Fibra de vidrio y de carbono

“FIBRA DE VIDRIO Y FIBRA DE CARBONO”

2
I. INDICE
I. INDICE ..................................................................................................................... 2
II. DEDICATORIA ......................................................................................................... 6
III. AGRADECIMIENTO .............................................................................................. 7
IV. RESUMEN ............................................................................................................ 8
V. INTRODUCCIÓN .................................................................................................... 11
VI. MARCO TEORICO .............................................................................................. 13
1.1. DEFINICIÓN .................................................................................................... 14
1.2. FORMACIÓN DE FIBRAS ............................................................................... 15
1.3. ESTRUCTURA QUÍMICA ................................................................................ 15
1.4. PROPIEDADES ............................................................................................... 18
1.5. TIPOS DE VIDRIO PARA FIBRAS .................................................................. 19
a. FIBRAS TIPO E ............................................................................................... 19
b. FIBRAS TIPO AR ............................................................................................ 20
c. FIBRAS TIPO C ............................................................................................... 21
d. FIBRAS DE TIPO D ......................................................................................... 22
e. FIBRAS DE TIPO R ......................................................................................... 22
1.6. PROCESO DE OBTENCIÓN ........................................................................... 23
1.7. FORMAS COMERCIALES DE FIBRAS DE VIDRIO ........................................ 27
a. ROVING .......................................................................................................... 27
b. HILO CORTADO (FIBRA LARGA) ................................................................... 28
c. HILO CORTADO (FIBRA CORTA) .................................................................. 28
d FIBRA MOLIDA ............................................................................................... 29
e. MAT DE HILOS CORTADOS .......................................................................... 29
f. MAT DE FILAMENTO CONTINUO .................................................................. 30
g. TEJIDOS ........................................................................................................ 30
h. VELOS ............................................................................................................ 31
1.8. APLICACIONES Y USOS DE LA FIBRA DE VIDRIO ..................................... 31
1.9. PLÁSTICO REFORZADO CON FIBRA DE VIDRIO ........................................ 35

3
1.10. IMPORTANCIA DEL RECICLAJE DEL VIDRIO PARA FABRICAR FIBRA ...... 36
1.11. FIBRA DE VIDRIO EN LA SALUD ................................................................... 37
1.12. PRODUCCIÓN DE LA FIBRA DE VIDRIO A NIVEL NACIONAL ..................... 38
EMPRESAS QUE PRODUCEN FIBRA DE VIDRIO EN PERU .................... 38
1.13. PRODUCCIÓN DE LA FIBRA DE VIDRIO A NIVEL INTERNACIONAL .......... 38
EMPRESAS QUE PROD UCEN FIBRA DE VIDRIO EN EL MUNDO ............. 40
1.14. PRODUCCIÓN DE LA FIBRA DE VIDRIO A NIVEL MUNDIAL ....................... 41
2.2. DEFINICIÓN .................................................................................................... 44
2.3. HISTORIA ....................................................................................................... 44
2.4. PROPIEDADES PRINCIPALES ...................................................................... 45
2.5. ESTRUCTURA ................................................................................................ 45
2.6. PROCESO DE OBTENCION ........................................................................... 46
SÍNTESIS ...................................................................................................... 46
PROCESO DE FABRICACIÓN ..................................................................... 48
2.7. APLICACIONES DE LA FIBRA DE CARBONO ............................................... 49
2.8. FIBRA DE CARBONO EN LA SALUD ............................................................. 51
2.9. PRODUCCIÓN DE LA FIBRA DE CARBONO A NIVEL NACIONAL ............... 52
2.10. PRODUCCIÓN DE LA FIBRA DE CARBONO A NIVEL INTERNACIONAL ..... 53
2.11. PRODUCCIÓN DE LA FIBRA DE CARBONO A NIVEL MUNDIAL ................. 56
PERSPECTIVA MUNDIAL DE LAS FIBRAS DE CARBONO Y LOS
COMPUESTOS DE FIBRA DE CARBONO .................................................... 58
VII. CONCLUSION .................................................................................................... 59

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ÍNDICE DE GRAFICOS
Figura 1: SiO2 en su forma cristalina, el cuarzo 15
Figura 2: Oxigeno y Silicio 16
Figura 3: SiO2 en estado amorfo, vidrio 16
Figura 4: Estructura de vidrio resistente 17
Figura 5: Proceso de fundición directa 24
Figura 6: Proceso de fundición indirecta 24
Figura 7: Bushing con doble plato base 24
Figura 8: Salida del vidrio fundido de las boquillas 25
Figura 9: Boquillas 25
Figura 10: Aletas de enfriamiento en uso 26
Figura 11: Aletas de enfriamiento 26
Figura 12: Proceso de filamento continúo 27
Figura 13: Roving 28
Figura 14: Hilo Cortado (fibra larga) 28
Figura 15: Hilo Cortado (fibra corta) 29
Figura 16: Fibra molida 29
Figura 17: MAT de hilos cortados 30
Figura 18: MAT de filamento continúo 30
Figura 19: Tejidos 31
Figura 20: Velos 31
Figura 21: Plástico reforzado con fibra de vidrio 33
Figura 22: Circuito del reciclado del vidrio 34
Figura 23: Esquema de fabricación del vidrio 34
Figura 24: Sección de lámina de grafito 44
Figura 25: Poliacrilonitrilo 44
Figura 26: Piridínicos fusionados. 45
Figura 27: Cadenas adyacentes unidas 45
Figura 28: polímero de anillos fusionados 45
Figura 29: Caña de pescar telescópica 47
Figura 30: Notebook con carcaza de PRFC 48

5
Figura 31: Aspas de molinos de viento 48
Figura 32: Velero con casco de fibra de carbono 48
Figura 33: Joint Strike Fighter es el mayor esfuerzo en tecnología aeronáutica jamás
realizado, que utiliza la fibra de carbono al máximo. Foto Boeing X-32 49
Figura 34: Colocación de la manta de fibra en la columna 51
Figura 35: Distribución geográfica de los lugares de fabricación de fibra de carbono 54
Figura 36: Distribución geográfica de la capacidad mundial de fibra de carbono 55

ÍNDICE DE GRAFICOS

Grafico1: Hilados de fibra de vidrio (2010) 39
Grafico 2: Capacidad porcentaje de fibra de carbono fabricantes mundiales de 2009
(basada en la capacidad de remolque de fibra de carbono) 52
Grafico 3: Capacidades de fibra de carbono (2011) en TM por fabricante 52
Grafico 4: Países en función de la capacidad de producción de fibra de carbono que
lleva en el año 2016 (en 1.000 toneladas métricas) 53
Grafico 5: Capacidades de fibra de carbono (2011) 53
Grafico 6: Capacidad porcentaje de fibra de carbono fabricantes mundiales de 2009
(Basada en la capacidad de remolque de fibra de carbono) 56

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1: Composición (% en peso) de los distintos vidrios (valores típicos) 18
Tabla 2: Propiedades mecánicas 18
Tabla 3: Uso de compuestos de fibra de vidrio 36
Tabla 4: hilados de fibra de vidrio (2010) 39
Tabla 5: consumo final de fibra de carbono (TM) 56
Tabla 6: resumen mundial de la demanda de fibra de carbono (MT) 57

6
II. DEDICATORIA

Este presente trabajo va dedicado
primeramente a nuestros padres por ser el
motivo esencial de nuestros esfuerzos y
triunfos, también va dedicado a los docentes
por darnos y mostrarnos sus sabios
conocimientos que nos brindan día a día

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III. AGRADECIMIENTO

En primer lugar mi agradecimiento a Dios por iluminar nuestros caminos, a nuestros
padres por inculcarnos el camino del bien y a la ingeniera Ana María Jiménez Pasache
por toda su dedicación brindada en este proceso de aprendizaje; muchas gracias

8
IV. RESUMEN

FIBRA DE VIDRIO
La fibra de vidrio es un material que consta de numerosos filamentos poliméricos basados
en dióxido de silicio (SiO2) extremadamente finos.
A lo largo de la historia los vidrieros ensayaron la fibra de vidrio, pero la manufactura
masiva de este material sólo fue posible con la invención de máquinas y herramienta más
refinadas. Las fibras de vidrio también se pueden formar naturalmente y se les conoce
como "Cabellos de Pelé". Fue inventada en 1938 por Russell Games Slayter en la Owens-
Corning como un material que podría ser usado como aislante en la construcción de
edificios. Fue comercializado bajo el nombre comercial Fiberglass. La primera producción
comercial de fibra de vidrio fue en 1936.
La base de la fibra vidrio grado textil es la sílice (SiO2). En su forma más pura que existe
como un polímero, (SiO2)n. No tiene verdadero punto de fusión, pero se ablanda hasta los
2000°C, Sus principales propiedades son: buen aislamiento térmico, inerte ante ácidos,
soporta altas temperaturas.
TIPOS DE VIDRIO PARA FIBRAS
 Vidrio A: alto contenido en sílice, uso como reforzante y posee gran resistencia
química.
 Vidrio B: excelentes propiedades eléctricas y gran durabilidad.
 Vidrio ERC: con propiedades eléctricas combinadas con resistencia química. D.
Vidrio S: es el más costoso. Alta resistencia a la tracción y estabilidad térmica.
Construcción y aeronáutica.
 Vidrio C: compuesta de un 60-72% SiO2, 9-17% CaO, MgO y 0.5-7% B2O3. Alta
resistencia química.
 Vidrio R: compuesta de un 60% SiO2, 25% Al2O3, 9% CaO y 6% MgO. Alta resistencia
mecánica y módulo de elasticidad.
 Vidrio D: compuesta de un 73-74% SiO2, y 22-23% B2O3. Alto coeficiente dieléctrico.
 Vidrio X: Transparencia a los rayos X.
 Fibra tipo E: compuesta de 53-54% SiO2, 14-15.5% Al2O3, 20-24% CaO, MgO y 6.5-
9% B2O3, y escaso contenido en álcalis. Posee buenas propiedades dieléctricas,
además de sus excelentes propiedades frente al fuego.
PROCESO DE OBTENCIÓN
Hay dos métodos principales de fabricación de fibra de vidrio y dos tipos principales de
productos de fibra de vidrio. La fibra se puede hacer por un proceso de fusión directa o
por un proceso de refundición. Ambos comienzan con las materias primas en estado
sólido. Los materiales se mezclan y se funden en un horno.

