Polímeros y Materiales Cerámicos

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Questions and Answers

¿Qué ocurre con un polímero al descender por debajo de su temperatura de transición vítrea (Tg)?

Se vuelve más flexible y elástico.

Se transforma en un líquido.

Mantiene sus propiedades iniciales.

Se torna quebradizo. (correct)

¿Cuál de las siguientes características no se asocia típicamente a los materiales cerámicos?

Poseen alta ductilidad. (correct)

Son frágiles y duros.

Son cristalinos a escala atómica.

Son sensibles a cambios de temperatura.

En la curva del volumen específico frente a la temperatura, ¿qué ocurre a la temperatura de transición vítrea (Tg) de un material amorfo?

Aumenta el volumen de manera constante.

Se mantiene constante.

Disminuye abruptamente.

Hay un cambio en la pendiente. (correct)

¿Qué tipo de compuestos forman los materiales cerámicos?

Compuestos iónicos y parcialmente iónicos. (D) Signup and view all the answers

¿Qué se describe incorrectamente sobre el estado vítreo de un polímero?

Es un estado donde el polímero es quebradizo. (D) Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre la protección de materiales es incorrecta?

La soldadura es menos efectiva que los remaches para unir materiales. (B) Signup and view all the answers

¿Qué efecto tiene un mayor grado de polimerización en un polímero?

Aumenta la resistencia mecánica y la viscosidad. (A) Signup and view all the answers

En términos de propiedades mecánicas, ¿cuál de las siguientes características es verdadera sobre los polímeros?

Son más dúctiles que los metales. (A) Signup and view all the answers

¿Cuál de los siguientes tipos de polímeros está formado exclusivamente por un único tipo de monómero?

Homopolímero. (D) Signup and view all the answers

Cuál de los siguientes recubrimientos no se considera un método de protección?

Corrosión galvánica. (A) Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre la corrosión es correcta?

La corrosión puede ser visible e invisible. (B) Signup and view all the answers

¿Qué porcentaje del acero producido globalmente se utiliza para sustituir acero corroído?

50% (B) Signup and view all the answers

¿Cuál de los siguientes factores NO contribuye a la corrosión de los plásticos?

Uso en ambientes secos (B) Signup and view all the answers

La corrosión metálica se produce de manera diferente según el material. ¿Cuál de los siguientes metales NO se menciona como susceptible a la corrosión en combinación con el aire?

Aluminio (D) Signup and view all the answers

Durante la corrosión de una tubería de acero en una central térmica, ¿cuál fue la reducción de espesor que sufrió?

10 mm a 1.5 mm (A) Signup and view all the answers

¿Cuál es el efecto de los sulfatos (SO4^2-) en el hormigón armado?

Provocan un aumento del volumen, llevando a fisuración. (B) Signup and view all the answers

¿Qué acción se debe realizar para proteger un material de la corrosión?

Elegir un material adecuado según su función y entorno. (A) Signup and view all the answers

¿Qué sucede cuando un metal es más difícil de extraer?

Se vuelve más susceptible a la degradación por corrosión. (A) Signup and view all the answers

¿Qué componentes del hormigón reaccionan con el CO2 para formar CaCO3?

Ca(OH)2. (C) Signup and view all the answers

¿Cuál es una de las estrategias para diseñar materiales que eviten la corrosión?

Impedir la formación de celdas galvánicas. (B) Signup and view all the answers

Study Notes

Corrosión - Tratamientos

Los materiales se degradan por fatiga (uso y aplicación de fuerzas) y corrosión (o una combinación de ambos).

Corrosión

La corrosión es la interacción de un material con su entorno, produciendo un cambio químico y deteriorando sus propiedades.
El acero se corroe a una velocidad de una tonelada cada 90 segundos, mundialmente.
Aproximadamente, el 50% de la producción mundial de acero se utiliza para reemplazar el acero ya corroído.
La agresividad de los ambientes y los avances tecnológicos hacen que aumente la pérdida por corrosión.
La ecuación química de la corrosión del hierro es Fe + O₂ → óxido de hierro.

Corrosión acelerada por un fluido

La ruptura de una tubería en una central térmica, por vapor a alta temperatura, presión y velocidad, redujo el espesor de la tubería de 10 mm a 1,5 mm.

