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UNIVERSIDAD DE FUERZAS ARMADAS ESPE DEPARTAMENTO DE ENERGÍA Y MECÁNICA MAESTRÍA EN MANUFACTURA Y DISEÑO ASISTIDOS POR COMPUTADOR

JOSÉ SANTIAGO ARIAS GRANDA JUAN PABLO BRAZALEZ REINOSO JOSÉ GUILLERMO TRUJILLO JARAMILLO MÓDULO No.1: COMPORTAMIENTO Y SELECCIÓN DE MATERIALES

USO DE MATERIALES COMPUESTOS EN EL ECUADOR

MATRIZ EPÓXI DEFINICIÓN DEL PROBLEMA Los materiales compuestos están constituidos por dos elementos estructurales: fibras y material aglomerante. El material aglomerante se llama “matriz” y las fibras están entretejidas dentro de esa matriz. Las fibras poseen una alta resistencia; la matriz suele ser plástica (resinas, poliésteres) aunque en ocasiones es metálica para soportar altas temperaturas. La estructura del material está constituida por capas. En cada capa las fibras se encuentran aglomeradas en la matriz y presentan una misma disposición.

Figura 1: Partes de un Material Compuesto Fuente: Composite Materials Fabrication Handbook # 1 1

El material compuesto es la suma de las capas que se asemeja a la composición de un músculo humano o a un “sándwich”. La orientación de las fibras no son arbitrarias, sino que vienen definidas por el esfuerzo o cargas a las que se va a ver sometido el material. Así la resistencia mecánica del material vendrá dada por la dirección de las fibras o el tejido que forman. Se puede encontrar estructuras de “composites” que aguanten mejor cargas perpendiculares que otras estructuras ideadas. Las propiedades mecánicas de los materiales compuestos son notablemente superiores a las aleaciones ligeras. Sin embargo, resultan ser más frágiles que éstos, aun usando fibras de carbono y boro, siendo su reparación compleja.

Figura 2: Tipos de materiales sometidos a una misma carga Fuente: Composite Materials Fabrication Handbook # 1

En cuanto a la matriz, las resinas “epoxi” son las que presentan una mejor adhesión de las fibras, aunque su uso está en cierto modo restringido, ya que genera demasiado humo al quemarse. La utilización de materiales compuestos durante los últimos años ha crecido de forma acelerada debido a las propiedades y facilidades que dichos materiales presentan para la fabricación de una amplia variedad. Muchas industrias han incorporado los materiales compuestos o “composites” para la fabricación de una inmensa diversidad de productos encontrando de 2

esta manera un mercado bastante amplio y con grandes proyecciones para el futuro. La producción de materiales compuestos se desarrolla rápidamente con un crecimiento aproximado del 6% anual, en cantidad. Aunque su costo de fabricación es más elevado que el de los materiales tradicionales, aportan a sus usuarios importantes ventajas gracias a sus propiedades, en particular la ligereza y la resistencia. Tales ventajas han abierto a los materiales compuestos importantes mercados en la construcción de automóviles y barcos, la aeronáutica, robótica, tecnología médica, deportes y recreación e incluso en la construcción. En nuestro país la utilización de materiales compuestos todavía constituye un campo poco explorado y no explotado que podría contribuir de gran manera al desarrollo en lo que a la industria en general se refiere. Los materiales compuestos, se los viene utilizando en forma artesanal y empírica, sin mayor reflexión sobre su optimización y análisis. Ejemplos se lo puede encontrar a lo largo y ancho del país, especialmente en microempresas dedicadas al “tunning” de autos y también en lugares tan remotos como a orillas de lso ríos de nuestra amazonía, donde se pueden encontrar pequeños talleres dedicados a la fabricación de canoas en fibra de vidrio. Hubo un intento de desarrollo en este campo cuando la empresa ensambladora AYMESA empezó a producir en 1978 un sedán de dos puertas, con carrocería de poliéster reforzado con fibra de vidrio. Era el auto Cóndor (figura3), cuyos soportes superiores del sistema de amortiguación se con la fibra de vidrio, soportando así cargas localizadas y demostrando la fortaleza de este material. Actualmente las empresas carroceras son las que más utilizan las construcciones en fibra de vidrio.

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Figura 3: Sedán Cóndor de 1978.

