PARTICIPANTES DE LA EDICINCOORDINADORES:

DR. JOS JAVIER CERVANTES CABELLO

ING. ARMANDO SNCHEZ GUZMNELABORACIN:

ING. JESS FRUTIS GODNEZ

ING. NELLY MEDINA MOLOTLA

M. EN I. JESS VICENTE GONZLEZ SOSA

ING. ADOLFO ALTAMIRANO MEZAREVISIN:

ING. HELENA GALVN SUREZ

LIC. VANIA PREZ MORALESDR. ARTURO BARBA PINGARRN

DR. JOS JAVIER CERVANTES CABELLOCOORDINADOR DE LABORATORIO

ING. ALEJANDRA GARZA VZQUEZ

ndice

4Prlogo

Estructura y defectos cristalinos en cermicos y polmeros5Ing. Jess Frutis GodnezIdentificacin y Ensayos Mecnicos en Cermicos13Ing. Nelly Medina MolotlaFabricacin de un Slido Celular tipo Cermico23Ing. Nelly Medina MolotlaIdentificacin de plsticos29M. en I. Jess Vicente Gonzlez SosaFabricacin de materiales compuestos y determinacin de sus propiedades40Ing. Adolfo Altamirano MezaPreparacin de un Cermico de Ingeniera47Ing. Nelly Medina Molotla

Prlogo

Los Materiales han acompaado, desde su inicio, el desarrollo de los seres humanos (pinsese en nombres de etapas de la humanidad, tales como Edad de Piedra, Edad del Bronce o Edad del Hierro) y siguen presentes, sin duda, en nuestro diario andar. Dormimos en ellos, comemos usndolos, nos transportamos con vehculos que utilizan materiales cada vez ms resistentes y ligeros, practicamos deportes con implementos y calzado deportivo pleno de diseos y materiales novedosos, por mencionar solo una parte de nuestra actividad cotidiana. En estos tiempos, cada da resulta ms difcil imaginar nuestras actividades habituales sin dispositivos como los celulares o las computadoras, que evolucionan rpidamente, requiriendo y aprovechando continuamente, desarrollos en materiales. Parece casi obvio, asimismo, imaginar un futuro con una presencia relevante de los nanomateriales y la nanotecnologa.

No dejemos de lado, que el desarrollo de materiales ha tenido y tiene una relacin muy cercana con aspectos sociales. As por ejemplo, muchos nuevos materiales se han generado, desafortunadamente, al impulso de situaciones de guerra. En otro sentido, la fabricacin y el procesamiento de materiales son actividades que provocan preocupacin social en trminos de las necesidades de ahorro y uso de energas renovables o en el mbito de la proteccin ambiental, por mencionar dos aspectos de capital importancia en estos momentos.

El proceso de enseanza-aprendizaje de Materiales, en este contexto, tambin ha evolucionado e incorpora nuevas herramientas y recursos para la docencia en la conciencia de que el ingeniero del Siglo XXI tiene ante s el reto de poseer un conocimiento adecuado y actualizado de los principios que regulan y explican los fenmenos y reacciones en que participan materiales, las formas de evaluar y medir sus propiedades y las tecnologas disponibles para modificarlas y lograr mejorar as su respuesta y desempeo, al menor costo, de forma cada vez ms amigable con el medio ambiente y con la bsqueda constante de incrementar su vida til en la medida posible.

Este Cuaderno rene una serie de experimentos a travs de los cuales se podrn conocer y comprender fenmenos, as como familiarizarse con varias de las ms destacadas y significativas pruebas y ensayos por medio de los cuales se pueden evaluar y caracterizar materiales y representan un punto de partida para que los estudiantes puedan profundizar en los conceptos y en la interpretacin de los resultados que arrojen dichos ensayos y pruebas. Ser de la mayor importancia que los estudiantes y profesores, a partir de sus experiencias con el uso de este grupo de Prcticas puedan sugerir cambios y realizar propuestas orientadas a enriquecer este Cuaderno y conseguir con ello mejores resultados en el aprendizaje de los estudiantes y profesores, de modo que sern bienvenidas las aportaciones de la comunidad de nuestra Facultad en ese sentido.

Con estas ideas y propsitos en mente, se ha elaborado este Cuaderno de Prcticas de Laboratorio de Materiales no Metalicos, que es el producto del trabajo conjunto y el esfuerzo de un grupo de profesores del Departamento de Materiales y Manufactura que han puesto su empeo para que, a travs de esta serie de prcticas, los estudiantes puedan complementar los aspectos y puntos tratados en la clase terica, por medio de la experimentacin realizada, pero no slo ello, sino tambin a travs de su participacin, de la bsqueda de explicaciones por medio del cuestionamiento y de la aplicacin de su creatividad, de modo que, al final de cada una de ellas, los estudiantes puedan adquirir, de un modo atractivo y dinmico, conocimientos significativos que les den elementos para una futura prctica profesional en la que puedan contribuir, de modo relevante, al desarrollo de la ingeniera y al de un pas con mayor independencia cientfica y tecnolgica y, finalmente, ms justo.

Dr. ARTURO BARBA PINGARRON

Prctica: 1

Estructura y defectos cristalinos en cermicos y polmeros

Duracin 2 hrs.

OBJETIVOEl alumno observar las diferentes estructuras cristalinas que conforman a un material cermico, los tipos de defectos que existen en las mismas y su efecto en las propiedades.

INTRODUCCINLos materiales cermicos son actualmente ms abundantes y ms ampliamente usados, debido a su abundancia en la naturaleza y a sus propiedades fsicas y mecnicas, que son bastante diferentes a las de los metales.

Un material cermico es un compuesto inorgnico o solucin compleja que consiste en un metal (o semimetal) y uno o ms de no metales unidos entre s, principalmente mediante enlaces inicos y/o covalentes, presentan una estructura cristalina.

Algunos ejemplo de este tipo de materiales son: slice o dixido de silicio (SiO2), ingrediente principal de los productos de vidrio; almina u xido de aluminio (Al2O3), que se usa en aplicaciones que van desde abrasivos hasta huesos artificiales; y compuestos complejos como el silicato de hidratado de aluminio (Al2Si2O3(OH)4), conocida como kaolinita, principal ingrediente en la mayora de los productos de barro. Los elementos constituyentes de estos compuestos son los ms abundantes en la corteza terrestre.

