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Técnica de la fibra de vidrio / introduccion / Capítulo 1.

1. INTRODUCCIÓN A LA TÉCNICA DE LOS COMPOSITES FRP (Fiber Reinforced Plastic - PLÁSTICOS REFORZADO CON FIBRA.)

 

La parte mas excitante acerca de los llamados materiales compuestos FRP de aquí en adelanta llamados simplemente Composites FRP o (FV), es que cualquier persona puede fabricar objetos o cosas que nunca antes han sido capaces de hacer, tales como tinas de baño, botes, o una motocicleta!, carrocerías de autos de competencia, canoas, aeroplanos, aviones de modelismo, esquíes acuáticos, botes esculturas, etc. en la medida en que  el moldeo industrial tradicional y la elaboración de moldes han tomado un nuevo giro gracias a que la técnica de la fibra de vidrio ha llegado a ser mas conocida, fácil de usar, y fácil de adquirir.

 

Los CFRP  son fáciles de     entender si usted piensa acerca de algo como un bote. Un bote es duro, no se dobla, y por supuesto no se hunde en el agua. La gente tiene entonces la idea de que se trata de un bote hecho en “fibra de vidrio”.

 

La fibra de vidrio es actualmente una tela tejida. Viene como rollos grandes de 30 yardas, parecidos a una gran alfombra blanca. El material que le hace duro (como un bote) es la resina. La resina es un líquido y es aplicado como tal sobre la tela de fibra.

 

La resina para fraguar necesita de un endurecedor, este también es un liquido el cual cuando se añade a la resina, inicia una reacción que causa el endurecimiento de la resina. Cuando la resina (el plástico) se endurece dentro y fuera del la fibra de vidrio (refuerzo) se tiene un plástico reforzado. La fibra de vidrio es solamente un tipo de refuerzo usado en el trabajo del composites.

 

Cuando la resina y la fibra de vidrio endurecen, estas se fusionan mecánica y químicamente, formando un material compuesto. Para la mayor parte de las aplicaciones, los términos “plástico reforzado”, “composites”, y “fibra de vidrio” pueden ser usados indistintamente.

 

Tienen que disponerse algunas capas de refuerzo y resina para hacer una estructura como la de un bote. El proceso puede tener más complicaciones si usted trata de reducir el peso de su estructura y conseguir ventajas de las propiedades naturales de los composites. Pero no todas las técnicas y refinamientos son difíciles.

 

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1.1  Refuerzos

 

La primera etapa de la selección de materiales es seleccionar el refuerzo, los tejidos de vidrio, Kevlar®, y Grafito (carbón) cubren significativamente los rangos de resistencia y costo. (Kevlar®  es una marca registrada de la E.I. DuPont deNemours Company.)

 a. Fibra de vidrio: La fibra de vidrio reduce dramáticamente el costo. Puede encontrarse en forma de telas de entramados sencillos o en forma de fibras recortadas y entreveradas entre si a esta forma de presentación se le llama CSM. Los CSM[1] (Chopped Strand Mats) son ideales para ejecuciones rápidas mientras que las telas (fabrics) pueden ser usadas para recubrir superficialmente o para aplicaciones donde el peso es el factor crítico.

b. Telas de aramid (Kevlar ®)[2]: Las propiedades naturales de las fibras sintéticas hacen de estas el refuerzo ideal para muchas aplicaciones donde el peso es crítico. Estos son tipos de tejidos mas avanzados que ofrecen un balance natural entre las resistencia a la tensión, compresión y flexura.

Las fibras sintéticas de Aramid ofrecen una extraordinaria resistencia al impacto, lo que les hace ideales para canoas y botes de alto desempeño.

 

c. Telas de fibra de carbon: Es un refuerzo moderno caracterizado por su peso extremadamente liviano, gran rigidez y alta resistencia a la tensión. Las fibras de grafito contienen hasta un 95% de carbón y exhiben la más alta resistencia en la industria de los FRP.

Mientras que las telas de fibra de carbono son las de mas alta resistencia, por lo que se usan principalmente en aeronáutica o autos de competencia. Cuando se necesita también resistencia al impacto, se usan tejidos híbridos que son tejidos con fibras de carbón y kevlar.

 

 

1.2 Resinas

 

El segundo paso  es la selección de la resina, dependiendo de la aplicación UD. puede escoger entre resinas epoxy, poliéster, o vinyl-ester. Además puede empezar a considerar también un “gel coat”.

 

a. Epoxies:Las resinas epoxy ofrecen alta resistencia, alta adhesión y resistencia al impacto. Estos requieren temperaturas de alrededor de 75 grados Fahrenheit (24 ºC) para el curado.

 

b. Poliéster:Las resinas  Poliéster son naturalmente resistentes a la luz ultravioleta y son usadas más ampliamente que cualquier otro tipo de resinas. Estas son menos problemáticas que las epoxy, pero también requieren un cuidadoso mezclado y temperaturas abrigadas del ambiente. Son las mas económicas y por tanto las mas usadas.

 

c. Vinyl Esters:Las resinas Vinyl Ester   son típicamente usadas en aplicaciones que requieren resistencia a la corrosión lo que incluye edificaciones y reparaciones de tanques de almacenamiento de químicos. Las resinas vinyl ester son a menudo descritas como intermedias entre las poliéster y las epoxy porque están entre las dos en lo que concierne al precio y características de manejo.

