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Coeficiente de conductividad térmicaEl coeficiente de conductividad térmica es una característica de cada sustancia y expresa la
magnitud de su capacidad de conducir el calor. Su símbolo es la letra griega .
En el Sistema Internacional de Unidades (SI) se mide en vatio / (metro × kelvin) (W/(m·K)),
en kilocaloría / (hora × metro × kelvin) (kcal/(h·m·K)) en el sistema técnico, y en BTU / (hora
× pie × Fahrenheit) (BTU/(h·ft·°F)) en el sistema anglosajón.
El coeficiente de conductividad térmica expresa la cantidad o flujo de calor que pasa a través de la
unidad de superficie de una muestra del material, de extensión infinita, caras planoparalelas y espesor
unidad, cuando entre sus caras se establece una diferencia de temperaturas igual a la unidad, en
condiciones estacionarias.
Este coeficiente varía con las condiciones del material (humedad que contiene, temperatura a la que se
hace la medición), por lo que se fijan condiciones para hacerlo, generalmente para material seco y 15 °C
(temperatura media de trabajo de los materiales de construcción) y en otras ocasiones, 300 K
(26,84 °C).
[editar]Algunos valores típicos de conductividad térmica ( )
MaterialConductividad Térmica
(W/(m·K))
Acero 47 - 581
Acero inoxidable 14-16[cita requerida]
Agua 0,581
Aire 0,024
Alcohol 0,161
Alpaca 29,11
Aluminio 209,31
Amianto 0,041
Bronce 116-1861
Cobre 372,1-385,21
Corcho 0,04-0,301
Estaño 64,01
Fibra de vidrio 0,03-0,071
Glicerina 0,291
Hierro 80,2[cita requerida]
Ladrillo 0,801
Ladrillo refractario 0,47-1,051
Latón 81 - 1161
Litio 301,21
Madera 0,131
Mercurio 83,71
Mica Moscovita 0,351
Níquel 52,31
Oro 308,21
Parafina 0,211
Plata 406,1-418,71
Plomo 35,01
Poliestireno expandido 0,025-0,045
Poliuretano 0,018-0,025
Vidrio 0,6 - 11
Zinc 106-140[cita requerida]
Conductividades Térmicas
Sustancia k (W/mK)Aluminio 205.0
Latón 109.0
Cobre 385.0
Plomo 34.7
Mercurio 8.3
Plata 406.0
Acero 50.2
Ladrillo aislante 0.15
Ladrillo rojo 0.6
Hormigón 0.8
Corcho 0.04
Fieltro 0.04
Fibra de vidrio 0.04
Vidrio 0.8
Hielo 1.6
Lana mineral 0.04
Espuma de poliestireno 0.01
Madera 0.12 - 0.04
Aire 0.024
Argón 0.016
Helio 0.14
Hidrógeno 0.14
Oxígeno 0.023
Aislamiento TérmicoCategorías - Temperatura 1000-1600°C | Temperatura 200-300°C | Temperatura 400-
600°C | Temperatura 650-900°C
Aislamiento térmico es la capacidad de los materiales para oponerse al paso del calor por
conducción.
La medida de la resistencia térmica o, lo que es lo mismo, de la capacidad de aislar térmicamente,
se expresa, en el Sistema Internacional de Unidades (SI) en W/m²·K (metro cuadrado y kelvin por
vatio).
Se considera material aislante térmico cuando su coeficiente de conductividad térmica: λ es inferior
a λ<0.10 W/m²·K medido a 23°C.
Todos los materiales oponen resistencia, en mayor o menor medida, al paso del calor a través de
ellos. Algunos, muy escasa, como los metales, por lo que se dice de ellos que son buenos
conductores; los materiales de construcción (yesos, ladrillos, morteros) tienen una resistencia
media. Aquellos materiales que ofrecen una resistencia alta, se llaman aislantes térmicos
específicos o, más sencillamente, aislantes térmicos.
Ejemplos de estos aislantes térmicos específicos pueden ser las lanas minerales como la lana de
roca, la fibra cerámica o la fibra de vidrio.
Conductividad térmica
capacidad de un material para transferir calor. La conducción térmica es el fenómeno por el cual el
calor se transporta de regiones de alta temperatura a regiones de baja temperatura dentro de un
mismo material o entre diferentes cuerpos.
Las unidades de conductividad térmica en el Sistema Internacional son W/(m·K), aunque también
se expresa como kcal/(h·m·°C), siendo la equivalencia: 1 W/(m·K) = 0,86 kcal/(h·m·°C).
El coeficiente de conductividad térmica (λ) caracteriza la cantidad de calor necesario por m2, para
que atravesando durante la unidad de tiempo, 1 mt de material homogéneo obtenga una diferencia
de 1 °C de temperatura entre las dos caras.
Para que exista conducción térmica hace falta una sustancia, de ahí que es nula en el vacío ideal,
y muy baja en ambientes donde se ha practicado un vacío elevado.
La inversa de la conductividad térmica es la resistividad térmica, que es la capacidad de los
materiales para oponerse al paso del calor.
Existe una ley general que relaciona bajas conductividades para bajas densidades, porque la
ligereza del material suele estar producida por huecos en su interior ocupados por aire, que es
mucho mas aislante que el material compacto.
Calor específico
cantidad de energía necesaria para aumentar en 1°C la temperatura de 1 kg de material. Indica la
mayor o menor dificultad que presenta una sustancia para experimentar cambios de temperatura
bajo el suministro de calor. Los materiales que presenten un elevado calor específico serán buenos
aislantes.
Sus unidades del (SI) son J/(kg·K), aunque también se suele presentar como kcal/(kg·°C); siendo 1
cal = 4,184 J. Por otra parte, el producto de la densidad de un material por su calor específico (ρ ·
C) caracteriza la inercia térmica de esa sustancia, siendo esta la capacidad de almacenamiento de
energía.
Modos de transferencia de calor
Conducción : Transmisión de calor de un cuerpo a otro por contacto directo.
Convección : Movimiento del aire ocasionado por una diferencia de temperatura.