Las propiedades que los hacen tiles como materiales de ingeniera son:

Mecnicas son duros y frgiles a temperatura ambiente debido a su enlace inico/covalente; exhiben un mejor comportamiento esfuerzo-deformacin caracterizado como perfectamente elstico; los enlaces en los materiales cermicos son ms rgidos que en los metales y no admiten deslizamiento ante los esfuerzos. Adems, estos tienen las mismas imperfecciones en su estructura cristalina que los metales: vacantes, intersticialidad, tomos desplazados y grietas microscpicas, las cuales tienden a concentrar los esfuerzos, sobre todo, en presencia de tensiones, flexiones o impactos, como resultado de lo anterior, los materiales cermicos tienden a fallar por fractura, mucho ms fcilmente que los metales. Su resistencia a la tensin y tenacidad son relativamente bajas. Son sustancialmente ms resistentes a la compresin que a la tensin y deformables a elevadas temperaturas ya que a esas temperaturas se permite el deslizamiento de bordes de grano.

Magnticas no suelen presentar propiedades magnticas, sin embargo podemos encontrar cermicas con propiedades magnticas de gran importancia como ferritas y granates. stas son las llamadas cermicas ferrimagnticas. En estas cermicas los diferentes iones tienen momentos magnticos distintos, esto conduce a que al aplicar un campo magntico se produzca como resultado una imantacin neta.

Elctricas son en su mayora aislantes elctricos debido a que tienen una alta resistencia dielctrica y baja constante dielctrica. Algunos de ellos presentan la propiedad de poder polarizarse fcilmente.

Trmicas la mayora tienen bajas conductividades trmicas debido a sus fuertes enlaces inico/covalentes. La diferencia de energa entre la banda de covalencia y la banda de conduccin en estos materiales es demasiado grande como para que se exciten muchos electrones hacia la banda de conduccin, es por esto que son buenos aislantes trmicos.

Debido a su alta resistencia al calor, son usados como refractarios, y estos refractarios son utilizados en las industrias metalrgicas, qumicas, cermicas y del vidrio. Fsicas la mayora son ms ligeros que los metales y ms pesados que los polmeros. Los puntos de fusin son ms altos que la mayora de los metales, algunos se descomponen antes que fundirse.

Dentro de sus desventajas se encuentra su fragilidad y que prcticamente no poseen ductilidad.

Su importancia comercial y tecnolgica se debe a sus aplicaciones como:

Productos de barro para la construccin como ladrillos, tubos de barro y losetas para construccin, por su dureza y baja conductividad trmica y elctrica.

Cermicos refractarios paredes de hornos, crisoles y moldes.

Cemento para el concreto construccin y carreteras.

Productos de loza vajillas cermicas, de gres, de porcelana, porcelana fina, etc.

Losetas trmicas para transbordadores espaciales, por su baja conductividad trmica.

Productos de vidrio botellas, vasos, lentes, vidrio para ventana y bombillas para alumbrado.

Fibras de vidrio para lana de aislamiento trmico, plsticos reforzados (con fibras de vidrio), fibras pticas para lneas de comunicacin.

Abrasivos xido de aluminio y carburo de silicio.

Materiales para herramientas de corte carburo de tungsteno, xido de aluminio y nitruro cbico de boro.

Aislantes cermicos componentes para transmisin elctrica, bujas para motores de combustin interna y sustratos para componentes microelectrnicos.

Materiales cermicos magnticos en memorias de computadoras.

Combustibles nucleares basados en el xido de uranio (UO2).

Productos biocermicos dientes artificiales y huesos.

La clasificacin de los materiales cermicos es:

Tradicionales arcilla, slice, feldespato.

Cermicos de uso especfico en ingeniera xido de aluminio, carburo de silicio, nitruro de silicio.

Estructura Cristalina

Un gran nmero de materiales cermicos poseen estructuras tpicas como la estructura del NaCl, de blenda (ZnS) y de fluorita (CaF2). Sin embargo la mayora de los cermicos tienen estructuras cristalinas ms complicadas y variadas, entre estas estructuras se pueden destacar, las ms importantes, como son:

Estructura perovskita (CaTiO3) ejemplo: BaTiO3, en la cual los iones de bario y oxgeno forman una celda unidad cbica centrada en las caras con los iones bario en los vrtices de la celda unidad, y los iones xido en el centro de las caras, el in titanio se situar en el centro de la celda unidad coordinado a seis iones oxgeno.

Figura 1. Estructura perovskita.

Estructura del corindn (Al2O3) es similar a una estructura hexagonal compacta; sin embargo, a cada celda unidad estn asociados 12 iones de metal y 18 de oxgeno.

Figura 2. Estructura corindn.

Estructura de espinela (MgAl2O4) donde los iones oxgeno forman un retculo cbico centrado en las caras y los iones metlicos ocupan las posiciones tetradricas u octadricas dependiendo del tipo de espinela en particular.

Figura 3. Estructura espinela (Mg, amarillo; Al, blanco; O, rojo).

Estructura de grafito tiene una estructura hexagonal compacta.

Figura 4. Estructura grafito

MATERIAL Y/O EQUIPO NECESARIO 50 esferas de unicel de cada uno de los siguientes tamaos 1,1/2 y 3/4.

1 caja de palillos de madera con punta por equipo.

*Material que el alumno deber traer al asistir a la prctica.

DESARROLLO DE LA PRCTICA

1. Con las esferas de unicel, armar modelos de las diferentes estructuras cristalinas que presentan los cermicos.

RESULTADOSSacar fotografas de las estructuras para presentarlas en el reporte de la prctica.

ANLISIS DE LOS RESULTADOSEn qu manera se considera que las estructuras que presentan los cermicos influyen en sus propiedades fsicas y mecnicas?

CONCLUSIONES Y/O COMENTARIOSRealizar las conclusiones pertinentes relativas a esta prctica.CUESTIONARIO PREVIO1. Qu es una red cristalina espacial o retculo?2. Qu es una celda unitaria?3. Mencionar las estructuras cristalinas bsicas. Cules son las redes espaciales que se encuentran ms comnmente en los materiales? Mencionar algunos ejemplos de materiales en donde se pueden encontrar.

4. Qu es alotropa?

5. Qu es una dislocacin? Mencione los tipos de dislocaciones.

6. Qu es un defecto? Mencione los diferentes tipos de defectos.

BIBLIOGRAFA Mikell P. Groover, Fundamentos de manufactura moderna: Materiales, Procesos y Sistemas. Prentice-Hall, 1era ed., Mxico, 1997.Prctica: 2 Identificacin y Ensayos Mecnicos en Cermicos

Duracin 4 hrs. (dos clases)

OBJETIVOEl alumno aprender qu son los cermicos, sus propiedades, su estructura y la influencia del proceso de fabricacin sobre stas. En particular, identificar a los materiales cementantes como cermicos.

