MATERIALES CERAMICOS 5

8/4/2019 MATERIALES CERAMICOS 5

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EFECTOS DE LA RESISTENCIA EN LAESTEATITA PARA LA FABRICACION DUN MATERIAL AISLANTE

INTRODUCCION Los cerámicos son compuestos formados por elementos metálicos yno metálicos cuyos enlaces interatómicos pueden ser de caráctertotalmente iónico, o bien de carácter predominantemente iónico conalgún carácter covalente. El término „cerámica” proviene de lapalabra griega “keramikos‟, que significa “cosa quemada”, indicandode esta manera que las propiedades deseables de estos materialesgeneralmente se alcanzan después de un tratamiento térmico a altatemperatura que se denomina cocción.

Los materiales cerámicos no son muy conocidos como materialesfuertes y resistentes; y casi todos lo relacionan con objetossolamente hechos de barro como por ejemplo algunas vasijas,guijarros, porcelanas, entre otros; desconociendo la gran cantidadde objetos que nos rodean que se consideran cerámicos.

Siendo los mas comunes y al alcance de todos los más “frágiles”, seha creado un mal concepto de este material, como uno poco útil encomparación con los otros (férreos y no férreos) relacionándolo

solamente con objetos de cocina y decoración, no llegándose aimaginar que el lugar donde viven, la ciudad el país, y hasta el

PLANTEAMIENTO DELPROBLEMA

Actualmente en la sociedad se han venido presentando unagran cantidad de cambios debidos a todos los adelantosrealizados por el hombre y la utilidad que éste le ha dado alos materiales. Dichos materiales en mucha ocasiones sontrabajados en conjuntos para obtener mejores benéficos por

ejemplo, el objetivo de un proceso de blindaje en carros esproteger, y para ello se utilizan metales, polímeros ycerámicos, los cuales impiden que con el impacto de éste conotro objeto (una bala de escopeta) no se perforen lassuperficies del mismo, protegiendo al personal que adentrose encuentra.

Al igual que el proceso de blindaje en carros, este se puederealizar en otros campos como lo es en el área de laelectricidad y la electrónica, impidiendo de tal forma que lainterferencia de los campos cercanos capturen la señal quepor los conductos electrónicos son trasportada por lo cual sedebe de utilizar un material que partiendo de las propiedades

ue este osea nos ermita neutralizar este roblema.

FORMUFORMULACIÓN DEPROBLEMA

¿Cual será el material cerámico masindicado para un proceso de blindajeeléctrico según su resistencia térmica yeléctrica?

JUSTIFICACIÓN Uno de los materiales cerámicos mascomunes en la naturaleza es la esteatitatambién conocida como talco, de granaprecio para la sociedad, pues poseepropiedades tanto curativas ( previeneirritaciones de la piel y la hidrata) como deindustria (es vital para la fabricación depapel); éste material presenta un Factor de

perdida bajo, a más de de poseer bajaabsorción de humedad tiene una granresistencia a la electricidad por lo que resultaviable para ser utilizado en un proceso deblindaje eléctrico en el cableado. Además sugran resistencia térmica le permite aislar

Objetivo general

Realizar un estudio sobre los materialescerámicos para determinar cual de ellosnos proporciona una mejor viabilidad enun proceso de blindaje eléctrico porposeer una gran resistencia eléctrica.

Objetivos específicos Hacer un listado de aquellos materialescerámicos que sean grandes aislanteseléctricos.

Escoger aquel material que nos proporcioneuna mejor viabilidad como material aislante.Conocer las ventajas y desventajas delmaterial.Analizar el desempeño que tiene dichomaterial en la industria.Conocer el campo que dicho materialcerámico puede tener y cual puede ser su

MATERIALES CERAMICOS

Materiales cerámicosSon materiales inorgánicos, constituidos

por elementos metálicos y no metálicosunidos entre si por enlaces iónicos y/ocovalentes.