 

d. Gel Coats:Los llamados “Gel coats” son resinas poliéster especialmente formuladas, generalmente usadas como recubrimientos superficiales tanto de los moldes como de las piezas. Los “gel- coats” dan mejores resultados en piezas fabricadas dentro de moldes y no están recomendados para reparaciones de superficies donde deberían disponerse de pinturas. Los materiales equivalentes a los gel coats de poliester pero en  epoxy son llamados simplemente “revestimientos de superficie” (Surface Coats).

 

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1.3 Herramientas y accesorios

El trabajo de composites es una labor intensiva. Si Usted quiere hacer la tarea tan fácil como sea posible asegúrese de tener muchos contenedores para las mezclas, herramientas de medida, aplicadores, equipo de seguridad, y accesorios.

 

Aplicadores:La aplicación de la resina a una superficie es mejor realizada con una brocha. En cambio el trabajo de saturar y extender la resina dentro del refuerzo requiere rodillos de saturación y planchitas de goma (squeegees). El rociado (spray) es más recomendado para “gel coats” y superficies extensas.                        

 

Mezcla y medida:Es importante medir los totales correctos de resina y endurecedor. Las superficies viscosas son un problema común cuando la resina y el endurecedorno son medidos o mezclados correctamente.

 

Accesorios varios:también debe considerarse la adquisición de equipo de seguridad he higiene, así como herramientas de medida para espesores y temperatura.

Ahora bien, técnicas avanzadas, como la de “funda de vacío” (vacuum bagging), requieren equipo adicional y suministros.               

 

1.4 Aplicaciones

Aeronáutica:las aeronaves militares, los aviones caseros (homebuilt aircrafts), experimentales,  y comerciales han usado materiales compuestos por años.

 

Arte: los composites son materiales que se adaptan fácilmente a escenarios, parques de entretenimiento, museos, y zoológicos y pueden soportar el ambiente exterior cuando sea necesario.

 

Automotriz: Más allá de una simple reparación, los autos y motocicletas de competencia han usado extensivamente los composites. Los buses, camiones, y bicicletas han venido aumentado el uso de los CFRP.

 

Industrial: La resistencia única a la corrosión, la baja relación peso / resistencia, conductividad eléctrica, y formabilidad de los composites han ayudado a ampliar la variedad de aplicaciones industriales, un ejemplo los tenemos en las palas de aerogeneradores.

 

Marina: Botes, esquíes, remos,  kayaks, y  boyas son una amplia variedad de ejemplos donde la habilidad para soportar la exposición prolongada al agua salada, gasolina, cloro y rayos ultravioleta es critica.
 

 Radio Control: Aviones de  radio control, botes, y carros usan extensivamente los composites para obtener dramáticas reducciones de peso.
 

 

1.5 Técnicas

a. Laminado:Las ventajas de aplicar una capa protectora de fibreglass sobre otro sustrato tal como la madera es primeramente para impermeabilizar y extender su vida útil. Las capas delgadas de resina son a veces difíciles para curar y debe tenerse especial atención para hacer que las laminaciones den el resultado que se espera de ellas. La cuidadosa aplicación de las mismas puede resultar en una superficie donde el sustrato es opacado por completo o hermosamente resaltado.

 

b. Moldeo:La técnica de composites mas común es el moldeo, el cual permite fabricar muchas piezas idénticas.  La etapa más crítica es la construcción de un  modelo sin defectos que a su vez producirá como resultado un molde perfecto.  Su construcción consume mucho tiempo, pero resultara en numerosas piezas libres de defectos. La mayor parte de los materiales de fibra de vidrio se han desarrollado para ser moldeados, y su exposición al aire puede realmente dañarlos o disminuir su desempeño cuando no son fabricados por este procedimiento!

 

c. Esculpido:Lijando un bloque de espuma de poliuretano hasta darle cualquier forma deseada, y laminándola con fibreglass, puede crearse un hermosos modelo  coloreado, suave, y durable. A menudo, la fibra de vidrio (FV)  es pintada por detalle. Adicionalmente, la fundición[3] de una resina poliéster transparente proporciona un modelo transparente de larga vida,  difícil de obtener con otros materiales.
 

d. Funda de vacío: Añadiendopresión a un laminado, puede eliminarse el exceso de resina reduciendo su peso promedio y optimizando la resistencia. Para producir  presión sin aplastar la pieza, se usa la técnica de  “funda de vacío”. Esta consiste en sellar el espacio de la pieza enfundándola y creando luego un vacío que exprimirá el exceso de resina. Una bomba de vacío es necesaria,  y el proceso se realiza normalmente con la pieza dentro del molde.


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[1] Material compuesto por filamentos de fibra de vidrio recortados y entreverados entre si, y unidos por un aglomerante. El CSM viene solo en fibra de de vidrio.

[2] El kevlar es el mas conocido tipo de aramid y el mas aceptado en el mercado, es en realidad una marca comercial registrada propiedad de Dupond – (ver mas en el “Glosario de terminos”)

[3] Proceso de vaciar un líquido dentro de un molde. Cuando este solidifica se obtiene una pieza con  la forma hueca del molde.

Ver también:

-    Técnica de la fibra de vidrio / capítulo 2

1.1 Refuerzos

1.2 Resinas

1.3 Herramientas y accesorios

1.4 Aplicaciones

1.5 Técnicas


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