informe de investigación sobre materiales metálicos y polímeros

Universidad Tecnológica de Panamá
Facultad de Ingeniería Mecánica
Licenciatura en Ingeniería Aeronáutica
Ciencia de los materiales
Propiedades de los materiales
Estudiante(s):
Angel Aguilar
Cédula(s):
9-763-64
Profesor:
Plinio Hines
Grupo:
1AA132 - Lab B
Fecha:
01/04/2024
**Fuente: Times New Roman **Título: Tamaño 14, Negrita **Contenido: Tamaño 12
Introducción
Buena día profesor, en el siguiente experimento de laboratorio veremos información
simple pero muy interesante acerca de los materiales y todas sus características, de que
están compuestos, su tipo de material, propiedades, composición química, entre muchas
otras cosas.
Para empezar, tomaremos 2 materiales con propiedades distintas, uno está en la
rama de los metales y en otro en los polímeros, los usaremos y pondremos 3 pruebas
diferentes para ver su comportamiento ante la dureza, flexibilidad, rigidez, resistencia a los
golpes y resistencia al calor.
Por consiguiente, mediante los resultados de las pruebas observaremos su
comportamiento, mediante esto estudiaremos y investigaremos las propiedades de estos 2
materiales, que los componentes, como se comportan sus moléculas, porque son como son,
como se crean, entre otros.
Por ultimo realizaremos una comparación entre los 2 materiales, como se relacionan
y sus diferencias, sus usos en el ámbito laborales, como la construcción o fabricación de
componentes mecánicos, eléctricos y cosas básicas en el día a día.
Marco Teórico
Alambre galvanizado
¿Qué es el alambre galvanizado?
El alambre galvanizado es un tipo de alambre que ha sido recubierto con una capa de zinc
mediante un proceso de galvanización. Durante este proceso, el alambre se sumerge en un
baño de zinc fundido, lo que crea una capa protectora sobre su superficie. Esta capa de zinc
proporciona al alambre una mayor resistencia a la corrosión, lo que lo hace ideal para su uso
en proyectos que están expuestos a la humedad o a condiciones ambientales adversas.
Usos del alambre galvanizado y sus beneficios en sus proyectos
El alambre galvanizado tiene una amplia variedad de usos en diferentes industrias y
proyectos. Una de las aplicaciones más comunes es en la construcción de cercas y mallas. El
recubrimiento de zinc le confiere al alambre una mayor durabilidad, lo que lo hace resistente
al desgaste y a la oxidación a largo plazo. Además, el alambre galvanizado es utilizado en
proyectos de jardinería, como soportes para plantas trepadoras o en la construcción de jaulas
para animales. Su resistencia a la corrosión lo convierte en una opción confiable incluso en
ambientes húmedos.
En el ámbito de las manualidades y el bricolaje, el alambre galvanizado es un material
versátil. Se puede utilizar para la creación de joyería, esculturas, artesanías y muchas otras
creaciones. Su maleabilidad permite doblarlo y darle forma según las necesidades del
proyecto. Además, el acabado galvanizado le agrega un aspecto estético atractivo.
Beneficios del alambre galvanizado en sus proyectos
El alambre galvanizado ofrece varias ventajas que lo convierten en una opción popular en
diferentes proyectos. Su propiedad anticorrosiva es una de las principales ventajas, ya que el
recubrimiento de zinc protege el alambre de la oxidación y la corrosión, incluso en ambientes
agresivos. Esto significa que el alambre galvanizado tiene una vida útil más larga en
comparación con otros tipos de alambre.
Otra ventaja importante del alambre galvanizado es su facilidad de manipulación. Debido a su
maleabilidad, se puede doblar, cortar y dar forma de manera sencilla, lo que facilita su uso en
diferentes aplicaciones. Además, el alambre galvanizado es relativamente económico en
comparación con otros materiales, lo que lo hace atractivo desde un punto de vista financiero.
