rociado
con
plasma,
deposición
por
vapor
o
electrodeposición. Las fibras prerrecubiertas, a menudo en forma de cintas, sonarmadas y unidas mediante otras técnicas. 5.
Unión
o
soldadura
por
deformación
y
por
difusión:
los
procesos
de
deformación, como la compresión en caliente y en laminado, unen capas de cintas.La unión por difusión se usa también tanto para la introducción original de lamatriz a la fibras como para unir las capas de fibras. Las capas se apilas hasta elespesor adecuas, y entonces, una combinación de alta temperatura y presión haceunirse a las superficies. La difusión de átomos de la matriz llena los huecos en lainterfase para producir compuestos densos. 6. Metalurgia de polvos:
la matriz en polvo es vertida alrededor de las fibras y
compactada a presiones altas para producir un compacto en polvo. La sinterizacióna temperaturas altas consolida el polvo n una masa sólida. También se puedesinterizar en fase líquida.
- Materiales compuestos estructurales: Materiales compuestos laminares
consta de láminas apiladas y pegadas entre sí.
Un ejemplo es la madera contrachapada, un número impar de chapas u hojas demadera veteada se apila de modo que la veta quede en ángulo recto en cada capaalternada. Otro caso sería el de compuestos reforzados con fibras orientada ydispuestos en láminas con una secuela 0/90º. Paneles sándwich
consisten en láminas externas separadas por un núcleo menos
denso, “panel de abeja”, el cual aporta una elevada resistencia a compresión yflexión manteniendo el mínimo peso del material. Ventajas compuestos: -^
aumenta tenacidad
-^
aumenta resistencia fluencia
-^
aumenta resistencia flexión
-^
material muy ligero que puede competir con la resistencia de metales
-^
aumenta módulo de young (módulo elástico)
MATERIAL:
MADERA
es un material complejo, con unas propiedades y características que
dependen de su composición y constitución. Es una materia prima obtenida deltronco y ramas de los árboles. No es homogénea, ya que está formada por diversostipos de células que forman tejidos y éstos conducen la savia, transforman yalmacenan los alimentos y forman la estructura resistente o portante del árbol. 1. Composición: Es una sustancia fibrosa, organizada, heterogénea y producida por un organismovivo, el árbol.→
Está compuesta por elementos orgánicos:
- Celulosa:
- Lignina:
- Hemicelulosa:
20-25% (Hidratos de carbono)
- Resina, tanino, grasas:
% restante
Estos elementos están compuestos de:
-^
Elementos
esenciales
carbono(46-50%),
oxígeno(38-42%),
hidrógeno(6%), nitrógeno(1%)
- Otros elementos
(10%): cuerpos simples (fósforo y azufre), compuestos
minerales (potasa, calcio y sodio), compuestos inorgánicos y agua.
2. Estructura macroscópica: El tronco de un árbol tiene forma casi cilíndrica (troncocónica) y está formado porsucesivas capas superpuestas (anillos). Dentro de cada capa se observan dos zonasdiferenciadas: - Madera de primavera:
es la zona formada al principio del período vegetativo con
células de paredes delgadas y grandes lúmenes. Vasos gruesos que conducen la saviabruta hasta las
hojas (tejido vascular), color
claro y fibras huecas y blandas. -^
Madera
de
verano:
es
la
zona
formada
durante
el
verano,
con
células
de
paredes
gruesas
y
lúmenes
pequeños.
Vasos
más
pequeños
y
apretados.
Sus
fibras
forman
el
tejido
de
sostén.
Color
oscuro
denso.
Las
diferentes partes que se pueden observar en unasección normal al eje del árbol son: - Médula:
parte central del árbol, constituida por tejido flojo y poroso. Diámetro
muy pequeño. Madera vieja y agrietada. Se suele desechar en los procesos deelaboración de la madera. - Duramen:
madera de la parte interior del tronco, constituido por tejidos que han
llegado a su máximo desarrollo y resistencia (debido al proceso de lignificación). Decoloración,
a
veces,
más
oscura
que
la
exterior.
