Materiales de Construcción: Plásticos, Madera, Vidrio, Cerámica y Aglomerantes
PLÁSTICO
Introducción
Los plásticos son materiales de origen orgánico que se pueden moldear fácilmente con calor y presión. Están constituidos por polímeros, que son moléculas de gran tamaño formadas por la repetición de moléculas más pequeñas llamadas monómeros. El proceso de unión de monómeros se llama polimerización y se realiza en un reactor donde se mezclan los monómeros con otros productos como disolventes, pigmentos y otros aditivos que mejoran las propiedades del plástico (por ejemplo, fibra de vidrio).
Propiedades
Los plásticos tienen varias propiedades que los hacen útiles en una amplia variedad de aplicaciones:
- Buen aislante eléctrico: conducen mal la electricidad.
- Buen aislante térmico: transmiten el calor muy lentamente.
- Buena resistencia mecánica para lo poco que pesan.
- Gran flexibilidad.
- Muy fáciles de moldear con calor y presión.
- Gran resistencia a una gran variedad de productos químicos.
Tipos de Plásticos
Plásticos Naturales
Se obtienen de materias primas naturales, como la celulosa, procedente de la madera o el algodón.
Plásticos Sintéticos
Elaborados a partir de derivados del petróleo. Los monómeros se obtienen de las naftas por un proceso de destilación fraccionada del petróleo.
Termoplásticos
Al calentarlos a temperaturas entre 50 y 200 grados Celsius, alcanzan un estado de plasticidad que permite moldearlos fácilmente. Se pueden comparar con la cera, que a temperatura ambiente es sólida. Su forma comercial suele ser en fibras.
Termoestables
Una vez moldeados, no recuperan su forma original. Se pueden comparar con la arcilla. Son duros aunque frágiles.
Elastómeros
Materiales de estructura muy elástica que permite soportar grandes deformaciones sin que se produzcan roturas y recobrar su forma inicial.
- Caucho: muy elástico, resistente al desgaste, buen aislante térmico y eléctrico y resistente a los agentes químicos. Mejora sus propiedades con el proceso de vulcanizado (neumáticos).
- Neopreno: muy resistente al calor y a productos químicos como aceite y petróleo (trajes de buceo).
- Poliuterano: se usa sobre todo en forma de espumas (esponjas).
- Siliconas: estable e inerte químicamente a altas temperaturas, muy flexible (lubricante).
Ejemplos de Plásticos Termoestables
- Polietileno de alta densidad (HDPE): Rígido y resistente a la corrosión. Transparente o translúcido. Ablanda a 130 ºC (cascos de obra).
- Polietileno de baja densidad (LDPE): poco resistente, muy flexible (láminas), ablanda a 85 grados Celsius.
- Polipropileno (PP): Más duro pero menos flexible que el polietileno. Puede doblarse muchas veces sin romperse, ablanda a 150 grados Celsius (jeringuillas).
- Policloruro de vinilo (PVC): Gran resistencia química. Es impermeable (tuberías).
- Poliestireno (PS): Bastante rígido aunque algo frágil. Se colorea con facilidad (juguetes).
- Polietileno tereftalato (PET): Transparente e impermeable a componentes gaseosos como el anhídrido carbónico de los refrescos (botellas).
- Policarbonato (PC): muy transparente y mucho más resistente que el vidrio (cascos de motos).
- Metacrilato (PMMA): Duro, rígido y transparente, pero frágil (faros de coche).
- Politetrafluoretileno (PTFE): antiadherente y resistente a productos químicos agresivos, impermeable y buen aislante térmico y eléctrico (cojinetes no lubricados).
- Poliamidas (PA): muy resistente al desgaste y a los productos químicos (rodillos).
Ejemplos de Plásticos Termoestables
- Fenol: buen aislante eléctrico y aguanta bien el calor. Es dura pero frágil (ceniceros).
- Aminas: como adhesivos, en recubrimientos de tableros.
- Resinas de poliéster: resina líquida que se solidifica al añadirle un producto endurecedor, volviéndose un plástico duro y rígido pero frágil (esquís).
- Resinas epoxi: buena adherencia, por lo que se utiliza como adhesivo en construcción (nivel doméstico).
Técnicas de Moldeo de Plásticos
- Prensado: se introduce material plástico en gránulos (granza) con carga y aditivos en la parte inferior de un molde. Se prensa y se aplica calor hasta que el plástico se vuelve pastoso y fluye, penetrando en los espacios huecos. Cuando endurece, se saca del molde.
- Extrusión: se aplica a termoplásticos. El plástico granulado pasa a un cilindro precalentado. El material fundido sale por una boquilla que le da la forma. El material extruido se enfría mediante un sistema de refrigeración. El sistema de arrastre recoge el perfil obtenido (tuberías).
- Inyección: se aplica a termoplásticos. Mediante una máquina como la extrusora anterior, se introduce el material plástico fundido a presión en el interior del molde. Tras solidificarse el plástico por enfriamiento, se abre el molde y se extrae la pieza (juguetes).
Compuestos de Plásticos
Plásticos Reforzados
Formados por dos materiales: un material de refuerzo (que aporta resistencia a la tracción) y el plástico estudiado.
