α β γ α β γ

EXAMEN DE MATERIALES NO METALICOS / CONVOCATORIA -- /-- Junio 2007/2.
BLOQUE: POLIMEROS.
TEORIA ( ELEGIR 2 PREGUNTAS).
1.-(a). De los factores que se enumeran a continuación decir cuales favorecen y cuales disminuyen la
cristalinidad de un polímero.
Regularidad (PE, PP isotáctico):
Ramificaciones:
Rigidez:
Plastificantes :
Simetría:
Sustituyentes voluminosos:
Flexibilidad :
Fuerzas intermoleculares :
(b).- Calcular las densidades del nilón 6.6 y del polietilen tereftalato (PET), sabiendo que tienen una
estructura cristalina triclinica.
-12
-10
(i).- Nilón 6.6: a = 490 pm (1 pm = 10 m = 10 cm ), b = 540 pm. c = 1720 pm, α = 48.5º, β = 77º y
γ = 63.5º. La celda unitaria contiene un simple grupo:
(ii).- PET: a = 456 pm, b = 596 pm. C = 1075 pm, α = 98.5º, β = 118º y γ = 112º. La celda unitaria contiene
un simple grupo:
El volumen de la celdilla unidad triclínica, función de los parámetros de red, viene dado por:
VTRICLINICA = abc 1 − cos 2 α − cos 2 β − cos 2 γ + 2cos α cos β cos γ
Pesos atómicos: C = 12, O = 16, N = 14, H = 1
2.- Esbozar el tornillo apropiado de la máquina de extrusión para los siguientes materiales:
(i).- Polipropileno de viscosidad alta.
(ii).- PVC amorfo
(iii).- Nylón semicristalino
En cada caso, explicar brevemente la razón del diseño del tornillo elegido.
3.- La compuerta (o gate) es un orificio estrecho por el cual el plástico fundido entra en la cavidad del molde
(Figura ) ¿Qué funciones tiene el estrechamiento?.
EXAMEN DE MATERIALES NO METALICOS / CONVOCATORIA -- /-- Junio 2007/2.
BLOQUE: POLIMEROS.
PROBLEMAS (ELEGIR 1).
P1.- Una tubería continua de polietileno de alta densidad (PEAD) esta soportada sobre columnas, las cuales
están igualmente espaciadas. La tubería tiene un diámetro exterior de 90 mm y un espesor de 8 mm.
Determinar el espaciado máximo entre columnas teniendo en cuenta que la tubería no debe tener en ninguna
6
parte una deflexión de más de 10 mm después de un período de tiempo de 10 segundos. La temperatura es
3
de 20 ºC, la densidad del polietileno 970 kg/m , el coeficiente de Poisson 0.41.
Usar los datos de la complianza de fluencia a cizalladura que se dan en la figura 1, juntamente con el
método de superposición tiempo-temperatura para estimar la complianza de fluencia a cizalladura a la
6
temperatura de 20 ºC y en el tiempo de 10 segundos. La relación entre el modulo de elasticidad (E) y el de
cizalladura (G) es: E = 2G(1+υ), siendo υ el coeficiente de Poisson. El momento de inercia de un cilindro de
4
radio R con respecto a su eje es: I = πR /4.
Enumerar las asunciones que se hacen para la extrapolación que se hace a largo plazo de los datos de
fluencia.
Figura1
EXAMEN DE MATERIALES NO METALICOS / CONVOCATORIA -- /-- Junio 2007/2.
P2.- Se desean fabricar 8 piezas rectangulares idénticas de polipropileno, cada una de las cuales pesa 10
gramos, mediante moldeo por inyección. Para ello se usa la disposición del molde (Espiga, canales de
colada, compuertas y cavidades) que se muestra en la figura 1. Si el tiempo de inyección es de 2 segundos y
la temperatura del plástico fundido es de 210 ºC, determinar la presión en la entrada de cada cavidad
2
sabiendo que la presión en la salida de la espiga es de 80 MN/m .
3
3
La densidad del polipropileno es de 909 kg/m , el volumen de la espiga es de 5000 mm y se despreciará el
volumen de las compuertas (gates). El proceso de inyección se puede asumir que es isotérmico y que el
fluido es newtoniano. Se ignorarán las pérdidas de presión en las esquinas.
Las curvas de viscosidad del polipropileno se dan en la figura 2.
Figura 1
Figura 2
EXAMEN DE MATERIALES NO METALICOS /////////////// CONVOCATORIA -- /-- Junio 2007/2.
PARTE : MATERIALES REFRACTARIOS.
TEORIA (3 elegir 2)
1.- Una probeta de material refractario se pesa en seco (P). A continuación se somete en un recipiente
hermético a un vacío y luego se inunda de agua hasta cubrirla totalmente. Sumergida en el agua se pesa (S),
se saca y se pesa húmeda (H).
SE PIDE:
(i).-Determinar en función de las tres pesadas la densidad aparente (ρa), la densidad global (ρg) y la
porosidad abierta (Pa)
(ii).- Si la densidad real del material es , (ρr), obtener la expresiones que nos dan la porosidad total (Pt) y la
porosidad cerrada (Pc).
2.- Formas polimórficas y variedades alotrópicas de la sílice.
¿Sería conveniente que un ladrillo de sílice después de su cocción tuviera en su composición cuarzo?.
Razonar la respuesta.
3.- Enumerar los tipos principales de refractarios aluminosos.
¿Para que se añaden los aglomerantes a la mezcla de materias primas?.
PROBLEMAS (Elegir 1).
P1.- La estructura cristalina del aluminato tricálcico (3CaO.Al2O3) es cúbica con a = 1.5263 nm. Sabiendo
que la celda unitaria contiene 72 átomos de calcio determinar la densidad del aluminato tricálcico y su factor
de empaquetamiento.
DATOS: RAl3+ = 0.053 nm , RO2- = 0.140 nm , RCa2+ = 0.100 nm, MAl = 27 , MO = 16, MCa = 56
P2.- El diseño de un horno exige que el espesor de su revestimiento no puede sobrepasar las 12 pulgadas. El
horno va a trabajar a 2400 °F y se desea que la coraza de acero tenga una temperatura de 200 º F . ¿Puede
diseñarse una pared que satisfaga dichas condiciones, sabiendo que las condiciones ambientales son:
temperatura del aire 80 ºF y velocidad del viento v = 10 mph. ?. El material refractario elegido es PLASTIC
INSULCRETE.