Episodio : Materiales compuesto

00:00:00 - Hola qué tal, bienvenidos a ComPodcast. Yo soy Margarito Choa.

00:00:18 - Bueno, pues el día de hoy hablaremos sobre un tema súper interesante, el cual es ¿Qué son los materiales compuestos?

00:00:27 - Y más en específico hablaremos un poco acerca de las fibras de vidrio y la fibra de carbono.

00:00:35 - Y por eso el día de hoy nos acompañan la ingeniera Miriam Quinn y el ingeniero Mauricio Rangel.

00:00:43 - Bienvenidos, ¿qué te parece Miriam si nos cuentas un poco acerca de qué son los materiales compuestos?

00:00:51 - Claro que sí, Maggy, para empezar pues un buen día para ustedes, para las personas que nos están escuchando y vamos a empezar a hablar un poquito de estos materiales compuestos, pues no son otra cosa más que aquellos que están formados por dos o más componentes distinguibles entre ellos para saber que estamos hablando de un material compuesto o saber que realmente es un material compuesto, debemos asegurarnos de que se cumplan algunos requisitos. El primero de ello pues es que sean materiales disímiles, es decir que sean diferentes entre ellos, esto porque vamos a tener una matriz y un refuerzo. ¿Qué va a ser esta matriz? Pues va a ser el material más abundante en nuestro sistema, es decir el principal, puede ser polimérico, que son los más comunes, puede ser cerámico o metálico y a esta matriz se le va a aplicar el refuerzo, que este va a ser un material que aunque sea disímil tiene que ser afín a nuestro material matriz y pues esto para que le agregue resistencia, es decir para que al combinar sus propiedades materiales y refuerzo, tengamos un material con mejores propiedades.

00:02:13 - Estos materiales compuestos surgen de la necesidad del hombre de obtener materiales que combinen las propiedades de los cerámicos, los plásticos, los metales. Es decir, que juntemos propiedades que rara vez se dan juntas en un mismo material.

que ejemplo podemos dar pues en la industria del transporte. Necesitamos tener materiales más ligeros, rígidos, pero que a la vez sean resistentes al impacto para que pues tengamos mayor seguridad tanto los usuarios como las personas que están fuera. Entonces creo que eso sería grandes rascos, nos estima, Mauricio, ¿quiera añadir un poquito más a esta introducción?

00:03:04 - Sí, claro que sí. Muy buen día a todos y Maggie Miriam. Yo les puedo mencionar que los materiales compuestos vienen siendo combinaciones macroscópicas de dos o más materiales diferentes que poseen una interfaz discrete reconocible que lo separa. Debido a esto las propiedades no son más o menos en todo su volumen.

00:03:27 - Si bien, algunos materiales compuestos son naturales, como puede ser la madera y el hueso, la gran mayoría de los materiales utilizados en la actualidad son diseñados y fabricados por el hombre.

00:03:38 - Esta familia de materiales surgen en la necesidad de obtener lo que viene siendo la combinación de las propiedades que difícilmente se encuentran por sí solas, como pueden ser en los cerámicos, en los polímeros, o en los metales, y básicamente otra forma de un ejemplo donde podemos aplicar los materiales compuestos, yo les puedo mencionar acerca de la industria aeroespacial, aeronáutica, automovilística, es todo debido a las sorprendentes propiedades mecánicas y ligereza que pueden obtenerse, aunque también los podemos encontrar en el casco de algunos barcos, en el cuadro de algunas bicicletas de competición y en palas de algunos aerogeneradores, nosotros les hablaremos acerca de un poco de lo que va a ser la fibra de vidrio como refuerzo y la fibra de carbono también como refuerzo. No sé si ya me haces alguna pregunta, Maggie.

00:04:36 - Sí, pues gracias por su introducción, pero ¿qué te parece, Mau? Si ya nos platicas más acerca de qué es la fibra de vidrio, de carbono, perdón.

00:04:49 - Sí, claro que sí. Bueno, la fibra de carbono es una forma de grafito en la cual estos láminas son largas y delgadas.

00:04:57 - Este manojo de cintas o fibras las podemos empaquetar entre sí para formar lo que viene siendo las fibras y de ahí es lo que de donde viene el nombre.

00:05:07 - Para obtener lo que viene siendo la fibra de carbono, el secreto consiste en lo que viene siendo un precursor y el elegido fue el polyacrylonitrilo.