- Kevlar: polímero cristalino, ligero, resistente, difícil de mecanizar (cascos de motos).
- Fibra de carbono: polímero de poliacrilonitrilo, con algo de acrilato, metacrilato, PVC y acetato. Fundido se consiguen finísimos filamentos.
Plásticos Laminados
- Plástico reforzado con fibra de vidrio (PRFV): se recubre el vidrio con una capa fina de plástico, lo que mejora su resistencia, evita la fragilidad y aumenta la resistencia a productos químicos.
- Plástico laminado con metal: productos metálicos recubiertos con una fina capa de plástico para evitar oxidaciones.
- Plástico laminado con papel o cartón: se recubre el papel o cartón de una fina capa de plástico (cartones para líquidos).
- Plástico laminado con tejidos: gran aplicación en cueros sintéticos (tapicería).
- Plástico laminado con plástico: envases que contienen productos alimenticios. Se fabrican combinando capas de diferentes plásticos para obtener un producto mejorado.
Fibras Textiles
Formadas por elementos de longitud superior a su diámetro, empleados para hilados. La unión de muchas fibras da lugar a un hilo.
Fibras Naturales de Origen Mineral
Obtenidas de minerales de estructura fibrosa, como el amianto.
- Fibras de vidrio: unión de diversos minerales que se funden, se producen filamentos que se mezclan entre sí para dar lugar a la fibra.
- Fibras de algunos metales: oro y plata convertidos en hilos continuos (fabricación de tejidos para culto religioso).
Fibras Naturales de Origen Vegetal
- Algodón: formado por 91% de celulosa, se emplea para fabricar fibras naturales y como materia prima para la elaboración de fibra artificial.
- Lino: fibra más resistente que el algodón, menos elástica y flexible, conduce el calor con facilidad, lo que origina prendas frescas en verano.
- Esparto: fabricación de artículos de artesanía popular.
Fibras Naturales de Origen Animal
- Lana: del pelo de las ovejas: muy elástica, el calor húmedo afecta a la fibra.
- Seda: filamento continuo producido por el gusano de seda, fibra muy apreciada para la fabricación de prendas de vestir, muy elástica pero es mala conductora del calor, por lo que se suda mucho en verano.
- Cuero: pellejo de animal sometido a un proceso de curtido.
Fibras Artificiales
Proceden de síntesis química.
- Celulósicas: como los rayones: la materia prima es la celulosa a la que se añaden disolventes para dar lugar a los rayones, gran resistencia en seco, agradables al tacto.
- Proteínicas: menos utilizadas que los rayones, proceden de la fabricación disolviendo proteína de origen animal o vegetal y formando filamentos (fibrolana, lanital, vicara, rayón alginato).
Fibras Sintéticas
Las más utilizadas, muy resistentes a agentes externos, no necesitan planchado y la suciedad desaparece con facilidad.
- Poliamidas (Nailon): resistentes y elásticas.
- Poliéster (Tergal): obtenido a partir de un diácido y un diol.
- Acrílicas (Leacril): resistentes a la intemperie y a la luz.
- Polivinílicas (Rhovyl): muy suaves.
- Polietilénicas (Saran): resistentes a la abrasión.
- Polipropilénicas (Merklon): resisten muy bien la abrasión, los tratamientos y los agentes externos.
- Poliuterano (Licra): enorme elasticidad.
MADERA
Tipos de Madera
- Madera blanda: de árboles de hoja perenne tipo resinoso (pino, etc.). Fibra larga, densidad de 600 kg/m3 cuando está seca, color blanquecino, dada su poca solidez se utiliza para cajas, etc.
- Madera dura: de árboles de hoja caduca (roble, etc.). Fibra corta, madera dura y compacta, coloreada, densidad superior a 800 kg/m3, se utiliza para andamiaje, etc.
Transformación de la Madera en Productos Comerciales
- Descortezado: se pasan los troncos sobre rodillos que hacen girar y arrancan la corteza. La corteza no se tira, se emplea como combustible.
- Tronzado: cortar los troncos a una longitud determinada usando sierras circulares. El serrín que se obtiene se utiliza para crear papel.
- Aserrado: obtención de tablas para uso industrial.
- Secado: reducir el grado de humedad a menos del 3%.
- Aire libre: apilar las tablas para que haya buena ventilación, se pasan a hornos de secado cuando la humedad se reduce a menos del 15%.
- Mediante hornos de secado: eliminar casi toda el agua aumenta la resistencia y dureza de la madera.
- Cepillado: eliminar irregularidades y mejorar el aspecto final, dejando la madera a la medida requerida.
Derivados de la Madera
- Aglomerado: formado por virutas y serrín: resiste mal a la humedad.
- Chapado: base de madera ordinaria a la que se pega una lámina muy delgada: producto barato que parece caro.
- Contrachapado: base de madera ordinaria de gran resistencia que se chapa por ambas caras: resistente igual que la madera maciza.
- Tablex: fabricado con fibras que se someten a gran temperatura y presión: una cara lisa y otra rugosa.