Por último, el alambre galvanizado es respetuoso con el medio ambiente, ya que es 100%
reciclable. Al elegir este tipo de alambre, usted contribuye a la sostenibilidad y al cuidado del
planeta.
De que está compuesto
El alambre galvanizado está hecho principalmente de acero, que es una aleación de hierro y
carbono. La capa de zinc que recubre el alambre se forma a través de un proceso de
galvanización, donde el alambre de acero se sumerge en zinc fundido o se recubre con zinc
mediante electroplatación. Por lo tanto, las moléculas principales en el alambre galvanizado
son las del acero (principalmente hierro y carbono) y las del zinc.
El acero galvanizado es una aleación de hierro y carbono, similar al acero común. Sin
embargo, lo que lo distingue es que está recubierto con una capa de zinc para protegerlo
contra la corrosión. La composición química específica puede variar ligeramente dependiendo
del proceso de galvanización utilizado y de la calidad del acero, pero también el acero
galvanizado contiene:
Hierro (Fe): El componente principal del acero, que proporciona su estructura básica.
Carbono ©: Ayuda a determinar las propiedades mecánicas del acero, como su resistencia y
dureza.
Zinc (Zn): Forma la capa protectora sobre el acero para prevenir la corrosión. La cantidad de
zinc puede variar, pero generalmente constituye una pequeña fracción del acero galvanizado.
Otros elementos también pueden estar presentes en cantidades muy pequeñas como
impurezas, pero la composición principal es hierro, carbono y zinc.
Policarbonato
El policarbonato es un material sintético catalogado dentro del grupo de los termoplásticos,
también conocidos como plásticos de ingeniería. Se trata de un polímero formado por cadenas
de carbonato. Gracias a ello posee propiedades fantásticas para la construcción y creación de
estructuras, piezas de ingeniería y mucho más.
Origen del policarbonato
El origen del policarbonato se sitúa en 1928, aunque en aquella época la tecnología todavía no
estaba suficiente desarrollada como para aprovechar el material y pasó como un gran
desconocido durante décadas.
No fue hasta 1952, cuando H. Schnell descubrió este plástico trabajando en los laboratorios
de Bayer que empezaría a dársele utilidad. Poco después, y de forma aislada, D.W. Fox
también lo descubrió en su laboratorio en 1955.
Tras una primera etapa de análisis, en 1958 comenzó la producción industrial. No obstante, el
material tardó bastante tiempo en colocarse en el mercado de forma masiva, por lo que hasta
1982 no empezó a tener éxito. Dado que el nombre como compuesto de este material
resultaba fácil de recordar, se mantuvo igual para su uso comercial.
Composición química del policarbonato
Como hemos mencionado, el policarbonato es un polímero. Concretamente, se trata de un
tecnopolímero formado por moléculas de Bisfeno-A (BPA) que han reaccionado al fogsfeno y
que están unidas en forma de cadenas con grupos de carbonato.
Propiedades físicas del policarbonato
El policarbonato es un material con unas propiedades muy concretas que lo sitúan como uno
de los más útiles en la industria. En este sentido, cabe destacar:
1,20 g/cm³
RANGO DE
T E MPERAT URA DE
USO
-100 ºC
hasta +135
ºC
PUNT O DE FUSIÓN
250 ºC
CO MB US TIBIL IDAD
Ignífugo
En este sentido, se trata de un material con una densidad relativamente baja, lo cual lo hace
ligero. Además, resiste bien la temperatura, aunque tiene un punto de fusión bajo, por lo que
es muy fácil trabajar este materiales. Además, es ignífugo, por lo que es un buen aislante
contra el fuego.