Radiación térmica : Transmisión del calor por radiciación infrarroja sin contacto directo entre los
cuerpos.
Humedad : Cuanta más humedad ambiente hay, más conductora es de la energía.
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Fibra de vidrio
Manojo de fibra de vidrio
La fibra de vidrio es un material que consta de fibras numerosas y extremadamente finas de vidrio.
A lo largo de la historia los vidrieros ensayaron la fibra de vidrio, pero la manufactura masiva de este
material solo fue posible con la invención de máquinas herramienta más refinadas. En 1893,Edward
Drummond Libbey exhibió un vestido en la Exposición Universal de Chicago que tenía fibra de vidrio con
filamentos del diámetro y la textura de una fibra de seda. Fue usado por primera vez por Georgia
Cayvan, una actriz de teatro muy conocida en aquella época. Las fibras de vidrio también se pueden
formar naturalmente y se les conoce como "Cabellos de Pelé".
Sin embargo la lana de vidrio a la que hoy se llama comúnmente fibra de vidrio no fue inventada sino
hasta 1938 por Russell Games Slayter en la Owens-Corning como un material que podría ser usado
como aislante en la construcción de edificios. Fue comercializado bajo el nombre comercial Fiberglas,
que se convirtió desde entonces en una marca vulgarizada en países de habla inglesa.
La fibra de vidrio se conoce comúnmente como un material aislante. También se usa como un agente de
refuerzo con muchos productos poliméricos; normalmente se usa para conformarPlástico Reforzado con
Vidrio (GRP) que por metonimia también se denomina fibra de vidrio, una forma de material compuesto
consistente en Polímero Reforzado con Fibra (FRP). Por lo mismo, en esencia exhibe comportamientos
similares a otros compuestos hechos de fibra y polímero como la fibra de carbono. Aunque no sea tan
fuerte o rígida como la fibra de carbono, es mucho más económica y significativamente menos
quebradiza.
Índice
[ocultar]
1 Formación de la fibra
2 Química de la fibra de vidrio
3 Propiedades
o 3.1 Térmicas
o 3.2 de Tensión
4 Procesos de fabricación
o 4.1 Fundición
o 4.2 Formación
o 4.3 Proceso de filamentos continuos
o 4.4 Proceso de fibra corriente
5 Salud
6 Plástico reforzado con fibra de vidrio
7 Usos
8 Importancia del reciclaje del vidrio para fabricar
fibra
9 Véase también
10 Referencias y notas
11 Enlaces externos
[editar]Formación de la fibra
La fibra de vidrio se conforma de hebras delgadas hechas a base de sílice o de formulaciones
especiales de vidrio, extruídas a modo de filamentos de diámetro diminuto y aptas para procesos
de tejeduría. La técnica de calentar y elaborar fibras finas a partir de vidrio se conoce desde hace
milenios; sin embargo, el uso de estas fibras para aplicaciones textiles es mucho más reciente: sólo
hasta ahora es posible fabricar hebras y fibras de vidrio almacenadas en longitudes cortadas y
estandarizadas. La primera producción comercial de fibra de vidrio ocurrió en 1936; en 1938 Owens-
Illinois Glass Company y Corning Glass Works se unieron para formar la Owens-Corning Fiberglas
Corporation. Cuando ambas compañías se unieron para producir y promover la fibra de vidrio,
introdujeron al mercado filamentos continuos de fibra de vidrio.1 Owens-Corning continúa siendo el
mayor productor de fibra de vidrio en el mercado actual.2
Los tipos de fibra de vidrio usados más comúnmente son las de vidrio clase E (E-glass: vidrio de
alumino-borosilicato con menos de 1% peso/peso de óxidos alcalinos, principalmente usada para GRP),
pero también se usan las clases A (A-glass: vidrio alcali-cal con pocos o ningún óxido de boro), clase E-
CR (E-CR glass: de silicato álcali-cal con menos de 1% peso/peso de óxidos alcalinos, con alta
resistencia a los ácidos), clase C (C-glass: vidrio álcali-cal con alto contenido de óxido de boro, usadas
por ejemplo en fibras de vidrio con filamentos cortos), clase D (D-glass: vidrio de borosilicato con una
constate dieléctrica alta), clase R (R-glass: vidrio de alumino silicatos sin MgO ni CaO con altas
prestaciones mecánicas) y la clase S (S-glass: vidrio de alumino silicatos sin CaO pero con alto
contenido de MgO con alta resistencia a la tracción).3
[editar]Química de la fibra de vidrio
La fibra de vidrio útil para tejido tiene como base el compuesto sílice, SiO2. En su forma pura el dióxido
de silicio se comporta como polímero (SiO2)n. Es decir, no tiene un punto de fusión verdadero pero se
suaviza a 1200 °C, punto en el que comienza a descomponerse y a 1713 °C la mayoría de
las moléculas presentan libertad de movimiento. Si el vidrio ha sido extruído y enfriado de forma rápida
desde esta temperatura, es imposible obtener una estructura ordenada.4 En su estado de polímero se
forman grupos de SiO4 que están configurados con estructura tetrahédrica con el átomo de silicio en el
centro, y cuatro átomos de oxígeno en las puntas. Estos átomos luego forman una red de enlaces en las
esquinas que comparten los átomos de oxígeno.