Más avances en la aplicación de materiales compuestos se los encuentra en centros militares de las Fuerzas Armadas como el CIDFAE (Centro de Investigación y Desarrollo de la Fuerza Aérea Ecuatoriana) en el cual se realiza prototipos de vuelo UAV, utilizando fibra de vidrio, kevlar y fibra de carbono. La tecnología que emplean es la construcción tipo sándwich, es decir el uso de paneles tipo panal o alveolares como material central, tejidos de fibra de vidrio como capa de protección exterior y resina epóxica como matriz; también utilizan espumados como material central.

Figura 4: Laminado de una estructura aeronáutica en talleres CID-FAE.

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Figura 5: Estructura aeronáutica laminado con fibra de kevlar y fibra de carbono.

Ante estas circunstancias, las personas que están ligadas al mundo académico tienen la obligación de lanzar iniciativas que devengan en un incremento del acervo técnico y tecnológico del país, para el uso de esta tecnología.

Figura 6: Talleres de materiales compuestos con fines didácticos.

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OBJETIVOS: GENERAL. Generar una orientación e investigación a través de una búsqueda bibliográfica para conocer e identificar a la Matriz Epoxi.

ESPECÍFICOS.     

Determinar las características generales de la Matriz Epoxi. Reconocer el comportamiento de la Matriz Epoxi. Determinar la procedencia del Material Compuesto en estudio Reconocer e identificar los tipos de refuerzos usados Investigar aplicaciones, los lugares de fabricación, costos procesamiento del material

y

ANTECEDENTES HISTÓRICOS Historia de los materiales compuestos Las fibras de alto rendimiento son algo nuevas en el mundo de los materiales estructurales. Fueron descubiertas en los años 60 por ingenieros electrónicos que trataban de encontrar la causa de misteriosos cortocircuitos en los primeros dispositivos basándose en semiconductores. La causa resultó ser finos filamentos de estaño que aparecían entre capas aislantes. Estos filamentos tenían una estructura cristalina pura muy regular y ofrecían una resistencia mecánica excepcional. Dicha resistencia, de hecho, se aproximaba a los límites teóricos previstos según sus estructuras atómicas, algo imposible con las muestras ordinarias de metal laminado, fundido o extruido, debido a la amplia distribución de fallas en la estructura cristalina del material en bruto. También eran sumamente rígidos: en la jerga de los ingenieros eran materiales de “módulo elevado”. La elevada relación de rigidez a masa sigue siendo de los atractivos principales de las fibras utilizadas como materiales estructurales. Uno de los primeros materiales de fibra continua de módulo elevado que se utilizaron en aplicaciones estructurales fue el boro; las fibras de boro, no obstante, eran difíciles de fabricar y trabajar, y lo que podía dar lugar a un desarrollo extraordinario de aplicaciones compuestas avanzadas, tuvo que esperar la 6

aparición de las fibras de carbono y arámida a escala comercial a principios de los 70. Hoy en día, debido a su comparativa facilidad y economía de fabricación, las fibras de carbono y arámida son los elementos preferidos para el diseño y fabricación de estructuras compuestas perfeccionadas. Los primeros materiales compuestos propiamente dichos aparecieron durante la Segunda Guerra Mundial, sin embargo la utilización de las fibras se remonta a muchos años atrás, pues en 1893 se fabricaron los primeros vestidos para mujeres con fibra de vidrio. El hombre y los primeros materiales compuestos – Edad antigua: El adobe – Edad moderna: El hormigón Neumáticos HISTORIA DE LOS MATERIALES COMPUESTOS 1713

La Real Academia de Ciencia francesa plantea la idea de fabricar fibra de vidrio

1839

Las cenizas de Napoleón fueron revestidas con un tipo de tela nunca antes visto que contenía una combinación de fibra de vidrio y seda.

1893

Se fabrican los primeros vestidos para mujeres a partir de fibra de vidrio.

1943

La parte posterior del fuselaje del BT-15 (avión de entrenamiento) fue diseñado con alma de madera de balsa y piel de fibra de vidrio.

1961 1965

Se produce el filamento de carbono. Se produce el Borón. Grumman/General Dynamics desarrollo el F- 111 para alta temperatura (600 F )

1971

Dupont empieza a fabricar la fibra de poliaramida y la bautiza como Kevlar.