Madera
adulta,
compacta
y
aprovechable. - Albura:
madera de la parte externa del tronco, bajo la corteza. Constituida por
tejidos jóvenes en período de crecimiento (zona viva). Contiene mucha savia ymaterias orgánicas. De coloración más clara que el duramen, más porosa y másligera, con mayor riesgo frente a los ataques bióticos. Es por donde sube la savia y elalimento. Muy resistente, apta para vigas. - Cambium:
es una capa generatriz existente entre la madera (albura) y la corteza,
constituye la base del crecimiento en especial del tronco, generando dos tipos decélulas: madera (albura) hacia el interior y corteza (liber) hacia el exterior. En cadaperíodo vegetativo se forma una nueva capa que cubre la anterior. - Liber:
parte interna de la corteza. Es filamentosa y poco resistente. Madera
embrionaria viva. Por donde baja la savia. - Corteza:
capa exterior del tronco. Tejido impermeable que recubre el liber y
protege al árbol. - Radios leñosos:
bandas o láminas delgadas de un tejido que salen desde el centro
del tronco (médula), cuyas células se desarrollan en dirección radial, perpendicular alos anillos de crecimiento. Tienen una función de trabazón, almacenan y difunden lasmaterias nutritivas que aporta la savia descendente. Hacen que la deformación de lamadera sea menor en dirección radial que en la tangencial. Más blandos que el restode la masa leñosa. Constituyen las zonas de rotura a compresión cuando se ejerce elesfuerzo paralelamente a las fibras.
- Anillos anuales:
cada anillo corresponde al crecimiento anual, consta de dos zonas:
la de primavera y la de verano anteriormente explicadas. En zonas tropicales no seaprecian diferencias entre ambas. 3. Estructura microscópica: La madera es un conjunto de células alargadas en forma de tubos, paralelos al eje delárbol, muy variables en longitud, forma, espesor de las paredes y en las dimensionesinteriores. Estas células están unidas entre si por una sustancia llamada materiaintercelular o laminilla media y trabadas por los radios leñosos.Las paredes de los tubos están formadas por capas compuestas por micro fibrillas decelulosa que son sujetadas y embebidas en un material amorfo e insoluble, que es lalignina.En el sentido axial
hay:
-^
Fibras alargadas, de pared gruesa formadas por células que se han prolongado afinándose en las puntas, constituyendo la estructura y parte resistente de la madera( tejido fibroso
-^
Vasos y poros de pared delgada (
tejido vascular
), formando los órganos de
conducción o vehículo de la savia ascendente o bruta. -^
Células de parénquima
, son cortas y poco abundantes. Difunden y almacenan en
todo el espesor del árbol la savia descendente o elaborada.
*El
parénquima
constituye una especie de tejido conjuntivo, que vincula entre si a
los otros tejidos y está formado por células poliédricas de paredes celulósicasdelgadas y esponjosas. Esta especialización entre estructura y función pasa en los árboles frondosos. Encambio,
en
los
resinosos
todas
las
fibras
son
de
carácter
especial,
llamadas
traqueidas.En el sentido radial
las células se disponen por bandas o láminas delgadas (radios
medulares), intercaladas entre las fibras y vasos dirigiéndose desde la corteza hasta elcentro del árbol. Almacenan y difunden las materias nutritivas que arrastra la saviadescendente.La
madera
es un material resistente, ligero, heterogéneo y anisótropo, por tanto sus
propiedades variarán según la dirección que se considere. 4. Comportamiento mecánico de los constituyentes de la pared celular: - Celulosa:
es el principal componente estructural de la madera (como las armaduras
en el hormigón armado). Es un polímero lineal. - Hemicelulosa:
es el agente cementante que mantiene aglomeradas las micro
fibrillas y evita fisuras cuando las fibras de la madera son sometidas a esfuerzos detorsión, flexión o compresión. Polímero, con grado de polimerización menor al de lacelulosa. -^
Lignina:
actúa
como
impermeabilizante
de
las
cadenas
de
celulosa
(muy
hidrófilas) y como aglomerante de las estructuras fibrilares de las células. 5. Propiedades físicas: 5.1. Anisotropía: Es un material anisótropo ya que está formado por fibras orientadas en una mismadirección y ciertas propiedades varían en función de la dirección en la que se apliqueel esfuerzo:
paralela a las fibras y al eje del árbol. Es donde la madera
presenta mejores propiedades.- Dirección radial:
perpendicular al axial, corta el eje del árbol en el plano
transversal y es normal a los anillos de crecimiento.- Dirección tangencial:
en la sección transversal pero tangente a los anillos de
crecimiento y normal a la dirección radial.