9
En el proceso de fusión directa, el vidrio fundido del horno va directamente al buje de
conformación. El bushing sirve como colector de vidrio fundido. Se calienta en cierta
medida para mantener el vidrio a la temperatura correcta para la formación de fibras.
Entonces, para el proceso de refundición, el material fundido es cortado y enrollado en
bolitas, que son enfriados y envasados. Estas canicas son llevadas a las instalaciones de
fabricación de fibra en el que se insertan en un cilindro y el material es refundido. El vidrio
fundido se extruye a través de un cabezal con boquillas, denominado bushing, que lo
conforma en filamentos. El bushing actúa más como un horno que derrite más el material.
Al fluir el vidrio a través de la boquilla se forma una gota que está suspendida de la
boquilla. A medida que cae, va formando un hilo, siempre y cuando la viscosidad este en
el rango correcto para la formación de fibras. Los filamentos obtenidos al salir de las
boquillas son enfriados al pasar por aletas de enfriamiento (refrigeradas con agua) para
luego ser enrollados en bobinas (fibra continua) o tratados mediante una corriente de aire
para la obtención de una felpa (mat).
PROCESO DE FILAMENTO CONTINÚO
En el proceso de filamento continuo, después de que la fibra se extrae, se aplica un
apresto. Este apresto ayuda a proteger la fibra al enrollarse en una bobina.
PROCESO DE FIBRAS DISCONTINUAS
El vidrio es tratado con calor o vapor después de salir de la máquina de formación. Por lo
general, estas fibras forman una especie de mat (felpa)
En este caso, el vidrio entra en un dispositivo giratorio, y debido a la fuerza centrífuga es
lanzado horizontalmente. Se aplican aglutinantes y corriente de aire. A continuación, la
felpa de fibra de vidrio es conformada por vacío en un filtro y luego entra en un horno para
el curado del aglutinante
La fibra de vidrio es usada para realizar los cables de fibra óptica utilizados en el mundo
de las telecomunicaciones para transmitir señales lumínicas, producidas por láser o LEDs.
También se utiliza como aislante térmico en la construcción, en modo de mantas o
paneles de unos pocos centímetros.
Las empresas que producen fibra de vidrio en peru son: FIBREX S.A, Grupo TDM, Clark,
Metaquim
Las empresas que producen fibra de vidrio en el mundo son: Owens Corning Corporation
(Estados Unidos), Saint-Gobain · Vetrotex (Francia),el Grupo Jushi de China (China), PPG
Industries Inc. (Estados Unidos), Shandong Taishan fibra de vidrio.
FIBRA DE CARBONO
La fibra de carbono es una fibra sintética constituida por finos filamentos de 5–10 μm de
diámetro y compuesto principalmente por carbono. Cada fibra de carbono es la unión de
miles de filamentos de carbono. Se trata de una fibra sintética porque se fabrica a partir

10
del poliacrilonitrilo. Tiene propiedades mecánicas similares al acero y es tan ligera como
la madera o el plástico. Por su dureza tiene mayor resistencia al impacto que el acero.
En 1958, Roger Bacon creó fibras de alto rendimiento de carbono en el Centro Técnico
de la Union Carbide Parma
Tiene como propiedades principales la resistencia mecánica, con un módulo de
elasticidad elevado, Baja densidad, en comparación con el acero, Elevado precio de
producción, Resistencia a agentes externos, Gran capacidad de térmico. La densidad de
la fibra de carbono es de 1.750 kg/m
3
. Al calentarse, un filamento de carbono se hace más
grueso y corto
PROCESO DE FABRICACIÓN
La fibra de carbono se fabrica a partir de otro polímero, llamado poliacrilonitrilo, a través
de un complicado proceso de calentamiento. Cuando se calienta el poliacrilonitrilo, el calor
hace que las unidades repetitivas ciano formen anillos, al aumentamos el calor, los átomos
de carbono se deshacen de sus hidrógenos y los anillos se vuelven aromáticos. Este
polímero constituye una serie de anillos piridínicos fusionados. Luego se incrementa la
temperatura a unos 400-600°C. De este modo, las cadenas adyacentes se unen, este
calentamiento libera hidrógeno y da un polímero de anillos fusionados en forma de cinta.
Incrementando aún más la temperatura de 600 hasta 1300ºC, nuevas cintas se unirán
para formar cintas más anchas, de este modo se libera nitrógeno, el polímero que es
obtenido tiene átomos de nitrógeno en los extremos, por lo que, estas cintas pueden
unirse para formar cintas aún más anchas. A medida que ocurre esto, se libera más
nitrógeno. Terminado el proceso, las cintas son extremadamente anchas y la mayor parte
del nitrógeno se liberó, quedando una estructura que es casi carbono puro en su forma
de grafito.
La fibra de carbono se aplica principalmente la industria del transporte y el deporte de alta
competición. En la industria aeronáutica y automovilística.
El Perú no se produce fibra de carbono pero hay empresas constructoras que usan este
producto (fibra de carbono) para reforzar y fortalecer edificaciones brindando así mayor
tiempo de duración de las construcciones.
Las empresas que producen fibra de carbono en el mundo son:Hexcel, Cytec Industries,
fibras de EFT, Formosa Plastics, Mitsubishi Rayon, Toray Industries,Grupo de SGL, Toho
Tenax, La fibra de carbono Toray, Zoltek, Mitsubishi Rayon Co., Ltd.,Nippon grafito de
fibra Corporación.
En 2016 la capacidad de producción de fibra de carbono en los Estados Unidos y México
juntos ascendieron a 46.300 toneladas métricas.

11
V. INTRODUCCIÓN

La fibra de vidrio, tal como lo indica su nombre, es un material que consiste en
numerosos y extremadamente finas fibras de vidrio.
Los fabricantes de vidrio, a lo largo de la historia, han experimentado con fibras de vidrio,
pero la fabricación en masa de fibra de vidrio, sólo fue posible con la invención de
maquinaria de herramientas más finas. En 1893, Edward Drummond Libbey exhibió un
vestido en la Exposición Mundial Colombina (Feria Mundial de Chicago) con la
incorporación de fibras de vidrio con el diámetro y la textura de las fibras de seda. Este
fue usado por primera vez por la actriz de teatro popular de la época Georgia Cayvan.
Las fibras de vidrio también puede ocurrir naturalmente, como el pelo de Pele (es un
término geológico de hilos o fibras de vidrio volcánico que se forman cuando pequeñas
partículas de material fundido son lanzados al aire en erupciones volcánicas). La lana de
vidrio, lo que se conoce comúnmente hoy como "fibra de vidrio", sin embargo, fue
inventado en 1938 por Russell Games Slayter de Owens-Corning como un material para
ser utilizado como aislante. Se comercializa bajo el nombre comercial de Fiberglass, que
se ha convertido en una marca registrada generalizada.
En1975 que se formó la Asociación de Concreto Reforzado con Fibra de vidrio en Estados
Unidos. Esta es una asociación de empresas, constructoras, arquitectos e ingenieros,
abierto a intercambiar avances en la tecnología de mezclar fibra de vidrio y cemento.
La tecnología permite lograr mayor complejidad en envolventes de edificaciones y así
generar paneles prefabricados vaciados en moldes a medida. El proceso consiste en
disparar (spray) cemento con fibra que se mezclan al llegar a la pistola sobre el molde
construido en base a dibujos arquitectónicos.
Actualmente, se utiliza en Estados Unidos, Europa, Asia mientras que en Latinoamérica
se ha empleado en Colombia, Brasil y México en diferentes aplicaciones y muy distintas
arquitecturas.
La fibra de carbono (fibrocarbono), es un material formado por fibras de 50-10 micras de
diámetro, compuesto principalmente de átomos de carbono. Los átomos de carbono están
unidos entre sí en cristales que son más o menos alineados en paralelo al eje longitudinal
de la fibra. La alineación de cristal da a la fibra de carbono alta resistencia en función del
volumen (lo hace fuerte para su tamaño). Varios miles de fibras de carbono están
trenzados para formar un hilo, que puede ser utilizado por sí mismo o tejido en una tela.
Las propiedades de las fibras de carbono, tales como una alta flexibilidad, alta
resistencia, bajo peso, alta resistencia, tolerancia a altas temperaturas y baja

12
expansión térmica, las hacen muy populares en la industria aeroespacial, ingeniería civil,
aplicaciones militares, deportes de motor junto con muchos otros deportes. Sin embargo,
son relativamente caros en comparación con las fibras similares, tales como fibras de
vidrio o fibras de plástico, lo que limita en gran medida su uso.
Las fibras de carbono generalmente se combinan con otros materiales para formar un
compuesto. Cuando se combina con una resina plástica es moldeada para formar un
plástico reforzado con fibra de carbono (a menudo denominado también como
fibrocarbono) el cual tiene una muy alta relación resistencia-peso, extremadamente rígido,
aunque el material es un tanto frágil. Sin embargo, las fibras de carbono también se
combinan con otros materiales, como por ejemplo con el grafito para formar compuestos
carbono-carbono, que tienen una tolerancia térmica muy alta.

13
VI. MARCO TEORICO

CAPITULO I
FIBRA DE VIDRIO

14
1.1. DEFINICIÓN
La fibra de vidrio es un material que consta de numerosos filamentos poliméricos
basados en dióxido de silicio (SiO2) extremadamente finos.
A lo largo de la historia los vidrieros ensayaron la fibra de vidrio, pero la manufactura
masiva de este material sólo fue posible con la invención de máquinas y herramienta
más refinadas. En 1893, Edward Drummond Libbey exhibió un vestido en
la Exposición Universal de Chicago que tenía fibra de vidrio con filamentos
del diámetro y la textura de una fibra de seda. Fue usado por primera vez por
Georgia Cayvan, una actriz de teatro muy conocida en aquella época. Las fibras de
vidrio también se pueden formar naturalmente y se les conoce como "Cabellos de
Pelé".
Sin embargo la lana de vidrio a la que hoy se llama comúnmente fibra de vidrio no
fue inventada sino hasta 1938 por Russell Games Slayter en la Owens-
Corning como un material que podría ser usado como aislante en la construcción
de edificios. Fue comercializado bajo el nombre comercial Fiberglass, que se
convirtió desde entonces en una marca vulgarizada en países de habla inglesa.
La fibra de vidrio se conoce comúnmente como un material aislante. También se
usa como un agente de refuerzo con muchos productos poliméricos; normalmente
se usa para conformar plástico reforzado con vidrio que por metonimia también se
denomina fibra de vidrio, una forma de material compuesto consistente en polímero
reforzado con fibra. Por lo mismo, en esencia exhibe comportamientos similares a
otros compuestos hechos de fibra y polímero como la fibra de carbono. Aunque no
sea tan fuerte o rígida como la fibra de carbono, es mucho más económica y menos
quebradiza.
1

Las propiedades principales de este material son:
 Alta resistencia a la tensión
 Incombustible
 Biológicamente inerte
 Excelente resistencia a la intemperie y a gran cantidad de agentes químicos
 Excelente estabilidad dimensional 6. Baja conductividad térmica
2

1
Página web disponible en: https://es.wikipedia.org/wiki/Fibra_de_vidrio Citado:(22-01-17)
2
Página web disponible en: http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.pe/2011/12/fibra-de-vidrio.html
Citado:(22-01-17)

15
1.2. FORMACIÓN DE FIBRAS
La fibra de vidrio se forma cuando el vidrio es extruido en muchos filamentos de
diámetro pequeño adecuado para el procesamiento textil. La técnica de
calefacción y moldeo de vidrio en fibras finas se conoce desde hace milenios,
sin embargo, el uso de estas fibras para aplicaciones textiles es más reciente.
Hasta entonces se conocía las fibras de hilos cortados. La primera producción
comercial de fibra de vidrio fue en 1936. En 1938, Owens-Illinois Glass Company
y Corning Glass Works se unieron para formar Owens-Corning Fiberglass
Corporation. Cuando las dos compañías se unieron para producir y promover la
fibra de vidrio, introdujeron en el mercado las fibras de vidrio de filamentos
continuos. Hoy en día, Owens-Corning sigue siendo el mayor productor de fibra
de vidrio en el mercado.
3

1.3. ESTRUCTURA QUÍMICA
La base de la fibra vidrio grado textil es la sílice (SiO2). En su forma más pura
que existe como un polímero, (SiO2)n.