Los estados vítreos y cristalinos de la sílice (vidrio y cuarzo) tienen niveles energéticos similares en sus
bases moleculares, lo que implica que en su forma vidriosa es extremadamente estable; en orden de
reducir la cristalización, debe ser calentado a temperaturas superiores a los 1200 °C por períodos
prolongados de tiempo.1
Estructura molecular teórica del vidrio
Aunque la sílice pura es perfectamente viable para hacer vidrio y fibra de vidrio, debe ser procesada a
temperaturas muy altas, lo cual es un inconveniente a menos que sus propiedades químicas específicas
sean necesarias. Parecería inusual introducir impurezas al vidrio, sin embargo añadir algunos materiales
contribuye a bajar su temperatura de trabajo; estos materiales también añaden otras propiedades al
vidrio que pueden ser benéficas en aplicaciones diferentes. El primer tipo de vidrio usado para hacer
fibra fue el vidrio de cal sodada o el vidrio Clase A, que no es muy resistente a compuestos alcalinos;
para corregir esto, un nuevo tipo conocido como Clase E, se desarrolló como un vidrio de alumino-
borosilicato que es libre de elementos alcalinos (<2%);5 esta fue la primera formulación de vidrio usada
para la formación de filamentos. El vidrio de clase E constituye aún la principal forma de producción de
fibra de vidrio y sus compuestos particulares pueden tener ligeras variaciones que deben permanecer
bajo cierto rango. La letra E es usada debido a que se desarrolló principalmente para aplicaciones
eléctricas. El vidrio Clase S es una formulación cuya característica principal es la alta resistencia a la
tracción y por lo mismo recibe su letra (de tensile strenght). El vidrio clase C fue desarrollado para
resistir el ataque químico, principalmente de ácidos que destruirían un vidrio clase E (su letra proviene
entonces de chemical resistance).5 El vidrio de Clase T, es una variante comercial de North American
Fiberglass del vidrio de Clase C. El vidrio Clase A es una referencia industrial para denominar al vidrio
reciclado, muchas veces de botellas, que se usa para hacer lana de vidrio. La clase AR es un vidrio
resistente a compuestos alcalinos (AR de alkali-resistant). La mayoría de las fibras de vidrio tienen una
solubilidad limitada en agua pero esto cambia en relación al pH. Los iones de clorurotambién pueden
atacar y disolver superficies de vidrio Clase E.
El vidrio de clase E no puede derretirse realmente, pero a cambio se suaviza, definiéndose su punto de
ablandamiento como "la temperatura a la que una fibra con un diámetro entre 0.55 y 0.77mm de 235mm
de longitud, se alarga con su propia carga a una rata de 1mm/min cuando está suspendida
verticalmente y se ha calentado a una tasa de 5 °C por minuto".6 El punto de deformación se alcanza
cuando el vidrio tiene una viscosidad de 1014.5 poise. El punto de atenuación (enfriamiento), que es la
temperatura en la que las tensiones internas se reducen a un límite comercialmente aceptable de 15
minutos, está determinado por una viscosidad de 1013 poise.6
[editar]Propiedades
[editar]Térmicas
Las fibras de vidrio son buenos aislantes térmicos debido a su alto índice de área superficial en relación
al peso. Sin embargo, un área superficial incrementada la hace mucho más vulnerable al ataque
químico. Los bloques de fibra de vidrio atrapan aire entre ellos, haciendo que la fibra de vidrio sea un
buen aislante térmico, con conductividad térmica del órden de 0.05 W/(m·K)7
[editar]de Tensión
Tipo de Fibra
Tensión de rotura(MPa)8
Esfuerzo de Compresión
(MPa)
Densidad(g/cm3)
Dilatación térmica
µm/(m°C)
T de ablandamiento
(°C)
Preciodólar/kg
Vidrio clase E
3445 1080 2.58 5.4 846 ~2
Vidrio clase S-2
4890 1600 2.46 2.9 1056 ~20
La tensión del vidrio usualmente se comprueba y reporta para fibras "vírgenes" o prístinas—aquellas
que se acaban de fabricar. Las fibras recién hechas, más delgadas, son las más fuertes debido a que
son más dúctiles. Cuanto más se raye su superficie, menor será la tenacidad resultante.5 Debido a que
el vidrio presenta una estructura amorfa, sus propiedades son isotrópicas, es decir, son las mismas a lo
largo y ancho de la fibra (a diferencia de la fibra de carbono, cuya estructura molecular hace que sus
propiedades sean diferentes a lo largo y ancho, es decir, anisotrópicas).4 La humedad es un factor
importante para la tensión de rotura; puede ser adsorbida fácilmente y causar rupturas y defectos
superficiales microscópicos, disminuyendo la tenacidad.
A diferencia de la fibra de carbono, la de vidrio puede soportar más alargamiento antes de
romperse;4 existe una relación de proporcionalidad entre el diámetro de doblez del filamento, al diámetro
del filamento en sí.9 La viscosidad del vidrio fundido es muy importante para el éxito durante la
fabricación; durante la conformación (tirando del vidrio para reducir el espesor de la fibra) la viscosidad
debe ser relativamente baja; de ser muy alta, la fibra se puede romper mientras se tira. Sin embargo, de
ser muy baja, el vidrio puede formar gotas en vez de convertirse en filamentos útiles para hacer fibra.
[editar]Procesos de fabricación
[editar]Fundición
Hay dos tipos principales de fabricación de fibra y dos tipos de resultados. La primera, es fibra hecha a
partir de un proceso de fundición directo y la segunda un proceso de refundición de canicas. Ambas
comienzan con el material en su forma sólida; los materiales se combinan y se funden en un horno.
Luego, para el proceso con canicas, el material fundido se separa mediante tensión cortante y se enrolla
en canicas que están enfriadas y empacadas. Las canicas se llevan a las instalaciones donde se
elabora la fibra donde se insertan dentro de contenedores para refundirse; el vidrio fundido se extruye
en espirales roscados (similares a insertos roscados) para conformar la fibra. En el proceso de fundición
directo, el vidrio derretido en el horno va directamente a la formación de los insertos.
[editar]Formación
La placa donde se enroscan los insertos es el componente principal en el maquinado de la fibra.
Consiste en una placa de metal caliente en la que están situadas las boquillas mediante las cuales se
hará fibra a partir de los insertos introducidos en ellas. Casi siempre esta placa está hecha de una
aleación de platino y rodio por motivos de durabilidad. El platino se usa debido a que el vidrio fundido
tiene una afinidad natural para humectarlo. Las primeras placas que se usaban para este propósito eran
100% de platino y el vidrio las penetraba tan fácilmente que empapaba la placa y se acumulaba como
residuo a la salida de las boquillas. También se usa esta aleación platino-rodio debido al costo del
platino y su tendencia a desgastarse con facilidad; en el proceso de fundición directa, las placas también
cumplen la función de colectar el vidrio fundido. Se usan ligeramente calientes para mantener el vidrio a
una temperatura correcta, adecuada para la formación de la fibra. En el proceso de fundición de
canicas, la placa actúa más como un distribuidor de calor, en el sentido en que funde la mayoría del
material.1
Estas placas representan el mayor costo en la producción de fibra de vidrio. El diseño de las boquillas
también es importante; el número de boquillas abarca un rango desde 200 a 4000 en múltiples de 200.