INTRODUCCINCermicosLa cermica es una de las tecnologas ms antiguas de la historia. El trmino cermico proviene de la palabra griega keramikos que significa objeto quemado, indicando de esta manera que las propiedades deseables de estos materiales se alcanzan a altas temperaturas. Los productos considerados dentro de la familia de cermicas tradicionales utilizan como materia prima de partida a la arcilla.

Hoy en da, los materiales cermicos tienen un sentido ms amplio, segn sus aplicaciones pueden clasificarse en vidrios, productos de arcilla, refractarios, abrasivos, cementos y cermicas avanzadas.

Se definen como materiales inorgnicos no metlicos, constituidos por elementos metlicos y no metlicos unidos principalmente mediante enlaces inicos y/o covalentes. Estn constituidos qumicamente por compuestos sencillos o mezclas de fases complejas y sus propiedades varan de acuerdo a las diferencias en los enlaces.

Los materiales cermicos pueden existir en estado cristalino, amorfo o una mezcla de ambos. Se comportan usualmente como buenos aislantes elctricos y trmicos debido a la ausencia de electrones conductores, normalmente poseen altos puntos de fusin y, asimismo, son estables en medios agresivos. Tpicamente son duros y frgiles, poco tenaces y dctiles.

La resistencia a la traccin de un material cermico generalmente es difcil de determinar debido a la sensibilidad a pequeas fisuras que casi siempre se presentan en las muestras de tamao apreciable. En materiales frgiles, como son la mayora de los cermicos, una fisura se propaga fcilmente bajo esfuerzo debido a que no se disipa energa en la deformacin plstica (como ocurre con un metal).

Muchos materiales comunes de ingeniera como el concreto, el ladrillo y ciertas cermicas con frecuencia son dbiles en tensin, como resultado de la presencia de grietas y defectos microscpicos, sin embargo, a pesar de esto pueden ser muy resistentes en compresin. La falta de plasticidad en las cermicas es debida a sus enlaces inicos y covalentes. La fractura mecnica de los materiales cermicos se da principalmente por defectos estructurales, grietas superficiales y poros.Las pruebas de impacto del tipo Charpy e Izod, se aplican tambin a los materiales cermicos. Los procedimientos de prueba son similares a los empleados a los metales, pero se utilizan mquinas de menor capacidad, puesto que las energas de impacto que soportan son menores.

Requerimientos en la unin cementante

La propiedad esencial de un material cementante es la cohesin. La cohesin es una caracterstica de una estructura continua, la cual, en el caso de un cemento, implica una red tridimensional isotrpica, formada por enlaces del tipo atraccin molecular. Los cementos no estn formados por cristales propiamente, ya que la formacin de cristales es incidental, debido a que es difcil constituir rpidamente una masa, a su vez cohesiva y altamente ordenada.

La formacin de un cemento requiere una estructura continua, formada en el sitio a partir de numerosos ncleos y que soporte cualquier cambio en el carcter de los enlaces. La estructura que obedece a dichos criterios, tiene orden aleatorio y flexible, contrario, a una estructura ordenada y rgida, la cual implica requerimientos de enlace qumico y estequiometria exacta.

Un cemento logra consolidarse por la formacin rpida de una estructura amorfa con agregados cristalinos.

Tipos de cemento

Se pueden establecer dos tipos bsicos de cementos:

1. De origen arcilloso: obtenidos a partir de arcilla y piedra caliza en proporcin 1 a 4 aproximadamente.

2. De origen puzolnico: la puzolana del cemento puede ser de origen orgnico o volcnico.

Existen diversos tipos de cemento, diferentes por su composicin, por sus propiedades de resistencia y durabilidad, por lo tanto por sus destinos y usos.

Normativa. La calidad del cemento portland deber estar de acuerdo con la norma ASTM C 150.

Para mayor informacin sobre estos temas, consulte fuentes adecuadas.

MATERIAL Y/O EQUIPO NECESARIOMaterial:

500 g de cemento gris (portland) o cemento industrial.* 500 g de cemento blanco.* 500 g de yeso.* 6 tubos de PVC con dimetro (D) entre 2 y 3 cm, y longitud (L) igual a 2 veces el dimetro: L=2D.

6 canaletas de plstico de base rectangular o cuadrada de 12 cm de longitud y 1 cm de altura.

Agua destilada.

Prototipo de ensayos de impacto en cermicos.

Equipo:

Mquina de pruebas Instron.

Balanza analtica.

Termmetro.

5 Vasos de precipitado de 200 ml.

2 Pipetas.

5 Recipientes de plstico de 1 L.

Cronmetro.

*Material proporcionado por el alumno, de cualquier marca comercial.DESARROLLO DE LA PRCTICAPreparar tres frmulas cementantes hidrulicas: A, B y C. Cada una de ellas formada por una fase slida y una lquida, que al combinarlas en proporciones adecuadas, se produce una pasta que da lugar a un material que fragua a travs de reacciones de hidratacin. La pasta es vertida en los moldes de PVC para obtener probetas de cemento endurecido y con las propiedades ptimas para probarse mecnicamente.

Mtodo

1. Pesar 500 g de polvo de cada material y medir la cantidad de agua necesaria en vaso de precipitado, de acuerdo a la relacin lquido/polvo, como aparece en la tabla siguiente:

FrmulaRelacin R=L/P lquido/polvo (ml/g)

A. Cemento gris + agua0.45

B. Cemento blanco + agua0.42

C. Yeso + agua0.60

Ejemplo:

Para 500 g de cemento marca cruz azul, tipo puzolnico se requieren:

R= 0.45 = L/500 ( L= (0.45) (500)= 225 ml

2. Mezclar las fases slida y lquida (Figura 1 inferior), para las frmulas A y B, cemento gris y cemento blanco, como sigue:

a) Verter el agua en un recipiente de plstico, y luego vaciar los polvos lentamente y esperar a que humedezcan. Mezclar durante 4 minutos.

b) Vaciar la mezcla en los moldes de PVC.

c) Medir la temperatura de la mezcla a los 10, 20 y 30 minutos de su preparacin. Anotar los datos en la tabla de resultados.

Figura 1. Procedimiento para cemento gris y blanco

3. Para el yeso:a) Colocar el volumen de agua en un recipiente de plstico, vaciar los polvos y mezclar inmediatamente durante 1 min.

b) Vaciar la mezcla en los moldes de PVC.

c) Medir la temperatura de la mezcla a 5, 15 y 25 minutos de su preparacin. Anotar los datos en la tabla de resultados.

4. A los 7 das desmoldar todas las probetas.

a) Medir la resistencia a la compresin de las probetas cilndricas en la mquina Instron (Figura 2).

Figura 2. Mquina Instron. Mquina universal de pruebas.

b) Colocar la probeta de yeso en las mordazas de la mquina para ensayos de compresin.

c) Aplicar carga (Figura 3).