Figura 2: SiO2 en su forma cristalina, el cuarzo

No tiene verdadero punto de fusión, pero se ablanda hasta los 2000°C, en donde
empieza a degradarse. A 1713°C, la mayoría de las moléculas pueden moverse
libremente. Si el vidrio es extruido y se enfría rápidamente a esta temperatura,
será incapaz de formar una estructura ordenada. En el polímero se forman
grupos SiO4 que se configuran como un tetraedro con el átomo de silicio en el
centro, y los cuatro átomos de oxígeno en las esquinas. Estos átomos forman
una red vinculadas en las esquinas compartiendo los átomos de oxígeno.

3
Página web disponible en: http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.pe/2011/12/fibra-de-vidrio.html (22-01-
17)

16
Figura 2: Oxigeno y Silicio

Los estados vítreo y cristalino de la sílice (vidrio y cuarzo) tienen niveles
similares de energía sobre una base molecular, que también implica que la
forma cristalina es extremadamente estable. Con el fin de inducir la
cristalización, debe ser calentado a temperaturas superiores a 1200°C durante
largos periodos de tiempo.
A pesar de que la sílice pura es un vidrio perfectamente viable para la fibra de
vidrio, este debe ser trabajado en temperaturas muy altas, lo cual es un
inconveniente a menos que estas propiedades químicas específicas sean
necesarias. Al ser enfriado rápidamente la sílice se ve impedida de formar una
estructura ordenada, es decir, presenta un estado amorfo.

Figura 3: SiO2 en estado amorfo, vidrio

Este es el vidrio que se emplea para lentes en telescopios y cosas por el estilo.
Posee muy buenas propiedades ópticas, pero es quebradizo. Lo habitual es
introducir impurezas (ejemplo: carbonato de sodio) en el vidrio en forma de otros
materiales para bajar su temperatura de trabajo. Además esto nos brinda un
vidrio más resistente, con una estructura similar a ésta:

17
Figura 4: Estructura de vidrio resistente

Estos materiales también imparten otras propiedades a los cristales, que pueden
ser beneficiosas en distintas aplicaciones. El primer tipo de vidrio utilizado para
la fibra fue vidrio sodio-cálcico o vidrio A, este no es muy resistente a los álcalis.
Un nuevo tipo, vidrio E, entonces fue formulado, que es un vidrio de alumino-
borosilicato que prácticamente no tiene constituyente alcalino (<2%). Esta fue la
primera formulación del vidrio utilizado para la formación de filamentos
continuos. El vidrio E todavía constituye la mayor parte de la producción de fibra
de vidrio en el mundo. Sus componentes, en particular, pueden variar
ligeramente en porcentaje, pero debe estar dentro de un rango específico. La
letra E se utiliza, ya que originalmente era de aplicaciones eléctricas. El vidrio S
es una formulación de alta resistencia de uso cuando la resistencia a la tracción
es la propiedad más importante. El vidrio C fue desarrollado para resistir el
ataque de sustancias químicas, la mayoría de los ácidos que destruyen el vidrio
E. El vidrio T es una variante de América del Norte de vidrio C. El vidrio A es un
término industrial para vidrio roto, a menudo botellas, hechas en fibra. El vidrio
AR es un vidrio resistente a los álcalis. La mayoría de las fibras de vidrio tienen
limitada solubilidad en agua, pero son muy dependientes del pH. Los iones
cloruro también atacan y disuelven las superficies del vidrio E.
Los vidrios E en realidad no se derriten, sino que se ablandan, el punto de
reblandecimiento es la temperatura a la cual una fibra de 0,55-0,77 mm de
diámetro y 235 mm de largo, se alarga por su propio peso en 1 mm/min cuando
se suspende verticalmente y se calienta a una tasa de 5°C por minuto. El punto
de tensión se alcanza cuando el vidrio tiene una viscosidad de 1014.5 poise. El
punto de recocido, que es la temperatura en donde las tensiones internas se
reducen a un límite aceptable comercialmente en 15 minutos, se caracteriza por
una viscosidad de 1013 poise.
4

4
Página web disponible en: https://es.wikipedia.org/wiki/Fibra_de_vidrio Citado:(22-01-17)

18
Tabla 1: Composición (% en peso) de los distintos vidrios (valores típicos)
Oxido
Vidrio
E
Vidrio
C
Vidrio
S
Vidrio
A
Vidrio
D
Vidrio
R
Vidrio
ECR
Basalto
SiO2 55,0 66,0 65,0 67,5 74,0 60,0 61,0 52,0
Al2O3 14,0 4,0 25,0 3,5 - 24,0 13,0 17,2
TiO2 0,2 - - - - - - 1,0
B2O3 7,0 5,0 - 1,5 22,5 - - -
CaO 22,0 14,0 - 6,5 - 9,0 22,0 8,6
MgO 1,0 3,0 10,0 4,5 - 6,0 3,0 5,2
Na2O 0,5 7,5 - 13,5 1,5 0,5 - 5,0
K2O 0,3 5,0 - 3,0 2,0 0,1 0,5 1,0
Fe2O3 - - - - - - - 5,0
Punto de
ablandamiento
840°C 750°C 950°C 700°C 720°C 950°C 840°C -
Fuente: Tecnología de los Plásticos

1.4. PROPIEDADES
a. Térmica
Las fibras de vidrio son útiles aislantes térmicos debido a su alta proporción de
superficie respecto al peso. Sin embargo, la mayor superficie hace mucho más
susceptible al ataque químico. Por el atrapamiento del aire dentro, los bloques
de fibra de vidrio hacen un buen aislamiento térmico, con una conductividad
térmica del orden de 0,05 W/(m.K).
b. Mecánica
Tabla 2: Propiedades mecánicas
Tipo
de
fibra
Resistencia
a la tracción
(MPa)
Resistencia
a la
compresión
(MPa)
Densidad
(g/cm
3
)
Expansión
térmica
um/(m°C)
Temperatura
de
ablandamiento
(°C)
Vidrio
E
3445 1080 2,58 5,4 846
Vidrio
S2
4890 1600 2,46 2,9 1056
Fuente: Tecnología de los Plásticos

La resistencia del vidrio suele ser testeada y notificada en las fibras vírgenes
(aquellas que acaban de ser fabricadas). Las fibras más delgadas recién
fabricadas son las más fuertes debido a que las fibras más delgadas son más
dúctiles. Cuanto más rayada esté la superficie, menor será la tenacidad
resultante. Debido a que el vidrio tiene una estructura amorfa, sus propiedades
son las mismas a lo largo y a lo ancho de la fibra. La humedad es un factor
importante en la resistencia a la tracción. La humedad es fácilmente absorbida,

19
y puede empeorar las grietas microscópicas y los defectos superficiales, y
disminuir la tenacidad.
En contraste con la fibra de carbono, la fibra de vidrio puede sufrir más de
elongación antes de romperse. Existe una correlación entre el diámetro de
curvatura de los filamentos y el diámetro del filamento. La viscosidad del vidrio
fundido es muy importante para el éxito de la fabricación. Durante la elaboración
(estirando el vidrio para reducir la circunferencia de la fibra), la viscosidad debe
ser relativamente baja. Si es demasiado alta, la fibra se rompe durante el
estirado. Sin embargo, si es demasiado baja, el vidrio forma gotas en lugar de
moldearse en forma de fibra.
5

1.5. TIPOS DE VIDRIO PARA FIBRAS
a. FIBRAS TIPO E
Composición:
Fibra inorgánica compuesta de 53-54% SiO2, 14-15.5% Al2O3, 20-24% CaO,
MgO y 6.5-9% B2O3, y escaso contenido en álcalis. Este tipo de fibra posee
buenas propiedades dieléctricas, además de sus excelentes propiedades frente
al fuego. El vidrio tipo E tiene un peso específico de 2.6 g/cm
3

Especificaciones técnicas:
Mecánicas
 Tenacidad (N/tex): 1.30
 Fuerza a la tracción (MPa): 3400
 Elongación hasta rotura (%): 4.5
Térmicas
 Conductividad Térmica (W/m.K): 1
 Resistencia termomecánica: 100% después de 100 h a 200ºC
Eléctricas
 Resistividad (ohm x cm): 1014 - 1015
 Factor de disipación dieléctrica: 0.0010 - 0.0018 a 106 Hz
Químicas
 Absorción de humedad a 20ºC y 60% de humedad relativa (%): 0.1
 Resistencia a los disolventes: alta
 Resistencia a la intemperie y los rayos UV: alta
 Resistencia a microorganismos: alta

5
Página web disponible en: https://es.wikipedia.org/wiki/Fibra_de_vidrio Citado:(22-01-17)

20
Aplicaciones:
 Construcción: tejidos para decoración en locales públicos, aislante.
 Automoción: composites para componentes de vehículos.
 Deporte: composites para utensilios o aparejos para la práctica de deportes,
como esquís, canoas, pértigas. Usos industriales: para todo tipo de
composites para usos industriales, como piezas plásticas reforzadas con
éste tipo de fibra, componentes para ordenadores.
Marcas comerciales:
 ADVANTEX
 CAM EL YAF
 CENTRAL GLASS FIBER E
 HERCUFLEX
 DANYANG ZHONGYA
 EVANITE
 GLASSEIDEN GMBH
 NIPPON ELECTRIC GLASS FIBER
 NITOBO ASCO
 S-2
 STARSTRAIN, TERMOFLOW
 THERMO E-GLASS
 TUFROV
 TURBOFIL
 VETROTEX
b. FIBRAS TIPO AR
Composición:
La fibra de vidrio tipo AR es una fibra de alto contenido en óxido de zirconio.
Este tipo de fibra posee muy buenas propiedades de resistencia a compuestos
alcalinos. Tiene un peso específico de 2.68 - 2.7g/cm
3

Especificaciones técnicas:
Mecánicas
 Fuerza a la tracción (MPa): 3.000 – 3.500
 Elongación hasta rotura (%): 4.3
Químicas
 Absorción de humedad a 20 ºC y 60% de humedad relativa (%): 0.1
 Resistencia a los disolventes: alta
 Resistencia a la intemperie y los rayos UV: alta

21
 Resistencia a microorganismos: alta
Aplicaciones:
Usos industriales: se utiliza como fibra de refuerzo en morteros a base de
cemento, sustitución de amianto en tejados, paneles de fachadas, piezas de
recubrimiento, de decoración.
Marcas comerciales
 CEM-FIL
 NIPPON ELECTRIC
c. FIBRAS TIPO C
Composición:
La fibra de vidrio tipo C es una fibra inorgánica compuesta de un 60-72% SiO2,
9-17% CaO, MgO y 0.5-7% B2O3. Se caracteriza por su alta resistencia
química, por ello se suele aplicar para aquellos productos dónde se necesite
dicha propiedad. Tiene un peso específico de 2.5 g/cm
3
.
Especificaciones técnicas:
Mecánicas
 Tenacidad (N/tex): 1.24
 Fuerza a la tracción (MPa): 3100
 Elongación hasta rotura (%): 4
Eléctricas
 Factor de disipación dieléctrica: 0.005 a 106Hz
Químicas
 Absorción de humedad a 20ºC y 60% de humedad relativa (%): 0.1
 Resistencia a los disolventes: alta
 Resistencia a la intemperie y los rayos UV: alta
 Resistencia a microorganismos: alta
Aplicaciones:
 Usos industriales: se utiliza para productos dónde se necesite una alta
 resistencia química, para torres de refrigeración, material para techos,
 tanques de agua, tinas de baño, tubería, barcos.
Marcas comerciales:
 DANYANG ZHONGYA
 MICROGLASS
 UNITEX
 VETROTEX