Una de las dimensiones más importantes a tener en cuenta en la elaboración de filamentos continuos,
es el espesor de las paredes de las boquillas en su salida; se descubrió que añadiendo un
ensanchamiento de la cavidad antes del orificio, se reducía el empapamiento. Actualmente, las boquillas
están diseñadas para tener un espesor de pared lo más delgado posible al final; a medida que el vidrio
fluye por la boquilla forma una gota que se suspende verticalmente y, a medida que cae, deja un hilo
conectado por el menisco a la boquilla, que será tan largo como lo permita el diseño de la boquilla.
Cuanto menor sea el anillo de la boquilla (la parte final de las paredes que rodean el orificio de salida)
más rápido permitirá la formación de la gota que cae y más baja es la tendencia a que empape la parte
vertical de la boquilla.1 La tensión superficial del vidrio es lo que influye en la formación del menisco;
para el vidrio de Clase E debe ser de aproximadamente 400mN por minuto.5
La velocidad de atenuación (enfriamiento) es importante en el diseño de la boquilla. Aunque bajar esta
velocidad permitiría hacer fibra más dura, no es viable económicamente operar a bajas velocidades y a
las que las boquillas no están diseñadas.1
[editar]Proceso de filamentos continuos
En el proceso de filamento contínuo, luego de ser atenuada, a la fibra se le aplica un apresto especial
que permite que pueda ser embobinada o enrollada. La adición de este compuesto también puede tener
relación con su uso destinado, ya que algunos de ellos son co-reactivos (pre impregnados) con ciertos
tipos de resina cuando la fibra va a ser usada para conformar un material compuesto.6 El apresto que se
añade usualmente tiene una relación de entre 0.5 y 2% de peso. El enrollado posterior se realiza a una
tasa de 1000 m por minuto.4
[editar]Proceso de fibra corriente
Para la producción de fibra de vidrio corriente (útil también para hacer lana de vidrio), existen diversos
métodos de manufactura. El vidrio puede ser soplado o rociarse con calor o vapor luego de salir de la
máquina de conformado (fundido); usualmente esta fibra se convierte en cierto tipo de tela, similar a un
fieltro. El proceso más común es el proceso rotativo, en el que el vidrio entra en un rotor que, por acción
de la fuerza centrífuga, dispara el vidrio en trozos horizontalmente mientras que chorros de aire lo
empujan hacia abajo, donde recibe un aglutinante. Luego esta felpa es succionada en una cortina que le
da forma, y el aglutinante se cura usando un horno.10
[editar]Salud
La fibra de vidrio se hizo muy popular desde que se descubrió que los asbestos son causantes de
cáncer, y fueron eliminados de muchos productos. Sin embargo, la seguridad de la fibra de vidrio
también se puso en duda debido a que investigaciones muestran que la composición de este material
(tanto los asbestos como la fibra de vidrio son fibras de silicato) puede causar una toxicidad similar a la
de los asbestos.11 12 13 14
Estudios realizados con ratas en la década de 1970, mostraban que vidrio en fibra de menos de
3 micras de diámetro y con una longitud superior a las 20 micras constituían un "cancerígeno en
potencia". Igualmente en el Centro Internacional de Investigación de Cáncer CIRC se encontró que
"podría anticiparse razonablemente como un cancerígeno" en 1990. Por otra parte en la American
Conference of Governmental Industrial Hygienist, se estipula que no hay evidencia suficiente y que la
fibra de vidrio se encuentra en el listado de la asociación dentro del grupo A4: "No clasificado como un
cancerígeno humano".
La North American Insulation Manufacturers Association (NAIMA) asegura que la fibra de vidrio es
fundamentalmente diferente a los asbestos, en la medida en que es un material producido por el hombre
en vez de ser producto de la naturaleza. Los miembros de esta asociación aseguran que la fibra de
vidrio se "disuelve en los pulmones" mientras que los asbestos permanecen de por vida dentro del
cuerpo. Aunque la fibra de vidrio y los asbestos están hechos de filamentos de sílice, la NAIMA asegura
que los asbestos constituyen un riesgo mayor debido a su estructura cristalina, que causa que el
material se exfolie en trozos más pequeños y peligrosos, citando al Departamento de Salud y Servicios
Sociales de los Estados Unidos:15
Las fibras de vidrio sintético (fibra de vidrio) difieren de los asbestos en dos formas que pueden proveer al
menos explicaciones parciales del porqué su baja toxicidad. Debido a que la mayoría de las fibras vítreas
sintéticas no son cristalinas como los asbestos, no pueden separarse longitudinalmente para producir fibras
más delgadas. También presentan una marcada biopersistencia menor en tejidos vivos que las fibras de
asbesto gracias a que pueden disolverse y sufrir rupturas transversales.16
En 1998 se realizó un estudio en el que se usaron ratas, con el que se demostró que la biopersistencia
de las fibras sintéticas después de un año era de 0.04 a 10%, pero era del 27% para las de asbesto de
la variedad grunerita. Estas fibras que permanecieron por más tiempo probaron ser más cancerígenas17
[editar]Plástico reforzado con fibra de vidrio
Artículo principal: Plástico reforzado con vidrio.
El plástico reforzado con fibra de vidrio es un material compuesto o un plástico reforzado por fibra
(FRP) hecho de polímero armado con fibras de vidrio delgadas. Al igual que el plástico reforzado con
fibra de carbono, sufre de una metonimia que simplifica su enunciación como fibra de vidrio, al referirse
al material compuesto. Puede usarse la fibra presentada en CSM (chopped strand mat) que es en
esencia una tela en rollos hecha de trozos sueltos (diferente a la lana de vidrio que se caracteriza por su
apariencia de algodón, mucho más esponjosa), o como una tela tejida (a veces llamado mat).