1975

El S-76, Un helicóptero comercial cuyo estabilizador es constituido completamente de Kevlar y panal de abejas de Nomex, se convierte en la primera aeronave con materiales compuestos, certificada por la FAA.

Los primeros intentos comerciales para preparar resinas de epiclorhidrina o epoxi iniciaron en 1927 en los Estados Unidos. El prestigio para la primera síntesis de resinas epoxi basadas en bisfenol-A es compartida por Pierre Castan de Suiza y S.O. Greenlee de los Estados Unidos en 1936. 7

El trabajo de Castan fue autorizado por Ciba Geigy Ltd de Suiza, que pasó a convertirse en uno de los tres principales productores de resina epoxi en todo el mundo, comercializándolas bajo el nombre de Araldite. La parte comercial de epoxi de Ciba se separó y más tarde vendido a finales de 1990 y ahora es el unidad de negocios de materiales de avanzados de Huntsman Corporation de los Estados Unidos. El trabajo de Greenlee fue para la empresa DevoeReynolds de los Estados Unidos. Devoe-Reynolds, activa desde los primeros días de la industria de la resina epoxi, fue vendido a Shell Chemical (ahora Hexion). DESARROLLO DE LA BÚSQUEDA BIBLIOGRÁFICA Resina Epóxica Su formulación se basa en los epóxidos (generalmente son producto de una reacción entre epiclorohidrina y bisfenol A) que curan por las reacciones de poliadición al reaccionar con agentes de curado (iniciadores) como fenoles, aminas o poliácidos. Esta reacción se controla mediante el uso de catalizadores y aceleradores. Las resinas epoxi son una compleja mezcla de resinas, agentes de curado, aceleradores, catalizadores, modificadores termoplásticos y otros aditivos. Resinas epóxicas o epoxi son usadas en aplicaciones donde las superficies son fuertes, durables y necesitan resistencia química. Estas resinas tienden a ser más caras que las resinas poliéster o vinil, en un rango de $65 a $250 el galón, por lo que el costo debe ser considerado en relación a los beneficios físicos y químicos que la resina epóxica puede ofrecer.

Figura 7: Resina Epóxica y su endurecedor Fuente: Composite Materials Fabrication Handbook # 1

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Además, pueden ser usadas efectivamente con todo tipo de refuerzo, ellas son especialmente bien adaptadas a las telas de más alto rendimiento donde sus propiedades son más beneficiosas al resultado del compuesto final. Para garantizar proporciones de mezcla adecuadas, algunos fabricantes de epoxi, ofertan bombas dosificadores especiales que unen con los envases de cada componente líquido. Otras medidas recomendadas son parte de su peso, preferentemente con una balanza digital precisa, o por volumen usando especialmente tazas marcadas.

Figura 8: Formas de dosificación de la resina epóxica Fuente: Composite Materials Fabrication Handbook # 1

Las propiedades físicas de epoxi dependen fuertemente sobre su formulación química y a veces puede ser mejorada calentándole después que este se haya curado usando procedimientos de cura posterior diseñado por el fabricante. Estas propiedades oscilan desde baja a alta fuerza, flexibilidad, calor, y resistencia química y puede ser investigado a través de la información los productos del fabricante para encontrar un buen ajuste para su aplicación particular antes de su uso. Además, algún propósito general del sistema de la resina se comercializan por fabricantes de resina especialmente para hacerlo usted mismo o pequeñas operaciones de taller. Dichas resinas vienen a veces con excelente soporte literario para ayudar a explicar los usos y beneficios del sistema de resina epóxica particular. La resina epóxica presenta uno de los más altos módulos de elasticidad, y resistencia a la tensión respecto a otros tipos de resinas tanto termoestables como termoplásticas.

