1.1 Introducción

Capítulo 1. INTRODUCCIÓN A LOS MATERIALES COMPUESTOS Julián Portocarrero Hermann Ingeniero Mecánico. Docente del Programa de Ingeniería Mecánica (Pimec) - Grupo de Investigación en Estudios Aeroespaciales (GIEA). Escuela Militar de Aviación (Emavi) - Fuerza Aérea Colombiana. Correo-e: julian.portocarrero@emavi.edu.co 1.1 INTRODUCCIÓN El constante crecimiento industrial ha elevado los niveles de producción, y como consecuencia se han incrementado los factores de servicio requeridos para maquinaria, componentes mecánicos, estructuras, etc. Adicionalmente, en los diversos sectores de la industria se presenta una transición al uso de SOLO PARA USO ACADÉMICO energías renovables y una alta demanda por componentes cada vez de menor peso (livianos). Este último factor ha exigido a la ciencia e ingeniería de los materiales en la búsqueda de soluciones (materiales) con elevadas propiedades especificas (mecánicas/densidad), las cuales no solo incrementen la vida útil de los equipos y/o aplicaciones, sino que también disminuyan los

consumos de potencia, ventaja operativa muy importante para la industria dado los altos costos de las fuentes de energía, especialmente las ocasionadas por cargas muertas (peso de los elementos o piezas). Adicionalmente, la industria requiere la fabricación de componentes y/o piezas de forma ágil y adecuada para cada aplicación en particular, lo que es una ventaja fundamental de los materiales compuestos o composites. Los materiales compuestos se constituyen por dos fases o componentes; 1) la matriz y 2) el refuerzo, los cuales presentan una sinergia que permite obtener propiedades en conjunto, que son inalcanzables por sí solas. Cuando los materiales se unen entre sí, gran parte de la capacidad de soporte de carga del compuesto formado es asumida por el material de refuerzo. El resultado es un material compuesto optimizado, el cual presenta una alta resistencia y rigidez en relación con su peso. Generalmente los refuerzos suelen ser en forma de partículas o de fibras. Es importante aclarar que, en algunos casos, el material en forma de partículas se añade como relleno, a fin de reducir el precio final del material y no como material de refuerzo en sí. En el caso de las fibras, estas se añaden principalmente como materiales de refuerzo y son las responsables de las propiedades estructurales del material cuando la matriz le transfiere los esfuerzos físico-mecánicos a través de una adecuada interfaz. Los modernos procedimientos de diseño tienden a incrementar la eficiencia estructural a través de reducciones en el peso o de incrementos en la relación resistencia/peso, conocida como resistencia específica. Es aquí donde los materiales compuestos juegan un papel predominante en diversas industrias, destacándose los sectores aeronáuticos, aeroespaciales y defensa. Los materiales compuestos han sido dominantes entre todos los materiales emergentes debido a sus mayores propiedades mecánicas específicas y versatilidad, permitiendo que estos puedan ser diseñados para cada aplicación particular; pero es importante tener presente que las aplicaciones de materiales compuestos han jugado un papel importante a lo largo de la hisSOLO PARA USO ACADÉMICO toria de la humanidad, desde albergar civilizaciones tempranas hasta permitir innovaciones futuras. La utilización de materiales compuestos cada vez más conquista nuevos mercados [1]. Ahora, en el caso de, por ejemplo, los materiales poliméricos, las propiedades mecánicas presentan deficiencias