Polímeros: Tipos, Propiedades y Aplicaciones | Corrosión y Tratamientos Térmicos del Acero

Clasificación y Tipos de Polímeros

Clasificación según Comportamiento frente al Calor

• Termoplásticos: Presentan una estructura molecular lineal o ramificada con enlaces intermoleculares débiles. Son conformables en caliente (adoptan forma plástica), se solidifican al enfriarse y pueden volver a ablandarse y moldearse repetidamente al calentarlos sin variar significativamente sus propiedades.
• Polímeros Termoestables: Poseen una estructura de red tridimensional con enlaces covalentes fuertes. Una vez curados (endurecidos por calor o reacción química), no pueden volver a ablandarse ni moldearse. A menudo, son el resultado de reacciones de condensación donde subproductos como el agua han salido del material durante la polimerización.
• Elastómeros: Muestran un comportamiento intermedio. Tienen una estructura de red con baja densidad de entrecruzamiento, lo que les permite deformarse elásticamente de manera significativa bajo esfuerzo y recuperar su forma original al cesar dicho esfuerzo, sin cambiar permanentemente su forma.

Polimerización por Adición

Este mecanismo de polimerización ocurre típicamente en monómeros que poseen un doble enlace covalente entre dos átomos de carbono (enlace no saturado). Durante la reacción, este doble enlace se rompe y se convierte en un enlace simple, permitiendo que las moléculas de monómero se añadan sucesivamente unas a otras para formar largas cadenas poliméricas.

Ejemplos de Polímeros Termoplásticos

Polietileno (PE)

Existen principalmente dos tipos: LDPE (Polietileno de Baja Densidad) y HDPE (Polietileno de Alta Densidad). Es el plástico más utilizado a nivel mundial debido a su bajo coste de producción y amplia variedad de aplicaciones industriales. Presenta gran tenacidad tanto a temperatura ambiente como a bajas temperaturas.

PVC (Policloruro de Vinilo)

Es el segundo termoplástico más empleado. Destaca por su alta resistencia química y mecánica, y su gran facilidad para ser mezclado con aditivos que modifican sus propiedades (flexibilidad, resistencia al impacto, color, etc.). El PVC rígido (sin plastificantes) se usa extensamente en la construcción para tuberías, perfiles de ventanas y aislamiento de cableado eléctrico.

Polipropileno (PP)

Es el tercer polímero más vendido y uno de los más baratos. Se caracteriza por su buena resistencia a la humedad y al calor, así como por su baja densidad.

PMMA (Polimetilmetacrilato)

Conocido comúnmente como metacrilato o acrílico, es un termoplástico rígido y transparente. Es más resistente al impacto que el vidrio convencional y se utiliza, entre otras cosas, para el acristalamiento de aviones y como sustituto del vidrio en diversas aplicaciones.

Poliamidas (PA - Nailons)

Son termoplásticos procesables por fusión que ofrecen una combinación de buenas propiedades mecánicas, resistencia al desgaste y estabilidad térmica, manteniendo una carga óptima incluso a elevadas temperaturas.

Ejemplos de Elastómeros

• Caucho Natural: Se extrae de la savia de ciertos árboles (látex).
• Neopreno (Policloropreno): Caucho sintético conocido por su resistencia química y como aislante térmico.
• Caucho de Silicona: Ofrece excelente estabilidad térmica y se utiliza como aislante eléctrico y en aplicaciones médicas.

Ejemplos de Polímeros Termoestables

• Fenólicos (Baquelitas): Se caracterizan por su elevada dureza, rigidez y resistencia al calor.
• Resinas Epoxi: Conocidas por sus excelentes propiedades adhesivas, resistencia química y buenas características como aislantes eléctricos (no principalmente lubricantes).
• Poliésteres Insaturados: A menudo se utilizan en combinación con refuerzos, como la fibra de vidrio, para fabricar materiales compuestos (plástico reforzado con fibra de vidrio - PRFV).

Oxidación y Corrosión de Metales

Oxidación

Es un proceso químico donde un elemento (generalmente un metal) cede electrones a un agente oxidante (comúnmente el oxígeno, O₂). El metal que se oxida pierde electrones y pasa a formar iones positivos. Se forma una capa de óxido que queda adherida a la superficie del metal. Dentro de ciertos límites de espesor y temperatura, esta capa de óxido puede actuar como una barrera protectora contra una oxidación posterior.

Corrosión

Se refiere a la destrucción lenta y gradual de un metal por la acción química o electroquímica de su entorno, frecuentemente por la acción combinada del oxígeno del aire y la humedad (corrosión electroquímica). En este proceso, el metal actúa como ánodo en una celda electroquímica, perdiendo electrones (oxidándose) y disolviéndose o formando compuestos no metálicos. Un electrólito (como agua con sales disueltas) actúa como medio conductor para el movimiento de iones.

Métodos de Protección contra Oxidación y Corrosión

• Uso de materiales de mayor pureza o aleaciones resistentes.
• Protección catódica (ánodo de sacrificio o corriente impresa).
• Galvanizado (recubrimiento con zinc).
• Aplicación de recubrimientos superficiales (pinturas, esmaltes, plásticos, recubrimientos metálicos).
• Uso de inhibidores de corrosión (sustancias que ralentizan la reacción).
• Tratamientos térmicos específicos.

Tratamientos Térmicos del Acero

Revenido del Acero

Tratamiento térmico aplicado después del temple para reducir las tensiones internas ocasionadas por el enfriamiento rápido y disminuir la extrema fragilidad de la martensita, a costa de una cierta pérdida de dureza pero ganando tenacidad. Consiste en calentar el acero templado a una temperatura por debajo de la crítica inferior (aproximadamente 723°C), mantenerlo durante un tiempo y luego aplicar un enfriamiento controlado, generalmente al aire.

Recocido del Acero

El objetivo principal del recocido es ablandar el acero, aumentar su plasticidad, ductilidad y tenacidad, y eliminar tensiones internas (por ejemplo, las generadas por trabajos en frío o por el temple previo). Implica calentar el acero a una temperatura adecuada (dependiendo del tipo de recocido), mantenerla y luego enfriarlo muy lentamente, a menudo dentro del propio horno.

Normalizado del Acero

Se realiza calentando el acero unos 50-80°C por encima de la temperatura superior de transformación (austenización completa). Una vez austenizado, se deja enfriar al aire tranquilo. La velocidad de enfriamiento es más lenta que en el temple pero más rápida que en el recocido. Este tratamiento consigue afinar el tamaño de grano y homogeneizar la estructura, obteniendo propiedades mecánicas mejoradas, generalmente estructuras más resistentes y duras que las obtenidas por recocido.

Temple del Acero

Es un tratamiento térmico que se aplica al acero para aumentar significativamente su dureza y resistencia al desgaste, aunque también aumenta su fragilidad y disminuye su tenacidad. Se utiliza principalmente para obtener una estructura martensítica. El proceso consta de dos etapas fundamentales: 1) Calentar el acero a una temperatura suficiente para transformarlo completamente en austenita (generalmente por encima de la temperatura crítica superior, ej. ~915°C, dependiendo de la composición). 2) Enfriar rápidamente la masa de acero en un medio adecuado (agua, aceite o aire, según la templabilidad del acero) para evitar la formación de perlita o bainita y forzar la transformación de la austenita en martensita.