Aplicación de Los Materiales No Metálicos

 

TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTLA GUTIÉRREZ

INGENIERÍA MECÁNICA

INGENIERÍA DE MATERIALES NO METÁLICOS

Investigación APLICACIONES DE LOS MATERIALES NO METÁLICOS EN LA VIDA COTIDIANA Y LA INGENIERÍA

Presenta PIMENTEL SÁNCHEZ NAYELA ELIZABETH

 Asesor M.C. LENIN RUSSELL SUÁREZ AGUILAR

Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, México; 19 de septiembre del 2019.

 

INTRODUCCIÓN

En el presente trabajo se hablará de la clasificación de los materiales no metálicos y cómo es que esos materiales se ven ampliamente relacionados en nuestro entorno y en nuestras vidas. Ya que los podemos encontrar en cualquier lugar, ta tant nto o una una míni mínima ma part parte, e, co como mo tamb tambié ién n una una gran gran part parte. e. Al igua iguall que que se ve relacionado a las aplicaciones en la ingeniería, ya que se busca la eficiencia y el mejoramiento de los componentes de cada producto que se fabrica en distintos ámbitos, tanto médico, industrial, mecánico, entre otros.

 

APLICACIONES DE LOS MATERIALES NO METÁLICOS EN LA VIDA COTIDIANA Y LA INGENIERÍA

Los materiales no metálicos son muy importantes en nuestro entorno y también es utilizado en aplicaciones de la ingeniería, debido a las distintas propiedades que poseen y en el caso de los compuestos (que se hablará más adelante) ha sido de gran ayuda para los materiales que requieren de propiedades específicas para un uso en especial. Los materiales no metálicos se clasifican en tres: los polímeros, cerámicos y compuestos. POLÍMEROS

Los polímero polímeros s los conform conforman an largas largas cadenas cadenas de molécul moléculas as element elementale ales s muy pequeñas, llamadas monómeros. Los polímeros o también llamados plásticos poseen una serie de propiedades que tienen como efecto que aumenten las aplicaciones en el sector industrial. Entre ellas están: 

Coste reducido



Baja densidad



Buenos aislantes eléctricos



Buenos aislantes térmicos (la mayoría no resiste elevadas temperaturas)



Su combustión es muy contaminante



Resistentes a la corrosión y a los agentes químicos y atmosféricos

El Instituto de Enseñanzas a Distancia de Andalucía menciona que: Los plásticos se pueden clasificar atendiendo al origen de la materia prima utilizada para su obtención, y pueden ser naturales (caucho, celulosa...), o sintéticos (el resto de los plásticos usuales).

 

Pero la clasificación más importante es la que se establece en función de su comportamiento frente al calor, así como a sus propiedades. (p. 3, s.f) Los Lo s polí políme mero ros s se divi divide den n en term termop oplá lást stic icos os,, ello ellos s pu pued eden en se serr fund fundid idos os al calentarlos y se pueden moldear para que al final se solidifiquen al enfriarse; termoest termoe stabl ables es,, estos estos,, al contr contrari ario, o, al calen calentar tarlo los s se abla ablanda ndan n y despu después és se solid solidifi ifican can,, pero pero no se puede puede volve volverr a fundir fundirse; se; elast elastóme ómeros ros,, estos estos son son muy elásticos y se deforman mucho cuando se le aplica algún esfuerzo para después recuperar su forma original. Los polímeros son aplicados en tanto en la vida cotidiana, ya que están contenidos en distintos productos utilizados todas las personas, ejemplos pueden ser: “Las siliconas, también conocidas como polisilanoles, son los polímeros órganoinorgánicos más utilizados actualmente debido a las magníficas propiedades que pr pres esen enta tan. n. Se pued pueden en ve vend nder er como como flui fluido dos s (ace (aceit ites es de sili silico cona na), ), gras grasas as,, emulsiones, elastómeros (gomas) y como resinas” (García, p. 3, 2004).  Al igual que que se utilizan utilizan para para aplicaciones aplicaciones médicas, médicas, que conlleva a la ingeniería, ingeniería, por  lo que mencionaremos algunas que García describe: Di Dife fere rent ntes es

