Nombre: Juan Felipe Martínez Moreno

Matrícula: 723522

Carrera: Ingeniero mecánico electricista

Materia: Procesos de manufactura

Imparte: Ing. Ricardo de Jesús Saldívar Ruíz

Tema: Actividad 6, semana 5:

Resumen de lectura capítulo 8 y 9.

Fecha: 15 de junio de 2024

 1. Fundamentos de ciencia y tecnología de polímeros

Los polímeros son macromoléculas formadas por la repetición de unidades

estructurales pequeñas, llamadas monómeros.
Estructura de los polímeros
Monómeros: Unidades repetitivas que forman polímeros. Ejemplos incluyen
etileno, propileno y estireno.
Tipos de Polímeros:
Homopolímeros: Formados por un solo tipo de monómero.
Copolímeros: Formados por dos o más tipos de monómeros.
Propiedades
Molecular
Peso molecular: Influye en propiedades mecánicas y térmicas.
Distribución de peso molecular: La variación en el tamaño de las cadenas
poliméricas.
Físicas
Cristalinidad: Los polímeros pueden ser amorfos (sin orden) o semicristalinos.
Transición vítrea: La temperatura a la cual un polímero pasa de un estado
vítreo (rígido) a uno gomoso (flexible).
Temperatura de fusión: La temperatura a la cual un polímero cristalino se
funde.
 Clasificación de polímeros
Termoplásticos: Polímeros que pueden ser fundidos y reformados.
Ejemplos: polietileno, polipropileno.
Termoestables: Polímeros que una vez curados no pueden ser fundidos
nuevamente.
Ejemplos: resinas epoxi.
Elastómeros: Polímeros que pueden estirarse significativamente y volver a su
forma original.
Ejemplos: caucho natural, silicona.

Aplicaciones
Envases: Plásticos como el polietileno y el polipropileno se usan en envases
de alimentos y bebidas.
Automotriz: Componentes ligeros y duraderos hechos de polímeros.
Textiles: Fibras sintéticas como el poliéster y el nylon.
Medicina: Implantes, prótesis y dispositivos médicos hechos de polímeros
biocompatibles.

La ciencia y tecnología de polímeros es crucial para desarrollar nuevos

materiales con propiedades específicas para aplicaciones diversas, desde
envases hasta dispositivos médicos. La investigación y desarrollo en este
campo continúa expandiendo las posibilidades de estos materiales en la
tecnología moderna.
 2. Polímeros termoplásticos

Los polímeros termoplásticos son una clase de polímeros que se pueden

fundir y moldear repetidamente sin sufrir cambios significativos en sus
propiedades químicas. Este comportamiento se debe a la naturaleza física
de sus cadenas moleculares, que no forman enlaces químicos permanentes
durante el proceso de calentamiento y enfriamiento.
Principales características
Reproceso: Los termoplásticos pueden ser calentados hasta su punto de
fusión, moldeados en una forma deseada y luego enfriados para
solidificarse. Este proceso se puede repetir muchas veces sin degradación
significativa del material.
Solubilidad y Fusión: Son solubles en ciertos disolventes y pueden
fundirse cuando se calientan.
Propiedades Mecánicas: Suelen ser flexibles, tenaces y resistentes al
impacto, dependiendo de su composición específica.
Los tipos más comunes
Polietileno (PE)
Tipos: Polietileno de baja densidad, polietileno de alta densidad.
Aplicaciones: Bolsas de plástico, botellas, tuberías.
Polipropileno (PP)
Propiedades: Alta resistencia química y a la fatiga, buena resistencia al
calor.
Aplicaciones: Envases de alimentos, componentes automotrices, textiles.
Poliestireno (PS)
Variantes: Poliestireno expandido (EPS) o espuma de poliestireno.
Aplicaciones: Vasos desechables, embalajes, aislamiento.
Cloruro de polivinilo (PVC)
Propiedades: Rigidez, resistencia a los productos químicos y a la
intemperie.
Aplicaciones: Tuberías, ventanas, revestimientos.
Polietileno tereftalato (PET)
Propiedades: Transparencia, resistencia a los impactos, barrera contra
gases.
Aplicaciones: Botellas de bebidas, envases de alimentos, fibras textiles.
Policarbonato (PC)
Propiedades: Alta resistencia al impacto, transparencia, resistencia térmica.
Aplicaciones: Lentes de gafas, discos compactos, componentes eléctricos.
Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS)
Propiedades: Buena resistencia al impacto y a la abrasión, facilidad de
moldeo.
Aplicaciones: Carcasas de electrodomésticos, juguetes (LEGO).