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Tabla 1: Propiedades de las resinas termoestables y termoplásticas Fuente: Composite Materials. Design and applications. Gay - Hoa

Desafortunadamente, no es aconsejable diluir resinas epóxicas con acetona o diluyente de laca porque ellos pueden atacar a los mecanismos químicos que endurecen la epoxi, haciendo que sea imposible o difícil para la epoxi sanar completamente. Algunos fabricantes sugieren expandir la epoxi sobre el refuerzo de fábrica o el área donde esta va a ser utilizada, y luego calentarle un poco con una pistola de calor para reducir su viscosidad. Aún así, se debe tener cuidado cuando se aplica calor en la epoxi porque esto puede acelerar el tiempo de cura significativamente. Una debilidad de la epoxi es que puede degradarse con la presencia de los rayos ultravioleta. Mientras versiones resistentes de los rayos ultravioletas de las resinas de poliéster y vinil son fácilmente disponibles, la resina epóxica requiere métodos de protección alternativa, tales como revestimiento de superficie especial para proteger de los daños de los rayos ultravioletas. Por último, Las resinas de epoxi generalmente tienen muy pocos vapores, usualmente mitigan la necesidad de respiradores especiales. Sin embargo, pueden producir reacciones alérgicas en algunas personas, especialmente si el epoxi o el endurecedor tienen contacto con la piel. Incluso individuos quienes no muestran signos de alergia inicial a estos líquidos pueden llegar a ser realmente más sensibles a los mismos con el tiempo 10

La siguiente tabla muestra una simple comparación de estas varias resinas basadas en el costo relativo, propiedades mecánicas y térmicas, tiempo de cura, y Componente Orgánico de Volatilidad (V.O.C).

Tabla 2: Comparación simple de las resinas termoestables más comunes Fuente: Composite Materials Fabrication Handbook # 1 TIPOS DE RESINAS

COSTO

POLYESTER

BAJO

PROPIEDADES MECÁNICAS Y TÉRMICAS BAJO

VINIL

MODERADO

MODERADO

EPÓXICA

MODERADO A ALTO

ALTO

TIEMPO DE CURA MODERADO A RÁPIDO MODERADO A RÁPIDO BAJO A RÁPIDO

COMPONENTE ORGÁNICO DE VOLATILIDAD ALTO ALTO BAJO

Tipos de Refuerzos aplicables a la matriz epóxica El segundo componente de un material compuesto es el refuerzo. Este componente tiene como función transmitir las cargas a la matriz, por lo tanto define la mayor parte de las características mecánicas del material como la resistencia y la rigidez. Puede suponer un 20-80% en volumen del material compuesto. Fibra de vidrio Es la más utilizada debido las siguientes características:  Su resistencia mecánica específica (resistencia tracción/densidad) superior a la del acero. La resistencia específica se define: resistencia tracción/densidad  Buena relación propiedades/costo  Estabilidad dimensional  Facilidad de fabricación  Buena resistencia térmica Estas composiciones son fácilmente hilables en fibras de alta resistencia. Tienen una densidad y propiedades a la tracción comparable a las fibras de carbono y aramida pero menor resistencia y módulo de tensión aunque pueden sufrir mayor elongación sin romperse. Fibra de carbono La estructura de la fibra de carbono está formada por planos de anillos hexagonales de átomos de carbono unidos covalentemente. La unión entre 11

planos es por medio de débiles fuerzas de Van der Waals. Las capas de grafito se orientan paralelas al eje de la fibra lo que da lugar a un material de alto módulo y resistencia, tiene las siguientes características:     

Resistencia química Coeficiente de dilatación térmica bajo Propiedades específicas elevadas Alto precio En contacto con los metales se genera diferencia de potencial que provoca corrosión.

Son muy útiles para aplicaciones donde los factores críticos son la rigidez, resistencia y bajo peso pero donde el precio es un factor secundario. Es muy utilizada en la industria aeronáutica para disminuir el peso de los aviones. Su elevado precio limita las aplicaciones en la industria del automóvil. Fibras poliméricas Fibras de aramida (nombre comercial Kevlar): se obtienen por hilado de poliamidas aromáticas. Para ello una disolución de polímero se extruye en un baño que contiene agua fía y se le añade un coagulante. Tienen un módulo elástico superior a la fibra de vidrio pero inferior a la de carbono. Se utilizan cuando se necesita buenas propiedades mecánicas y ligereza. Fibras de polietileno: se obtienen por extrusión en estado sólido o por hilado de una solución de polietileno de alto peso molecular. Sus propiedades son similares a las de las fibras de aramida pero su bajo punto de fusión hace que sus propiedades disminuyan rápidamente con la temperatura. Además tiene poca adhesión a la matriz. Nomex: es otra fibra de poliaramida pero con la sustitución en meta. Es mucho menos resistente pero puede sufrir más deformaciones plásticas sin romperse. Esto lo hace mucho más flexible, E ∼ 20 Gpa, por lo que se puede deformar mucho más. Este polímero se utiliza, por ejemplo, para trajes de bomberos y trajes espaciales. En la figura xxx se comparan los diagramas típicos de ε-σ de varios materiales reforzados con fibras. Las fibras de carbono presentan la mejor combinación de resistencia, alta rigidez (módulo) y baja densidad pero tienen poca elongación lo que significa que no se pueden deformar mucho. Las fibras de kevlar tienen alto módulo (pero no tanto como las de carbono) y mayores elongaciones lo que significa mayor resistencia al impacto (pueden absorber mayor energía antes de romperse).