sili silico cona nas s

se

usan usan

co como mo

prót prótes esis is,,

órga órgano nos s

arti artifi fici cial ales es,,

reconstrucción facial, tubos y catéteres, piel artificial y lentes de contacto. En estado casi líquido se emplea como fluidos dieléctricos, hidráulicos y fluidos para transferencia de calor. En forma de elastómeros se utilizan como como gomas gomas de altas altas prest prestaci acion ones es o membra membranas nas flexi flexibl bles es (p. ej. de separación). En forma de grasas o emulsiones semisólidas para sellado por curación o como aislantes eléctricos (recubrimientos en placas base de or orde dena nado dore res) s).. En form forma a de resi resina nas s adhe adhesi siva vas s se empl emplea ea como como repelentes de agua, agente anti-espumante, recubrimientos protectores en general (2004, p. 4).

 

 Al igual que las siliconas siliconas existe otro polímero inorgán inorgánico ico llamado fosfaceno, fosfaceno, tiene propiedades que son buenas para fibras textiles resistentes al calor e incluso a la llama. Como dice García (2014): Un elas elastó tóme merro de fosf fosfac acen eno o que que ha sid sido muy muy estud studia iado do por por sus sus extraordinarias propiedades elásticas es el MEEP, poly-bis-metoxi-etoxiextraordinarias poly-bis-metoxi-etoxietoxi-fosfaceno que se utiliza en baterías para separar sus componentes. Las aplicac aplicacione iones s biomédi biomédicas cas son parecid parecidas as a las silicon siliconas: as: válvulas válvulas de corazón, membranas de diálisis, lentes intraoculares, suturas quirúrgicas (puntos, que se autosueltan). También se está estudiando el uso en tejidos transpirables pero impermeables (p. 4).  Al igual que existen los materiales que entran en la clasificación de los polímeros, que son los termoplásticos, termoplásticos, entre ellos se encuentran encuentran distintos materiales que son utilizados en la ingeniería como: Poliamidas (naylons): Velocímetros, al reforzarlos con vidrio se utilizan en aspas de motor, tapaderas de válvulas, embalajes. Policarbonatos (PC). Pantallas de seguridad, engranajes y levas, componentes de vuelo y propulsores de barcos, lentes (cristales irrompibles). Elastómeros Caucho de silicona: Aislantes eléctricos, cebadores de bujías, junta de materiales.  Algunas aplicaciones aplicaciones de la vida cotidiana cotidiana de los polímeros son las esponjas, esponjas, contenedores de alimentos, algunos embalajes, hechos con un proceso llamado espumación, espumac ión, este consiste en introducir introducir burbujas de aire en el plástico, añadiendo un gas espumante, para que fijen la masa cuando se solidifique, esto produce la disminución de su densidad, por lo que adquieren la forma de estos productos. Otros productos que se pueden ver en nuestros hogares y que son hechos de polím po límero eros s son son los los envase envases s de bebid bebidas as (pol (poliet ietile ileno) no),, tetrab tetrabrik riks, s, termo termos s para para bebidas bebi das,, envases envases de conserv conservas, as, cueros cueros sintétic sintéticos, os, envases envases de cosmétic cosméticos os y