Aplicaciones más comunes

Empaques: Botellas, bolsas, envoltorios.
Construcción: Tuberías, ventanas, revestimientos.
Automotriz: Piezas interiores y exteriores, componentes mecánicos.
Electrónica: Carcasas de dispositivos, componentes aislantes.
Salud: Dispositivos médicos, embalajes estériles.

Los polímeros termoplásticos son esenciales en la fabricación de una

amplia gama de productos debido a su capacidad de ser rehechos y
reformados, su diversidad de propiedades y su aplicabilidad en múltiples
industrias. La continua investigación y desarrollo en este campo permite la
creación de materiales innovadores que cumplen con los requisitos
específicos de las aplicaciones modernas.
 Polímeros termoestables

Son una clase de polímeros que, una vez curados o endurecidos

mediante el calor, la radiación, la presión u otros métodos, no pueden
fundirse nuevamente sin descomponerse. Esto se debe a la formación
de enlaces cruzados covalentes entre las cadenas poliméricas durante
el proceso de curado, lo que les confiere una estructura tridimensional
rígida.

Principales características

Irreversibilidad: Una vez curados, no pueden ser reformados por

calentamiento.
Estabilidad Térmica: Tienen una alta resistencia a la temperatura y no
se ablandan con el calor.
Resistencia Mecánica: Su estructura reticulada les proporciona alta
rigidez y resistencia mecánica.
Resistencia Química: Son generalmente resistentes a productos
químicos y solventes.
Rigidez y Fragilidad: Su estructura hace que sean más rígidos, pero
también más frágiles comparados con los termoplásticos.

Los tipos más comunes

Resinas Epoxi

Propiedades: Alta resistencia a la corrosión y a los productos químicos,

excelente adhesión.

Aplicaciones: Adhesivos, recubrimientos protectores, materiales

compuestos (fibra de vidrio).
Resinas Fenólicas

Propiedades: Alta resistencia térmica, buenas propiedades mecánicas.

Aplicaciones: Tableros de circuitos impresos, componentes eléctricos,

frenos y embragues.

Resinas de Poliuretano (PU)

Propiedades: Versatilidad en propiedades, desde elastómeros hasta

materiales rígidos.

Aplicaciones: Espumas rígidas y flexibles, adhesivos, recubrimientos.

Resinas de Urea-Formaldehído

Propiedades: Buena resistencia a la abrasión y al impacto, alto brillo.

Aplicaciones: Adhesivos para madera, acabados de muebles, molduras.

Resinas de Melamina-Formaldehído

Propiedades: Alta resistencia al calor, a la humedad y a los productos

químicos.

Aplicaciones: Encimeras, laminados decorativos, utensilios de cocina.

Poliésteres Insaturados

Propiedades: Buenas propiedades mecánicas y resistencia química.

Aplicaciones: Materiales compuestos, carcasas de equipos,

embarcaciones.
 Aplicaciones más comunes
Industria Automotriz: Componentes de frenos y embragues, piezas de
motor.
Aeronáutica y Espacio: Piezas estructurales, carcasas de equipos.
Electrónica: Placas de circuito impreso, encapsulación de componentes.
Construcción: Revestimientos protectores, adhesivos estructurales.
Deportes y Ocio: Equipos deportivos avanzados como tablas de surf, palos
de golf.

Los polímeros termoestables juegan un papel crucial en diversas industrias

debido a sus excepcionales propiedades mecánicas, térmicas y químicas. A
pesar de sus desafíos en el procesamiento y reciclaje, su uso es indispensable
en aplicaciones que demandan materiales duraderos y resistentes.
 3. Elastómeros

Clase de polímeros
que poseen una
elasticidad
extremadamente
alta.

Características

Elasticidad: Flexibilidad:
Capacidad de Amortiguación: Mantienen su
estirarse Buena capacidad flexibilidad sobre
significativament de absorber un amplio rango
e y retornar a su energía y de
forma original. vibraciones. temperaturas.

