Materiales Compuestos PMC: Propiedades, Tipos de Fibras y Fundamentos de la Corrosión Electroquímica

Composites de Matriz Polimérica (PMC): Tipos y Propiedades

Los Composites de Matriz Polimérica (PMC) constan de una matriz de resina polimérica con fibras como material de refuerzo. Los tipos más utilizados son GFRP, CFRP y AFRP (Glass, Carbon, and Aramid Fiber Reinforced Composite).

GFRP (Composite Reforzado con Fibra de Vidrio)

Características principales:

• Fácil de trefilar o partir desde estado fundido.
• Fácil de fabricar.
• Fibra relativamente fuerte con alta resistencia específica.
• Muy útiles en una gran variedad de ambientes corrosivos.

CFRP (Composite Reforzado con Fibra de Carbono)

Características principales:

• Módulo de Elasticidad (E) y resistencia específicos más elevados de todas las fibras.
• Conservan la resistencia y el módulo a altas temperaturas.
• Resistentes a disolventes, ácidos y bases.
• Amplia variedad de características físicas y mecánicas.
• Proceso de manufactura económico.

AFRP (Composite Reforzado con Fibra de Aramida)

Características principales:

• Módulos y resistencia más elevados que otros materiales fibrosos.
• Alta tenacidad, resistencia al impacto, resistencia a la fluencia y a la rotura por fatiga.
• Amplio rango de temperatura de uso.

Fundamentos de la Corrosión y Degradación de Materiales

Definiciones Clave

Corrosión

Deterioro de un metal producido por el ataque químico de su ambiente.

Oxidación

Pérdida de material por la formación de una película metálica (óxido).

Degradación

Deterioro que se da en los polímeros por radiación electromagnética, calor o disolventes.

Fenómenos Electroquímicos

Potenciales de Electrodo

No todos los materiales se oxidan y forman iones con la misma facilidad.

Par Galvánico

Dos metales conectados eléctricamente en un líquido electrolito, en el cual un metal se convierte en el ánodo y se corroe, mientras que el otro actúa como cátodo.

Velocidad de Penetración de la Corrosión

La velocidad de corrosión se relaciona con la pérdida de peso del metal. Los factores clave en la medición de la velocidad de penetración son:

• W: Peso de metal perdido.
• I: Corriente en amperios.
• m: Masa atómica del material.
• n: Cantidad de electrones transferidos (valencia).

Pasivación

Proceso en el cual metales y aleaciones activos pierden la reactividad química y se vuelven inertes. Esto ocurre por la formación de una película de óxido altamente adherida y muy delgada en la superficie. Ejemplos de metales que se pasivan: Cromo (Cr), Hierro (Fe), Níquel (Ni).

Efectos Ambientales en la Corrosión

Diversos factores ambientales aceleran o modifican los procesos de corrosión:

• Velocidad de Flujo: Aumenta la velocidad de corrosión.
• Atmósfera: Humedad, lluvia ácida.
• Disoluciones Acuosas.
• Suelos: Humedad, oxígeno, minerales.
• Agua Dulce.
• Cuerpo Humano (en el caso de biomateriales).

Formas de Corrosión

Existen múltiples mecanismos por los cuales se manifiesta el deterioro:

1. Ataque Uniforme
2. Corrosión Galvánica
3. Corrosión por Aireación Diferencial
4. Picaduras (Pitting)
5. Corrosión Intergranular
6. Corrosión Selectiva
7. Corrosión por Erosión
8. Corrosión Bajo Esfuerzo (Stress Corrosion Cracking)