 

ali alime ment ntos, os, envolt envoltor orios ios de alime alimento ntos s (poli (polieti etile leno no de baja baja dens densida idad), d), pañale pañales s (polipropileno), envases de yogur (polietileno de alta densidad), cajas de huevos y de bombones (poliestireno).  CERÁMICOS Otro tipo de material no metálico son los cerámicos y es definido por García (2004): Los material materiales es cerámico cerámicos s son compuest compuestos os químico químicos s constitu constituidos idos por  metal me tales es y no metal metales es (óxid (óxidos, os, nitrur nitruros, os, carbu carburos ros,, etc.) etc.) que que incluy incluyen en minerales de arcilla, cementos y vidrios. Se trata de materiales/minerales que son aislantes térmicos y que a elevada temperatura y en ambientes agresivos, son más resistentes que los metales y los polímeros. Desde el punto de vista mecánico, son duras y ligeras pero frágiles (p. 1). Los materiales cerámicos son utilizados en distintos ámbitos y mucho más en la ingeniería, ingenier ía, debido a sus propiedades, propiedades, lo resistentes resistentes que son y al ser resistentes a altas temperaturas.  Algunos ejemplos donde se se aplica a la ingeniería ingeniería son: son: Para Par a abra abrasiv sivos os,, pieza piezas s de precis precisió ión, n, álabe álabes s de turb turbina ina,, supe superco rcond nduct uctore ores, s, termistores, varistores, condensadores, detectores piroeléctricos, piezoeléctricos, semiconduc semicon ductore tores, s, substra substratos, tos, electro electrodos dos baterías baterías solars, solars, pantall pantallas as de tubos tubos de image ima gen, n, cerá cerámic mica a trans translúc lúcida ida,, reve revesti stimie miento ntos s de reac reactor tores, es, eleme element ntos os de combustión, material modelador, cambiadores de calor.  Algunas aplicaciones aplicaciones en la vida cotidiana, cotidiana, son para refractarios refractarios que se utilizan generalmente en la cocina para hornear distintos platillos, al igual que algunos artículos de porcelana como artefactos sanitarios y esmaltes, azulejos, baldosas, losetas. COMPUESTOS

 

Un material compuesto es la combinación o mezcla de dos o más sustancias que son distintos tanto en su forma y su composición química y ambos son insolubles entre sí. “La mayor parte de los materiales compuestos están formados por dos o más fases, una matriz continua que rodea a las demás fases que se denominan fases disper dis persa sas s y que que se clasif clasifica ican n en func función ión de su micro microest estruc ructur tura a o geome geometr tría” ía” (García, p. 1, 2004). Un material compuesto muy conocido en la naturaleza es la madera, y esta sirve para muchas aplicaciones en la vida cotidiana, ya que ella siendo una matriz celulósica es reforzada con fibras de lignina que le dan buenas propiedades de elasticidad y deformación. Existen fibras que se utilizan para reforzar la matriz de un material compuesto, como lo son las fibras de vidrio; que son utilizadas comúnmente en las carrocerías de los los autom automóv óvile iles s y barco barcos, s, recipi recipient entes es de almac almacen enaje aje y princ principa ipalme lmente nte la industria del transporte en general. Otro ejemplo es la fibra de carbono, que es generalmente utilizada debido a su alta resistencia mecánica y alta rigidez, pero son poco resistentes al roce y al impacto de baja energía. Se utiliza generalmente en la industria aeronáutica para que disminuya el peso de los aviones.  Al igual que las fibras orgánicas, orgánicas, de nombre aramida que proviene de ciertos derivados del petróleo. Sus propiedades de tracción son superiores a las fibras textiles, por su alto grado de orientación molecular. Estas fibras son utilizadas para hacer ropa de protección, chalecos antibalas, productos de fricción, fricción, reforzamiento reforzamiento de elastómeros, cables, cuerdas y telas de las velas de barcos. Y por último las fibras naturales, que “se utilizan más materiales reforzados con fibras que sean más económicas y de menor impacto medioambiental. Para ello, se están están reforza reforzando ndo muchos muchos polímero polímeros s con fibras fibras proveni proveniente entes s de produc productos tos naturales como el lino o la fibra de coco” (Stupenengo, 2011, p. 11).