Propiedades mecánicas
100-150%
Elástico
DURE ZA
M70
Baja
RES IST ENCIA
A LA
AB RASIÓ N
10-15
mg/1000
ciclos
Baja
RES IST ENCIA
A LA
CO MPRE NSIÓ N
>80
MPa
Bastante
resistente
RES IST ENCIA
A LA
T RACCIÓ N
55-75
MPa
Bastante
resistente
RES IST ENCIA
AL I MPACTO
600-850
J/m
Muy
resistente
T ENSIÓ N DE
FL UE NCIA
65 Mpa
Muy
resistente
No
Se raya
fácilmente
No
Imposible
reparar
bien
RES IST ENCIA
A RAYADURAS
RE PARACIÓ N
A nivel mecánico, el policarbonato es muy particular. Se trata de un material relativamente
elástico, por lo que aguanta bien la presión tirante. Cabe añadir que al ser una sustancia más
bien blanda, es muy resistente a impactos y soporta bien la comprensión. No obstante, eso
también hace que sea fácil de rayar y, en circunstancias de rotura, es más sencillo sustituirlo
que repararlo.
En cualquier caso, es extraño que este material se rompa dada su gran resistencia y
estabilidad. De hecho, es 250 veces más resistente que el vidrio y 30 veces más resistente que
el acrílico. Es por eso que se convierte en un material incluso a prueba de balas si tiene
suficiente espesor. El mayor problema sucede cuando el policarbonato se somete a grandes
esfuerzos durante mucho tiempo. Dada su maleabilidad, el material puede deformarse de
forma irreversible o, en circunstancias excesivas, quebrarse.
Propiedades eléctricas
El policarbonato está considerado como un magnífico aislante eléctrico. Es por eso que, unido
a su cualidad resistente, su uso como protector en la industria es generalizado.
Propiedades ópticas
1,585 ± 0,001
Í NDICE DE T RANS MISIÓ N
L UMÍNICA
90% ±
1%
A nivel óptico, se trata de un material altamente transparente, aunque no protege
especialmente bien de los Rayos UVA. Debido a esto, si no se trata con una capa protectora,
termina adoptando un tono amarillo con el tiempo si está a la intemperie.
Ventajas del policarbonato como material
Las ventajas del policarbonato son las siguientes:
Fuerte: Soporta muy bien los impactos.
Transparente: Transparencia u opacidad según se desee.
Maleable: Muy maleable y fácil de trabajar, pero muy resistente a la deformación térmica,
por lo que mantiene su integridad.
Rígido: Rígido y estable en su forma final.
Flexible: Es flexible a temperatura ambiente, pero recupera su forma con facilidad.
Resistente: Aguanta cualquier inclemencia del tiempo.
Aislante: Protege de la electricidad y es ignífugo.
Barato: Es un material muy asequible.
Ligero: Es poco pesado y fácil de transportar.
Reciclable: Se puede reutilizar fácilmente al fundirlo.
Atóxico: En contacto, no supone un riesgo para el ser humano.
Longevo: En condiciones óptimas, es un material que puede durar años sin perturbarse.
Desventajas del policarbonato como material
Por el contrario, las desventajas del policarbonato son:
Sintético: No soporta bien las interacciones con muchas sustancias químicas, como los
ácidos, por ejemplo. Esto lo hace vulnerable frente a muchas reacciones químicas que le
harán perder sus propiedades físicas.
Irreparable: No soporta esfuerzos prolongados y, una vez roto, es casi imposible de reparar
satisfactoriamente.
Hidrólisis: Si se encuentra en contacto con agua durante mucho tiempo y a alta temperatura,
pierde su propiedades físicas.
Usos del policarbonato
El policarbonato es tan versátil que se usa en todo tipo de cosas. Desde una pieza para la
calefacción hasta un cristal antibalas, las opciones son casi infinitas. De entre todas ellas, las
más comunes son:
Alimentación: bidones, garrafas y botellas de agua, moldes de cocina, etc.
Construcción: cubiertas, cerramientos verticales, invernaderos, etc.
Productos: juguetes, material de oficina, CD, DVD, componentes tecnológicos y analógicos,
cajas, piezas de vehículos y maquinaria, etc.
Seguridad: Cristales de alta seguridad y escudos de la policía.