- DM (Densidad Media): formado por fibras de madera a las que se les ha quitado la lignina: más densos y resistentes a la humedad que el aglomerado.
- Papel y cartón: la materia prima es la celulosa de la madera, también se emplean como productos vegetales: muy flexibles y arden fácilmente.
PAPEL
Se obtiene de la celulosa contenida en la madera, desechos de material vegetal y productos textiles. En el proceso de fabricación es necesario emplear reactivos como sosa cáustica, ácidos y compuestos azufrados (muy contaminantes).
Tipos de Papel
- Alisado: no se ha empleado pegamento (papel de impresión).
- Satinado: sufre una operación de calandrado para reducir su espesor (papel estucado, manila, satinado).
- Barba: la pasta lleva fibras de trapos de algodón.
- Moneda: fibras de trapos y cola.
- Fotográfico: una de las caras lleva plata disuelta.
- Cartulinas: con la misma pasta que el papel pero más gruesa (marfil).
CARTÓN
Se obtiene superponiendo distintas hojas de papel unidas mediante prensado en vía húmeda.
CORCHO
Se obtiene de la corteza del alcornoque y se utiliza para la fabricación de tapones, diseño, etc. La obtención se realiza mediante una hendidura estrecha y se van extrayendo diferentes láminas del árbol. Se deja secar al aire libre, se lleva a la fábrica y se hierve en agua, junto a productos químicos. Se seleccionan las cortezas de buen espesor y se hierven de nuevo, el resto se tritura junto con recortes formando gránulos.
VIDRIO
Material utilizado debido a sus características: muy duro, transparente, inatacable por lejías y ácidos, aislante térmico. Es frágil.
Obtención del Vidrio
Se obtiene a partir de la fusión de arena de cuarzo mezclada con cal y carbonato sódico.
Tipos de Vidrio
- Estirado: el vidrio se hace pasar por dos rodillos que lo estiran, no queda tan liso.
- Flotado: flota sobre estaño fundido.
- Armado: en su interior lleva una malla de acero de 12×12 mm para evitar el desprendimiento de fragmentos si se rompe.
- Difuso: textura que disminuye las molestias causadas por reflejos.
MATERIALES CERÁMICOS
Materiales creados a partir de arcilla y cocidos.
Materiales Cerámicos Porosos
- Terracota: rojizo debido al óxido de hierro, temperatura de cocción 800 grados Celsius, a veces se recubre de esmalte de color.
- Loza italiana: arcilla rojiza-amarillenta, cocción a 1000 grados Celsius, vajilla barata.
- Loza inglesa: con arcilla eliminada de hierro.
- Refractarios: a partir de arcillas mezcladas con óxido de aluminio, cocción a 1300 grados Celsius.
Materiales Cerámicos Impermeables
- Gres cerámico común: de arcilla ordinaria, sometido a 1300 grados Celsius, se utiliza en pavimentos.
- Gres cerámico fino: arcillas mezcladas con óxidos, introducido en horno a 1300 grados Celsius para vajillas.
- Porcelana: de arcilla muy pura mezclada con feldespato y desengrasante. Compacta y translúcida.
AGLOMERANTES
Su propiedad principal es la de adherirse a otros materiales, protegiéndolos y aumentando su resistencia mecánica.
Yeso
Material de color blanco obtenido del sulfato de calcio. Al añadirle agua, fragua bastante rápido: buena adhesión sobre metales, alta higroscopicidad, no se debe utilizar para recubrir productos ferrosos.
Obtención del Yeso
La materia prima se calcina en un horno a 450 grados Celsius durante 4 horas para eliminar el agua, se muele y se empaqueta.
Cemento y Derivados
Es un aglomerante en forma de polvo cuya propiedad es endurecer.
Obtención del Cemento
Se usan tres partes de caliza y una de arcilla, se suelen añadir a veces óxido de hierro.
Derivados del Cemento
- Mortero: se obtiene mezclando cemento en polvo con arena y agua hasta conseguir una masa espesa que se aplica y se deja fraguar.
- Hormigón: cemento en polvo, arena, agua y grava (construcción). Gran resistencia a la compresión.
- Hormigón armado: introducir barras de acero en el interior de la masa de hormigón y dejar que fragüe todo el conjunto.
- Pretensado: hormigón armado cuyas barras se someten a un esfuerzo de tracción al mismo tiempo que fragua el hormigón (vigas).
- Piedra artificial: productos aglomerados, compuestos por trozos de piedras naturales unidos entre sí mediante un aglomerante.
- Fibrocemento: fibras de amianto recubiertas y unidas entre sí mediante mortero u hormigón (tuberías).
Hormigón Armado
Estructura de acero en el interior de la masa de hormigón.
Proceso de Construcción de un Pilar o Columna de Hormigón Armado
- Armadura: se coloca la estructura de acero.
- Encofrado: se construye un molde con madera, planchas metálicas machihembradas, etc.
- Verter el hormigón: se llena el encofrado con la masa de hormigón.
- Vibrado: se compacta el hormigón para eliminar burbujas de aire.
- Fraguado: se deja endurecer el hormigón durante 28 días.
- Desencofrado: se retira el molde.