 

CONCLUSIÓN

Los materiales no metálicos conforman una gran parte de nuestra vida al igual que se relaciona con la carrera de ingeniería, ya que un ingeniero se encarga de encontrar las formas más eficientes y barata (en algunos casos), para que se logre un producto con las características que este desee.  Al ser materiales materiales que no necesiten necesiten tanto de los metales, ya que no por ser  mencio men ciona nados dos como como no metale metales, s, sign signifi ifica ca que que no conte conteng ngan an de mater material iales es metálico metá licos, s, al contrari contrario, o, algunos algunos materia materiales les contien contienen en metales, metales, pero en pocas pocas cantidades. Es muy importante para nuestro entorno el hecho de que se trabajen los materiales no metálicos, debido a que se pueden fabricar distintos productos que en nuestra actualidad suelen ser muy útiles, aunque no siempre son buenos, ya que se ve afectada nuestro planeta por ser materiales que no se pueden reutilizar (en algunos casos) y no se desintegran tan fácilmente. Muchos de los elementos que tenemos a nuestro alcance están compuestos de los materiales no metálicos, como son los envases, pañales, envases de yogurt, bolsas de nylon, etcétera; que son utilizados en la vida diaria y que nos facilita el poder llevar cada producto. Un ejemplo muy claro son las bolsas de plástico, ya que antes de que se implementaran estas bolsas, se utilizaban las que son de pape pa pell y es esto to traía traía como como conse consecu cuenc encia ia que que sean sean más frágil frágiles es si lleva llevabas bas la despensa despens a en ella, además de que por el mismo hecho del peso que ejercía lo que estaba dentro de la bolsa, no se podía mejorar con asas para mayor comodidad, pero pe ro sin sin emba embarg rgo o co con n el tiem tiempo po se fue fue opti optimi miza zand ndo o a lo que que actu actual alme ment nte e utilizamos, que son las ya mencionadas con anterioridad.  Además de que la tecnología tecnología va avanzando, avanzando, muchos materiales no metálicos como com o son por la clasif clasifica icació ción n de polím polímero eros, s, cerám cerámic icos os y compu compues estos tos;; estos estos también son importantes para el ámbito de la ingeniería, ya que se pueden hacer 

 

distintos objetos con las características que se deseen, como es en el desarrollo de la tecnología para el ámbito de la medicina, ya que se han desarrollado prótesis con con silic silicon onas as que que son son polím polímero eros, s, al igual igual que que se ha utiliz utilizad ado o los mater material iales es compuestos para la fabricación de aviones, debido a que se puede mezclar con otros materiales y siendo la fibra de carbono un refuerzo para una matriz dada, esta hace que el avión sea menos pesado y combinado con una matriz que tenga buena resistencia, este será un avión con la capacidad de sobrevolar a cualquier  lugar o región que desee.  Al estudiar los materiales no metálicos, metálicos, hace que se puedan crear mejoras sobre la tecnología, por lo tanto, se pueden aplicar a múltiples objetos y productos, por lo que provocaría la mejora de la calidad de vida y optimización de los recursos. FUENTES DE CONSULTA

García Aranda, M. A. (2004). Departamento de Química Inorgánica, Cristalografía y Mineralogía. Obtenido de http://webdeptos.uma.es/qicm/doc_docencia/tema5_cm.pdf  García Aranda, M. A. (2004). WordPress.com. Obtenido de https://lopezva.files.wordpress.com/2011/09/materiales-cerc3a1micos1.pdf  Instituto de Enseñanzas a Distancia de Andalucía. (s.f.).  Agrega. Obtenido de http://agrega.juntadeandalucia.es/repositorio/27092012/6e/esan_2012092713_9144631/PAU_TI_U2_T3_Contenidos_v03.pdf  Stupenengo, F. (2011). Instituto Nacional de Eduación Tecnológica.  Obtenido de http://www.inet.edu.ar/wp-content/uploads/2012/11/materialescompuestos.pdf