22
d. FIBRAS DE TIPO D
Composición:
La fibra de vidrio “tipo D” es una fibra inorgánica compuesta de un 73-74%
SiO2, y 22-23% B2O3. Posee muy buenas propiedades dieléctricas, además de
sus excelentes propiedades frente al fuego, su peso específico es de 2.14
g/cm
3
.
Especificaciones técnicas:
Mecánicas
 Tenacidad (N/tex): 1.17
 Fuerza a la tracción (MPa): 2500
 Elongación hasta rotura (%): 4.5
Térmicas
 Conductividad Térmica (W/m.K): 0.8
Eléctricas
 Factor de disipación dieléctrica: 0.0005 106 Hz
Químicas
 Absorción de humedad a 20 ºC y 60% de humedad relativa (%): 0.1
Aplicaciones:
Usos industriales: se utiliza para composites permeables a las ondas
electromagnéticas, para radares, ventanas electromagnéticas, circuitos
impresos de alta gama.
Marcas comerciales
 VETROTEX
e. FIBRAS DE TIPO R
Composición:
La fibra de vidrio “tipo R” es una fibra compuesta de un 60% SiO2, 25% Al2O3,
9% CaO y 6% MgO. Posee buenas propiedades mecánicas y es resistente a la
fatiga, temperatura y humedad. Su peso específico es de 2.53g/cm
3
.
Especificaciones técnicas
Mecánicas
 Tenacidad (N/tex): 1.74
 Fuerza a la tracción (MPa): 4400
 Elongación hasta rotura (%): 5.2
Térmicas
 Conductividad Térmica (W/m.K): 1
 Resistencia termomecánica: 50% después de 150 h a 750ºC

23
Eléctricas
 Resistividad (ohm x cm): 1014 – 1015
 Factor de disipación dieléctrica: 0.0019 a 105 Hz
Químicas
 Absorción de humedad a 20ºC y 60% de humedad relativa (%): 0.1
 Resistencia a los disolventes: alta
 Resistencia a la intemperie y los rayos UV: alta
 Resistencia a microorganismos: alta
Aplicaciones
 Usos industriales: se utiliza como fibra de refuerzo en palas de
 helicópteros, componentes en aeronáutica, cisternas de cohetes,
 misiles, lanza-misiles.
Marcas comerciales
 VETROTEX
6

1.6. PROCESO DE OBTENCIÓN
FUSIÓN

Hay dos métodos principales de fabricación de fibra de vidrio y dos tipos principales
de productos de fibra de vidrio. La fibra se puede hacer por un proceso de fusión
directa o por un proceso de refundición. Ambos comienzan con las materias
primas en estado sólido. Los materiales se mezclan y se funden en un horno.
a. Método de fusión directa: en este método, el horno se alimenta con la mezcla
formada por los distintos componentes del vidrio debidamente homogeneizada
y refinada.
b. Método de fabricación por bolitas o proceso de refundición: El material
fundido es cortado y enrollado en bolitas (de 0.19 mm), que son enfriados y
envasados. Estas canicas son llevadas a las instalaciones de fabricación de fibra
en el que se insertan en un cilindro y el material es refundido. El vidrio fundido
se extruye a través de un cabezal con boquillas, denominado bushing, que lo
conforma en filamentos.
La tendencia actual se inclina por el método de fusión directa, por su mejor
rendimiento.

6
Página web disponible en: http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.pe/2011/12/fibra-de-vidrio.html
Citado:(22-01-17)

24
Figura 5: Proceso de fundición directa

Figura 6: Proceso de fundición indirecta

CONFORMACIÓN

La placa del bushing es la parte más importante de la maquinaria para la fabricación
de la fibra. Se trata de un cabezal calefaccionado de metal que contiene las boquillas
para que los filamentos se formen a través de estas.
Figura 7: Bushing con doble plato base

25

Figura 8: Salida del vidrio fundido de las boquillas

El bushing es casi siempre hecho de platino aleado con rodio para una mayor
durabilidad debido a que se encuentra expuesto a elevadas temperaturas.
En el proceso de fusión directa, el bushing sirve como colector de vidrio fundido. Se
calienta en cierta medida para mantener el vidrio a la temperatura correcta para la
formación de fibras. En el proceso de refundición, el bushing actúa más como un
horno que derrite más el material. Estos cabezales (bushings) son el mayor gasto
en la producción de fibra de vidrio. El diseño de la boquilla es también crítico, de
esto depende en gran medida la correcta formación de los filamentos de vidrio. El
número de boquillas oscila entre 200 y 4000 en múltiplos de 200. El factor más
importante de la boquilla en la fabricación de filamentos continuos es el espesor de
sus paredes en la región de salida.

Figura 9: Boquillas

Hoy en día, las boquillas están diseñadas para tener un espesor mínimo a la salida.
Al fluir el vidrio a través de la boquilla se forma una gota que está suspendida de la
boquilla. A medida que cae, va formando un hilo, siempre y cuando la viscosidad
este en el rango correcto para la formación de fibras. Los filamentos obtenidos al

26
salir de las boquillas son enfriados al pasar por aletas de enfriamiento (refrigeradas
con agua) para luego ser enrollados en bobinas (fibra continua) o tratados mediante
una corriente de aire para la obtención de una felpa (mat).

Figura 10: Aletas de enfriamiento en uso

Figura 11: Aletas de enfriamiento

PROCESO DE FILAMENTO CONTINÚO

En el proceso de filamento continuo, después de que la fibra se extrae, se aplica un
apresto. Este apresto ayuda a proteger la fibra al enrollarse en una bobina.
El apresto concreto aplicado es relativo al uso final que tenga la fibra. Mientras que
algunos aprestos son coadyuvantes de la elaboración, otros hacen de la fibra tenga
una afinidad por ciertas resinas, si la fibra se va a utilizar en un composite. El apresto
es generalmente añadido en un 0,5-2,0% en peso.
El bobinado se lleva a cabo en torno a 1000 m por minuto.

27

Figura 12: Proceso de filamento continúo

Fuente: Tecnología de los Plásticos

PROCESO DE FIBRAS DISCONTINUAS

Para la producción de fibras discontinuas, hay una serie de formas para la
fabricación de la fibra. El vidrio es tratado con calor o vapor después de salir de la
máquina de formación. Por lo general, estas fibras forman una especie de mat
(felpa). El proceso más común es el proceso rotativo. En este caso, el vidrio entra
en un dispositivo giratorio, y debido a la fuerza centrífuga es lanzado
horizontalmente. Se aplican aglutinantes y corriente de aire. A continuación, la felpa
de fibra de vidrio es conformada por vacío en un filtro y luego entra en un horno para
el curado del aglutinante.
7

1.7. FORMAS COMERCIALES DE FIBRAS DE VIDRIO
En la industria de los plásticos reforzados con fibras de vidrio, dependiendo de la
pieza que se desee obtener como el método de conformación utilizado existen una
amplia gama de formas de fibras de vidrio en el mercado que se pueden emplear.
a. ROVING
El Roving es una hebra de hilos continuos de filamentos de fibra de vidrio con
cierta torsión mecánica, fabricado con un vidrio Tipo E. Se utiliza para pultrusión
y bobinado filamentario. El roving sin torsión se utiliza generalmente para el
proceso de laminado por spray.

7
Página web disponible en: http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.pe/2011/12/fibra-de-vidrio.html
Citado: (22-01-17)

28
Figura 13: Roving

b. HILO CORTADO (FIBRA LARGA)
El hilo cortado está formado por hilos continuos de vidrio tipo E cortados a
longitudes específicas, los cuales están diseñados para usarse en compuestos
moldeables de resinas poliéster y epoxi, así como para mezclado en seco en
aplicaciones con resinas fenólicas. Tiene múltiples aplicaciones en la industria
eléctrica, del transporte y en compuestos moldeables. Se utiliza en procesos de
termocompresión e inyección.

Figura 14: Hilo Cortado (fibra larga)

c. HILO CORTADO (FIBRA CORTA)
El hilo cortado está formado por hilos continuos cortados a longitudes
específicas. Está fabricado con Vidrio Tipo E. se usa como refuerzo de
termoplásticos, tales como: ABS, polipropileno, Nylon, poliestireno, PVC y SAN.

29
Figura 15: Hilo Cortado (fibra corta)

d. FIBRA MOLIDA
La fibra molida está compuesta por filamentos de vidrio recubiertos con un
apresto especial para hacerlos compatibles con resinas específicas y molidos
para proporcionar una densidad específica a granel. A diferencia del hilo cortado
que se secciona a una longitud precisa, esta fibra es molida y se obtiene una
longitud promedio, determinándose ésta por el tipo de hilo base y las
condiciones del proceso. El producto está diseñado para usarse en una variedad
de compuestos termoplásticos y termofijos. La fibra de vidrio es fabricada a partir
de Vidrio Tipo E.

Figura 16: Fibra molida

e. MAT DE HILOS CORTADOS
Se componen de fibras de vidrio cortadas unidas entre sí utilizando un
aglutinante en emulsión o polvo de poliéster. Los mat están diseñados para ser
compatibles con poliéster insaturado, vinil éster y una variedad de otras resinas.
Se utilizan como soporte del gel coat y refuerzo de laminado para el moldeo de
contacto (hand lay-up) para fabricación de embarcaciones, tablas de surf,
tableros, tanques y otras aplicaciones diversas.

30
Figura 17: MAT de hilos cortados

f. MAT DE FILAMENTO CONTINUO
El MAT de filamento continuo son fibras de vidrio continuas que forman una tela
no tejida constituyendo un aglomerado compacto como felpa. La fibra se
mantiene unida por el agregado de una resina de poliéster insaturado. Es
especialmente adecuado para moldeado de laminados por compresión así como
para su uso en procesos de pultrusión.

Figura 18: MAT de filamento continúo

g. TEJIDOS
Estas telas están conformadas por rovings tejidos, son telas de alto rendimiento,
se usa para producir telas de alta resistencia, para aplicaciones estructuralmente
sólidas, tales como contenedores de transporte, armadura balística, alas de
aeronaves y puertas.

31
Figura 19: Tejidos

h. VELOS
Son finas telas de fibra de vidrio (tejida o no tejida) que presentan una superficie
lisa y altamente uniforme. Se utilizan generalmente como capa superficial en
laminados para dar un acabado suave a las piezas conformadas. También son
llamados velos de superficie.