Figura 3. Aplicacin de carga.

d) Observar el tipo de fractura y su comportamiento.

e) Obtener la grfica de carga vs desplazamiento proporcionada por la mquina.

f) Colectar los datos del ensayo: mdulo de Young E (MPa), resistencia mxima, punto de ruptura, esfuerzo de fluencia y % de deformacin para cada punto.

g) Repetir la prueba con la probeta de cemento blanco y con la probeta de cemento gris.

RESULTADOSProporcionar los datos sugeridos:1. Temperatura del cemento A y B.Tiempo (min)TA (oC)TB (oC)

10

20

30

2. Temperatura del Yeso.Tiempo (min)TC (o C)

5

15

25

3. Construir el diagrama esfuerzo vs deformacin para cada uno de los materiales (yeso, cemento gris, cemento blanco).

4. Llenar la siguiente tabla con los datos obtenidos para la probeta de yeso, cemento blanco y cemento gris.

YesoCemento blancoCemento gris

Mdulo de Young, E (MPa)

Resistencia mxima

Punto de ruptura

Esfuerzo de fluencia

% de deformacin para resistencia mxima

% de deformacin para punto de ruptura

% de deformacin para esfuerzo de fluencia

ANLISIS DE LOS RESULTADOS1. Investigar y explicar qu es una reaccin endotrmica y qu es una reaccin exotrmica. Cul de stas se presenta en las reacciones de esta prctica?

2. El yeso contiene un solo componente de reaccin, CaSO42H2O, Qu tipo de reaccin y morfologa presenta el yeso? Para su comprensin, desarrollarlo.

3. Los cementos industriales experimentan un tiempo de fraguado distinto de acuerdo a la aplicacin. Cul es el tiempo de fraguado del cemento gris empleado en la prctica? Qu porcentaje de diferencia en tiempo existe entre el tiempo de fraguado del cemento gris y el cemento blanco?

4. Los parmetros de diseo de un cemento son: componentes de las fases slida y lquida, relacin lquido-polvo, aditivos, plastificantes, refuerzos, entre otros, que se han estandarizado para su empleo bajo distintas condiciones, como: ambientales (salinas, hmedas), agresin qumica, presin, temperatura. Qu norma regula y describe los diferentes tipos de cementos de acuerdo a su aplicacin? Con base a la norma, cul es el tipo de cemento se emple en el desarrollo de sta prctica?

5. Describir el tipo de fractura de cada uno de los cementos usados.

6. Comparar las curvas del diagrama (-( de cada una de las frmulas cementantes. Con base a los diagramas, determinar cul material es el ms resistente a la compresin y por qu.

7. Qu tipo de defectos macroscpicos fueron observados, una vez fracturada la probeta?

8. Comparar el Mdulo de Young (MPa) experimental de los tres cementos, con el proporcionado por el fabricante.

CONCLUSIONES Y/O COMENTARIOSElaborar las conclusiones de acuerdo a lo obtenido en los resultados y en el anlisis de resultados.

CUESTIONARIO PREVIO1. Mencionar la composicin qumica del cemento portland, y las reacciones de hidratacin de sus principales componentes.

2. Dibujar un esquema de la estructura cristalina del yeso (CaSO4-2H2O).

3. De acuerdo a la norma ASTM C150, escribir los tipos de cementos industriales.

4. Definir y explicar un ejemplo de material cermico: a) vitrocermico, b) refractario, c) piezoelctrico, d) abrasivo y e) sialon.

BIBLIOGRAFA Callister, William, Introduccin a la Ciencia e Ingeniera de los Materiales 1., Espaa, Revert, 2000.

Smith, William, Fundamentos de la Ciencia e Ingeniera de los Materiales, Espaa, McGraw Hill, 1998.

Prctica: 3 Fabricacin de un Slido Celular tipo Cermico

Duracin 4 hrs. (dos clases)

OBJETIVOEl alumno realizar una estructura celular mediante la tcnica de rplica de una estructura esponjosa (natural o sinttica), lo cual le permitir observar mediante el microscopio ptico el slido celular obtenido y as estimar la densidad por el mtodo de Arqumedes.

INTRODUCCINLa palabra clula proviene del latn cella que significa pequeo compartimiento, espacio cerrado. De aqu se puede deducir, que un slido celular es un material compuesto por un conjunto de pequeos compartimientos, integrado por una red de celdas o polgonos unidos entre s que dan origen a una malla bidimensional o tridimensional. Estos materiales son sumamente porosos, lo que se ve reflejado en la densidad relativa definida como /s, donde: es la densidad del slido celular

s la densidad del material que forma el slido.

La densidad relativa en espumas puede cambiar e ir de valores bajos como 0.001, considerando espumas polimricas utilizadas como amortiguadores de impacto y para empaque con valores de 0.05 a 0.2, corcho con 0.14, maderas ligeras entre 0.15 y 0.40. A medida que la densidad relativa aumenta las paredes de las celdas se hacen menos porosas y aproximadamente a partir de valores de 0.3 hay una transicin en la que el material se considera un slido conteniendo poros aislados. Varios de los materiales pueden ser espumados, pero, los ms fciles de encontrar son los que se fabrican de polmeros.Los slidos celulares cermicos se utilizan en aplicaciones como:

Filtros para metales fundidos.

Intercambiadores de calor

Aislantes trmicos y acsticos

Elementos de hornos o muflas

Las espumas son parte de los slidos celulares, es decir, estos pueden tomar esa forma. Un slido celular es considerado como estructura compuesta por redes que se conectan de placas o filamentos de un material slido que rodean un gas. En la clasificacin de los materiales slidos celulares, se pueden ver tres diferentes tipos de estructuras, como son (Ver la Figura 1): El panal bidimensional.

La espuma tridimensional con celdas abiertas.

La espuma tridimensional con celdas cerradas.

Figura 1. a) Panal bidimensional, b) espuma tridimensional con celdas abiertas, c) espuma tridimensional con celdas cerradas.MATERIAL Y/O EQUIPO NECESARIO Esponja comercial (esponja plstica de bao o bien esponja natural).*

80 g de polvo de fosfato de calcio ((-Ca3 (PO4)2). 250 ml agua destilada. 5 g de grenetina.*

Balanza analtica. Vasos de precipitado. Mufla. Parrilla elctrica con agitador magntico. Termmetro.*Material proporcionado por el alumno.DESARROLLO DE LA PRCTICA1. De la esponja comercial cortar algunos cubos o bloques en tamao del orden de 3 x 3 x 3 cm.

