PPT - Clase 02 Materiales polimericos compuestos.pptx

Materiales poliméricos en arquitectura

1. 1 CAMPUS TARAPOTO

2. Innovación Tecnológica en la Arquitectura II Mtro. Arq. Fernando Vela García ESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA Y URBANISMO Agosto del 2025

3. LLENAR CUESTIONARIO DE SOCIALIZACIÓN DEL SILABO Mtro. Arq. Fernando Vela García ESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA Y URBANISMO

4. CONTENIDO DE TEMA 2 Mtro. Arq. Fernando Vela García ESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA Y URBANISMO

5. MATERIALES ESTRUCTURALES AVANZADOS E INNOVADORES - UNIDAD 1 - MATERIALES COMPUESTOS Y POLIMERICOS S esión N°02 Mtro. Arq. Fernando Vela García ESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA Y URBANISMO

6. 6 Breve historia La creación de los primeros materiales compuestos se remonta al año 3400 a. C. en Irak. Esta antigua sociedad unía tiras de madera entre sí en distintos ángulos para crear madera contrachapada. Luego, alrededor del año 2181 a. C., los egipcios comenzaron a producir máscaras mortuorias a partir de lino o papiro empapado en yeso. Después de eso, ambas sociedades comenzaron a reforzar sus materiales utilizando paja para ayudar a fortalecer los barcos, la cerámica y los ladrillos.

7. 7 Las resinas sintéticas adquirieron formas sólidas mediante polimerización. Durante la década de 1900, este conocimiento sobre los productos químicos dio como resultado la creación de diferentes plásticos como el vinilo, el fenólico y el poliéster.

8. 8 En la década de 1930 se produjo un gran momento para el desarrollo de materiales compuestos, denominados “composites”. Owens Corning desarrolló la fibra de vidrio y participó en la creación de la industria de polímeros reforzados con fibra. Estas resinas de ingeniería todavía se utilizan hoy en día y la patente de las resinas de poliéster insaturado tuvo lugar en 1936. Dos años más tarde, se hicieron accesibles los sistemas de resina con un mayor rendimiento. En 1961 se patentó la primera fibra de carbono y, a partir de entonces, ya estaba disponible comercialmente. A mediados de los años 1990, los materiales compuestos se hicieron muy comunes en los procesos de construcción y fabricación debido a su bajo coste en comparación con los materiales utilizados anteriormente.

9. 9 ¿Qué es un material compuesto? Un composite es un material compuesto que se obtiene combinando dos o más componentes, cada uno con características químicas y físicas diferentes. Este tipo de combinación suele dar como resultado un material diseñado para realizar una determinada función. Por ejemplo, pueden ser más ligeros, más fuertes o más resistentes a la electricidad. En consecuencia, un material compuesto también puede mejorar la resistencia, la rigidez y la durabilidad.

10. 10 Un material compuesto es una combinación de dos materiales que poseen diferentes propiedades físicas y químicas. Los materiales compuestos que se generan presentan mejores características, por ejemplo, pueden ser más fuertes, más ligeros o resistentes a la electricidad, ya que suelen diseñarse para ejercer un determinado uso que requiera mayor resistencia, eficiencia o durabilidad, entre otras características. El término compuesto se refiere más específicamente a un material estructural (como el plástico) dentro del cual se incrusta un material fibroso (como el carburo de silicio).

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12. 12 Algunos ejemplos de compuestos diseñados incluyen: Madera compuesta como madera contrachapada compuestos de matriz metálica Hormigón armado y mampostería compuestos de matriz cerámica  Plásticos reforzados como fibra de vidrio o polímero reforzado con fibra

13. 13 ¿De qué están hechos los materiales compuestos? Los composites se fabrican a partir de una matriz polimérica específica, que ha sido reforzada con una fibra natural o artificial como aramida, carbono de vidrio y otros materiales de refuerzo. La matriz ofrece protección a las fibras contra cualquier daño externo o ambiental y ayuda a transferir la carga entre estas fibras. Además, las fibras ofrecen rigidez y resistencia a la tracción para reforzar la matriz y también ayudan a resistir fracturas y grietas.

14. 14 Compuestos sintéticos y naturales Los materiales compuestos pueden presentarse en forma natural o sintética. Por ejemplo, la madera es un compuesto natural que consta de fibra de madera y lignina. Las fibras contribuyen a la resistencia de la madera, mientras que la lignina la une y le ofrece estabilidad.  Por otro lado, el contrachapado es un material compuesto que se compone tanto de materiales sintéticos como naturales. En el caso del contrachapado, las capas finas de chapa forman láminas planas que son más resistentes en comparación con la madera natural.