Resistencia al Resistencia
Desgaste: Química: Varía
Buena según el tipo de
resistencia a la elastómero, pero
abrasión y a la muchos son
fatiga. resistentes a
productos químicos
y solventes.
 Tipos comunes

Caucho Caucho de Caucho de

natural butadieno silicona

Caucho de
Caucho de Etileno-
Poliuretano nitrilo propileno-
Dieno

Ventajas y desventajas

Ventajas:
Alta elasticidad y flexibilidad.
Buena resistencia a la abrasión y a la fatiga.
Capacidad de funcionar en una amplia gama de temperaturas.
Resistencia a la intemperie y a algunos productos químicos.
Desventajas:
Sensibilidad a ciertos productos químicos y solventes (dependiendo del tipo de
elastómero).
Pueden degradarse bajo la exposición prolongada a la luz ultravioleta.
Menor resistencia estructural en comparación con otros polímeros.

Los elastómeros son materiales indispensables en muchas aplicaciones

gracias a su excepcional elasticidad y resistencia. La continua investigación y
desarrollo en este campo está llevando a la creación de nuevos elastómeros
con propiedades mejoradas para satisfacer las demandas de diversas
industrias y aplicaciones modernas.
 4. El reciclado y la biodegradación de los polímeros

Son procesos cruciales para la gestión sostenible de los plásticos y otros

materiales poliméricos.
Existen diferentes tipos de reciclado de polímeros:
- Reciclado Mecánico
Proceso: Los plásticos se recolectan, se limpian, se trituran y se funden para
formar nuevas piezas.
Aplicaciones: Producción de nuevos productos plásticos como envases,
tuberías y textiles.
Ventajas: Relativamente sencillo y económico.
Desafíos: Pérdida de propiedades mecánicas tras múltiples ciclos de reciclado,
contaminación por otros materiales.
- Reciclado Químico
Proceso: Los polímeros se descomponen en sus monómeros u otros productos
químicos básicos mediante procesos como la pirólisis, la gasificación o la
hidrólisis.
Aplicaciones: Producción de monómeros vírgenes o combustibles.
Ventajas: Permite reciclar polímeros que no son aptos para reciclado mecánico
y obtener productos de alta pureza.
Desafíos: Alto costo y complejidad del proceso, necesidad de una separación y
limpieza rigurosas.
- Reciclado Energético
Proceso: Los polímeros se incineran para recuperar energía en forma de calor
o electricidad.
Aplicaciones: Plantas de energía.
Ventajas: Reducción de volumen de residuos y recuperación de energía.
Desafíos: Emisión de gases de efecto invernadero y otros contaminantes,
necesidad de sistemas de control de emisiones.
La biodegradación de polímeros es un proceso mediante el cual los
materiales poliméricos se descomponen en productos más simples mediante la
acción de microorganismos como bacterias, hongos y algas. Este proceso es
fundamental para reducir el impacto ambiental de los plásticos y otros
polímeros sintéticos.

Tipos de Polímeros Biodegradables

Polímeros Naturales
Ejemplos: Celulosa, almidón, proteínas.
Aplicaciones: Envases, materiales médicos, textiles.
Polímeros Sintéticos Biodegradables
Ejemplos: Ácido poliláctico, polihidroxialcanoatos, poli.
Aplicaciones: Envases, utensilios de un solo uso, materiales de construcción.

Factores que Afectan la Biodegradación

Tipo de Polímero: La estructura química y la presencia de enlaces
susceptibles a la acción microbiana.
Condiciones Ambientales: Temperatura, humedad, presencia de oxígeno y
nutrientes.
Microorganismos: Disponibilidad y actividad de bacterias y hongos capaces
de degradar el polímero.

El reciclado y la biodegradación de polímeros son procesos esenciales para

abordar el problema de los residuos plásticos y mejorar la sostenibilidad
ambiental. Aunque presentan desafíos técnicos y económicos, la investigación
continua y las políticas adecuadas pueden promover la adopción de estos
métodos, contribuyendo a un ciclo de vida más sostenible para los materiales
poliméricos.
 5. Procesamiento de polímeros

El procesamiento de polímeros implica varios pasos clave que transforman las

materias primas poliméricas en productos finales útiles.
Existen etapas en el procesamiento de polímeros
Selección del Polímero
Propiedades: Determinar las propiedades físicas, químicas y mecánicas
requeridas del producto final.
Tipo de Polímero: Elegir entre termoplásticos, termoestables, elastómeros, etc.
Preparación de la Materia Prima
Secado: Eliminar la humedad del polímero para evitar defectos durante el
procesamiento.
Aditivos: Mezclar aditivos como estabilizadores, pigmentos, y plastificantes.
Procesamiento Primario
Extrusión: Forzar el polímero a través de una matriz para formar productos
continuos como tuberías y láminas.
Moldeo por Inyección: Inyectar el polímero fundido en un molde para formar
productos de formas complejas.
Moldeo por Soplado: Crear objetos huecos como botellas.
Calandrado: Pasar el polímero entre rodillos para formar láminas delgadas.
Termoformado: Calentar una lámina de polímero y darle forma mediante un
molde.
 Selección del polímero