5.2. Humedad de la madera. Relaciones agua-madera: Propiedad más importante que influye sobre todas las demás. La higroscopicidad dela madera hace que tenga en su interior cierta cantidad de agua que se tiene queconocer antes de su uso: - Agua de constitución o agua combinada:
aquella que entra a formar parte de los
compuestos químicos que constituyen la madera. Forma parte integrante de lamateria leñosa (de su propia estructura) y no se puede eliminar si no es destruyendoal propio material (quemándolo). - Agua de impregnación o de saturación:
impregna la pared de las células
rellenando los espacios microscópicos de la misma. Se introduce dentro de la pared
celular, siendo la causa de la contracción de la madera cuando la pierde (desorción) yde su expansión o hinchamiento cuando la recupera (sorción: retención de agua). Seelimina por calentamiento hasta 100 - 110ºC. - Agua libre:
llena el lumen de las células o tubos (vasos, traqueidas). Es absorbida
por capilaridad. Una vez perdida ya no puede ser recuperada por la humedadatmosférica, se recuperará por inmersión directa en el agua. No influye en lahinchazón o merma de la madera, ni en las propiedades mecánicas ya que solo es laocupación física de los huecos y solo hace variar el peso y densidad.La humedad
es la cantidad de agua que contiene la madera expresada en % de su
peso en estado anhídro o húmedo y está constituida por el agua de impregnación yagua libre. 5.3. Contenido de humedad: La humedad no es constante en toda la pieza, es menor en el interior y tiene máshumedad la albura que el duramen. Contiene más agua en verano que en invierno.Expuesta al aire pierde agua y se estabiliza a una humedad ambiental.→
El primer tipo de agua que se elimina es el agua libre, que se hace sin variaciónde las características físico-mecánicas (solo varia su densidad aparente). Luegoqueda el agua de impregnación de la pared celular (satura las fibras de lamadera) y que al disminuir por medio de la evaporación o secado modifica laspropiedades físico-mecánicas (dureza y resistencia mecánica aumentan) y elvolumen de la pieza de madera disminuye.
→
La humedad depende de las condiciones higrotérmicas del ambiente, a cadavalor de temperatura y humedad relativa del aire le corresponde, en la madera,una humedad entre el 0% y el 30% que recibe el nombre de “humedad de equilibrio higroscópico
”. El “punto de saturación de las fibras
” (P.S.F) nos
indica la máxima humedad que puede contener sin que exista agua libre, su valores del 30% aprox.
→
Las maderas con P.S.F. bajo:
tienen estabilizadas sus características mecánicas
en atmósferas húmedas, pero en atmósferas de humedad baja se deformancuando varía la humedad (maderas nerviosas).
→
Las maderas con P.S.F. alto:
son utilizadas en un medio con un % de humedad
muy inferior al que corresponde al P.S.F. excepto que se encuentren sumergidas.Son poco nerviosas.
Estado de la madera según el % de humedad: - Madera empapada:
hasta un 150% de humedad (sumergida en agua)
- Madera verde:
hasta un 70% de humedad (madera en pie o cortada en monte)
- Madera saturada:
30% de humedad (sin agua libre, coincide con P.S.F.)