Figura 20: Velos

1.8. APLICACIONES Y USOS DE LA FIBRA DE VIDRIO
El uso normal de la fibra de vidrio incluye aislamiento acústico, aislamiento
térmico y aislamiento eléctrico en recubrimientos, como refuerzo a diversos
materiales, palos de tiendas de campaña, absorción de sonido, telas resistentes al
calor y la corrosión, telas de alta resistencia, pértigas para salto con
garrocha, arcos y ballestas, tragaluces translúcidos, partes de carrocería de
automóviles, palos de hockey, tablas de surf, cascos de embarcaciones, y rellenos
estructurales ligeros de panal (técnica de armado con honeycomb). Se ha usado

32
para propósitos médicos en férulas. La fibra de vidrio es ampliamente usada para la
fabricación de tanques y silos de material compuesto
8

a. FACHADAS
 Paneles arquitectónicos
 Sistemas de construcción
 Placas de recubrimiento en obra
b. INGENIERIA CIVIL
 Encofrados de tableros de puentes y muros
 Muros anti ruido
 Renovación de alcantarillados
 Sistema de transporte de agua y canales
c. MOLDEADOS ARQUITECTÓNICOS
 Capiteles y columnas
 Ménsulas y cornisas
 Pórticos
 Barandillas
9

Figura 21: Carro de juguete con fibra de
vidrio

8
Página web disponible en: https://es.wikipedia.org/wiki/Fibra_de_vidrio#Usos Citado: (22-01-17)
9
Página web disponible en: http://es.slideshare.net/archieg/nuevos-materiales-en-la-construccion Citado:
(22-01-17)

33
Figura 22: Elaboración de un tiburón con fibra de vidrio

Figura 23: Fibra de vidrio en piscinas

Figura 24: Fibra de vidrio como aislante térmico

34
Figura 25: Fibra de vidrio como esculturas de animales

Figura 26: Hormigón reforzado con fibra de
vidrio

Figura 27: Tanques de fibra de vidrio

35
Figura 28: Tablas de surf con fibra de vidrio

1.9. PLÁSTICO REFORZADO CON FIBRA DE VIDRIO
El plástico reforzado con fibra de vidrio es un material compuesto o un plástico
reforzado por fibra (FRP) hecho de polímero armado con fibras de vidrio delgadas.
Al igual que el plástico reforzado con fibra de carbono, sufre de una sinécdoque
que simplifica su enunciación como fibra de vidrio, al referirse al material
compuesto. Puede usarse la fibra presentada en CSM (chopped strand mat) que
es en esencia una tela en rollos hecha de trozos sueltos (diferente a la lana de
vidrio que se caracteriza por su apariencia de algodón, mucho más esponjosa), o
como una tela tejida (a veces llamada mat).
Como muchos otros materiales compuestos (por ejemplo el hormigón armado) los
dos materiales actúan al mismo tiempo, cada uno complementando las
propiedades del otro. Mientras las resinas poliméricas son fuertes a cargas de
compresión física, son relativamente débiles a la tensión; o cargas de tracción; la
fibra de vidrio es muy fuerte en tensión pero tiende a no resistir la compresión; así
que al combinar ambos materiales, el FRP Fiber Reinforced Plastic se convierte
en un material que resiste tanto compresión como tensión en rangos aceptables.

Figura 29: Bañera de plástico reforzado con
fibra de vidrio

36
1.10. IMPORTANCIA DEL RECICLAJE DEL VIDRIO PARA FABRICAR FIBRA
Los fabricantes de fibra de vidrio para aislamiento pueden usar vidrio reciclado.
La fibra que produce Owens Corning es en un 40% procedente de vidrio
reciclado. En 2009 esta compañía comenzó un programa de reciclaje de vidrio
para enviar residuos de vidrio reciclado desde Kansas City a la planta de Owens
Corning para ser usado como materia prima para fabricar fibra de vidrio clase
A.
10

Por cada tonelada de vidrio reciclado se ahorran 130 kilos de combustible y
1.200 de materia prima. El vidrio es un material 100% reciclable que no pierde
sus propiedades físicas ni disminuye su calidad en el proceso de reciclado. Esto
permite soñar con a una tasa de residuos cero. El mínimo exigido por la Unión
Europea es un 60% de vidrio reciclado. España traspasó esa cifra en 2007,
aunque países como Suecia, Suiza o Bélgica ya superan el 90%.
11

En el Peru Owens-Illinois en Lurín es una empresa que brinda reciclaje y la
reutilización del vidrio contribuyendo a la reducción de la huella de carbono en
la producción de este tipo de empaques. Cada kilo de cullet (vidrio reciclado)
reemplaza 1,2 kg de materias primas vírgenes. Además, por cada 10 % de cullet
utilizado se reduce en 5% las emisiones de carbono y se ahorra 3% de energía.
12

Propuesto como meta reciclar unos 65 millones de kilos de vidrio para el
2015 y superar el objetivo de este año, previsto en 60 millones de kilos, como
parte de su campaña "Vidrio es vida".
13

Figura 30: Circuito del reciclado del vidrio

10
Página web disponible en: https://es.wikipedia.org/wiki/Fibra_de_vidrio Citado: (22-01-17)
11
Página web disponible en: http://www.ecoticias.com/residuos-reciclaje/64446/importancia-reciclar-vidrio
Citado: (22-01-17)
12
Página web disponible en: http://www.pucp.edu.pe/climadecambios/index.php?tmpl=articulo&id=1405
Citado: (22-01-17)
13
Página web disponible en: http://elcomercio.pe/economia/peru/botella-vidrio-tiene-vida-30-veces-mayor-
otra-plastico-noticia-1777268 Citado: (22-01-17)

37
Figura 31: Esquema de fabricación del vidrio

1.11. FIBRA DE VIDRIO EN LA SALUD
La fibra de vidrio se hizo muy popular desde que se descubrió que los asbestos
son causantes de cáncer, y fueron eliminados de muchos productos. Sin
embargo, la seguridad de la fibra de vidrio también se puso en duda debido a
que investigaciones muestran que la composición de este material (tanto los
asbestos como la fibra de vidrio son fibras de silicato) puede causar una
toxicidad similar a la de los asbestos.
Estudios realizados con ratas en la década de 1970, mostraban que vidrio en
fibra de menos de 3 micras de diámetro y con una longitud superior a las 20
micras constituían un "cancerígeno en potencia". Igualmente en el Centro
Internacional de Investigación de Cáncer CIRC se encontró que "podría
anticiparse razonablemente como un cancerígeno" en 1990. Por otra parte en la
American Conference of Governmental Industrial Hygienist, se estipula que no
hay evidencia suficiente y que la fibra de vidrio se encuentra en el listado de la
asociación dentro del grupo A4: "No clasificado como un cancerígeno humano".
La North American Insulation Manufacturers Association (NAIMA) asegura que
la fibra de vidrio es fundamentalmente diferente a los asbestos, en la medida en
que es un material producido por el hombre en vez de ser producto de la
naturaleza. Los miembros de esta asociación aseguran que la fibra de vidrio se
"disuelve en los pulmones" mientras que los asbestos permanecen de por vida
dentro del cuerpo. Aunque la fibra de vidrio y los asbestos están hechos de
filamentos de sílice, la NAIMA asegura que los asbestos constituyen un riesgo
mayor debido a su estructura cristalina, que causa que el material se exfolie en
trozos más pequeños y peligrosos, citando al Departamento de Salud y Servicios
Sociales de los Estados Unidos: Las fibras de vidrio sintético (fibra de vidrio)
difieren de los asbestos en dos formas que pueden proveer al menos

38
explicaciones parciales del porqué su baja toxicidad. Debido a que la mayoría
de las fibras vítreas sintéticas no son cristalinas como los asbestos, no pueden
separarse longitudinalmente para producir fibras más delgadas. También
presentan una marcada biopersistencia menor en tejidos vivos que las fibras de
asbesto gracias a que pueden disolverse y sufrir rupturas transversales.
En 1998 se realizó un estudio en el que se usaron ratas, con el que se demostró
que la biopersistencia de las fibras sintéticas después de un año era de 0.04 a
10%, pero era del 27% para las de asbesto de la variedad grunerita. Estas fibras
que permanecieron por más tiempo probaron ser más cancerígenas
14

1.12. PRODUCCIÓN DE LA FIBRA DE VIDRIO A NIVEL NACIONAL

EMPRESAS QUE PRODUCEN FIBRA DE VIDRIO EN PERU
 FIBREX S.A: fabricación de productos de poliéster reforzado con fibra de vidrio,
conservando los más altos estándares de calidad.
 Grupo TDM: Grupo TDM y Sarplast presentan planta de producción de tuberías
de fibra de vidrio.
 Clark Fabricación y venta, recubrimiento de tanques de fibra de vidrio.
 Metaquim: fabricación de productos PLÁSTICOS REFORZADOS CON FIBRA
DE VIDRIO
1.13. PRODUCCIÓN DE LA FIBRA DE VIDRIO A NIVEL INTERNACIONAL
Tabla 3: Uso de compuestos de fibra de vidrio

USO DE COMPUESTOS DE FIBRA DE VIDRIO.

Aplicación
Porcentaje de producción
de fibra de vidrio.
Aeronave y aeroespaciales 2
accesorios 6
construcción 14
bienes de consumo 6
Productos resistentes a la
corrosión
10
Tubos eléctricos y piezas 5
Accesorios marinos y
marinos
19
transporte terrestre 33
otro 5
Total 100
Fuente: Commercial Opportunities for Advanced Composites

14
Página web disponible en: https://es.wikipedia.org/wiki/Fibra_de_vidrio Citado: (23-01-17)

39
Las ventajas principales para la fibra de vidrio son coste bajo, durabilidad creciente
y resistencia creciente a la degradación por el agua.
La producción de equipo de transporte terrestre es la sección de más rápido
crecimiento de la industria de la fibra de vidrio. Con la presente crisis energética, el
uso de componentes de menor peso en camiones y automóviles es la solución
natural y los porcentajes de compuestos de fibra de vidrio en el peso total del
automóvil pronto podrán alcanzar el 30 por ciento. Debido al alto volumen de
producción de vectores de automoción, esta aplicación puede eventualmente ser el
mayor usuario de la producción de fibra de vidrio
15

En los últimos años, tanto en la producción y la demanda en Europa y América de
los compuestos de fibra de vidrio continúa creciendo, especialmente en el mercado
compuesta por China.
En 2010, la capacidad global fue de 4.715 millones de toneladas de fibra de vidrio y
continúa creciendo.
La fibra de vidrio es un muy buen material metal materiales alternativos, con el
rápido desarrollo de la economía de mercado, las fibras de vidrio se convierten en
construcción, transporte, electrónica, eléctrica, química, metalurgia, protección del
medio ambiente, la defensa nacional y otras industrias de materias primas
esenciales. Debido ampliamente utilizado en muchos campos, por lo tanto, las fibras
de vidrio cada vez más atención de la gente. Países de producción y consumo de
fibra de vidrio a nivel mundial, principalmente los Estados Unidos, Europa, Japón y
otros países desarrollados, un mayor consumo per cápita de vidrio. Europa sigue
siendo el área más grande de consumo de fibra de vidrio, representa el 35% de la
cantidad total global.
En 2006, la producción total de hilados de fibra de vidrio mostro una cantidad de
1.1607 millones de toneladas, mostrando así un aumento del 22,18%.
2008 por la crisis financiera internacional, también afecto al comercio de la fibra de
vidrio, ya que la degradación de la situación económica internacional, el actual
período de presentación de exceso de oferta, ocasiono caídas severas de
producción y exportaciones.
Diciembre de 2011, la producción de China de fibra de vidrio de 310.000 toneladas,
un aumento del 15,28%. Enero-diciembre de 2011, la producción nacional de fibra
de vidrio alcanzó 3,72 millones de toneladas, un aumento del 17,95%.
Las otras aplicaciones de la fibra de vidrio han expandido al mercado de la energía
eólica, esto puede ser un punto brillante en el futuro desarrollo de la fibra de vidrio,