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Estas propiedades se comparan muy bien con la de metales típicos como el acero o el aluminio.

Figura x. Comportamiento de ε-σ de refuerzos empleados en materiales compuestos Fuente: Procedencia de la Matriz La matriz es el componente que envuelve y une las fibras repartiendo los esfuerzos. También, a menos que la matriz elegida sea flexible, evita el pandeo de las fibras por compresión. Las matrices que forman parte de los materiales compuestos pueden ser orgánicas o inorgánicas. En la siguiente tabla aparecen las principales matrices utilizadas para la formación de materiales compuestos.

Tabla X. Clasificación de diferentes matrices usadas en materiales compuestos

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Matrices Orgánicas: Este tipo de matrices se caracteriza por su baja densidad, alta tenacidad, alta resistencia a la corrosión y bajo costo, junto a la rapidez y sencillez de conformado. Dentro de las matrices orgánicas podemos encontrar dos divisiones: termoestables y termoplásticas. En las termoestables las cadenas poliméricas reaccionan entre sí y, a la vez, con un agente, formándose macromoléculas orientadas en todas las direcciones y con numerosos enlaces covalentes entre ellas. El retículo tridimensional así formado, confiere al material curado unas propiedades mecánicas, térmicas y de resistencia química muy elevadas, que los hacen aptos para múltiples aplicaciones. Por otra parte en los polímeros termoplásticos las moléculas están unidas por fuerzas débiles (enlaces de hidrógeno y fuerzas de van der Waals), lo que les confiere la propiedad de reblandecerse y poder ser moldeadas por la acción del calor, endureciéndose al enfriar, siendo todo ello reversible. La química de las resinas epoxi está basada en la capacidad del radical epoxi para reaccionar con otros radicales orgánicos y realizar enlaces cruzados sin la aparición de un producto condensado.

Figura X. Radical Epoxi Uno de los parámetros críticos de todas las matrices resinosas es la máxima temperatura a laque pueden ser utilizadas en condiciones de uso. Este valor normalmente viene caracterizado por la temperatura de transición vítrea (Tg) o por la temperatura de distorsión (HDT), valores que vienen detallados en sus especificaciones. La mayoría de las resinas epoxi están basadas en tres estructuras químicas:   

TGMDA(tetraglicidil-4,4’-metilendianilina) DGEBA (diglicidil éter de Bisfenol A) Fenolformaldehído epoxinovolaca.

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La principal diferencia entre las moléculas es que el TGMDA y las novolacas curan a una densidad de entrecruzamiento mayor que la epoxi, la cual presenta altos valores de Módulo de Young y Temperatura de transición vítrea (Tg) pero bajos valores de deformación de rotura. TGMDA Esta molécula constituye el componente más importante de las formulaciones de resinas epoxi para aplicaciones de alta tecnología. La alta densidad de entrecruzamiento proporciona a esta resina un alto valor de módulo de Young y una alta temperatura de servicio pero existen otros inconvenientes. La principal objeción es quela deformación a rotura es baja, apenas 1.5%, que provoca delaminaciones antes del impacto y baja resistencia a compresión después del impacto. Esta molécula presenta una gran absorción de agua, hasta un 6% del peso de la resina, lo que puede provocar una reducción de Tg.

