EXAMEN DE MATERIALES NO METALICOS / CONVOCATORIA -- /-- Junio 2007/2. BLOQUE: POLIMEROS. TEORIA ( ELEGIR 2 PREGUNTAS). 1.-(a). De los factores que se enumeran a continuación decir cuales favorecen y cuales disminuyen la cristalinidad de un polímero. Regularidad (PE, PP isotáctico): Ramificaciones: Rigidez: Plastificantes : Simetría: Sustituyentes voluminosos: Flexibilidad : Fuerzas intermoleculares : (b).- Calcular las densidades del nilón 6.6 y del polietilen tereftalato (PET), sabiendo que tienen una estructura cristalina triclinica. -12 -10 (i).- Nilón 6.6: a = 490 pm (1 pm = 10 m = 10 cm ), b = 540 pm. c = 1720 pm, α = 48.5º, β = 77º y γ = 63.5º. La celda unitaria contiene un simple grupo: (ii).- PET: a = 456 pm, b = 596 pm. C = 1075 pm, α = 98.5º, β = 118º y γ = 112º. La celda unitaria contiene un simple grupo: El volumen de la celdilla unidad triclínica, función de los parámetros de red, viene dado por: VTRICLINICA = abc 1 − cos 2 α − cos 2 β − cos 2 γ + 2cos α cos β cos γ Pesos atómicos: C = 12, O = 16, N = 14, H = 1 2.- Esbozar el tornillo apropiado de la máquina de extrusión para los siguientes materiales: (i).- Polipropileno de viscosidad alta. (ii).- PVC amorfo (iii).- Nylón semicristalino En cada caso, explicar brevemente la razón del diseño del tornillo elegido. 3.- La compuerta (o gate) es un orificio estrecho por el cual el plástico fundido entra en la cavidad del molde (Figura ) ¿Qué funciones tiene el estrechamiento?. EXAMEN DE MATERIALES NO METALICOS / CONVOCATORIA -- /-- Junio 2007/2. BLOQUE: POLIMEROS. PROBLEMAS (ELEGIR 1). P1.- Una tubería continua de polietileno de alta densidad (PEAD) esta soportada sobre columnas, las cuales están igualmente espaciadas. La tubería tiene un diámetro exterior de 90 mm y un espesor de 8 mm. Determinar el espaciado máximo entre columnas teniendo en cuenta que la tubería no debe tener en ninguna 6 parte una deflexión de más de 10 mm después de un período de tiempo de 10 segundos. La temperatura es 3 de 20 ºC, la densidad del polietileno 970 kg/m , el coeficiente de Poisson 0.41. Usar los datos de la complianza de fluencia a cizalladura que se dan en la figura 1, juntamente con el método de superposición tiempo-temperatura para estimar la complianza de fluencia a cizalladura a la 6 temperatura de 20 ºC y en el tiempo de 10 segundos. La relación entre el modulo de elasticidad (E) y el de cizalladura (G) es: E = 2G(1+υ), siendo υ el coeficiente de Poisson. El momento de inercia de un cilindro de 4 radio R con respecto a su eje es: I = πR /4. Enumerar las asunciones que se hacen para la extrapolación que se hace a largo plazo de los datos de fluencia. Figura1 EXAMEN DE MATERIALES NO METALICOS / CONVOCATORIA -- /-- Junio 2007/2. P2.- Se desean fabricar 8 piezas rectangulares idénticas de polipropileno, cada una de las cuales pesa 10 gramos, mediante moldeo por inyección. Para ello se usa la disposición del molde (Espiga, canales de colada, compuertas y cavidades) que se muestra en la figura 1. Si el tiempo de inyección es de 2 segundos y la temperatura del plástico fundido es de 210 ºC, determinar la presión en la entrada de cada cavidad 2 sabiendo que la presión en la salida de la espiga es de 80 MN/m . 3 3 La densidad del polipropileno es de 909 kg/m , el volumen de la espiga es de 5000 mm y se despreciará el volumen de las compuertas (gates). El proceso de inyección se puede asumir que es isotérmico y que el fluido es newtoniano. Se ignorarán las pérdidas de presión en las esquinas. Las curvas de viscosidad del polipropileno se dan en la figura 2. Figura 1 Figura 2 EXAMEN DE MATERIALES NO METALICOS /////////////// CONVOCATORIA -- /-- Junio 2007/2. PARTE : MATERIALES REFRACTARIOS. TEORIA (3 elegir 2) 1.- Una probeta de material refractario se pesa en seco (P). A continuación se somete en un recipiente hermético a un vacío y luego se inunda de agua hasta cubrirla totalmente. Sumergida en el agua se pesa (S), se saca y se pesa húmeda (H). SE PIDE: (i).-Determinar en función de las tres pesadas la densidad aparente (ρa), la densidad global (ρg) y la porosidad abierta (Pa) (ii).- Si la densidad real del material es , (ρr), obtener la expresiones que nos dan la porosidad total (Pt) y la porosidad cerrada (Pc). 2.- Formas polimórficas y variedades alotrópicas de la sílice. ¿Sería conveniente que un ladrillo de sílice después de su cocción tuviera en su composición cuarzo?. Razonar la respuesta. 3.- Enumerar los tipos principales de refractarios aluminosos. ¿Para que se añaden los aglomerantes a la mezcla de materias primas?. PROBLEMAS (Elegir 1). P1.- La estructura cristalina del aluminato tricálcico (3CaO.Al2O3) es cúbica con a = 1.5263 nm. Sabiendo que la celda unitaria contiene 72 átomos de calcio determinar la densidad del aluminato tricálcico y su factor de empaquetamiento. DATOS: RAl3+ = 0.053 nm , RO2- = 0.140 nm , RCa2+ = 0.100 nm, MAl = 27 , MO = 16, MCa = 56 P2.- El diseño de un horno exige que el espesor de su revestimiento no puede sobrepasar las 12 pulgadas. El horno va a trabajar a 2400 °F y se desea que la coraza de acero tenga una temperatura de 200 º F . ¿Puede diseñarse una pared que satisfaga dichas condiciones, sabiendo que las condiciones ambientales son: temperatura del aire 80 ºF y velocidad del viento v = 10 mph. ?. El material refractario elegido es PLASTIC INSULCRETE.