2. Preparar una suspensin con los polvos de fosfato.

a) Calentar el agua destilada en un vaso de precipitado hasta hervir.

b) Agregar la grenetina y disolver sin dejar de agitar.

c) Bajar la temperatura de la parrilla hasta 50 oC, verter los polvos de fosfato, sin dejar de agitar, hasta que la suspensin tenga una densidad uniforme.

3. Sumergir en la suspensin los bloques de esponja, por el tiempo necesario hasta quedar completamente impregnada.

4. Retirar la esponja de la suspensin y dejar secar por 24 horas.

5. Darle tratamiento trmico (calcinacin de la esponja y sinterizado del cermico).

a) Programacin de la mufla.

6. Una vez sinterizada la cermica celular, medir su densidad por el mtodo de Arqumedes.

7. Observar en el microscopio ptico y describir el tipo de poro, tamao, e interconectividad de poros.

RESULTADOS1. Cul fue la densidad obtenida?

2. Describir lo observado con el microscopio ptico (tipo de poro, tamao e interconectividad de poros).

3. Realizar un diagrama de lo observado o tomar una fotografa.ANLISIS DE LOS RESULTADOSDescribir el Mtodo de Arqumedes y las frmulas empleadas en la prctica.

La densidad del cermico celular es __________ (g/cm3)

Anexar foto del cermico celular y describir.

CONCLUSIONES Y/O COMENTARIOSRealizar las conclusiones con base a los resultados de la prctica.

CUESTIONARIO PREVIO1. Escribir la definicin de slido celular o material poroso.

2. De acuerdo a su origen los slidos celulares se clasifican como naturales o artificiales, mencionar 3 ejemplos de cada uno de ellos.

3. Mencionar las propiedades fsicas y mecnicas ms importantes de un slido celular.

4. Indicar qu es el proceso de sinterizado y cmo se aplica en el caso de la produccin de slidos celulares.

5. Indicar cules son las diferentes estructuras que presentan los slidos celulares.6. Qu aplicaciones tienen los slidos celulares?BIBLIOGRAFA Callister, William, Introduccin a la Ciencia e Ingeniera de los Materiales 1, Espaa, Revert, 2000.

Smith, William, Fundamentos de la Ciencia e Ingeniera de los Materiales, Espaa, McGraw Hill, 1998.

Gerbaudo, Guillermo M., Miguel E. Ruiz, Slidos Celulares, en URL=http://www.uprm.edu/civil/circ/newsite/webresearchers/LuisGodoy/courses/INCI6017/10%20Materiales/Solidos%20Celulares.pdf, revisado el 23 de mayo de 2011.

Prctica: 4 Identificacin de plsticos

Duracin 2 hrs.

OBJETIVOEl alumno podr aplicar una metodologa para identificar los plsticos ms utilizados actualmente en la industria, con base en sus propiedades fsicas y qumicas.

INTRODUCCINExisten muchos tipos de materiales polimricos que son familiares y que tienen gran nmero de aplicaciones, entre las que se incluyen: plsticos, elastmeros, fibras, recubrimientos, adhesivos, espumas y pelculas. Dependiendo de sus propiedades, un polmero puede utilizarse en dos o ms de estas aplicaciones. Por ejemplo, un plstico, si se entrecruza y se utiliza por debajo de su temperatura de transicin vtrea, puede comportarse satisfactoriamente como un elastmero, por otro lado un material fibroso se puede utilizar como plstico si no est trefilado.

La categora de los plsticos se divide en termoplsticos y termoestables, y posiblemente incluyen el mayor nmero de materiales polimricos diferentes. Los plsticos tienen una amplia variedad de combinaciones de propiedades; algunos son muy duros y frgiles, otros son flexibles y presentan tanto elasticidad como plasticidad al estar sometidos a un esfuerzo, y a veces, experimentan gran deformacin antes de la rotura.

Los polmeros termoplsticos son materiales slidos a temperatura ambiente, pero si se les calienta a temperaturas de unos cuantos cientos de grados, se vuelven lquidos viscosos. Esta caracterstica permite que adopten formas de productos de modo fcil y econmico. Se pueden sujetar repetidas veces al ciclo de calentamiento y enfriamiento sin que el polmero se degrade en forma significativa.

Los productos termoplsticos incluyen artculos moldeados y extruidos, fibras, pelculas, hojas, materiales de empaque, pinturas y barnices. Dentro de este grupo encontramos:

Acetales POM (poliacetal o polioximetileno): Tiene mucha rigidez, resistencia, tenacidad y resistencia al desgaste. Punto de fusin alto, poca absorcin de la humedad e insoluble en solventes comunes a temperatura ambiente. Se usa para elaborar componentes automotrices como manijas, carcasas de bombas y piezas similares, armazones de aparatos y componentes de maquinaria.

Acrlicos PMMA (polimetilmetacrilato): Su principal propiedad es su transparencia. Algunos ejemplos son lentes para las luces traseras de automviles, instrumentos pticos y ventanas de aviones. Su limitacin es que, en comparacin con el vidrio, tiene una resistencia a las rayaduras mucho menor. Otros usos es en ceras para pisos y pinturas de emulsin de ltex.

Acrilonitrilo-Butadieno-Estireno ABS: Es usado en la ingeniera por sus propiedades mecnicas como en componentes de automviles, aparatos, mquinas de oficina, tubos, accesorios, etc.

Celulosas CA (acetato de celulosa): Se produce en forma de hojas para envolver, pelcula para fotografas y piezas moldeadas.

Celulosas CAB (celulosa de acetato butirato): Cuenta con mayor resistencia al impacto que el CA y menos absorcin de humedad.

Fluoropolmeros PTFE (politetrafluoretileno): Es usualmente conocido como tefln. Es resistente en extremo al ataque qumico y ambiental, no le afecta el agua, posee buenas propiedades elctricas, buena resistencia al calor y coeficiente de friccin muy bajo. Estas dos ltimas propiedades han extendido su uso en trastos de cocina antiadhesivos; otras aplicaciones son cojinetes que no requieren lubricacin.

Poliamidas PA: Los ms importantes son los nylons. Es fuerte, muy elstico, inflexible, resistente a la abrasin y autolubricante, una desventaja es que absorbe el agua lo que implica la degradacin de sus propiedades. La mayora de sus aplicaciones es en fibras para tapetes, ropa y cuerdas de neumticos, otro uso es como sustituto de los metales en cojinetes, engranes y piezas similares en las que se necesita resistencia y friccin baja.

Policarbonato PC: Tiene tenacidad elevada y buena resistencia al escurrimiento plstico, resistente al calor, se puede usar a temperaturas cercanas a los 125 C, es transparente y resistente al fuego. Se usa en piezas moldeadas para maquinaria, carcasas para mquinas de oficina, impulsores de bombas, cascos de seguridad y discos compactos, as como en ventanas y parabrisas.