- Madera semi-seca
: del 30% al 23% de humedad (madera aserrada)
- Madera comercialmente seca:
del 23% al 18% (durante su estancia en el aire)
- Madera secada al aire:
del 18% al 13% (al abrigo de la lluvia)
- Madera desecada (muy seca):
menos del 13% (secado natural o en clima seco)
- Madera anhidrida:
0% (en estufa a 103ºC. Estado inestable)
Humedad normal para ensayos:
del 12 al 15% según países y normas. Actualmente
tiende a usarse la humedad de equilibrio que se obtiene a una temperatura de 20ºC ycon una humedad relativa del 65%, lo que nos da una humedad de la madera deaprox. 12%.La guía de humedad de la madera según el tipo de obra es: - Obras hidráulicas:
30% de humedad (contacto en agua)
- Túneles y galerías:
de un 25% a un 30% (medios muy húmedos)
- Andamios, encofrados y cimbras:
18% al 25% (expuestos a la humedad)
- En obras cubiertas abiertas:
16% a 20% de humedad
- En obras cubiertas cerradas:
13% a 17% de humedad
- En locales cerrados y calentados:
12% al 14% de humedad
- En locales con calefacción continua:
10% al 12% de humedad
5.4. Hinchazón y merma: Es la propiedad de variar sus dimensiones y su volumen cuando su contenido dehumedad cambia.Cuando una madera se seca por debajo del P.S.F., se producen fenómenos que si sonde aumento de volumen se designa como “Hinchazón” y si por el contrario es dedisminución de volumen “Merma”.El aumento de volumen con la humedad es proporcional hasta un punto que coincideaprox. con el 25% de humedad, luego sigue el aumento de volumen pero conincrementos
cada
vez
menores
hasta
el
P.S.F.,
a^
partir
del
cual
el
volumen
permanece constante (deformación máxima).
MATERIAL:
Contracción volumétrica total:
- Madera de gran contracción:
(del 20 al 15%) madera con grandes fendas de
desecación que deben aserrarse antes del secado. Haya, fresno, roble. - Madera de contracción media:
(del 15 al 10%) madera con fendas medias.
Resinosas, acacias, caoba. - Madera de pequeña contracción:
(del 10 al 5%) pequeñas fendas que se pueden
secar antes de su despiece. Nogal, chopo. →
Coeficiente de contracción volumétrica:
Mide la variación del volumen de la madera cuando su humedad varía un 1%, elcoeficiente V% es casi constante entre los estados anhidro y
de saturación de las
fibras. - Madera de débil contracción:
(0,15% < V < 0,35%) maderas de carpintería y
ebanistería, poco nerviosa. - Madera de contracción media:
(0,35% < V < 0,55%) maderas de construcción.
- Madera de fuerte contracción:
(0,55% < V < 1%) para medios de humedad
constante. Nerviosa. 5.5. Punto de saturación de las fibras: El P.S.F. representa el % de humedad de la madera cuando se ha alcanzado lamáxima hinchazón, si disminuye la humedad también lo hará el volumen; pero siaumenta, el volumen permanecerá constante. - Bajo:
punto de saturación inferior a 25%
- 1ormal:
punto de saturación de 25 a 35%
- Elevado:
punto de saturación superior a 35%
En el sentido tangencial (anillos anuales), la contracción es de 1,5 a 2 veces mayorque en el sentido radial. Esta diferencia de contracciones es una de las causas de lasdeformaciones y fendas que se producen en el proceso de secado. En las maderas deebanistería (caobas) las contracciones radial y tangencial son prácticamente iguales ysi se desecan con cuidado no se deforman. 5.6. Peso específico: Por
definición
es
el
peso
entre
el
volumen.
Si
consideramos
los
poros para
determinar el peso específico contemplamos el volumen aparente y obtenemos elpeso específico aparente. Si por el contrario, consideramos solo la masa leñosa(deducimos el volumen de poros) y obtenemos el real.El peso específico de la pared celular (real, sin considerar poros) es del orden de 1,55gr./cm³, es el límite que podría alcanzar una madera en la que los huecos celulareslos hubiese reducido a cero. 5.7. Higroscopicidad: Es la variación del peso específico, cuando la humedad varía un 1%.V= coeficiente de contracción volumétricaLa madera es higroscópica ya que tiene tendencia a absorber agua para ponerse enequilibrio con la humedad ambiente. 5.8. Homogeneidad: Una madera es homogénea cuando su estructura y la composición de sus fibrasresulta uniforme en cada una de sus partes (peral, manzano…)Son poco homogéneas las maderas con radios medulares muy desarrollados (encina,fresno) y las maderas con anillos anuales de crecimiento con notables diferenciasentre la madera de primavera y la de otoño (abeto). 5.9. Durabilidad: Propiedad muy variable, depende del medio ambiente, de la especie de la madera, dela forma de apeo, de las condiciones de la puesta en obra, de la forma de secado, delas alteraciones de la humedad y sequedad, del contacto con el suelo, del agua, de sutratamiento antes de ser usada y de su protección una vez puesta en obra.Son maderas durables: la encina, el roble, la caoba, el haya… 5.10. Inflamación y combustión: La madera es un material inflamable y se clasifica a efectos de su reacción ante elfuego dentro de la clase M0, M1, M2, M3, M4, M5, en orden creciente en cuanto asu grado de combustibilidad de los materiales. →
La celulosa de la madera al arder se combina con el oxígeno del aire, dejando unpequeño residuo ceniciento, procedente de la lignina y de las sales minerales;cuando el oxígeno es abundante y la temperatura suficiente, la destrucción escasi total, pero si la combustión es incompleta por carencia de estos factores, lacelulosa sufre una deshidratación y la madera queda convertida en carbónvegetal, carente de resistencia.