Como muchos otros materiales compuestos (por ejemplo el hormigón armado) los dos materiales actúan
al mismo tiempo, cada uno complementando las propiedades del otro.18 Mientras las resinas poliméricas
son fuertes a cargas de compresión física, son relativamente débiles a la tensión de rotura; la fibra de
vidrio es muy fuerte en tensión pero tiende a no resistir la compresión; así que al combinar ambos
materiales, la GRP se convierte en un material que resiste tanto compresión como tensión en rangos
aceptables y determinados.3 19
[editar]Usos
El uso normal de la fibra de vidrio incluye recubrimientos, aislamiento térmico, aislamiento
eléctrico, aislamiento acústico, como refuerzo a diversos materiales, palos de tiendas de campaña,
absorción de sonido, telas resistentes al calor y la corrosión, telas de alta resistencia, pértigas para salto
con garrocha, arcos y ballestas, tragaluces translúcidos, partes de carrocería de automóviles, palos de
hockey, tablas de surf, cascos de embarcaciones, y rellenos estructurales ligeros de panal (técnica de
armado con honeycomb). Se ha usado para propósitos médicos en férulas. La fibra de vidrio es
ampliamente usada para la fabricación de tanques y silos de material compuesto.3 19
[editar]Importancia del reciclaje del vidrio para fabricar fibra
Los fabricantes de fibra de vidrio para aislamiento pueden usar vidrio reciclado. La fibra que produce
Owens Corning es en un 40% procedente de vidrio reciclado. En 2009 esta compañía comenzó un
programa de reciclaje de vidrio para enviar residuos de vidrio reciclado desde Kansas City a la planta
de Owens Corning para ser usado como materia prima para fabricar fibra de vidrio clase A.20 21
[editar]Véase también
• Fibra de
basalto
• Fibra de
carbono
• BS4994
• Material
compuesto
• Gelcoat
• Concreto armado con fibra de
vidrio GFRC o GRC
• Microesfera de vidrio
• Plástico reforzado con vidrio
• Lana de vidrio
• Fibra óptica
• Cabellos de Pelé , fibra de vidrio que
se forma naturalmente
• Rejilla de fibr a de vidrio
[editar]Referencias y notas
1. ↑ a b c d e Loewenstein, K.L. (1973) (en Inglés). The Manufacturing Technology of Continuous
Glass Fibers. Elsevier Scientific. pp. 2-94. ISBN 0-444-41109-7.
2. ↑ Dean, Richard; Dr. Sanjay Mazumdar (Agosto de 2007). «A Market Assessment and
Impact Analysis of the Owens Corning Acquisition of Saint-Gobain's Reinforcement and Composites
Business » (en inglés) págs. 9. Consultado el 21 de octubre de 2012.
3. ↑ a b c Fitzer, Erich. «Fibers, 5. Synthetic Inorganic». Ullmann's Encyclopedia of Industrial
Chemistry (Weinheim, Alemania: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA).
4. ↑ a b c d Gupta, V.B.; Kothari, V.K. (1997) (en Inglés). Manufactured Fibre Technology.
Chapman and Hall. pp. 544-546. ISBN 0-412-54030-4.
5. ↑ a b c d Volf, Milos B. (1990) (en Inglés). Technical Approach to Glass. Elsevier. ISBN 0-444-
98805-X.
6. ↑ a b c Lubin, George (Ed.) (1975). Robert E. Krieger. ed. Handbook of Fiberglass and
Advanced Plastic Composites. Huntingdon NY.
7. ↑ Incropera, Frank P.; De Witt, David P. (1990) (en Inglés). Fundamentals of Heat and Mass
Transfer. John Wiley & Sons. p. A11. ISBN 0-471-51729-1.
8. ↑ Wallenberg, Frederick T.; Bingham, Paul A. (Octubre de 2009) (en Inglés). Fiberglass and
Glass Technology: Energy-Friendly Compositions and Applications . Springer. p. 211-. ISBN 978-1-
4419-0735-6. Consultado el 21 de octubre de 2012.
9. ↑ Hillermeier KH, Melliand Textilberichte 1/1969, Dortmund-Mengede, pp. 26–28, "Glass
fiber—its properties related to the filament fiber diameter".
10. ↑ Mohr, J.G.; Rowe, W.P. (1978). Fiberglass. Van Nostrand Reindhold. pp. 13. ISBN 0-442-
25447-4.
11. ↑ «Fiber Glass: A Carcinogen That's Everywhere », Environmental Research Foundation, 31
de Mayo de 1995. Consultado el 21 de octubre de 2012.
12. ↑ Fuller, John. «Fiberglass and Asbestos ». Is insulation dangerous?. Consultado el 21 de
octubre de 2012.
13. ↑ «Environmental Health & Safety, Fiberglass ». Yeshiva University. Consultado el 21 de
octubre de 2012.
14. ↑ «Fibrous glass insulation and cancer: response and rebuttal». American journal of
industrial medicine. 1 30: pp. 113-120. 1996. 16374937.
15. ↑ NAIMA. «Health & Safety » (en inglés). Fiberglass Insulation No Longer on Cancer
Concern List (RP057). Consultado el 21 de octubre de 2012.
16. ↑ U.S. Department of Health and Human Services, Public Health Services, Agency for Toxic
Substances and Disease Registry (Septiembre de 2004). «Toxicological Profile for Synthetic Vitreous
Fibers » págs. 17.
17. ↑ «[Biopersistencia de Fibras Vítreas Sintéticas y de Grunerita en los Pulmones de Ratas
Luego de su Inhalación] » (en Inglés) Biopersistence of Synthetic Vitreous Fibers and Amosite
Asbestos in the Rat Lung Following Inhalation . 2. 151. 2 de Agosto de 1998. Consultado el 22 de
octubre de 2012.
18. ↑ Erhard, Gunter. Designing with Plastics . Trans. Martin Thompson. Munich: Hanser
Publishers, 2006.