00:05:17 - Este precursor es una sustancia que resulta indispensable para producir otra diferente gracias a su participación en una reacción química. Esta definición les podría decir que está un poco simplificada pero es lo suficiente precisa para que podamos intuir su rol sin entrar en detalles complicados. Entonces el poliacril o nitrilo es un polímero que se emplea habitualmente entre otras cosas para fabricar las fibras sintéticas de muchas de las prendas que utilizamos hoy en día. Toda la ropa en cuya etiqueta parece la palabra acrílico, la contiene y pues como les decía también lo podemos encontrar en lo que viene siendo la industria de la

00:06:01 - Ok, y normalmente ¿dónde podemos encontrar la fibra de carbono?

00:06:10 - Habitualmente la podemos encontrar en cualquier lado, como puede ser en la aviación, en la espación electrónica, en artículos deportivos, en carrocerías.

Últimamente se ha utilizado lo que viene siendo la fibra de carbono para las carrocerías, pues absorbe lo que viene siendo el impacto y aparte son muy resistentes.

00:06:31 - Ok, se utiliza en muchas cosas, pero por qué lo utilizamos tanto, qué propiedades le destacan o por qué se utiliza tanto.

00:06:42 - Bueno, lo que sucede Maggie es que tiene una alta resistencia y un módulo de elasticidad también muy alto.

00:06:50 - Tiene una resistencia a la fatiga, tiene una buena adición a la resina, es un poco tenaz, tiene buen comportamiento térmico.

sus diómetros de las fibras rondan entre los 7 y 9 micras y está puesto con una resistencia y así mismo un automódulo, pero si quieres también te puedo mencionar cómo es su fabricación.

00:07:14 - Si claro, cuéntanos un poco. Bueno, la fabricación del carbono a partir del poliacrilo nitrilo lleva lo que en sí son cuatro pasos que viene siendo la fibrización, la estabilización, carbonización y grafitización.

00:07:36 - Esto lo podemos poner como requiere un proceso químico complejo en el que no es necesario que profundicemos básicamente, les puedo mencionar que para entenderlo rápidamente es necesario calentar el polímero original varias veces, además de que cada una de estas interacciones lleva a cabo de una temperatura más alta y que a medida que se somete el poliacrilo nitrilo a temperaturas más y más altas se va alterando su estructura atómica de manera que después de expulsar los átomos de hidrógeno primero y después los de nitrógeno el polímero queda conformado casi exclusivamente por cabo por carbono lo que nos da o los que nos proporciona lo que viene siendo la estructura completa del carbono o del grafito en este caso, que son láminos alargadas, que al final van a conformar lo que viene siendo la fibra de carbono.

00:08:25 - Wow, es un proceso bastante complejo al parecer.

00:08:32 - Sí, claro, que sí, es un poquito complicado de entender, pero sí, gracias a ti, por la invitación.

00:08:42 - Y tú, Miriam, puedes saber, cuéntanos un poquito, pláticanos acerca de la fibra de vidrio que es, cómo se hace para que se utiliza todas esas características?

00:08:53 - Bueno, pues la fibra de vidrio, si bien es un material relativamente nuevo, es decir, que estamos empezando a utilizar actualmente, este pues su auge ha venido más o menos de los 60 para acá, pero realmente las primeras vidrios de vidrio, déjame decirte que pues surgieron por allá más o menos en los años 1700 y algo. ¿Por qué? Pues porque se empezaba afundiendo el extremo de una varilla de vidrio. No sé si has visto cómo hacen algunas esculturas de vidrio, lo que llaman, por ejemplo, vidrio soplado, este que pues está ahí con el calor y lo pueden ir jalando y dándole forma pues más o menos así fue como, fue como empezó o es decir esto es como que el precursor pues de la fibra de vidro. En esta varilla que te comento se fundía el extremo y la gota que salía pues se iba sujetando a una rueda tiratoria y esto pues no se iba, bueno, les iba, si no estaba yo en ese tiempo, les ayudaba a estirar e ir jalando este helado de fibra.

00:10:10 - Después, pues ya con el tiempo empezaron a hacerse un poquito más de investigaciones, ya se produjo un poquito más en forma a lo que fue la fibra de vidrio, pero esto ya está más o menos 1980, o sea, te digo más o menos de los 60 para acá y pues el surgimiento fue en 1700.

00:10:34 - Imagínate 200 años sin investigación, sin tratar de desarrollar esto, pues nos perdimos de mucho.

00:10:42 - Entonces, pues no le ponen atención a lo importante, pero bueno, ya tenemos aquí este material que nos está ayudando muchísimo. Pues es un material básicamente en forma de fibras de hilos y así lo queremos llamar y son obtenidas pues directamente del vidrio.