Características de los materiales cerámicosResistencia a las altas temperaturas,(aislantes del fuego).Gran resistencia a la corrosiónAlta resistencia a casi todos los agentesquímicos.Gran poder de aislamiento térmico y,también, eléctrico.

Por sus aplicaciones se puedenclasificar en:

•Materiales cerámicos Tradicionales:ArcillaCiliceFeldepasto

•Materiales cerámicos de Ingeniería:Oxido de aluminioCarburo de cilicio

Nitruto de cilicio

CONFORMACION DEL MATELos cerámicos son fabricadoscompactando polvos en matrices que sonposteriormente calentados a altastemperaturas para enlazar las partículasentre sí.

Las etapas son las siguientes:

Preparación del material.Procesado

Tratamientos térmicos

Los productos están fabricados por

aglomeración de partículas. (exceptuandoel vidrio y el hormigón)Se pueden añadir aglutinantes y

lubricantes, tanto en seco como enhúmedo.Materias primas variadas en función de

las propiedades requeridas.

Preparación del material

ProcesadoTipos:

Prensado en seco

Compactación isostáticaCompresión en calienteMoldeo en barbotina

•Prensado en seco

Compactación

isostáctica

•Compresión en caliente

•Moldeo en barbotina

Tratamiento térmicoUltima etapa a seguir en el proceso de

conformación de un material cerámico.

Existen varias formas para llevarlo a cabo:Secado y eliminación de aglutinanteSinterización

Vitrificación

Secado y eliminación de aglutinante:Es necesario eliminar el agua antes de someterel cuerpo a altas temperaturas. La humedad seelimina calentando a 100ºC.

Los aglutinantes orgánicos se eliminan a partir de

los 200ºC hasta los 300ºC.Sinterización:Pequeñas partículas se unen pos difusión alestado sólido.

Vitrificación:Determinados productos cerámicos tienen unabase vítrea.Esta fase sirve como medio de reacción paraque la difusión pueda tener lugar a menos

Materiales cerámicostradicionales y de ingeniería

Cerámicos tradicionalesLas cerámicas tradicionales son:

La arcilla: se puede trabajar antes que elmaterial se endurezca por el calor.

•Sílice: (SiO2)también llamado Silexo cuarzo, funde aaltas temperaturas yes el materialrefractario de loscerámicostradicionales.

•Feldespato: sucomposición básica esK2O•Al2O3•6SiO2, funde abajas temperatura y setrasforma en vidrio cuandola mezcla cerámica sesomete a altas temperatura

Cerámicos para ingeniería son:•Alumina (Al2O3)

•Nitruro de silicio (Si3N4)•Carburo de silicio (SiC)

•Circona (ZrO2)

Propiedades eléctricas Propiedades mecánicas Propiedades térmicas

PROPIEDADES DE LOS

CERAMICOS

Propiedades eléctricas

Existen 3 propiedades importantes que son:

Constantes dielectricaRigidez dielectricaFactor de perdida

• Constantes dieléctrica:

Es la relación de la capacidad de uncondensador utilizando un materialentre las placas del condensadorcomparada con la de un

condensador en el que se a hecho elvacio entre las placas.

• Rigidez dieléctrica: voltaje por unidad delongitud(campo eléctrico)para cual elmaterial dieléctrico permite4 la conducción,esto es , el máximo campo eléctrico que undieléctrico puede soportar sin que se

produzca la descarga.

• Factor de perdida.

Cerámicos aislante

Porcelana eléctricaEsteatitaFosterita

AluminaCeramicos para condensadoresTitanato de bario (BaTiO3)

Semiconductores CerámicosOxidos sintetizadores de Mn, Ni, Fe, Co yCu

Cerámicos ferrolectricos: materiales quepueden ser polarizados en presencia de uncampo eléctrico. BaTiO3, PbZrO3, PbTiO3.