19. ↑ a b Ilschner, B.. «Composite materials». Ullmann's Encyclopedia of Industrial
Chemistry (Weinheim, Alemania: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA).
20. ↑ New recycling effort aims to push KC to go green with its glass , Kansas City Star, October
14, 2009
21. ↑ North American Insulation Manufacturers Association FAQ page, retrieved October 15,
2009
FIBRA DE VIDRIO
Alta Resistencia al Calor
Resiste temperaturas a + 538oC(+ 1000oF).
Conserva alta resistencia aún a elevadas temperaturas.
Después de exponer la tela fibra de vidrio 1200 a + 27o7C (+530oF) por 24 horas, conserva 100% de su resistencia original.
Buen manejo
Suave y flexible.
• Hasta 164% mayor resistencia al
El asbesto fué sometido a la misma prueba y conservó menos del 20% de su resistencia original.
Resistencia al fuego
No se quemará ni arderá.
calor.• 3 1/2 veces
más fuerte en la dirección del pie.
• 4 1/2 veces más fuerte en la trama.
• 50% más durable.
• La fibra de vidrio tiene 1.92 veces más resistencia a la transferencia de calor.
• Es un 40% mejor material aislante.
Cinta de fibra de vidrio
Resistencia químicaResiste solventes orgánicos, casi todos los ácidos y álcalis diluidos.
Excepcional DurabilidadResiste la abrasión y el uso.
Resistencia al medio ambienteNo es afectado por el desgaste o humedad, no atrae moho.
Estable dimensionalmenteNo se dilata ni se contrae debido a cambios atmosféricos.
Excelentes propiedades eléctricasAlta resistencia dieléctrica. Baja constante dieléctrica.
Características aislantes superioresExcelentes factores K y R.
El trabajo con fibra de vidrio
El término fibra de vidrio proviene de la expresión inglesa “fiber glass”, que ha sido
adoptada de modo casi textual a nuestro idioma español. Con dicha frase se hace referencia
a una suerte de entelado. La fibra de vidrio se obtiene gracias a la intervención de
ciertos hilos de vidrio muy pequeños, que al entrelazarse van formando una malla,
patrón o trama. Por otra parte, cabe mencionarse que estos hilos son obtenidos mediante el
paso (que se lleva a cabo industrialmente) de un vidrio líquido a través de un elemento o
pieza sumamente resistente, que además debe contar con diminutos orificios. A dicho
elemento se lo conoce con el nombre de “espinerette”. Posteriormente a esta acción, se
debe proceder a un enfriado, que es lo que permite solidificar el entelado, lo cual dará como
resultado un producto que será lo suficientemente flexible como para poder realizar un
correcto entretejado, es decir, una tela o malla. Asimismo, a esta fibra de vidrio se la puede
emplear para producir otro tipo: la óptica.
En este caso, el material es utilizado para todo lo que tenga relación con el transporte de
haces luminosos, rayos láser y también luz natural. Se trata también de un material muy
requerido cuando se quiere transportar datos en empresas de internet o bien de
telecomunicaciones. En cuanto a la densidad de la fibra de vidrio en sí, la misma es de 1,6,
mientras que su resistencia en relación con el tema de la tracción oscila entre 400 y 500
N/mm.
Características de la fibra de vidrio
Para comprender más hondamente características de la fibra de vidrio, pasemos a señalar las
propiedades del vidrio. El mismo tiene como rasgos distintivos su fragilidad, transparencia y
también su alta dureza. Siempre y cuando se lo encuentre en un estado de fundición,
entonces podrá ser maleable o manuable. Por otra parte, su temperatura ideal para ser
fundido es de 1250ºC. En lo que respecta a su constitución, se trata de un material
compuesto por el sílice –la arena y el cuarzo poseen vidrio en su composición –, por la cal y
por el carbonato de sodio. Si hacemos un poco de historia, es pertinente mencionar que este
material fue conocido desde tiempos muy antiguos. De hecho, no es secreto que los romanos
estaban familiarizados con el sistema del soplado. Pero fue en la Edad Media cuando se
obtuvo un importante logro: el manejo del material con suma precisión. A partir de entonces
comenzaron a ejecutarse obras de relevantes magnitudes, en especial dentro de las
catedrales, todas ellas decoradas a partir del uso de la técnica del vitreaux.
En el caso puntual de la fibra, su composición es la
siguiente. La misma es el resultado de la unión de la malla de vidrio con una resina
epoxi. Esta última es, a su vez, líquida en un comienzo, aunque luego pasa a solidificarse y a
mantener la forma final o aquella que había sido adquirida previamente del molde utilizado.
Sin embargo, para que esa resina se pueda solidificar en un periodo de tiempo fijo, hay que
acelerar la reacción química. Esto se efectúa mediante el empleo de un catalizador, que
puede resultar extremadamente tóxico, reactivo e incluso muy volátil. Por todos estos
motivos es que se recomienda extremar los cuidados durante el uso del catalizador.
Usos de la fibra de vidrio
Antes de proceder a determinar los distintos usos que se le da a la fibra de vidrio, es preciso
señalar sus características más relevantes. Entre ellas podemos destacar que es un excelente
aislante térmico, al tiempo que es inerte a diversas sustancias como el caso de los
ácidos. Otros rasgos son su tendencia a la
maleabilidad y su la resistencia a la tracción. Debido a todas esas importantes cualidades, es
empleada en muchos ámbitos, aunque los principales son el industrial y el artístico. En el
segundo caso se la emplea para la realización de productos de manualidad o de
bricolaje. Sin embargo, también es muy común que se la utilice para lafabricación de
piezas del mundo náutico, como las tablas de surf y wind-surf, las lanchas e incluso los
veleros. Asimismo, se puede utilizar la fibra de vidrio para la realización de los cables de
fibra óptica, que se usan en las áreas de telecomunicaciones para la transmisión de
señales lumínicas, las cuales son producidas por un láser o por LEDs. Otro de los usos más
comunes es el de reforzar el plástico mediante el empleo de la fibra, que tiene como
finalidad muchas veces la construcción de tanques.Para esto, lo que hay que hacer son unos
laminados de dicho material junto con la resina, mezcla que servirá para el armado del
recolector de agua. Asimismo, se necesita un molde para el laminado y la aplicación de
capas finas de vidrio lustrado.