- Maderas muy inflamables:
pino, abeto, sauce, chopo. Casi todas ellas maderas
resinosas. - Maderas medianamente inflamables:
haya, caoba, castaño.
- Maderas menos inflamables:
encina, ébano, boj, alerce.
Las maderas secas se encienden a una temperatura de 300ºC. Las maderas frondosasduras arden superficialmente con lentitud y llama corta. Las maderas frondosasblandas y las resinosas se queman profundamente con llama larga.Con el pintado e impregnación de sustancias ignífugas se reduce considerablementela inflamabilidad y combustibilidad de las maderas. 6. Propiedades mecánicas: 6.1. Elasticidad – Deformabilidad: Las deformaciones de la madera son proporcionales a las tensiones. Cuando sesobrepasa el límite de proporcionalidad la madera se comporta como un cuerpoplástico y se deforma permanentemente, al seguir aumentando la carga, se produce larotura. El valor del módulo de elasticidad E en el sentido transversal a las fibras seráde 4000 a 5000 kg./cm² y en el sentido de las fibras será de 80.000 a 180.000kg./cm². 6.2. Flexibilidad: Es la propiedad de algunas maderas de poder ser dobladas o curvadas en su sentidolongitudinal, sin romperse. Si son elásticas, recuperan su forma inicial cuando cesa lafuerza que las ha deformado.La madera presenta especial aptitud para sobrepasar su límite de elasticidad porflexión sin producirse rotura inmediata. La flexibilidad se facilita calentado la carainterna
de
la
pieza
(produciéndose
contracción
de
las
fibras
interiores)
y
humedeciendo con agua la cara externa (produciéndose un alargamiento de las fibrasexteriores). - Maderas flexibles:
fresno, olmo, abeto, pino.
- Maderas no flexibles:
encina, arce, maderas duras en general.
6.3. Dureza: Depende de la cohesión de las fibras y de su estructura. Es la dificultad que pone lamadera de ser penetrada por otros cuerpos (clavos, tornillos) o a ser trabajada(cepillo, sierra).El duramen es mas duro que la albura. Las maderas verdes son más blandas que lassecas. Las maderas fibrosas son mas duras. Las maderas mas ricas en vasos son masblandas. - Muy duras:
ebano, boj, encina
- Duras:
cerezo, arce, roble, tejo
- Semiduras:
haya, nogal, castño, peral, plátano, acacia, caoba, cedro, fresno, teka
- Blandas:
abeto, abedul, aliso, pino, okume
- Muy blandas:
chopo, tilo, sauce, balsa
6.4. Cortadura: Resistencia ofrecida frente a la acción de una fuerza que tiende a desgajar o cortar lamadera en dos partes cuando la dirección del esfuerzo es perpendicular
a la dirección
de las fibras. 6.5. Hendibilidad: Resistencia ofrecida frente a la acción de una fuerza que tiende a desgajar o cortar lamadera en dos partes cuando la dirección del esfuerzo es paralela
a la dirección de
las fibras.La madera tiene cierta facilidad para hendirse o separarse en el sentido de las fibras.La madera verde es más hendible que la seca. - Hendibles:
castaño, alerce y abeto
- Poco hendibles:
olmo, arce y abedul
- Astillables:
fresno
6.6 Desgaste: Las maderas sometidas a un rozamiento o a una erosión, experimentan una pérdidade materia. 6.7. Resistencia al choque: El comportamiento de la madera al ser sometida a un impacto. La resistencia esmáxima en el sentido axial de las fibras, y mínima en el transversal o radial.En la resistencia al choque influyen: el tipo de madera, el tamaño de la pieza, ladirección del impacto con relación a la dirección de las fibras, la densidad y lahumedad de la madera. 6.8. Resistencia a la tracción:
La madera es un material muy indicado para trabajar a tracción (en la dirección delas fibras), viéndose limitado su uso únicamente por la dificultad de transmitir estosesfuerzos a las piezas.Un esfuerzo de tracción en la dirección axial, deforma menos que si el esfuerzo es decompresión. Los factores que afectan a la resistencia a tracción son: humedad,temperatura, nudos (afectan enormemente) e inclinación de la fibra
la resistencia a
tracción se ve mucho más afectada que la de compresión). 6.9. Resistencia a la compresión: La madera, en la dirección de las fibras, resiste menos a compresión que a tracción,siendo la relación del orden de 0,50.La resistencia unitaria es la carga dividida por la sección de la probeta:Los factores que influyen en la resistencia a compresión son:Inclinación de fibras, densidad (a más densidad más resistencia), humedad, nudos yconstitución química (las maderas con mayor cantidad de lignina (las tropicales)resisten mejor a
compresión).