15. 15 ¿Son los plásticos compuestos?  Si bien algunos plásticos son compuestos, otros son plásticos puros. Por ejemplo, los plásticos reforzados con fibra de aramida son populares en la fabricación e imitan de cerca las propiedades de los plásticos Kelvar , que se utilizan para placas de blindaje y cascos. En consecuencia, otros plásticos, como las resinas de poliéster y epoxi, se refuerzan con material secundario en pequeñas cantidades. De este modo, aumentan la resistencia mecánica y la durabilidad sin perder las propiedades originales del plástico base.

16. 16 ¿Cómo se fabrican los materiales compuestos en las fábricas?  En las fábricas, existen diferentes métodos: moldeo por transferencia de resina (RTM), pulverización, pultrusión , procesamiento en autoclave, soldadura de filamentos, etc. Sin embargo, las empresas de fabricación no fabrican los compuestos por sí mismas, sino que eligen el compuesto adecuado de los proveedores y lo mecanizan para obtener piezas o productos compuestos terminados según las especificaciones diseñadas. https://www.youtube.com/watch?v=WwDrZB8NQks

17. 17 Principales propiedades de los materiales compuestos Durabilidad  Los materiales compuestos se pueden utilizar en condiciones climáticas adversas o entornos corrosivos. Además, funcionan bien bajo tensiones repetitivas como golpes mecánicos y vibraciones. Todo esto los convierte en una opción perfecta para aplicaciones espaciales, automotrices y aeroespaciales, entre otras.

18. 18 Resistencia al impacto  Los materiales compuestos están diseñados para tolerar y disipar las fuerzas de impacto sin dañarlos. Esta es una propiedad importante para aplicaciones que están expuestas a impactos. Su resistencia a los daños por colisiones o golpes los hace esenciales en las estructuras de choque.

19. 19 Fortaleza  Se sabe que los materiales compuestos son más resistentes que los materiales que los componen. Aumentan la resistencia y la robustez, lo que los convierte en una excelente opción para aplicaciones que necesitan una gran capacidad de carga.

20. 20 Flexibilidad  Los materiales compuestos son lo suficientemente flexibles para doblarse y deformarse. Pueden diseñarse para doblarse en diferentes direcciones sin romperse. Su naturaleza flexible contribuye a su amplio uso en la producción de prótesis. Además, los materiales compuestos ofrecen a los ingenieros y diseñadores una mejor opción en aplicaciones expuestas a cargas dinámicas o vibraciones.

21. 21 Resistencia química Los materiales compuestos pueden sobrevivir a ataques de sustancias químicas o entornos agresivos. Por lo tanto, son ideales para recubrimientos resistentes a sustancias químicas y equipos de procesamiento químico. 

22. 22 Ligeros. Los materiales compuestos son materiales potentes que permiten la producción de componentes y estructuras ligeros. Su elevada relación resistencia-peso es una propiedad fundamental en las industrias en las que la reducción de peso es una prioridad.

23. 23 Estabilidad térmica El material compuesto puede resistir la deformación en condiciones térmicas elevadas. Esta capacidad de mantener su integridad estructural en tales condiciones es un factor importante para aplicaciones expuestas a temperaturas extremas. 

24. 24 Conductividad eléctrica Los materiales compuestos tienen una excelente conductividad eléctrica. Estos materiales están diseñados para lograr excelentes propiedades eléctricas, como aislamiento o conductividad.

25. 25 Aislamiento acústico  Otra característica distintiva de los materiales compuestos es su capacidad para reducir o evitar la transmisión de ruido. Esta propiedad de aislamiento acústico los hace perfectos para aplicaciones de insonorización.

26. 26 ¿Cuáles son los beneficios de los materiales compuestos? Los materiales compuestos se han convertido en un material popular que utilizamos a diario. Desde los coches que conducimos hasta los equipos de golf que utilizamos y las tuberías que utilizamos en nuestro entorno, estos materiales tienen una enorme función que desempeñar. Incluso algunos dispositivos sofisticados, como los cohetes, necesitan materiales compuestos para funcionar. No se puede dejar de enfatizar la importancia de estos materiales en nuestro entorno y en nuestra vida diaria.

27. 27 Menores costes Menos tiempo y esfuerzo de producción Flexibilidad de diseño 

28. 28 Tipos de materiales compuestos Existen varios tipos de materiales compuestos en función del tipo de matriz de material y del medio de refuerzo. Ofrecen distintas propiedades físicas y mecánicas, lo que los hace adecuados para una amplia gama de requisitos. 