15
Página web disponible en: Commercial Opportunities for Advanced Composites
citado: (23-01-17)

40
la crisis energética llevó a los países a buscar nuevas fuentes de energía, la energía
eólica se ha convertido en un foco de atención hoy en día. En 2020, China invertirá
350 millones de yuanes en los campos de generación de energía eólica.
16

EMPRESAS QUE PRODUCEN FIBRA DE VIDRIO EN EL MUNDO

 En primer lugar, Owens Corning Corporation (Estados Unidos)
Desde su fundación en 1938, el famoso corpation OC ha sido siempre un
pionero mundial en la fabricación de fibra de vidrio, y ahora sigue siendo el
mayor fabricante del mundo de fibra de vidrio.
 En segundo lugar, Saint-Gobain · Vetrotex (Francia)
La compañía se ha convertido en el segundo mayor fabricante de un verdadero
mundo de fibra de vidrio, ahora su producción anual de fibra de vidrio es de
590.000 toneladas.
Actualmente, las ventas anuales totales de Saint-Gobain · Vetrotex Grupo
habían superado 1,4 millones de euros, que superaron las empresas OC
(Estados Unidos). Por lo tanto, a partir de las ventas, Saint-Gobain · Vetrotex
ha superado OC Group, ocupando el primer lugar en el mundo, sino por la
capacidad anual de fibra de vidrio, que sigue siendo el segundo del mundo.
 En tercer lugar, el Grupo Jushi de China (China)
Jushi Group de China es a gran escala de fibras de vidrio fabricante en la parte
continental de China. Es propietaria de estaciones de trabajo de la investigación
de postdoctorado, que ha sido identificado como empresa de alta tecnología del
país.
Las variedades y especificaciones de Jushi Grupo de fibra de vidrio llegan tan
alto como más de 20 categorías, cerca de 500 tipos de especificaciones, es el
fabricante de las especificaciones más completo de reforzar la fibra de vidrio en
China continental.
 En cuarto lugar, PPG Industries Inc. (Estados Unidos)
Desde esa fecha, esto sigue siendo fabricantes de fibra de vidrio de tercera del
mundo, los chinos han estado en silencio más allá de la fibra de vidrio Grupo
Boulder, degradado a la cuarta del mundo, ahora en su capacidad de fibra de
vidrio de 400.000 toneladas.
 En quinto lugar, Shandong Taishan fibra de vidrio
Taishan fibra de vidrio, es una de las mayores compañías de fibras de vidrio en
China continental, que es propietaria de estaciones de trabajo de la

16
Página web disponible en: http://www.zwbk.org/zh-tw/Lemma_Show/313444.aspx citado: (22-01-17)

41
investigación de post-doctorado, y se ha identificado como empresas de alta
tecnología del país.
En la actualidad, la producción anual de la empresa de fibra de vidrio alcanzó
330.000 toneladas, ocupando el quinto lugar.
17

1.14. PRODUCCIÓN DE LA FIBRA DE VIDRIO A NIVEL MUNDIAL
Es difícil tener una idea exacta de la capacidad de producción global de fibra de
vidrio, ya que los productores son reacios a revelar su capacidad, tal como se
expresa en el número de hornos y en la capacidad del horno. En los últimos tres
años, estos productores han tenido que cerrar algunos de sus hornos
temporalmente para adaptarse a la volátil demanda del mercado. La crisis
económica de 2008/2009 también condujo al aplazamiento de una serie de
proyectos de inversión.
18

Grafico1: Hilados de fibra de vidrio (2010)
Fuente: JEC Newsletter (Boletín de JEC)

Tabla 4: hilados de fibra de vidrio (2010)
CONTINENTE
PRODUCCIÓN
(TONELADAS
MÉTRICAS)
Europa
850 000
América (Estados
Unidos, Canadá , Brasil,
México)
790 000
Asia (China, Japón,
Corea, Arabia Saudita) 2 200 000

17
Página web disponible en: http://www.glassinchina.com/news/detail1335.html (25-01-17)
18
Página web disponible en: http://www.jeccomposites.com/knowledge/international-composites-
news/global-glass-fibre-production-changes-across-board
citado(25-01-17)
57.3%
22.1%
20.6%
Asia Europa America

42
Mundo total
3 840 000
Fuente: JEC Newsletter (Boletín de JEC)

La fibra de vidrio se clasifica generalmente en cuatro familias grandes, que son E,
ECR, Advantex y HP.
 ECR-vidrio está reservado para aplicaciones en las que la resistencia a los
productos químicos (ácidos o bases)
 El vidrio Advantex proporciona propiedades mecánicas y de resistencia a la
corrosión
 Fibras de vidrio de alto rendimiento (HP): diseñado para ofrecer propiedades
mecánicas estáticas y dinámicas superiores (resistencia, rigidez, Fatiga) y
propiedades térmicas y de resistencia a la corrosión

Los productores itinerantes representan aproximadamente 3.800.000 toneladas
métricas de producción. La producción itinerante muestra un fuerte aumento en Asia
(incluyendo China continental) con un 55-60%. Europa viene después con 20-25%,
luego Norteamérica con 15-20%. Japón, India, Corea y Hong Kong tienen niveles
muy bajos de producción, sólo un 5% agrupados. La fuerte demanda de los
mercados internos de Asia se espera en los próximos años, lo que conduce a una
ráfaga de anuncios de inversión en toda Asia
19

19
Página web disponible en: http://www.jeccomposites.com/knowledge/international-composites-
news/global-glass-fibre-production-changes-across-board citado: (25-01-17)

43

CAPITULO II
FIBRA DE CARBONO

44
2.2. DEFINICIÓN
La fibra de carbono es una fibra sintética constituida por finos filamentos de 5–
10 μm de diámetro y compuesto principalmente por carbono.
1
Cada fibra de
carbono es la unión de miles de filamentos de carbono. Se trata de una fibra
sintética porque se fabrica a partir del poliacrilonitrilo. Tiene propiedades
mecánicas similares al acero y es tan ligera como la madera o el plástico. Por su
dureza tiene mayor resistencia al impacto que el acero.
La principal aplicación es la fabricación de materiales compuestos, en la mayoría
de los casos —aproximadamente un 75%— con polímeros termoestables. El
polímero es habitualmente resina epoxi, de tipo termoestable aunque también
puede asociarse a otros polímeros, como el poliéster o el viniléster.
20

2.3. HISTORIA
En 1958, Roger Bacon creó fibras de alto rendimiento de carbono en el Centro
Técnico de la Union Carbide Parma, ahora GrafTech International Holdings, Inc.,
que se encuentra en las afueras de Cleveland, Ohio. Estas fibras se fabricaban
mediante el calentamiento de filamentos de rayón hasta carbonizarlos. Este
proceso resultó ser ineficiente, ya que las fibras resultantes contenían sólo un 20%
de carbono y tenían malas propiedades de fuerza y de rigidez. En la década de
1960, un proceso desarrollado por Akio Shindo de la Agencia de Ciencia Industrial
Avanzada y Tecnología de Japón, con poliacrilonitrilo (PAN) como materia prima.
Este había producido una fibra de carbono que contiene alrededor del 55% de
carbono.
El alto potencial de la fibra de carbono fue aprovechado en 1963 en un proceso
desarrollado en el Establecimiento Real de aeronaves en Hampshire, Reino Unido.
El proceso fue patentado por el Ministerio de Defensa del Reino Unido y luego
autorizada a tres empresas británicas: Rolls-Royce, Morganita y Courtaulds. Estas
empresas fueron capaces de establecer instalaciones de producción industrial de
fibra de carbono. Rolls-Royce se aprovechó de las propiedades del nuevo material
para entrar en el mercado americano con motores para aviones.
Por desgracia, Rolls-Royce empujó el estado de la técnica demasiado lejos,
demasiado rápido, en el uso de fibra de carbono en las aspas del compresor del
motor de aviones, que resultó ser vulnerables a daños por impacto de aves. Lo
que parecía un gran triunfo tecnológico en 1968 se convirtió rápidamente en un
desastre. De hecho, los problemas de Rolls-Royce se hizo tan grande que la

20
Página web disponible en: https://es.wikipedia.org/wiki/Fibra_de_carbono Citado:(27-01-17)

45
empresa fue nacionalizada por el gobierno británico en 1971 y la planta de
producción de fibra de carbono fue vendida a la forma "Bristol composites".
Dado el limitado mercado para un producto muy caro, de calidad variable,
Morganite también decidió que la producción de fibra de carbono era periférica
respecto a su negocio principal, dejando Courtaulds como el único fabricante
grande del Reino Unido. Esta compañía continuó la fabricación de fibras de
carbono, con el desarrollo de dos mercados principales: el aeroespacial y de
equipamiento deportivo. La velocidad de la producción y la calidad del producto se
han mejorado desde entonces.
Durante la década de 1970, los trabajos experimentales para encontrar materias
primas alternativas llevaron a la introducción de fibras de carbono a partir de una
brea de petróleo derivadas de la transformación del petróleo. Estas fibras
contenían alrededor de 85% de carbono y tenía una excelente resistencia a la
flexión.
21

2.4. PROPIEDADES PRINCIPALES
 Muy elevada resistencia mecánica, con un módulo de elasticidad elevado.
 Baja densidad, en comparación con otros materiales como por ejemplo
el acero.
 Elevado precio de producción.
 Resistencia a agentes externos.
 Gran capacidad de aislamiento térmico.
 Resistencia a las variaciones de temperatura, conservando su forma, sólo si
se utiliza matriz termoestable.
22

2.5. ESTRUCTURA
Un filamento de carbono de 6 μm de diámetro (desde abajo a la izquierda hasta
arriba a la derecha), comparado con un cabello humano.
La estructura atómica de la fibra de carbono es similar a la del grafito, consistente
en láminas de átomos de carbono ordenados en un patrón regular hexagonal. La
diferencia está en la manera en que esas hojas se entrecruzan. El grafito es un
material cristalino en donde las hojas se sitúan paralelamente unas a otras de
manera regular. Las uniones químicas entre las hojas son relativamente débil, lo
que proporciona al grafito su blandura y brillo característicos. La fibra de carbono
es un material amorfo: las láminas de átomos de carbono se colocan al azar,

21
Página web disponible en: http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.pe/2011/11/fibra-de-carbono.html (27-
01-17)
22
Página web disponible en: https://es.wikipedia.org/wiki/Fibra_de_carbono#cite_ref-2 citado: (27-01-17)

46
apretadas o juntas. Esta integración de las láminas de carbono es responsable de
su alta resistencia.
La densidad de la fibra de carbono es de 1.750 kg/m3. Es conductor eléctrico y de
baja conductividad térmica. Al calentarse, un filamento de carbono se hace más
grueso y corto.
23

2.6. PROCESO DE OBTENCION

SÍNTESIS
La fibra de carbono es un polímero de una cierta forma de grafito. El grafito es una
forma de carbono puro. En el grafito los átomos de carbono están dispuestos en
grandes láminas de anillos aromáticos hexagonales.