Figura X. Estructura de una molécula TGMDA DGEBA La resina epoxi basada en Bisfenol A, es la más utilizada hoy en día. Está elaborada por reacción de bisfenol A con epiclorhidrina. La resina epoxi Bisfenol A cura a menor densidad de entrecruzamiento que la tetrafuncional, lo que implica que el módulo y la Tg de la resina bifuncional (Bisfenol A) son más bajos, y no sólo absorben menos agua sino que las propiedades mecánicas también se ven reducidas. Sin embargo, el curado de la resina epoxi Bisfenol A tiene una mayor deformación a rotura.

Figura X.Estructura del epoxi Bisfenol A

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Novolacas Las epoxinovolacas curan a mayor densidad de entrecruzamiento que la TGMDA. Laadición de novolaca a la formulación de una resina incrementa la Tg de la misma, pero disminuye la deformación de rotura. Se usan normalmente en las formulaciones de preimpregnados.

Figura X.Poliglicidiléter de fenol-formaldehído

Aplicaciones, lugares de fabricación y distribución, costos Las resinas epoxi se utilizan para una gran variedad de revestimientos protectores y decorativos por su buena adhesión y gran resistencia mecánica y química. Los usos típicos son los revestimientos de latas y bidones, imprimaciones de automóviles y aparatos, revestimiento de cables. En la industria eléctrica y electrónica se utilizan las resinas epoxi por su buen aislamiento dieléctrico, baja contracción en el curado, buena adhesión y la habilidad de mantener sus propiedades bajo una gran variedad de ambientes, como en condiciones de alta humedad. Aplicaciones típicas son los aisladores de alto voltaje, conmutadores y el encapsulado de transistores. Las resinas epoxi también se utilizan para laminados y como matriz en materiales reforzados con fibra. Las resinas epoxi son el material predominante en la matriz para la mayoría de los componentes de altas prestaciones como los hechos con fibras de alto módulo. Dependiendo del peso molecular, las resinas epóxicas pueden tener muchas aplicaciones, desde adhesivos hasta recubrimientos para latas y tambores entre otras:   

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Pintura y acabados. Adhesivos. Aplicaciones de las resinas epoxi en la industria de la construcción: Las resinas epóxicas se usan en la industria de la construcción para unir bloques y como argamasa en edificios, además unión entre hormigones, morteros, juntas, membranas, anclajes, pinturas y reparación estructural. Materiales compuestos. 16

  

Sistemas eléctricos y electrónicos. Consumo y aplicaciones náuticas, y en partes estructurales en aeronaves. Industria.

La presentación de la resinas epoxi para su comercialización viene en una amplia gama, desde líquidos de baja viscosidad hasta sólidos de alto punto de fusión y polvos. Pinturas Epoxi y acabados Los epoxis se usan mucho en capas de impresión, tanto para proteger de la corrosión, el ataque de ácidos y químicos como para mejorar la adherencia de las posteriores capas de pintura; debido a su alta densidad manejan una carta de colores muy limitada. Su acabado superficial generalmente tiende a ser semibrillante, pero con el tiempo se vuelve mate. Entre sus usos están: Para exterior e interior de superficies en la protección de metal, madera, concreto o asbesto cemento, humos, polvo, salpique y derrame de solventes alifáticos, para áreas costeras y ambientes marinos. En interior y exterior de tuberías de agua a presión, enterradas o al aire, para fondos de cascos (como pintura de barrera), pintura de suelos industriales o de alto tráfico, para tanques, estructuras de acero sumergidas, maquinarias y equipos en ambientes industriales de alta agresividad. En exposición atmosférica entizan y amarillean con el tiempo por lo que hay que tener cuidado y de ser necesario recubrir con alguna pintura tipo gel de ser necesario. Pintura epóxica Pintuco, protege y decora superficies metálicas de tanques, tuberías, estructuras y plantas químicas de tratamiento de aguas no potables. El costo del galón de pintura epóxica está estimado en 42,56 USD y su catalizador en 10,10 USD.