Polisteres PET (tereftalato de polietileno): Puede ser amorfo o estar cristalizado parcialmente. Las aplicaciones importantes incluyen contenedores de bebidas moldeados por soplado, pelculas fotogrficas y cintas magnticas de grabacin, tambin se usa como fibra para telas.

Polietileno PE: Tiene un bajo costo, inerte qumicamente, fcil de procesar. Se encuentra disponible en varios grados: LPDE (polietileno de baja densidad) usado en hojas, pelculas y aislamiento de alambres y el HDPE (polietileno de alta densidad) usado en botellas, tubos y enseres domsticos por ser ms rgido y fuerte.

Polipropileno PP: Se usa especialmente en el moldeo por inyeccin y en bisagras de una pieza que pueden sujetarse a un nmero elevado de ciclos de flexin sin que fallen. Es el ms ligero de los plsticos y su resistencia al peso es elevada.

Poliestireno PS: Es transparente, se colorea con facilidad y se moldea con rapidez, pero a temperaturas elevadas se degrada y varios solventes lo disuelven. Debido a estas caractersticas, se le agrega caucho para crear el HIPS (poliestireno de alto impacto) que tiene alta tenacidad. El PS se usa en aplicaciones de moldeo por inyeccin y para empacar en forma de espuma.

Cloruro de polivinilo PVC: Se utilizan plastificadores para obtener termoplsticos que van del PVC rgido al flexible, el rango de propiedades hace que sus aplicaciones incluyan tubos rgidos, accesorios, aislamiento de alambres y cables, pelculas, hojas, empaques de comida, pisos y juguetes.

Los polmeros termofijos o termoestables, no toleran ciclos repetidos de calentamiento. Cuando se calientan de inicio, se suavizan y fluyen de modo que se pueden moldear, pero las temperaturas elevadas tambin producen una reaccin qumica que endurece el material y lo convierte en un slido que no se puede fundir. Si se le vuelve a calentar, se degrada y carboniza, en vez de suavizarse.

Los de mayor importancia comercial son los termoplsticos, pues constituyen alrededor del 70% del peso total de todos los polmeros sintticos que se producen.

MATERIAL Y/O EQUIPO NECESARIO 4 vasos de precipitado de 250 ml.

150 ml de alcohol.

2 cajas de petri.

2 lmparas de alcohol.

Encendedor o cerillos.

60 gr de sal.

Diferentes productos de plstico, proporcionados por los alumnos.

DESARROLLO DE LA PRCTICAEn esta prctica la metodologa que se propone consiste en realizar diferentes ensayos para identificar el tipo de plstico con el que se trabaja, este procedimiento se seguir para todas las piezas de plstico, con base en las siguientes pruebas (se sugiere trabajar con tres o cinco piezas diferentes de plstico):

Observar y manipular el material de prueba para determinar si el elemento es rgido, semi-rgido o flexible; adems de identificar si es transparente, traslucido u opaco.

1. Utilizar soluciones, con las cuales se observar si cada uno de los tipos de plstico de prueba es capaz de flotar en: agua, salmuera o alcohol.

2. Analizar si el plstico es fcil de incendiar, se autoextingue o contina incendindose. Observar el color de la flama, el humo que desprende, funde y/o gotea, empleando una lmpara de alcohol y unas pinzas.

3. Se propone que cada uno de los ensayos siguientes sean registrados en la tabla 2 para su identificacin final. En seguida se listan las caractersticas que deben analizarse y a su vez te puedes apoyar en la tabla 1:

a) Propiedades mecnicas (rgido, semirgido o flexible).

b) Propiedades pticas (transparente, traslucido u opaco).

c) Densidad (flota en agua, en solucin alcohlica, en solucin salina, no flota).

d) Capacidad de combustin (fcil de incendiar o difcil).

e) Duracin de la flama (plsticos que continan ardiendo, autoextinguen).

f) Color de la flama (amarilla o azul).

g) Alteracin de la muestra (funde, funde y gotea o carboniza).

h) Color de los humos (blanco o negro).Nota: Si durante las pruebas se detectan olores intensos y desagradables, desiste de continuar con la prueba y consulta al profesor (para evitar cualquier tipo de intoxicacin).

Ejemplo:

Nota: A manera de ejemplo aplica la metodologa de la figura 1 relativa a la identificacin del tipo de plstico empleado en las bolsas de supermercado.

Figura 1. Ejemplo para bolsa de supermercadoEl ejemplo de la bolsa de supermercado es efectivo, ya que se ha comprobado que al revisar y evaluar los ensayos para este elemento, se logra determinar el material con el que se elaboran dichos productos.

RESULTADOSCon base en el siguiente formato elige el tipo de plstico que cumple las caractersticas evaluadas.RgidosSemirgidosFlexibles

PMMA

PUR-R

SAN

EP

MF

PF

EPS

UP

POM

PBT

PEAD

ABS

PET

PP

PVC-R

PC

UP-FV

PA 6

PSMI

UHMWPE

PA 6/6

PSAI

EVA

PEBD

PVC-F

PUR-F

SB

TIPU

TPE

SI

TransparentesTranslcidosOpacos

PMMA

PC

PVC-F

PS

PVC-R

PET

SAN

EP

SB

UP

POM

PSMI

PP

CA

PET

TPU

EVA

PEAD

UP-FV

PA 6

PEBD

PA 6/6

UHMWPE

ABS

PUR-F

PTE

PUR-R

MF

PF

PBT

TPU

PSAI

SI

EPS

Flotan en el aguaNo flotan en solucin alcohlicaFlotan en solucin diluidaFlotan en solucin concentradaNo flotan