29. 29 nanocompuestos Este tipo de material compuesto existe en forma natural o artificial. Generalmente, el reforzador existe como un nanomaterial como el grafema o los nanotubos de carbono que se agregan a la mezcla de polímeros. También puede ser la adición de nanopartículas de silicio al acero para garantizar un crecimiento fino y perfecto de los cristales. 

30. 30 compuestos de matriz metálica Los compuestos de matriz metálica utilizan una matriz metálica como magnesio o aluminio, así como un refuerzo de fibra de alta resistencia en forma de filamentos o partículas.  Generalmente, los refuerzos son partículas de carburo de silicio o fibra de carbono, que crean propiedades especiales que superan los límites de los componentes metálicos básicos, lo que incluye aumento de la resistencia a la temperatura, aumento de la fuerza, antes del inicio de una mejor resistencia al desgaste, debilitamiento y reducción del coeficiente de expansión térmica.

31. 31 Compuestos de matriz polimérica (PMC) Estas son las formas más fáciles de entender y más frecuentes de material compuesto. El término incluye la colocación manual de tejidos de fibra de vidrio y fibra de carbono, así como las resinas de poliéster y epoxi inyectadas, manuales o preimpregnadas que forman la matriz. Además, los materiales compuestos de matriz polimérica ofrecen diferentes ventajas, entre las que se incluyen una alta resistencia y rigidez (en contraste con el peso de la pieza), una alta resistencia química, térmica, a la abrasión y mecánica. Además, los materiales compuestos de matriz polimérica requieren una mano de obra muy cualificada, lo que implica unos costes más elevados, aunque no suelen ser excesivos para cualquier aplicación que requiera resultados de alta resistencia.

32. 32 Polímeros reforzados con fibra de vidrio (PRFV) Estos forman un grupo de compuestos de matriz polimérica que son específicos de los materiales de fibra de vidrio unidos con poliéster y epoxi. Estas fibras de vidrio podrían estar dentro de hebras cortadas, lo que ofrece cierta resistencia anisotrópica a las estructuras a través de la orientación mixta de estas fibras. 

33. 33 Compuestos Híbridos Estos compuestos existen como al menos dos fibras de refuerzo diferentes, que se incorporan al material final. La combinación podría ser de fibra de carbono y fibra de vidrio en una capa, para garantizar una mejor resistencia. Al fabricar raquetas, es una práctica común utilizar hilos o mallas de titanio. Esto ayuda a mejorar el rendimiento de flexión y tracción.

34. 34 Compuestos de fibras naturales (NFC) El uso de fibras naturales se está convirtiendo en una tendencia en la fabricación de materiales compuestos. Esto reduce el impacto que estos materiales tienen sobre el medio ambiente durante su uso. Algunas fibras naturales, como la madera, el yute, el algodón y el lino, son importantes de diferentes maneras. Las fibras naturales unidas con resina son útiles para fabricar los paneles interiores de un automóvil. Estas fibras se someten a un moldeo por compresión para adoptar una forma específica, tras lo cual se tapizan con cuero o plástico para obtener el acabado final. 

35. 35 Polímeros reforzados con fibra de carbono (CFRP) Estos forman un subconjunto del compuesto de matriz polimérica. Son específicos de las fibras de carbono unidas con poliéster y epoxi. Los laminados a mano requieren el uso de fibra de carbono como fibra tejida, utilizando patrones de tejido para diferentes tipos de carga y distribución de tensiones. 

36. 36 Polímeros reforzados con fibra de aramida (AFRP) Estos forman otro grupo de compuestos de matriz polimérica, que utilizan aramida como refuerzo. Los componentes de fibra de aramida son útiles en aplicaciones de alto impacto. Generalmente, la aramida es útil como tejido. Además, están preimpregnadas con resinas de poliéster y epoxi. 

37. 37 Compuestos con clasificación funcional (FGC) Los compuestos con clasificación funcional forman parte de todos los tipos de compuestos. En este material compuesto, se pueden modificar los componentes en la aplicación a través del rendimiento de la estructura. Cuando las propiedades cambian gradualmente, son útiles para evitar concentraciones de tensión. 

38. ¡GRACIAS! “Todo lo puedo en Cristo que me fortalece” SESIÓN N°02

39. 39 REALIZAR TAREA ASIGNADA EN B-LEARNING https://www.youtube.com/watch?v=ZL8aZzIgw6I

40. 40 CAMPUS TARAPOTO