Figura 32: Sección de lámina de grafito

La fibra de carbono se fabrica a partir de otro polímero, llamado poliacrilonitrilo, a
través de un complicado proceso de calentamiento. Cuando se calienta
el poliacrilonitrilo, el calor hace que las unidades repetitivas ciano formen anillos.

Figura 33: Poliacrilonitrilo

23
Página web disponible en: https://es.wikipedia.org/wiki/Fibra_de_vidrio Citado:(27-01-17)

47
Al aumentamos el calor, los átomos de carbono se deshacen de sus hidrógenos y
los anillos se vuelven aromáticos. Este polímero constituye una serie de anillos
piridínicos fusionados.

Figura 34: Piridínicos fusionados.

Luego se incrementa la temperatura a unos 400-600°C. De este modo, las
cadenas adyacentes se unen:

Figura 35: Cadenas adyacentes unidas

Este calentamiento libera hidrógeno y da un polímero de anillos fusionados en
forma de cinta. Incrementando aún más la temperatura de 600 hasta 1300ºC,
nuevas cintas se unirán para formar cintas más anchas:

Figura 36: polímero de anillos fusionados

48
De este modo se libera nitrógeno. Como se puede observar, el polímero que es
obtenido tiene átomos de nitrógeno en los extremos, por lo que, estas cintas
pueden unirse para formar cintas aún más anchas. A medida que ocurre esto, se
libera más nitrógeno. Terminado el proceso, las cintas son extremadamente
anchas y la mayor parte del nitrógeno se liberó, quedando una estructura que es
casi carbono puro en su forma de grafito.

PROCESO DE FABRICACIÓN

Cada filamento de carbono es producido a partir de un polímero precursor. El
polímero precursor es comúnmente rayón, poliacrilonitrilo (PAN) o una resina
derivada del petróleo. Para los polímeros sintéticos como el rayón o el PAN, el
precursor es primeramente hilado en filamentos, mediante procesos químicos y
mecánicos para alinear los átomos de polímero para mejorar las propiedades
físicas finales de la fibra de carbono obtenida. Las composiciones de precursores
y de los procesos mecánicos utilizados durante el hilado pueden variar entre los
fabricantes. Normalmente se mezcla el PAN con algo de metil acrilato, metil
metacrilato, vinil acetato y cloruro de vinilo. Después de embutición o hilatura en
húmedo (a veces también se emplea la técnica de hilado fundido), las fibras de
polímero se calientan para eliminar los átomos que no sean de carbono
(carbonización), produciendo la fibra de carbono final. Las fibras de carbono
pueden ser sometidos a un tratamiento de mejorar las cualidades de manejo, luego
son enrolladas en bobinas. Las bobinas se utilizan para suministrar a máquinas
que producen hilos de fibra de carbono o tejido.
Un método común de la fabricación consiste en calentar los filamentos PAN en
una atmósfera con aire (oxidación) a aproximadamente 300°C, que rompe muchos
de los enlaces de hidrógeno y oxida la materia. El PAN oxidado se coloca en un
horno que tiene una atmósfera inerte de un gas como el argón, y se calienta a
aproximadamente 2000°C, lo que induce a la grafitización del material, cambiando
la los enlaces de la estructura molecular. Cuando se calienta en las condiciones
adecuadas, estas cadenas se unen una al lado de la otra, formando estrechas
láminas de grafeno que con el tiempo se unen para formar un solo filamento
cilíndrico. El resultado es generalmente 93-95% de carbono. Una baja calidad de
fibra se pueden fabricar con brea de mesofase o rayón como precursor en lugar
de PAN. Al material obtenido se le pueden variar algunas de sus propiedades,
confiriéndoles alto módulo, o alta resistencia, mediante procesos de tratamiento
térmico. El material que ha sido calentado de 1500 a 2000ºC (carbonización)

49
exhibe la mayor resistencia a la tracción (820.000 psi , 5.650 MPa o N/mm²),
mientras que la fibra de carbono calentada de 2500 hasta 3000°C (grafitización)
muestra un alto módulo de elasticidad (77.000.000 psi o 531 GPa o 531
kN/mm²).
24

2.7. APLICACIONES DE LA FIBRA DE CARBONO
La fibra de carbono se utiliza principalmente para reforzar materiales compuestos,
para obtener materiales conocidos como plásticos reforzados con fibra de carbono
(PRFC). Las tercnicas utilizadas para materiales poliméricos son: moldeo manual
, espreado , pultrusión, bobinado de hilo, compresión, BMC, SMC, SCRIMP, RTM,
etc. Los materiales no poliméricos también se puede utilizar como matriz de las
fibras de carbono. Debido a la formación de metal carburos metálicos y corrosión,
el fibrocarbono ha tenido un éxito limitado en aplicaciones de compuestos de
matriz metálica. El RCC (carbono-carbono reforzado) se compone de refuerzo de
fibrocarbono con grafito, y se utiliza estructuralmente en aplicaciones de alta
temperatura. La fibra también tiene uso en la filtración de gases a alta temperatura,
como electrodo de gran superficie e impecable resistencia a la corrosión, y como
un componente anti-estático.
La demanda global de materiales compuestos de fibra de carbono se valoró en
aproximadamente EE.UU. $ 10,8 mil millones de dólares en 2009, el cual
disminuyó 10.8% respecto al año anterior. Se espera que llegue en EE.UU. a 13,2
mil millones de dólares en 2012 y que aumente a 18,6 mil millones de dólares en
EE.UU. en 2015 con una tasa de crecimiento anual del 7% o más. Las demandas
más fuertes provienen de las industrias aeronáutica y aeroespacial, de la energía
eólica, así como de la industria automotriz.
25

Figura 37: Caña de pescar telescópica

24
Página web disponible en: //tecnologiadelosplasticos.blogspot.pe/2011/11/fibra-de-carbono.html citado:
(26-01-17)
25
Página web disponible en: http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.pe/2011/11/fibra-de-carbono.html
citado: (26-01-17)

50
Figura 38: Notebook con carcaza de PRFC

Figura 39: Aspas de molinos de viento

Figura 40: Velero con casco de fibra de carbono

51
Figura 41: Joint Strike Fighter es el mayor esfuerzo en
tecnología aeronáutica jamás realizado, que utiliza
la fibra de carbono al máximo. Foto Boeing X-32

ELEMENTOS QUE SE PUEDEN ELABORAR CON LA FIBRA DE CARBONO
 Construcciones
 Cascos de motocicleta
 Material deportivo
 Drones
 Instrumentos musicales
 Cañas de pescar de competición y o muy alta resistencia.
 Prótesis
26

2.8. FIBRA DE CARBONO EN LA SALUD
Los principales peligros para la salud se generan durante la manipulación de las
fibras de carbono. Las fibras de carbono se rompen fácilmente por el
estiramiento “menos del 2% de alargamiento”; las fibras pueden convertirse
fácilmente en polvo que puede ser liberado a la atmósfera circundante. De no ser
controladas, estas fibras microscópicas producen un riesgo potencial para la
salud ya que generan irritación en la piel y en las membranas y mucosas del
sistema respiratorio.
Por otro lado, el uso de fibras de carbono es difícil de gestionar en un accidente
de tráfico ya que estas son eléctricamente conductoras y el polvo o los residuos
puede provocar un cortocircuito si no han sido aisladas las partes que producen o
almacenan energía, de las estructuras de los superdeportivos.
La inhalación de nanotubos de carbono podría ser perjudicial y de hecho, se trata
de un material que ha sido equiparado a la toxicidad del amianto. Actualmente el
uso de las fibras de carbono no está regulado y lo cierto es que deberían ya que

26
Página web disponible en: https://es.wikipedia.org/wiki/Fibra_de_carbono (26-01-17)

52
en determinados casos en los que se genere polvo, este puede causar graves
problemas respiratorios.
Durante ciertos estudios, los científicos observaron que los delgados y largos
nanotubos de carbono se comportan como las fibras de amianto que por cierto se
ha demostrado que causan mesotelioma –un cáncer mortal que afecta a la
membrana que recubre los órganos internos del cuerpo, en particular a los
pulmones-. Al igual que las fibras de asbesto, las de carbono son especialmente
perjudiciales, porque son lo suficientemente pequeñas como para penetrar en los
pulmones y de ahí pasar al sistema circulatorio.
Los nanotubos de carbono están hechos de láminas de grafito generalmente no
más gruesas que un átomo, o una milmillonésima parte de un metro de ancho y
formado en los cilindros, con el diámetro variable, desde unos pocos nanómetros
hasta decenas de nanómetros.
27

2.9. PRODUCCIÓN DE LA FIBRA DE CARBONO A NIVEL NACIONAL
El Perú no se produce fibra de carbono pero eso no quiere decir que no se
comercialice, hay proveedores que ofrecen este producto vía internet o en
establecimientos pequeños, también podemos decir que hay empresas
constructoras que usan este producto (fibra de carbono) para reforzar y fortalecer
edificaciones brindando así mayor tiempo de duración de las construcciones.
Empresas constructoras que usan fibras de carbono en el Perú
 FIBRWRAP PERÚ
 CCL PERÚ
 Z ADITIVOS S.A
 CONSTRUCTORA RF SAC
 TOPCONSULT INGENIERÍA

Dato: De todos los sistemas de reforzamiento estructural disponibles en el Perú,
el que más acogida ha tenido, por las ventajas que ofrece, es el de láminas de
fibras de carbono. Una o varias capas de láminas – dependiendo del requerimiento
estructural y características de la fibra - son colocadas alrededor o debajo de las
secciones de concreto por reforzar, y junto a un sistema adhesivo epóxico especial
se logra una total adherencia a la antigua superficie de concreto. Con ello se
obtiene una capa externa de reforzamiento que ayuda a soportar las cargas del
elemento y previene deflexiones excesivas. Cabe mencionar que este sistema

27
Página web disponible en: http://www.autonocion.com/fibra-de-carbono-tan-ligera-y-resistente-como-
peligrosa-para-la-salud/ Citado:(26-01-17)

53
está normado por el American Concrete Institute (ACI) y por los fabricantes de las
fibras.
28

Figura 42: Colocación de la manta de fibra en la
columna

Fuente: revistas PUCP (fibras de carbono)

2.10. PRODUCCIÓN DE LA FIBRA DE CARBONO A NIVEL INTERNACIONAL
FABRICANTES
Los principales fabricantes de fibras de carbono son:
 Hexcel
 Cytec Industries
 fibras de EFT
 Formosa Plastics
 Mitsubishi Rayon
 Toray Industries
 Grupo de SGL
 Toho Tenax
 La fibra de carbono Toray
 Zoltek
 Mitsubishi Rayon Co., Ltd.
 Nippon grafito de fibra Corporación
Los fabricantes suelen hacen diferentes grados de fibras para diferentes
aplicaciones. Fibras de carbono de módulo más alto son típicamente más caros.