ELEMENTOS PARA EL PLASTICO REFORZADO CON FIBRA DE VIDRIO
Fibra de vidrio es el nombre genérico para los Plásticos Reforzados con Fibra de Vidrio (PRFV) Tal como su nombre lo indica, este material es un compuesto de fibras de vidrio, carbono, kevlar, metal, boro ó silicatos de aluminio, resina plástica y aditivos. Mediante selección apropiada de combinación de refuerzos de fibra de vidrio, resinas y técnicas de proceso, el diseñador puede crear un producto o componente que cumpla con las más exigentes especificaciones.
Sus beneficios típicos incluyen: alta resistencia, bajo peso, dimensionalmente estable, con resistencia a la corrosión, excelente resistencia eléctrica y flexibilidad de diseño con bajo costo de matrices. Tal es así, que los productos hechos con fibra de vidrio pueden competir favorablemente en costo y rendimiento con los materiales tradicionale
FIBRA DE VIDRIO
Fibra de vidrio es vidrio en forma de filamentos. Los filamentos pueden ser hechos con diversos tipos de vidrio, designados con las letras A, E, C, AR y S. Los más comúnmente utilizados para refuerzo de productos son los tipos E (eléctrico), AR (Alcali Resistente) y C (con resistencia química)
El proceso mediante el cual se producen los filamentos de vidrio es el sgte.: en un reactor son incorporados todas las materias primas finamente divididas en forma de polvo, donde son fundidas. El vidrio fundido fluye a través de canales que tienen gran cantidad de pequeños hoyos. El vidrio fundido sale desde estos hoyos como un filamento contínuo. Estos filamentos continuos pasan sobre un aplicador que les impregna con un cubrimiento químico (ó apresto) el cual le dará características especiales para su procesamiento posterior. Este apresto aumenta la habilidad del vidrio para adherirse a otros materiales y es muy importante para determinar la calidad del material. Los filamentos así tratados son curados en estufas para terminar su procesamiento.
Propiedades de la fibra de vidrio:
Propiedad E C S R
Gravedad específica 2,56 2,45 2,49 2,58
Resistencia a la tracción de la fibra GN/m2
3,6 -----------4,5
4,4
Punto ablandamiento °C
850 690 ------------ 990
Conductividad térmica W/m °C
1,04
Indice de Refracción
1,545 1,549
Módulo de Young de elasticidad GN/m2
75,9 ----------- 86,2 84,8
Clasificación de la fibra de vidrio
La fibra de vidrio de tipo "E", de baja alcalinidad, imparte en los laminados
excelente resistencia mecánica, buenas propiedades de aislamiento eléctrico y larga durabilidad.
Chopped Strand Mat (CSM)Fibra de vidrio llamada comúnmente "Mat". Los mats de buena calidad están construidos con filamentos individuales de 50 mm. de largo y distribuidos al azar dando una mínima orientación a los filamentos. La calidad del apresto hace la diferencia en cuanto a asegurar una resistencia consistente independiente de la dirección en la cual el filamento se pone en el laminado. El apresto es disuelto por el estireno contenido en las resinas de poliéster y viniléster y permitiendo que el mat adquiera las formas más complejas en la matriz. Utilizando sólo fibra de vidrio del tipo mats, pueden fabricarse productos de bajo costo. Los mats son utilizados principalmente en laminación manual, laminados continuos y algunas aplicaciones en moldes cerrados. Los pesos son medidos en gramos por metro cuadrado.
Las principales características de la fibra de vidrio mats son:
• Para usar en laminación manual• Moldeo contínuo
• Laminados con poca resina
• Fácil remoción de aire atrapado
• Rápida humectación con buena resistencia
• Tipo de vidrio: E
• Diámetro nominal del filamento: 11 micrones
• Densidad lineal del filamento básico: 30 tex
• Longitud del filamento: 50 mm
• Variedades de mats: 225 G/m2; 300 g/m2; 250 g/m2 y 600 g/m2
WOVEN ROVING 600 / 800
Este producto es un tejido hecho de filamentos continuos colocados en forma vertical y horizontal, sin amarras. Por lo cual puede tomar distintas formas y curvas. Siendo un tejido pesado podrá transferir su configuración a través del Gel Coat si es colocado cerca de la superficie. Manteniendo una alta relación de fibra/resina se obtendrá laminados muy fuertes por moldeo por
contacto y son utilizados principalmente como el último laminado en grandes estructuras tales como embarcaciones.Los woven roving pueden ser suministrados además con una fibra del tipo Mat unidos químicamente ó bien cosidos con un hilo.Los tejidos bi-direccionales proporcionan buena resistencia en las dos direcciones de 0° y 90°. Son utilizados para fabricar laminados gruesos, especialmente en operaciones de laminado manual.Sus principales características son:
• Para aplicación manual.• Para procesos de laminación en moldes abiertos y en grandes moldes
cerrados.
• Son compatibles con resinas de poliéster, viniléster, fenólicas y epóxicas.
• Muy rápida penetración, saturación y humectado de los laminados de resina.
• Muy altas propiedades de resistencia de los laminados.
ROVING DIRECTO PARA FILAMENT WINDING
2200 / 2300 / 2400 / 4400 / 4800
Direct roving ó hilo roving ha sido diseñado específicamente para usar en la técnica de enrollado de filamentos, filament winding, con resinas de poliéster, viniléster y sistemas epóxicos y ofrecen rápida humectación y excelente procesamiento.