00:11:04 - Podemos tener diferentes procedimientos, por ejemplo, estirado de vidrio por centrifugación, así se le llama, y pues la fibra va cayendo sobre un disco y este disco pues va rotando rápidamente y de ahí lo que se obtiene es un material llamado lana de vidrio el otro método por el que se puede fabricar es por el estirado mecánico de vidrio este si es un poquito más a este que les comento de cómo se obtienen las figuras con vidrio soplado que es pues con el vidrio muy muy muy caliente en su punto de fusión se va se va dejando caer sobre un disco y ahí manualmente se va se va rotando y pues se obtiene lo que se llama seda de vidrio cual sería la diferencia pues en el en el diámetro que va a tener nuestra fibra en el de lana de vidrio es un poquito más grande el diámetro y en el de seda de vidrio es más pequeño es decir tenemos fibras más finas, ¿qué más? Pues, ¿qué te puedo decir? No sé si tengas alguna pregunta, aplicaciones o algo que quieras saber en específico. Pues sí, o sea, nos habías comentado que los materiales compuestos tienen que tener una matriz. Normalmente, ¿qué tipo de matriz es la que tiene la fibra de vidrio? Pues providen directamente de lo que es este el vidrio entonces en este caso estamos hablando de de un refuerzo sería evaluar qué tipo de matriz estás teniendo y para qué aplicación la quieres obviamente no por ejemplo no podemos usar este refuerzo para una matriz cerámica que vamos a utilizar dentro del cuerpo humano. ¿Por qué? Pues porque no va a ser biocompatible con el cuerpo de la persona. No podemos utilizar este refuerzo en una en una matriz, por ejemplo, metálicas y las aplicaciones que vamos a utilizarnos son las adecuadas. Es decir, tenemos que evaluar qué aplicación es la que le queremos dar, en dónde vamos a utilizar, que tantos esfuerzos va a haber alrededor de este material para así poder decidir si se puede a lo mejor si podemos utilizar una matriz metálica pero no se es más conveniente por su resistencia, utilizar la fibra de carbono que la fibra de vidrio es una cuestión de evaluar todos estos factores para así poder decidir qué tipo de matriz podemos usar o si este tipo de refuerzo es el más conveniente. O sea, si, si tiene aclaritud duda.

00:14:03 - Sí, es muy interesante, la verdad, Julia.

00:14:06 - Este, ¿qué te parece si nos cuentas también un poco acerca de sus propiedades que tiene ese tipo de fibra?

00:14:13 - Sí, claro, pues tiene, mira, entre sus propiedades es que es muy resistente.

00:14:20 - Eso sí, pues también tiene como que sus pros y sus contras.

00:14:26 - Entonces, por ejemplo, condiciones a favor o propiedades a favor que tiene, pues es que tiene un alto grado de absorción, es inerte, es incombustible, eso es muy, perdón, eso es muy importante que no sea peligrosa en situaciones de la vida diaria.

tiene propiedades acústicas, esto podría ser pues en lugares donde necesites que el sonido sea más envolvente o, por ejemplo, si quieres aislar el ruido, este material te va a ayudar ahí, en que otro, pues es aislante térmico también, es inerte como yo lo había dicho y algo muy importante es que es permanente, es decir, te puede durar muchos años, eso sí también depende de las condiciones en las que lo estés usando, y no va a ser afectado por hongos, no vas a tener problemas de descomposición por, no sé, por putrefacción, los insectos, los ruedores no se lo pueden, se lo pueden comer, que no pueden por la alta resistencia que presenta, pero pues que como te decía, también tiene sus contras. Entonces, por ejemplo, una sería en la temperatura, no la vas a poder encontrar en sistemas o lugares donde tengas temperaturas mayores a los 260 grados.

00:16:03 - Entonces, pues ahí se hay que tener cuidado en qué parte lo estás usando. Qué otra cosa podría ser en pues si aunque si te dura varios años también se te puede modificar con el tiempo puedes pues presentar este deformaciones en su estructura y en su forma pero también se va a volver quebradiza esto en qué momentos pues en especial si si lo tienes en cambios normales por así decirlo pero muy extremos entre en el ambiente es decir que lo tengas bajo los rayos del sol y que pues todo el día expuesta al sol y después toda la noche con un frío extremo no sé por ejemplo en un desierto podemos decirlo y aunque sí te va a durar bastante tiempo pues vas a vas a tener modificaciones en este material ya con el tiempo otra que pues me parece muy interesante y ha seguido mucho en investigaciones, es que si te expones a altos niveles de fibra de vidrio, se te puede agredir si tienes problemas de asma o de bronquitis.