EVA

PEBD

PTE

PP

EPS

PUR-F

PEAD

PUR-R

UHMWPE

EVA

PTE

PEAD

ABS

PS

SAN

PSMI

SB

PSAI

PMMA

PVC-F

PA 6

PA 6/6

PC

POM

TPU

CA

EP

PVC-R

PF

MF

UP

PBT

UP-FV

PET

SI

Difciles de incendiarFciles de incendiar

MF

UHMWPE

PA 6

EP

PA 6/6

PF

PC

SI

PET

POM

SAN

PSAI

PUR-R

CA

SB

EPS

TPU

PMMA

TPE

PEAD

UP

ABS

PBT

PEBD

UP-FV

PVC-F

PS

PP

PVC-R

PSMI

PUR-F

Continan ardiendoAutoextinguen

POM

SB

PSAI

PUR-F

CA

TPE

EPS

PUR-R

EVA

PBT

PEAD

TPU

PMMA

PET

PEBD

UP

ABS

PS

UHMPE

UP-FV

SAN

PSMI

PP

PVC-F

PC

PVC-R

EP

MF

PF

PA 6

SI

PA 6/6

Flama amarillaFlama azul

CA

SB

PSMI

TPU

PMMA

TPE

PSAI

EP

ABS

MF

EPS

PF

PVC-F

PBT

PET

UP

PVC-R

PC

PUR-F

UP-FV

SAN

PS

PUR-R

SI

POM

PEAD

EVA

PEBD

PA 6

UHMWPE

PA 6/6

PP

FundenFunden y goteanCarbonizan

CA

SB

ABS

PC

PVC-F

OS

PVC-R

PSMI

SAN

PSAI

POM

EPS

EVA

PET

PMMA

PEAD

TPE

PEBD

PA 6

UHMWPE

PA 6/6

PP

PBT

TPU

MF

PF

PUR-F

UP

PUR-R

UP-FV

EP

SI

Humos blancosHumos negros

POM

PEBD

EVA

UHMWPE

PMMA

PP

MF

PUR-F

PA 6

TPU

PA 6/6

SI

PEAD

ABS

PBT

PUR-R

PVC-F

PC

EP

PVC-R

OS

PF

SAN

PSMI

UP

SB

PSAI

UP-FV

TPE

EPS

Tabla 1. Diagrama general de comportamiento de plsticos.

Utiliza el siguiente formato para relacionar los elementos evaluados:

Tabla 2. Registro de datos.

ANLISIS DE LOS RESULTADOSCon la aplicacin de esta prctica se puede concluir que, identificar materiales plsticos es un trabajo que requiere desarrollar la habilidad y la experiencia, para obtener un resultado confiable, sin perder de vista que este es un mtodo, entre varios ms, para lograr una caracterizacin precisa.

Revisar bibliografa, para comparar los resultados y responder a las siguientes preguntas:

1. Cul es el nombre del plstico que estas considerando como resultado de tu anlisis, a partir de sus siglas?

2. Qu aplicaciones tiene este plstico a nivel industrial?3. El producto que se estudi corresponde con una de estas aplicaciones? S o no? Explicar por qu.CONCLUSIONES Y/O COMENTARIOSRealizar las conclusiones con base en el estudio de documentos especializados en el tema y tomando en cuenta los resultados obtenidos.

CUESTIONARIO PREVIO1. Qu es un polmero y un plstico?

2. Cul es la clasificacin de los materiales plsticos?

3. Mencionar 15 productos de material plstico que se utilizan en la vida diaria.

4. Definir el proceso de extrusin de plsticos.

5. Definir el proceso de rotomoldeo.

6. Definir el proceso de inyeccin de plsticos.

7. Definir el proceso de termoformado de plsticos.

8. Describir algn proceso de identificacin de materiales plsticos.

9. Mencionar los materiales plsticos que se pueden reciclar.

10. Qu significa un material plstico para el medio ambiente?

11. Definir los nombres completos de los siguientes plsticos a partir de sus siglas: PUR-F, UHMWPE, UP-FV, TPU, PSAI, SAN, MF, OS, EVA, MF.

BIBLIOGRAFA Pat, L. Mangonon, Ciencia de Materiales Seleccin y Diseo, Person, 2001.

Schaffer, Saxena, Antolovich, Sander, Warner,Ciencia y Diseo de Materiales para Ingenieros, CECSA, 2000.

James F. Shackelford, Ciencia de Materiales para Ingenieros, 3a ed., Person, 1993.

Prctica: 5

Fabricacin de materiales compuestos y determinacin de sus propiedades.

Duracin 4 hrs. (dos clases)

OBJETIVOEl alumno determinar las propiedades mecnicas, mediante un ensayo de traccin, de un material compuesto reforzado con fibras, con distintas condiciones en cuanto a contenido y orientacin de fibra.INTRODUCCINUn material compuesto es un sistema de materiales, formado por una mezcla o combinacin debidamente dispuesta de dos o ms micro o macro constituyentes con una intracara que los separa, que difieren en forma y composicin qumica y son esencialmente insolubles entre s.

Figura 1. Ejemplo de material compuesto. Carrocera de automvil de fibra de vidrio.

La importancia que tiene para la ingeniera un material compuesto es que dos o ms materiales diferentes se combinan para formar otros cuyas propiedades son superiores a la de los componentes individuales o tienen importancia en algn otro aspecto.

Los materiales compuestos se pueden clasificar en tres categoras: con partculas, con fibras y laminares, dependiendo de la forma de los materiales. El concreto, que es mezcla de cemento y grava, es un compuesto formado por partculas; la fibra de vidrio, que contiene fibras de vidrio incrustadas en un polmero, es un compuesto reforzado con fibras; y la madera contrachapada o triplay, que tiene capas alternadas de chapa de madera es un compuesto laminar.Compuestos reforzados con fibras.

La mayora de los compuestos reforzados con fibras consiguen una mejor resistencia a la fatiga, mejor rigidez y una mejor relacin resistencia-peso, al incorporar fibras resistentes y rgidas aunque frgiles, en una matriz blanda y dctil. El material de la matriz transmite la fuerza a las fibras, las cuales soportan la mayor parte de la fuerza aplicada.

Se emplean muchos tipos de materiales de refuerzo. Por siglos se ha utilizado la paja para reforzar los ladrillos de barro o adobes, en las estructuras de concreto se introducen varillas de acero de refuerzo. Las fibras de vidrio en una matriz polimrica producen un material para aplicaciones de transportacin y la industria aeroespacial. Las fibras de boro, carbono, polmeros y materiales cermicos aportan un esfuerzo excepcional en compuestos avanzados basados en matriz polimrica, cermica e incluso en compuestos intermetlicos.

Las fibras de vidrio se usan como refuerzo de matrices de plstico para formar compuestos estructurales y compuestos de moldeo, los materiales compuestos de plstico con fibra de vidrio tienen las siguientes caractersticas favorables: alta relacin entre resistencia y peso; buena estabilidad dimensional; buena resistencia al calor, el fro, la humedad y la corrosin; buenas propiedades de aislamiento elctrico; facilidad de fabricacin y costo relativamente bajo.

La resistencia de los plsticos reforzados con fibra de vidrio depende sobre todo del contenido de vidrio del material (figura 2) y del arreglo de las fibras de vidrio (figura 3). En General, entre ms alto es el porcentaje en peso de vidrio en el compuesto, tanto ms resistente es el plstico reforzado.

Figura 2. Influencia del porcentaje en volumen de fibras sobre las propiedades de un material reforzado, cuando las fibras son paralelas al esfuerzo aplicado.Figura 3. Efecto de la orientacin de las fibras en la resistencia a la tensin de compuestos epxicos reforzados con fibras de vidrio.