6.10. Flexión estática: En este esfuerzo, la parte superior trabaja a compresión y la inferior a tracción. Lasinfluencias que afectan a la resistencia a flexión son: inclinación de la fibra, pesoespecífico, contenido de humedad, temperatura (la resistencia a flexión decrece alaumentar la temperatura, este crecimiento es mayor al aumentar la humedad), nudosy fendas y fatiga (la resistencia a la flexión disminuye al aumentar el tiempo decarga). 7. Factores de degradación Abióticos: Causas de degradación de la madera de origen no vivo.- Humedad:
las variaciones de volumen que se generan por las variaciones de
humedad producen “clivelles”, “cullerots”, deformaciones y otros defectos. Lasvariaciones dimensionales no son iguales en las tres dimensiones, mayor entangencial y radial que en axial.
los rayos ultravioletas producen la fotodegradación de la madera,
esto produce la descomposición de la lignina de la superficie; el resultado es unasuperficie blanca o grisácea, debida a la celulosa.
resistencia al fuego, tiempo que los materiales son capaces de aguantar
mientras sufren los efectos del fuego; la madera es un material con mayorresistencia o estabilidad frente al fuego, gracias a su humedad, la creación de unacapa carbonizante y la mala conductividad térmica. Según la reacción frente alfuego se clasifican en A, B, C, D y E.
-^
Acciones
mecánicas:
fatiga,
deformaciones,
rupturas:
fatiga
del
material,
disminución resistencias, deformaciones y rupturas de los elementos.
8. Factores de degradación Bióticos: Están constituidos por seres vivos que se alimentan y destruyen la madera. 8.1. Hongos y mohos: Son vegetales inferiores, de organización celular muy simple constituidos por unosfilamentos microscópicos denominados hifas. Como no tienen tallo, ni raíz, ni hojas,no producen clorofila y tienen que alimentarse de materia orgánica muerta o de otrosseres vivos. Necesitan una humedad entre 35 y 50%.
8.1.1 Mohos y hongos cromógenos:
Solo alteran el color de la madera
produciendo unas manchas oscuras difíciles de quitar. - Azulado:
No afecta a las propiedades físicas de la madera, solo a su aspecto.
Hongos
de
pudrición:
Modifican
de
una
forma
importante
las
propiedades físicas y mecánicas de la madera. - Pudrición parda o cúbica:
se alimentan de la celulosa, dejando la lignina
(de color marrón), que da el nombre de parda a este ataque. La pérdida de laresistencia puede ser total, llegando a poder deshacer la madera con los dedos. - Pudrición blanca o fibrosa:
se alimentan de la lignina, dejando la celulosa
(de color blanco). El residuo fibroso que queda después del ataque se deshacecon los dedos.
8.2. Insectos: Los ataques de insectos a la madera se ven favorecidos por una humedad elevada enella.
8.2.1. Insectos
de ciclo larvario (Coleópteros):
Insectos
cuyas
larvas
se
desarrollaron en el interior de la madera, alimentándose de ella y creando unared de galerías en su interior.
C = P / S