Efecto piezoeléctrico: efecto electromagnéticopor el que fuerzas mecánicas en un materialferroeletrico puede producir una respuestaeléctrica y fuerzas eléctricas producir unarespuesta mecánica.

temperatura de curie: es la temperatura a la queun material ferrelectrico al enfriarseexperimenta un cambio en la estructuracristalina produce una polarizacion espontánea

en el material.

Propiedades mecánicas

Mecanismo para la deformacionFactores que afectan la resistencia Tenacidad Fallo por fatiga

GENERALIDADESSon frágiles

resistencia a la tracciónSon duros y tienen baja resistencia alimpacto debido a sus uniones iónico -

covalente.

MECANISMO PARA LA DEFORMA

La deformación plástica ocurre por elmovimiento en los defectos de línea.Los cerámicos tienden a ser frágiles.

Factores que afectan laresistencia

Defectos estructuralesFisuras superficiales producidas durantelos procesos de acabados superficial(porosidad)La temperatura, el entorno y el tipo deesfuerzo.

Tenacidad

Baja tenacidad

Para mejorar la tenacidad se empleanprocesos como la compactación encaliente con aditivos y la unión porreacción química.

M i l á i

Materiales cerámicosabrasivos

Por la gran dureza de algunos materialescerámicos los hace susceptibles a ser usados

como abrasivos para desbastar, cortar y pulirotros materiales de menor dureza.Alúmina fundida y carburo de silicio.El producto abrasivo debe tener cierta porosidadpara proporcionar canales para que el aire y elagua fluyan a través de la estructura.

Propiedades térmicas

Baja conductividad térmica.

Buenos aislantes térmicos.Alta resistencia al calor son utilizadoscomo refractores.

Materiales cerámicosrefractarios

Materiales que pueden resistir la acción de unambiente caliente.Alto punto de fusión

Se hacen con mezcla de compuestos cerámicosResistencia a altas y bajas temperaturasSu densidad y porosidad.

Se dividen en :Refractarios ácidosRefractarios básicos

Refractarios ácidosRefractarios de sílices.Refractarios de arcillas.

Refractarios de alta alúmina.

Refractarios basicosAlta densidadAlta temperatura de fusión.

Buena resistencia al ataque químicoCompuestos mayoritaria mente por:Magnesita (MgO)

Cal (CaO)Cromita o mezcla de 2 o 3 materiales.

Cerámicos no cristalinosLos no cristalinos son el grupo másrepresentativo dentro de los cerámicos. Sesolidifican sin cristalizar.VIDRIO: El vidrio es semejante a un líquidosubenfriado. El vidrio esta formado pro la uniónde tetraedros en de sílice y tiene una estructurareticular. Hay tres tipos de vidrios:

Vidrio de silicatoVidrios modificadosVidrios no silicatados

MATERIAL CERAMICOPARA LA CONSTRUCCIO

CANTERAUna cantera es una formación geológicade la cual se extrae piedra para laconstrucción o indirectamente para laobtención de aglomerantes destinados aella (se obtienen rocas industriales,ornamentales o áridos).

Principalmente se extrae:mármoles, granitos, calizas y pizarras

ARENAS Y GRAVASLa arena o árido fino es el material que

resulta de la desintegración natural de lasrocas o se obtiene de la trituración de lasmismas, y cuyo tamaño es inferior a los 5mm.

Arena fina: es la que sus granos pasan por untamiz de mallas de 1mm de diámetro y sonretenidos por otro de 0.25mm.Arena media: es aquella cuyos granos pasan porun tamiz de 2.5mm de diámetro y son retenidos porotro de 1mm.

Arena gruesa: es la que sus granos pasan por untamiz de 5mm de diámetro y son retenidos por otrode 2.5mm.

Se consideran como gravas losfragmentos de roca con un diámetro inferior

a 15 cm. Agregado grueso resultante dela desintegración natural y abrasión derocas o transformación de unconglomerado débilmente cementado.