Corrosión - Cavitación

La corrosión por cavitación se ilustró con un rotor de hierro de una bomba.

Corrosión visible y corrosión invisible

No todos los procesos de corrosión son visibles a simple vista; la corrosión puede ocurrir internamente en el material.
Se muestra la corrosión de una farola de acero por la acción del viento y la corrosión esperada en tuberías de cobre.

Algunas cuestiones sobre corrosión

Todos los materiales se corroen, aunque algunos a una velocidad mayor.
Los mecanismos de corrosión no son los mismos para todos los materiales. Los mecanismos dependen del tipo de material.

Corrosión metálica

La corrosión se observa en varios ejemplos como: plata en el aire, cobre en el aire, cobre en agua de mar, bronce (Cu+Sn) en el aire, plomo en aceite, y plomo en agua.

Corrosión cerámica

Se muestra la corrosión de cemento en la atmósfera, granito en ambientes con bacterias, arenisca en una atmósfera y caliza en agua.

Corrosión de plásticos

Un ejemplo de corrosión de plásticos es la degradación de un plástico biodegradable expuestos a la atmósfera.
Otro ejemplo de corrosión de plásticos es la decoloración e hinchamiento de plástico por ciclos de calor y frío, así como exposición a luz solar y líquidos de frenos.

Descomposición fotoquímica de un plato de plástico

La exposición del plato de plástico a la luz solar muestra una descomposición fotoquímica a lo largo del tiempo (60-120 días, 90-150 días, 6-12 meses).

¿Por qué se corroen los materiales?

Los materiales en su estado natural están corroídos y mezclados con otras sustancias; su transformación a un estado puro requiere energía.
La corrosión implica la anulación de los procesos de tratamiento y formación de materiales.
Cuanto más difícil es extraer un metal, es más susceptible a la corrosión.

Cloruros, CO2 y oxígeno en hormigón armado

Los materiales corrosivos como cloruro, CO2 y oxígeno se disuelven en el agua y penetran en la estructura del hormigón armado, distribuyéndose a través de la red de poros.
El CO₂ reacciona con Ca(OH)₂ en el hormigón, formando CaCO₃ y disminuyendo el pH, lo cual corroe el acero y modifica las propiedades del cemento.
Se muestra hormigón contaminado por cloruro.

Sulfatos (SO₄²⁻) en hormigón

La acción de los sulfatos (MgSO₄) en el hormigón implica la sustitución de Ca²⁺ por Mg²⁺, formando CaSO₄ y Mg(OH)₂.
Los cristales de etringita causan un aumento del volumen del hormigón, produciendo fisuración.

Corrosión de metales

Se muestran ejemplos de la corrosión metalica en estructuras como la Torre Eiffel y un faro.

Degradación de polímeros

Se muestran ejemplos de la degradación de polímeros.

Protección frente a la corrosión

Se muestra la protección contra la corrosión.
Para proteger estructuras o materiales, se debe: elegir el material adecuado, diseñar el material de manera adecuada y utilizar métodos de protección adecuados.

Elegir el material adecuado

La elección del material depende de la función y del entorno en el que se aplicará el material.
Se muestran la aplicación del hierro y del titanio como ejemplos para la elección del material.

Diseñar el material de modo adecuado

Se debe evitar la formación de celdas galvánicas usando dos metales con comportamientos corrosivos muy diferentes.
Las uniones de materiales con un racor de polímeros se muestran como un diseño adecuado para la protección de la corrosión.
El área del metal oxidado debe ser mayor que el área del metal que no se oxida.
Para esto, se debe diseñar el material que se debe proteger y las partes del material que van a estar en contacto.
Utilizar soldadura o uniones adhesivas en lugar de remaches o tornillos.

Utilizar métodos de protección

Recubrimientos: pinturas, recubrimientos metálicos y recubrimientos de óxidos metálicos.
Protección catódica: método utilizado para la protección de tuberías enterradas utilizando un ánodo de sacrificio (Mg, Zn).
Se muestra protección de una estructura en agua de mar.
Inhibidores: sustancias que disminuyen la velocidad de corrosión formando películas finas sobre la superficie de los materiales para una protección temporal.