Estos sistemas utilizan la unidad tex para su designación:Tex = g/1.000 m
Enrollado de filamentos ó filament winding es un procedimiento automatizado de alto volumen que es ideal para la fabricación de tuberías, estanques, varas y tubos, vasos de presión y otras formas cilíndricas. La sofisticación de la máquina varía desde operaciones básicas de transmisión de cadenas de dos ejes hasta sistemas multi-ejes y multi-mandriles controlados por computador.Las óptimas propiedades se obtienen cuando la tensión de la fibra es igual en todas las fibras. La fibra de vidrio es humectada en un estanque a través del cual se hace pasar los filamentos de vidrio. El mandril es rotado al mismo tiempo que se le va entregando el hilo roving a través de toda su longitud.
El tiempo de fabricación de un estanque de presión para gas comprimido hecho con resina epóxica reforzada con hilo "E", de 4,57 m. de diámetro por 22,86 m de largo es de una hora para la fabricación y de 2,5 horas para post-curado a 130°C. Debido a que la acción de enrollar el filamento compacta al laminado, no son necesarios otros métodos de compactación tales como con bolsa de vacío u otros.
ROVING PARA PISTOLA SPRAY-UP
Este roving está formado por mechas que contienen varios filamentos enrollados. Spray-Up es el más económico y más común de los procesos para fabricar productos de fibra de vidrio.
Su sistema de designación es 2.400 (60), lo cual indica que es de 2400 tex y de 60 cabos (60 grs./1000 m) por cada mecha.
Con spray-up, el roving de fibra de vidrio alimenta una pistola con cortador (chopper), el cual corta fibra de vidrio en longitudes predeterminadas. Esta fibra de vidrio va directamente a un flujo de resina. La combinación de estos materiales es dirigida a la cavidad del molde cuando la parte compuesta tiene formas.El roving para pistola es manufacturado a partir de filamentos continuos de fibra de vidrio, sin torceduras mecánicas y es empacado en tubos que se entregan listos para ser usados en las operaciones del cliente. También debe contener aprestos especiales para mejorar su manipulación y optimizar el enlace fibra-resina en el compuesto.
En el procedimiento spray-up, después de curar el gelcoat, es rociada resina catalizada (usualmente poliéster ó viniléster con una viscosidad de 500 cps a 1.000 cps, junto con fibra de vidrio cortada. Los cortes de fibra de vidrio roving van directamente dentro de la resina rociada, de tal forma que todos los materiales son aplicados simultáneamente al molde. Empleando resinas con bajo contenido de estireno ó sin estireno, rellenos y pistolas rociadoras de alto volumen/baja presión ó rodillos de presión para alimentar resina como aplicadores, se ayuda a reducir las emisiones de compuestos orgánicos volátiles.Un buen hilo roving para pistola debe tener las sgtes. características:
• Excelente trabajabilidad• Baja estática y poca pelusa
• Buena dispersión y cortabilidad
• Debe aumentar la calidad del laminado y reducir los desperdicios
• Debe tener alto poder de mantener la resina
• Debe dejarse usar por todos los tipos de equipos spray-up
• Debe tener un rápido y completo humectado
VELO DE SUPERFICIE
Características
El velo de superficie está hecho de cinco laminados continuos de fibra, de 12 micrones de diámetro, de vidrio C, de bajo punto de fusión, con resistencia a la corrosión (ASTM C162-93) dispersadas al azar a través de toda la superficie.
Aplicación:
Los velos de superficie han sido diseñados para usar como barrera de protección en los productos de FRP ó GRP donde se requiera de una superficie de terminación de alta calidad sin el costo de un gel-coat, ó donde exista el riesgo de aparecer en la superficie del producto lo que se conoce con el nombre de "impresión" del refuerzo mat. Su correcto uso evitará craquelado del recubrimiento reduciendo la penetración de agua.
Su resistencia a la corrosión es Acid Class 1 (DIN12116), Álcali Class 2 (DIN52322) y Clase Hidrolítica 3 (DIN12111) El apresto es un copolímero acrilato-estireno compatible con todos los tipos de resinas de poliéster y epóxicas.
El velo de superficie es utilizado en los laminados interiores como barrera anticorrosiva con una capa rica en resina y también en laminados exteriores como una protección contra el deterioro por el tiempo.
Propiedades físicas:
Masa : 30 g/m2Espesor nominal : 300 micrones (0,30 mm)Solubilidad en estireno : Insoluble en monómero estirenoAbsorción de resina : 270 g/m2Apresto : Copolímero acrilo-estirenoContenido de apresto : 6% - 8%Ancho estándard : 1.000 mm
RESINAS DE POLIESTER
Las resinas de poliéster son grupos de resinas sintéticas producidas por policondensación de ácidos dicarboxílicos con alcoholes dihidroxilados. De tal manera que de cierta forma estas resinas son un tipo especial de resinas alquídicas, que a diferencia de otros tipos, no son modificadas con ácidos grasos o aceites secantes.La característica principal de este tipo de resinas es su propiedad de poder curar o endurecer cuando son catalizadas a temperatura ambiente y bajo muy poca o ninguna presión.La mayor parte de los poliésteres contienen insaturación etilénica, generalmente introducida por ácidos insaturados. Los poliésteres insaturados son comúnmente entrecruzados a través de sus dobles enlaces con un monómero compatible que también tiene insaturación etilénica, obteniéndose de este modo la calidad de termoestable.Su resistencia a la llama es impartida al emplear durante su fabricación ácidos o glicoles con alto contenido de halógenos, p. Ej. Ácido HET.Los principales ácidos insaturados utilizados son maleico y fumárico. Dentro de los ácidos saturados se incluyen principalmente ftálico y adípico. La función de estos ácidos es reducir la cantidad de insaturación de la resina final, permitiendo que el producto sea más resistente y con cierta flexibilidad.Los anhídridos ácidos son a menudo utilizados según disponibilidad y aplicación. Los alcoholes dihidroxilados más ampliamente usados son los glicoles de etileno, propileno, dietileno y dipropileno.Los productos fabricados con resinas de poliésteres son resistentes a la corrosión y al ataque químico. Entre los principales campos de aplicación podemos mencionar los sgtes.: partes automotrices, embarcaciones, encapsulados eléctricos, cubrimientos protectores, ductos, cañerías y otras aplicaciones estructurales; laminados a baja presión, estanques, morteros de baja temperatura. Etc., etc., etc...