CLASIFICACIONGarbancillo, 5 a 20 mm de diámetro.

Gracilla, 20 a 30 mmGrava menuda, 30 a 50mmGrava media, 40 a 60 mm

Grava gruesa, 50 a 80 mm

Etimología: Del árabe talq , palabra que servía paradesignar al talco y a otros mineralessemejantes.Fórmula química: Mg3Si4O10(OH) 2.Teóricamente contiene 31,7% MgO, 63,5%SiO 2 y 4,8%H 2O

Descripción El talco es un filosilicato de magnesio

blando ligero y séctil. Es un mineralsecundario producto de la alteración desilicatos de magnesio, suave al tacto, quese presenta en masas laminares blancas,fáciles de reducir a polvo finísimo.

Untuosa al tacto; pésimo conductor delcalor; insoluble e infusible. Se encuentraen rocas metamórficas , como pizarras esteatíticas; y en agregados hojosos como

Localización En Venezuela se conocen varios yacimientos de talco; uno delos principales se encuentra a 15 Km de Yaritagua, Edo.Yaracuy (Cabimba y Agua Fría), el talco de estas localidadeses esteatita, y aparentemente constituye parte de unyacimiento complejo que se extiende hacia el Estado

Cojedes. Existen evidencias de talco en los Estados: Aragua,Nueva Esparta, Lara, Bolívar, Táchira y Carabobo.

El complejo de Cabimba, está constituido por rocas

ultramáficas serpentinizadas que intrusionan un conjunto derocas metamórficas representadas por esquistos verdes,esquistos calcáreo-grafitosos, esquistos micáceos y calizascristalinas. Los depósitos de talco constituyen lentes

complejos en secuencias esteatizadas, carbonatadas ydioritizadas las cuales se encuentran en contacto irre ular

Minerales De TalcoLa clorita es el nombre de un grupo deminerales de silicatos hidratados los cualesse asemejan a la mica. Son típicamente

verdes y contienen cantidades significantesde hierro. Son formados a partir de mineralesricos en magnesio como biotita a través deprocesos hidrotermales y por agentesatmosféricos; a partir de los mineralesmontmorillonita y la mica degradada enambientes marinos; aquellos que presenta

una mejor estructura cristalina son

La serpentina es un silicato de magnesiohidratado asociado a la roca serpentinita, y

tiene una fórmula general aproximada de3MgO.2SiO 2.2H 2O. La serpentina maciza noes verdaderamente cristalina perocomúnmente se la asocia con este materialteniendo una composición similar pero unaestructura de cristal mejorada.El crisolito posee una estructura tabularúnica, y da cuenta de más del 90% de laproducción comercial de asbestos. Otrasvariedades no tienen un valor intrínseco pero

pueden estar presentes conjuntamente con

ESTEATITAEsta constituida por talco o silicato magnésiconatural principalmente.La fórmula aproximada del talco es:

3 Mg O - 4 Si O2 - H2 OLa esteatita se emplea cuando los aisladores uotros objetos fabricados con este material,

deban soportar grandes esfuerzos mecánicos,ya que sus resistencias a la tracción, a lacomprensión y a la flexión tienen,aproximadamente, un valor doble a las

correspondientes a la porcelana.

CARACTERÍSTICAS

CARACTERÍSTICASGENERALES

Buen aislante eléctricoFactor de perdida bajoBaja absorción de humedadGran resistencia al impactoPresenta una gran utilidad a nivel

industrialSu composición es aproximadamente deun 90% de talco y de un 10% de q

arcilla.

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LA ESTEATITA

R l d d d i

Regletas destapadas de esteatita

Regleta de esteatita de resistencia a corriente de fuga segúnDIN 5348 KB>600 y de sección nominal de hasta 4 mm2.Bornes de latón y estaño.Tornillos de acero metalizado de zinc.

APLICACION

GRACIAS

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