Contenido – Desarrollo
Para este material realizamos 3 pruebas distintas

Flexibilidad

Resistencia a golpes

Max resistencia al calor
Tarjeta.mp4
Alambre.mp4
Resultados
Alambre galvanizado
Como podemos ver en el vídeo comprobamos lo flexible que es el material realizando
movimientos oscilantes con las manos, después lo golpeamos contra la pared y comprobamos
que tiene resistencia a los impactos, por último, hacemos la prueba de calor y vemos que la
soporta bastante bien por lo que concluimos que es un material maleable, rígido y con alta
resistencia al calor
Esto sucede porque el material este compuesto con acero que es una aleación de hierro y
carbono, estos componentes refuerzan el material haciéndolo rígido y resistente al calor, la
galvanización con zinc lo refuerza y no solo lo vuelve inoxidable, también le aumenta la
capacidad de soportar calor, por ultimo las moléculas de carbono lo hacen maleable y
flexible.
Policarbonato
En el segundo video hacemos las mismas pruebas para el material policarbonato, en la
primera podemos ver qué es bastante flexible, en la segunda comprobamos que también
resiste los golpes y en la última vemos que se derrite ante el calor de la llama, por lo que
podemos concluir que este material es maleable, rígido y con poca resistencia a altas
temperaturas
Este material se comporto de tal manera por sus moléculas internas y los materiales de los que
este compuesto, este material es un polímero orgánico que contiene cadenas moleculares de
carbono e hidrogeno, así como otros elementos como oxígeno, nitrógeno o cloro en su
composición. Cuando se calienta a altas temperaturas, los enlaces químicos en las moléculas
de plástico se debilitan y comienzan a romperse liberando gases y vapores inflamables que
ante la presencia de una de una llama abierta provoca la combustión del plástico.
Entre los dos materiales podemos ver qué hay similitudes tanto en flexibilidad como en
rigidez, pero tiene la diferencia que uno es ciertamente más duro que el otro y además que
soporta más calor el acero galvanizado que el policarbonato, otra diferencia es que uno es
amorfo y el otro es cristalino.
Conclusiones
Podemos decir que fue un trabajo experimental bastante bueno ya que al investigar y leer
acerca de estos 2 materiales aprendí bastante no solo acerca de ellos si no de otros conceptos
como la aleación de dos materiales para crear uno nuevo la forma en la que se comportan las
moléculas en estos materiales, sus características no solo de los dos materiales escogidos si
no de los demás elementos que los componen.
También aprendimos bastante acerca de la fabricación, diseño y utilidades de estos materiales
en distintos ámbitos de campo laborales, como la construcción, la medicina, la tecnología, la
arquitectura, jardinería y agronomía, abarca un amplio grado de usos y con muchos beneficios
a su favor hacen de estos 2 materiales unos bastante importantes en el avance industrial y
tecnológico de la humanidad.
Referencias
https://solvetech.es/que-espolicarbonato/#:~:text=El%20policarbonato%20es%20un%20material,formado%20por%20
cadenas%20de%20carbonato
https://es.wikipedia.org/wiki/Bisfenol_A
https://www.google.com/search?q=que+es+el+fosgeno&client=ms-android-xiaomi-terr1rso2&sca_esv=6533ed6bf036fb2b&sca_upv=1&sxsrf=ACQVn0_N0Y7uqIYDQEfL9wRaD
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https://panelyacanalados.com/blog/que-es-el-acero-propiedades-tipos-y-aplicaciones/
https://www.ateg.es/la-galvanizacion/ventajas-y-beneficios-delgalvanizado#:~:text=ES%20RESISTENTE,la%20oxidaci%C3%B3n%20acelerada%20del%2
0acero
https://fajobe.com.co/descubra-los-beneficios-del-alambre-galvanizado-para-sus-proyectos/
http://www.ub.edu/cmematerials/es/content/policarbonato#:~:text=El%20PC%20se%20obtie
ne%20a,presencia%20de%20sosa%20c%C3%A1ustica%20acuosa
Alambre galvanizado
Ilustración 1. Alambre ciclón
Ilustración 2. Componentes del acero galvanizado
Policarbonato
Ilustración 1. Lamina de policarbonato
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