Polímeros

Los polímeros son sustancias orgánicas, generalmente de origen natural o artificial, formados por la unión de moléculas de bajo peso molecular (monómeros).
Número de monómeros en un polímero puede ser miles o millones.
La polimerización es el proceso por el que el monómero se convierte en un polímero.
Los ejemplos incluyen PVC, policloruro de vinilo.
Grado de polimerización (n): número de unidades repetidas en una cadena polimérica. Mayor n significa mayor resistencia mecánica y viscosidad.
Tipos de polímeros: homopolímeros (mismo monómero), copolímeros (dos o más monómeros diferentes), lineales (repetición de uniones lineales), ramificados (cadenas laterales), entrecruzados (enlaces entre cadenas).
Clasificación de polímeros según sus propiedades térmicas:
Termoplásticos. Las cadenas son lineales o ramificadas, se funden sin descomponerse y son fáciles de reciclar sin degradación.
Termoestables. Las cadenas son reticuladas, más resistentes y menos flexibles. Su estructura se endurece al calentarse y no se derriten.
Elastómeros. Las cadenas son flexibles con cierto grado de entrecruzamiento, se deforman elásticamente sin cambios permanentes, son elásticos.
Estado de polímeros: amorfo (cadenas desarregladas), cristalino (cadenas ordenadas), semicristalino (partes ordenadas y desordenadas).
Grado de cristalinidad y propiedades: aumenta la densidad, aumenta la rigidez y la resistencia, y aumenta la resistencia térmica. El polímero amorfo es transparente y el semicristalino es opaco.
Temperatura de transición vítrea (Tg): temperatura donde el polímero amorfo pasa de duro a flexible o de quebradizo a gomoso.
Propiedades térmicas de los polímeros: la temperatura de transición vítrea, estado de goma, estado vítreo y estado cristalino.
Ejemplos y propiedades de polímeros como polietileno HD, LD, polipropileno, etc.

Polímeros en la construcción

Ejemplos de uso de polímeros en la construcción: aislamiento, revestimientos, carpintería, cubiertas, aislamiento eléctrico, tuberías.

Cerámica

Son compuestos formados por elementos metálicos y no metálicos con enlaces iónicos, con altas temperaturas de fusión, son frágiles, duros con baja tenacidad y ductilidad.
Son muy sensibles al cambio de temperatura.
Los cerámicos pueden tener una estructura no cristalina (vidrio).
Ejemplos de cerámicas: ladrillos, cemento, tejas, óxidos, carburos.
Silicatos, sílice, alúmina: componentes importantes de las rocas y la corteza terrestre.
Ejemplos de nuevos cerámicos: Al₂O₃, SiC, Si₃N₄.
La unidad básica de los vidrios es SiO₄.
Propiedades de los vidrios: muy viscosos, altas temperaturas de fusión.

Hormigón

Hormigón convencional: material compuesto de áridos, aglomerante (cemento) y agua.
Áridos: materiales granulados resistentes (arena, grava, gravilla).
Clinker: producto granulado obtenido por la calcinación de caliza y arcilla utilizado para la fabricación de cemento.
Composición química del clínker: SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, CaO, MgO, Na₂O + K₂O, SO₃, CaO libre.
Hormigón polimérico: material que sustituye una parte o todo el cemento con polímeros, mejorando las cualidades físicas y mecánicas.
Propiedades: resistencia mecánica, poco permeable, resistencia a la corrosión, falta de porosidad, estabilidad dimensional, absorción de vibraciones, fácil coloración, resistencia al impacto.

Metales y aleaciones

Composición: hierro y acero, aceros de baja y alta aleación, fundiciones, otros metales (Mg, Ti, Al, Cu).
Aleaciones no férreas: aleaciones de cobre y aluminio.
Estructura cristalina: BCC (cuerpo centrado), FCC (cara centrada).
Tratamiento térmico: recocido, normalizado, templados, ensayo Jominy.
Componentes: carbonos y aleaciones.
Propiedades mecánicas de los metales (diagramas tensión-deformación).
Tratamientos superficiales: cementación y nitruración.

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Description

Este cuestionario evalúa el conocimiento sobre los polímeros y materiales cerámicos, incluyendo su comportamiento térmico y propiedades. Se cubrirán temas como la temperatura de transición vítrea, características de los materiales y la polimerización. Prepárate para poner a prueba tus conocimientos en este ámbito de la ciencia de materiales.