00:17:17 - Entonces imagínate con todo esto del COVID y todavía que tengas asma y que tengas fibra de vidrio cerca, ya te llamabas. Entonces, si tienes contacto directo con esta fibra o con el polvo que transporta, pues eso te puede irritar algunas, algunas partes del cuerpo y agravarte estos problemas respiratorios que ya te comentaba.

00:17:42 - Wow, pues sí, tiene cosas buenas, pero también tiene cosas bastante malas esto, entonces, este, ok, miran, ¿qué te parece si por último nos dices normalmente en qué es utilizado, la podemos encontrar? Sí, mira, donde la podemos usar y donde yo creo que más comentado es en la industria automotriz. Ahí es como que el lugar donde más la vas a encontrar, donde más está aplicando, obviamente pues en porcentajes bajos, que por ejemplo pues un auto ahí vas a estar bastante tiempo y si tienes estos problemas respiratorios que ya te comentaba pues va a representarte un problema entonces más bien lo encontramos en bajos porcentajes en por ejemplo en los discos de los clubs en las pastillas de los frenos esto para reforzarlos en donde más pues en las en las correas del cinturón de seguridad o vaya en el cinturón de seguridad también y ahorita está haciendo un poco más común encontrarlos ahí.

00:18:58 - En qué más te podría comentar en la construcción también para para refuerzo de de fachadas y prevenir grietas en en las paredes.

00:19:09 - Eso también es importante, ya que imagínate en un temblor, pues vas a tener más resistencia.

00:19:15 - Obviamente, si tienes un refuerzo que sea muy resistente, que si no no tienes nada, sobre todo en en zonas donde son muy propensos a temblores fuertes también se puede recobrir el suelo esto sería más como en edificios de varios de varios niveles pues con la misma con la finalidad también la podemos encontrar un poquito en la vida diaria bueno, quizás no tan diaria, pero en sí, en cosas recreativas. Es decir, en algunos deportes así, por ejemplo, en las tablas de surf. Es también en común encontrarla actualmente en palos de hockey, en los baths de baseball. También ya no es solamente utilizar el material que que usan si no metenle un poquito más de recuerzo porque pues con el impacto hay bastante riesgo de que se rompan y pues para estarlos comprando a cada rato pues imagínate el costo que les implicaría. En la industria aeroespacial también no solamente fibra de carbono como nos comentábamos, también podemos encontrar fibra de vidrio obviamente pues en diferentes partes y porque se está usando para diferentes condiciones. Podríamos encontrarlo ahí, por ejemplo, en los ductos de aire y en algunas aplicaciones de la cabina, por ejemplo, en los cinturones, igual en los cinturones que usan, se hacerían como que las más, las que me vienen ahorita a la mente, pues si tengas alguna otra si no pues la verdad si como dice en la vida cotidiana pues si al parecer lo estamos siempre ni siquiera uno se cuenta en donde que es lo que usa por decir dijiste que los en los cinturones de seguridad de los coches o sea a veces uno no tiene ni idea de que están de que están hechas las cosas pues si te lo pones y si dices dices esto me protege pero no sabes no sabes ni de qué está hecho, no sabes ni qué es lo que te está protegiendo.

00:21:24 - Bueno, pues muchas gracias Miriam, pues como vemos este es un tema súper interesante, esto de los materiales compuestos de la fibra de carbono y la fibra de vídeo, son unos temas súper interesantes y muy extensos a la vez.

00:21:40 - Les agradecemos mucho que nos hayan acompañado el día de hoy, que nos hayan enseñado todo este nuevo conocimiento que nos compartieron, que nos compartieron y algo más que quieran agregar.

00:21:56 - No pues por mi parte solamente agradecer a las personas que nos escuchan y pues para cualquier duda o comentario pues por ahí estamos.

00:22:05 - Estamos atentos a nuestras redes sociales, nuestro correo.

00:22:12 - ¿Dumamos algo que nos quieran agregar?

00:22:15 - Claro que sí, tenemos pues para agradecer a todos por el podcast, por el escuchar, pues investigan un poquito acerca de las fibras de carbono de vero y de sus aplicaciones ya que son pues muy interesantes en todo el área que abarca estos temas.

00:22:35 - Sí, pues yo espero la verdad que este pronto nos puedan volver a acompañar con otro de sus temas súper interesantes, cosas que ustedes saben y pues esto sería todo por hoy.

00:22:48 - Esto fue con podcast y nos vemos pronto.