Figura 9: Pintura a base de resina epóxica y catalizador Fuente: www.pintuco.com.ec

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Adhesivos Son adhesivos reactivos bicomponentes que fraguan por reacción química entre una resina epoxi y un endurecedor, al mezclarse los dos componentes. Los adhesivos epoxi se caracterizan por poseer excelente resistencia a los agentes químicos, al calor y a la humedad, además de gran resistencia a rotura en tracción y cizalla. Es común utilizarlos en la industria aeronáutica y aeroespacial, en la fabricación de coches, bicicletas, esquíes. Sirven para adherir gran cantidad de materiales. Si el secado de un adhesivo epoxídico se realiza con calor, será más resistente que si se seca a temperatura ambiente. Resinas epoxi para fabricación de materiales compuestos Se trata de la mezcla de resinas epoxi con fibras, comúnmente fibra de vidrio o de carbono, esta mezcla se usa tanto en la fabricación de moldes como de piezas maestras, laminados, extrusiones y otras ayudas a la producción industrial. Los resultados son más baratos, resistentes y rápidos de producir que los hechos de madera, metal, plástico, etc. Son muy utilizados además en la escultura, fabricación de piezas prefabricadas y para refuerzo de recuperación de elementos constructivos de gran valor. Epoxi para sistemas eléctricos y electrónicos Las resinas epoxi se comportan como óptimos aislantes eléctricos y se usan en muchos componentes y uniones eléctricas, para proteger de cortos, humedad, polvo, suciedades etc. Los epoxi en la industria electrónica son utilizados para el encapsulado de los circuitos integrados y los transistores, además se usan en la fabricación de circuitos impresos. Epoxi en aplicaciones náuticas Se venden también en tiendas de náutica para reparación y restauración de barcos. Su precio en general es elevado, aunque su desarrollo y popular uso, cada vez las hacen más accesibles. En la industria la epoxi se ha aplicado en varios campos que se determina a continuación: 

En la marina: Se utiliza para la instalación de grandes motores navales y terrestres, en un producto de H. A. Springermarine + industrie serviceGmbH-Kiel llamado EPOCAST36, es una resina de base epoxide dos componente que fragua a temperatura ambiente formando sin 18

contracción tacos sólidos de resistencia a la comprensión relativamente elevada, se anexa mayor información, sus características son:  Sencillez de instalación  Reducción de costo  Alta resistencia a comprensión e impacto  Corrección de toda irregularidad de las superficies de fundición.  Resistencia a aceites, combustibles, ácidos y agua de mar.  Atenuación de ruidos y vibraciones.  Su costo varía entre 187.50 USD  Su distribuidor en Ecuador es INRIOCH S.A.

Figura 10: EPOCAST36 Fuente: www.inrioch.com

Epoxi en Aplicaciones aeronáuticas 

Epocast 50-A1 Resina / Endurecedor 946, es un sistema de laminado epoxi, libre de solventes, utilizado para la fabricación o reparación de estructuras aeronáuticas de material compuesto, principalmente es un producto recomendado para trabajar en los aviones BOEING 737.

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Figura 10: EPOCAST50A1/946 

Para realizar moldes de alta calidad: La EpoxySystem 120 se utiliza para relleno de moldes de embutición, cerámica, metalmecánica, fundición, fabricación de placas de modelo, moldes, prototipos y herramientas auxiliares, sus características son:  Posee buenas propiedades de humectación en fibras.  Ofrece excelentes propiedades mecánicas, mínimo encogimiento y alta estabilidad dimensional  Tarde 7 días después de curado establecer sus propiedades.  Su costo varía entre 34.60 USD los 375g de Resina y 32.33 USD los 75g de endurecedor.  Su fabricante y distribuidor es Carbotec de Estados Unidos. (www.carboteccomposites.com).

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Figura 11: EpoxiSystem120

CONCLUSIONES  

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El Ecuador es un país que importa resinas epóxicas para sus limitadas aplicaciones y usos, lo que encarece sus procesos de aplicación. La resina epóxica es una resina termoestable, que presenta mejores propiedades de resistencia mecánica, respecto a otras resinas aunque su costo es moderado y alto. Las resinas epóxicas, se caracterizan por tener baja retracción, buen comportamiento a temperatura elevada, y buena resistencia a los agentes químicos. Las fibras más comunes para utilizar con la resina epóxica son el vidrio, aramida y carbono y constituyen el refuerzo del composite aportando la rigidez y resistencia característica y necesaria para cierta aplicación. Con el fin de que las fibras sean las responsables de absorber los esfuerzos, la matriz debe ser de bajo módulo elástico y ser más deformable que el refuerzo. La Industria Aeronáutica, a través de sus talleres de mantenimiento, utiliza este tipo de materiales compuestos, para las reparaciones estructurales de sus aeronaves y sus modificaciones.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.       

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