28
revistas pucp( fibras de carbono) citado: (26-01-17)

54
Grafico 2: Capacidad porcentaje de fibra de carbono fabricantes mundiales
de 2009 (basada en la capacidad de remolque de fibra de carbono)

Fuente: ResearchInChina

Grafico 3: Capacidades de fibra de carbono (2011) en TM por fabricante
Fuente: Revista de plásticos modernos

18200
13500
13000
10200
7200
7000
7000
7000
3200
1800
650
02000400060008000100001200014000160001800020000
Toray
Toho
Zoltek
MRC
Hexcel
SGL
Formosa
China
Cytec
Aksa
Diverso
Fibra de Carbono (TM)
Fabricantes

55
Grafico 4: Países en función de la capacidad de producción de fibra de
carbono que lleva en el año 2016 (en 1.000 toneladas métricas)
Fuente: statista (El Portal de Estadísticas)
Esta estadística muestra los principales países de todo el mundo sobre la base de
la capacidad de producción de fibra de carbono en 2016. En ese año, la capacidad
de producción de fibra de carbono en los Estados Unidos y México juntos
ascendieron a 46.300 toneladas métricas. La fibra de carbono se compone de
fibras extremadamente pequeñas que se derivan principalmente de átomos de
carbono. Se espera que la demanda mundial para aumentar junto con su potencial
de materiales tales como la sustitución de aluminio en el sector aeroespacial de
refuerzo.
Grafico 5: Capacidades de fibra de carbono (2011)

Fuente: Revista de plásticos modernos
46.3
25
13.3
8.8
8.6
6.2
5.8
5.2
4
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
EE.UU y Mexico
Japon
China
Taiwan
Corea del Sur
Hungria
Alemania
Francia
Gran Bretaña
Fibra de carbono (Mil toneladas métricas)
29%
25%
25%
8%
8%
3%2%
EE.UUJaponEuropaChinaTaiwanOtrosTurquia

56
En 2011 la capacidad teórica máxima de fibra de carbono en el mundo era 90.000
TM, siendo el mayor fabricante EE.UU con un 29%, seguida por Europa y Japón
con un 25% cada una y China un 8%. Todos los análisis predicen que China se
expansionara notablemente en los próximos años.

2.11. PRODUCCIÓN DE LA FIBRA DE CARBONO A NIVEL MUNDIAL

Figura 43: Distribución geográfica de los lugares de fabricación de fibra de carbono

Ubicaciones de fabricación de fibra de carbono
Fuente: Red and Zimm 2012

La fibra de carbono es la fibra de nueva generación reforzado, utilizado
principalmente en los campos de la industria aeroespacial, la energía eólica,
automoción, deportes y ocio. En 2013, las aplicaciones industriales globales como
la energía eólica y los automóviles mostraron la mayor demanda de fibra de
carbono, es decir, más de 60%, seguido de la industria aeroespacial, con la
creciente proporción de aplicación de fibra de carbono y por lo tanto la demanda
aumentado de forma constante; mientras que el crecimiento de la demanda de los
deportes y el ocio era relativamente lenta.
En 2013, la capacidad mundial de fibra de carbono asciende a aproximadamente
120.000 toneladas, aportados principalmente por Japón y los EE.UU. Las cinco
principales compañías del mundo - Toray, Teijin, Zoltek, Mitsubishi Rayon y
Formosa Plastics comparten el 55% de la capacidad mundial de fibra de carbono
juntos. En septiembre de 2013, Toray adquirió Zoltek para aumentar su cuota de
mercado de alrededor del 30%.
La fibra de carbono se divide principalmente en fibra de carbono basada en PAN,
cuya tasa de utilización de disparo aproximadamente 95%, y fibra de carbono a
base de betún. En 2013, dos tercios de la pequeña remolque global de fibra de
carbono (≤ 24K) a base de PAN fue producido por Toray, Teijin y Mitsubishi

57
Rayon; tres cuartas partes de la gran haz de fibras de carbono basadas en PAN
(> 24K) fueron hechos por Zoltek y SGL; la mitad de la fibra de carbono a base de
betún fue creado por Kureha.
29

Figura 44: Distribución geográfica de la capacidad mundial de fibra de carbono

Fuente: ResearchIinChina

Actualmente, la tecnología y la producción de fibra de carbono en todo el mundo
siguen siendo bajo el control de Japón y los EE.UU. debido al complicado proceso
de producción, alto contenido técnico, y la introducción políticamente restringido
de tecnologías y equipos. En la actualidad hay menos de 20 países y regiones que
pueden realizar la industrialización de la fibra de carbono y no más de 12 empresas
que son capaces de la producción en masa en todo el mundo. Toray (Japón), Toho
Tenax (Japón), Zoltek (EE.UU.), y Mitsubishi Rayon (Japón) clasificar los Global
Top 4 fabricantes por la capacidad de la fibra de carbono, que representan el
23,4%, 17,1%, 14,3% y 10,3%, respectivamente, de la capacidad total mundial,
mientras que las empresas chinas ocupan sólo el 4,3%.
30

29
Página web disponible en: http://www.researchinchina.com/Htmls/Report/2014/6817.html
citado: (27-01-17)
30
Página web disponible en: http://www.researchinchina.com/Htmls/Report/2010/5939.html
citado: (27-01-17)

58
Grafico 6: Capacidad porcentaje de fibra de carbono fabricantes mundiales de
2009 (Basada en la capacidad de remolque de fibra de carbono)

Fuente: ResearchInChina

PERSPECTIVA MUNDIAL DE LAS FIBRAS DE CARBONO Y LOS COMPUESTOS DE
FIBRA DE CARBONO

La Conferencia Anual de Fibra de Carbono de CompositesWorld, celebrada del 9
al 11 de noviembre en Scottsdale, AZ, EE.UU.

Tabla 5: consumo final de fibra de carbono (TM)
CONSUMO FINAL DE FIBRA DE CARBONO (TM)
MERCADO 2016 2021 2025
AUTOMOTOR 11,825 23,526 32,708
RECIPIENTES A
PRESIÓN.
8,206 25,674 45,327
TURBINAS EÓLICAS 17,250 31,744 46,477
ENERGÍA NO
EÓLICA.
3,750 11,440 29,356
AEROSTRUCTURAS
COMERCIALES.
7,506 10,319 10,110
INTERIORES DE
ACERO
COMERCIALES
4,649 5,196 5,027
Fuente;Composites Forecasts and Consulting LLC

En términos de consumo en volumen, la gran mayoría (75%) de fibra de carbono
se utiliza en el mercado industrial, que incluye los sectores de automoción,
recipientes a presión y energía eólica. El resto se destina al mercado aeroespacial
(14%) y al mercado de consumo (11%). Los mayores impulsores de la utilización

59
de fibra de carbono durante la próxima década, estarán en categorías él
etiqueta de automoción, recipientes a presión, turbinas de viento, energía no
viento, estructuras aeroespaciales comerciales y los interiores aero comerciales
31

Tabla 6: resumen mundial de la demanda de fibra de carbono (MT)

RESUMEN MUNDIAL DE LA DEMANDA DE FIBRA DE CARBONO
(MT)

MERCADO 2016 2021 2025
CONSUMIDOR.

15,200 171,100 19,100
AEROESPACIAL.

17,900 22,900 23,100
INDUSTRIAL

68,500 141,800 220,100
TOTAL 101,600 181,900 262,400
Fuente;Composites Forecasts and Consulting LLC

De aquí a cinco años,se espera que el mercado industrial usará más fibra de
carbono al (141, 800 MT) que todo el mundo consume al año actual (101, 600
MT).
VII. CONCLUSION
La fibra de vidrio son hilos de vidrio obtenidos mediante el paso de un vidrio líquido
a través de un elemento o pieza sumamente resistente, que además debe contar
con diminutos orificios.
Sus propiedades y el bajo precio de sus materias primas, le han dado popularidad
en muchas aplicaciones industriales las características del material permiten que
la Fibra de Vidrio sea moldeable con mínimos recursos es por ello que es usada
para realizar los cables de fibra óptica utilizados en el mundo de las
telecomunicaciones para transmitir señales lumínicas, producidas por láser o
LEDs, Además también podemos encontrarlo dentro de los edificios al ser
utilizada como aislante, por la gran demanda que ha ocasionada estos últimos se
ha hablado mucho de este material en especial los gobiernos americano y alemán
clasificando a la fibra de vidrio como un elemento posiblemente cancerígeno. De
todos modos es necesaria una investigación más profunda ya que no se trata de
la misma sustancia que los asbestos, aunque guardan ciertas semejanzas. Parece
que los trabajadores que trabajan en plantas de elaboración de fibra de vidrio

31
Página web disponible en: http://www.compositesworld.com/articles/carbon-fiber-2016-report citado: (27-
01-17)

60
tienen tasas más elevadas de cáncer, pero esta cuestión es todavía un debate
abierto.
Las fibras de carbono presentan una combinación de características que
compensa sus precios y las convierten, para determinadas aplicaciones, en una
alternativa valiosa. Sobresalen por poseer un excelente conjunto de propiedades
mecánicas, entre las que se destacan: su baja densidad, ligereza, resistencia
mecánica y química, y libertad de formas. En general, superan las ofrecidas por
los diferentes tipos de aceros, hierros y aluminio. También brindan la seguridad
gracias a una mejor resistencia a los impactos y al fuego, ofreciendo un mejor
aislamiento térmico y eléctrico. Es cierto que el costo de fabricación de la fibra de
carbono es superior al de los materiales tradicionales como el acero, sin embargo,
ahorrando piezas de enlace y mecanización, reduciendo de manera importante los
gastos de mantenimiento y aumentando la vida útil y la seguridad, las ventajas
pueden valorizarse en términos de beneficios con el uso.
Una propiedad especial de los compuestos de fibras, es que son anisótropos: su
fortaleza difiere de conformidad con la dirección en que se aplica una fuerza
respecto de la dirección de las fibras. Por ejemplo, si se tira del material en paralelo
a la dirección de las fibras tendrá una inmensa fortaleza, pero si se aplican fuerzas
a 90º de la alineación de la fibra la resistencia del compuesto depende casi
exclusivamente de la matriz de resina relativamente endeble.

VIII. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
 https://es.wikipedia.org/wiki/Fibra_de_vidrio Citado:(22-01-17)
 http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.pe/2011/12/fibra-de-vidrio.html
Citado:(22-01-17)
 http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.pe/2011/12/fibra-de-vidrio.html citado
(22-01-17)
 https://es.wikipedia.org/wiki/Fibra_de_vidrio Citado:(22-01-17)
http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.pe/2011/12/fibra-de-vidrio.html
Citado:(22-01-17)
 http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.pe/2011/12/fibra-de-vidrio.html
Citado: (22-01-17)
 http://www.maquinariapro.com/materiales/fibra-de-vidrio.html Citado: (22-01-
17)
 http://es.slideshare.net/archieg/nuevos-materiales-en-la-construccion Citado:
(22-01-17)
 https://es.wikipedia.org/wiki/Fibra_de_vidrio Citado: (23-01-17)

61
 Commercial Opportunities for Advanced Composites citado: (23-01-17)
 http://www.zwbk.org/zh-tw/Lemma_Show/313444.aspx citado: (22-01-17)
 http://www.glassinchina.com/news/detail1335.html citado: (25-01-17)
 http://www.jeccomposites.com/knowledge/international-composites-
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 https://es.wikipedia.org/wiki/Fibra_de_vidrio Citado:(27-01-17)
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(26-01-17)
 http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.pe/2011/11/fibra-de-carbono.html
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 https://es.wikipedia.org/wiki/Fibra_de_carbono citado (26-01-17)
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 http://www.researchinchina.com/Htmls/Report/2014/6817.html citado: (27-01-
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