MATERIAL Y/O EQUIPO NECESARIOMaterial:

Fibra de vidrio en tapete y en mechas.

Resina epxica.

Acelerador y catalizador.

Plstico Maylar.

Guantes de ltex.

Abatelenguas.

Equipo:

Maquina Universal de Ensayos.

Mordazas para piezas planas.DESARROLLO DE LA PRCTICAExperimento 1. Comportamiento del material, considerando una misma orientacin pero diferente porcentaje de fibra.

a) Primera sesin:

1. Cortar el Plstico maylar, el cual servir como molde, al tamao de las muestras que se van a fabricar.

2. Cortar la fibra al tamao requerido.

3. Pesar la fibra.

4. Colocar la fibra sobre el plstico maylar que servir de molde.

5. Calcular la cantidad de resina a utilizar (sugerencia: 10% fibra en peso, 20% de fibra en peso y 30% de fibra en peso), siguiendo las instrucciones del profesor.

6. Formular la resina considerado 50 gotas de catalizador por cada 100 ml de resina preacelerada.

7. Vaciar la resina preparada sobre la fibra que ya debe estar acomodada.

8. Cubrir con un segundo plstico maylar formando un sndwich y eliminando la mayor cantidad de burbujas.

9. Dejar endurecer la resina.

b) Segunda sesin:

10. Retirar al plstico maylar.

11. Cortar las piezas al tamao adecuado.

12. Colocar las muestras en la mquina de traccin.

13. Realizar el ensayo de traccin.

Experimento 2. Comportamiento del material al variar la orientacin con un mismo porcentaje de fibra.

a) Primera sesin:

1. Cortar el Plstico maylar, el cual servir como molde, al tamao de las muestras que se van a fabricar.

2. Cortar la fibra en mechas al tamao requerido.

3. Pesar la fibra.

4. Colocar la fibra sobre el plstico maylar que servir de molde, la primera en direccin paralela a como se realizar el ensayo de traccin (cero grados), la segunda en direccin perpendicular a como se realizar la prueba (noventa grados) y la tercera con un ngulo de 45 grados.

5. Calcular la cantidad de resina a utilizar (sugerencia: 30% de fibra en peso), siguiendo las instrucciones del profesor.

6. Formular la resina considerado 50 gotas de catalizador por cada 100 ml de resina preacelerada.

7. Vaciar la resina preparada sobre la fibra que ya debe estar acomodada.

8. Cubrir con un segundo plstico maylar formando un sndwich y eliminando la mayor cantidad de burbujas.

9. Dejar endurecer la resina.

b) Segunda sesin:

10. Retirar el plstico maylar.

11. Cortar las piezas al tamao adecuado.

12. Colocar las muestras en la mquina de traccin.

13. Realizar el ensayo de traccin.

RESULTADOSAnexar las grficas obtenidas con la mquina y describir lo sucedido en cada caso.ANLISIS DE LOS RESULTADOS1. Comparar el esfuerzo de fluencia, el mdulo de elasticidad y la resistencia ltima a la tensin, considerando:

a) Porcentaje en peso en fibras.

b) Orientacin de las fibras en el material compuesto.

CONCLUSIONES Y/O COMENTARIOSRealizar conclusiones de acuerdo a lo observado durante la realizacin de la prctica.

CUESTIONARIO PREVIO1. Explicar qu es un material compuesto.

2. Determinar la regla de las mezclas de los materiales compuestos.

3. Explicar cuntos tipos de materiales compuestos son de uso comn en aplicaciones de ingeniera.

4. Qu propiedades mecnicas presentan los materiales compuestos?

5. Qu medidas de seguridad se deben de considerar al trabajar con resinas polimricas?BIBLIOGRAFA Thornton y Colangelo, Ciencia de materiales para ingeniera, Prentice Hall Hispanoamericana, 1987.

Askeland, Ciencia e ingeniera de materiales, International Thompson Editores, ed. 3, 1998.

Prctica: 6 Preparacin de un Cermico de Ingeniera

Duracin 2 hrs.

OBJETIVOEl alumno conocer y aplicar el mtodo de sintetizacin, para la fabricacin de cermicos.

INTRODUCCINLa superconductividad es aplicada en muchas reas, a pesar de sus requerimientos criognicos, tales como: la medicina, ciencia terica y experimental, la militar, el transporte, la produccin de potencia, la electrnica entre otras. Bednorz y Muller descubrieron los superconductores de alta temperatura en 1986, los cuales pueden operar a temperaturas del nitrgeno lquido (77 K) y son menos caros que los superconductores de ms alta temperatura (23 K) enfriados con helio lquido (4 K).

Los superconductores tienen dos propiedades nicas, la primera: resistencia elctrica nula y como consecuencia no hay prdidas de energa en la conduccin de corriente. La segunda: si un campo magntico es aplicado a un superconductor, el flujo magntico es excluido totalmente de su interior, entonces el superconductor repele al magneto, presentndose una flotacin o levitacin arriba del campo magntico. De esta manera, ms de 20 elementos metlicos y miles de aleaciones pueden ser superconductores bajo condiciones adecuadas.

En 1911 Kamerlingh Onnes midi la variacin de la resistencia elctrica del mercurio con la temperatura y encontr que a 4.2 k la resistencia caa, de repente, a cero. A tal efecto lo llam superconductividad, y a la temperatura a la cual ocurri, temperatura crtica Tc. En 1933 Meisser y Ochsenfeld encontraron que un superconductor al ser enfriado por debajo de su Tc, el flujo magntico era expulsado de su interior, es decir, B=0. (Figura 1).

En 1987 Bednorz y Muller reportaron la superconductividad de un material xido, el compuesto La2-xBaxCuO4, donde x=2, y Tc= 35 K. Su estructura est basada en K2NiF4, una perovskita relacionada con la capa componente. El superconductor conocido como 1-2-3 traspas la temperatura del nitrgeno lquido al sustituir el lantano con itrio, su frmula es YBa2Cu3O7-x y su Tc = 93 K.

Los superconductores de alta temperatura, tales como La2-xSrxCuOx (Tc=40K) y YBa2Cu3O7-x han sido activamente estudiados en los ltimos aos, de ellos se han obtenido superconductores con Tc arriba de los 150 K como el TiBaCaCuO, a lo que las preguntas fundamentales buscan entender los mecanismos por los cuales ocurre la alta Tc en los cupratos y as obtener un superconductor a temperatura ambiente.

a)b)

Figura 1. a)Sustancia superconductora T> Tc en un campo magntico, b)flujo magntico expulsado, T