Preparación de la materia prima

Procesamiento primario

Moldeo por
Extrusión Termoformado
soplado
Moldeo por Calandrado
inyección

Post-procesamiento

Control de calidad

Empaque y distribución

Este diagrama visualiza los pasos clave desde la selección del polímero hasta
el empaquetado y distribución del producto final. Cada etapa del proceso es
crucial para asegurar que los polímeros sean convertidos en productos útiles y
de alta calidad.
En este punto también se concluye lo del punto 9 de la actividad 6
 6. Tecnología y clasificación de los materiales
compuestos

Los materiales compuestos son materiales que se forman combinando dos o

más materiales diferentes para crear un nuevo material con propiedades
mejoradas. La tecnología de materiales compuestos ha avanzado
significativamente, permitiendo su uso en una amplia variedad de aplicaciones,
desde la aviación y la automoción hasta la industria médica y la construcción.
2 de los componentes esenciales de estos materiales son:
- Matriz: Es el material que envuelve y mantiene unidas las fibras. La
matriz puede ser polimérica, metálica o cerámica. Su función principal es
distribuir las cargas aplicadas a las fibras y protegerlas de daños y
desgaste.
- Refuerzos: Son materiales como fibras o partículas que proporcionan
resistencia y rigidez al compuesto. Los refuerzos pueden ser continuos
(fibras largas) o discontinuos (fibras cortas, partículas).

Procesos de
fabricación

Moldeo por Infusión de Laminado a

Moldeo por Pultrusión: El Mano y por
Compresión: Resina: El Transferenci
Las capas de refuerzo se refuerzo se Spray: Las
a de Resina tira a través capas de
refuerzo se coloca en un (RTM): Similar
colocan en un molde y la de un baño de refuerzo se
a la infusión resina y luego impregnan
molde, se resina se de resina,
aplica resina y inyecta o se se pasa a manualmente
pero la resina través de un con resina o se
luego se infunde se inyecta en
comprimen y mediante molde caliente aplican mediante
el molde donde se spray, luego se
curan bajo vacío, cerrado bajo
presión y impregnando cura. compactan y
presión. curan.
temperatura. el refuerzo.
 7. Compuestos de matriz metálicos, cerámicos o
poliméricos

Matriz Metálica Cerámica Polimérica

Refuerzos Fibras (Carburo de Fibras (carbono, Fibras (vidrio,
silicio, boro) oxido de aluminio) carbono, kevlar)

Densidad Moderada Baja a moderada Baja

Resistencia a la Alta Muy alta Moderada
temperatura
Conductividad Alta Baja Baja
térmica
Conductividad Alta Baja Baja
eléctrica
Resistencia a la Alta Muy alta Alta
corrosión
Rigidez Alta Muy alta Moderada
Tenacidad Moderada a alta Baja a moderada Moderada

Resistencia al Alta Muy alta Moderada

desgaste
Dificultad de Alta Muy alta Baja
procesamiento
Coste Alto Muy alto Bajo a moderado

Aplicaciones Componentes Partes de motores de Carrocerías de

aeronáuticos, avión, componentes automóviles, equipos
automotrices, aeroespaciales, deportivos,
equipos deportivos, herramientas de componentes
componentes corte, revestimientos aeroespaciales,
estructurales de alto de alta temperatura prótesis médicas
rendimiento
Ventajas Alta resistencia y Excelente resistencia Baja densidad,
rigidez, buena a altas temperaturas, facilidad de
conductividad alta dureza, procesamiento,
térmica y eléctrica, resistencia al buena resistencia a
excelente resistencia desgaste y la la corrosión,
al desgaste y la corrosión flexibilidad de diseño
corrosión
desventajas Coste elevado, Fragilidad, difícil y Menor resistencia a
procesamiento costoso de procesar la temperatura,
complejo, tendencia menor rigidez y
a la oxidación resistencia
comparada con MMC
y CMC

Los materiales compuestos, dependiendo de su matriz (metálica, cerámica o

polimérica), ofrecen un conjunto diverso de propiedades que los hacen
adecuados para distintas aplicaciones.