Para cuando las bicis con cuadro de PRFV?

tazz_zzr · 6 Ago 2015 a las 10:47

Iván Gándara dijo: ↑

Los datos son del Callister, que así se conoce el libro de introduccion a la ciencia e ingeniería de los materiales, y también de google. Cuando hablamos de materiales compuestos, la resistencia la aportan unas fibras, y la matriz que suele ser una resina o plástico, permite repartir los esfuerzos entre las fibras. Cuando se habla de fibra de carbono es un poco ambiguo porque es común referirse así a los materiales hechos de ese comuesto, y no sólo a la fibra. En www.matweb.com tienes información sobre todos los materiales, y en el caso del carbono, la mayoría de entradas son de fibras, no el compuesto. Como tu bien dices, dependiendo de la resina usada, del proceso de fabricación y otros factores, la resistencia puede variar, por eso puse que la resistencia de la fibra de carbono, material compuesto, varía entre 120-580GPa.

Pues me alegro mucho, pero creo que no respondí del todo bien al compañero du212
El hecho de que las fibras de carbono sean más resistentes en menor peso y volumen, radica en el tipo de enlace y tipo de átomo. El carbono es un no metal que se enlaza mediante enlaces covalentes, en los cuales un átomo de carbono comparte electrones con sus átomos vecinos para conseguir una configuración electrónica estable. Los átomos de carbono, son muy ligeros, concretamente el 6º más ligero. los átomos tienen 6 protones y 6 neutronesen el núcleo (pueden tener 8 neutrones, y estaremos ante el isótopo Carbono-14) y como son neutros pues 6 electrones. En el primer obital de menor energía caben dos electrones. Nos lo podemos imaginar como unas órbitas alrededor de el átomo aqune en realidad son zonas de probabilidad de encontrar al electron, descritar por la ecuación de Schrödinger, el dueño del famoso gato. En el segundo orbital caben 8 electrones, y así un átomo es completamente estable. Por eso el Neón, el elemento que tiene 10 protones y 10 electrones, es un gas noble e inerte que no reacciona con nada, pues ya es estable por si solo. Para conseguir esta estabilidad electrónica, hay elementos que "ceden" sus electrones a otros, y dependiendo de la afinidad electrónica del átomo, tendrán tendencia a dar electrones o a aceptarlos. Por ejemplo los metales alcalinos, que tienen en su última "orbita" de electrones un electron solo, tienen mucha tendencia a perder ese electron y quedarse estables como ión positivo (pierden una carga -1). Y los elementos halógenos, los que tan sólo necesitan hacerse con un electrón para ser estables como ión negativo (ganan una carga -1). Como ejemplo, la sal común, el cloruro de sodio, es un enñace iónico entre un átomo de sodio que le cede un electrón a uno de cloro, y los átomos se mantienen unidos por la fuerza electromagnética, puedes echarle un vistazo a la ley de Coulomb.
Pero el Carbono resulta que en su segunda órbita, en la que le caben 8 electrones, tiene 4, asique le daría igual darlos que recibirlos, y entonces los comparte. Es como si tienes 2 átomos de Hidrógeno, y que para tener su primer orbital de 2 electrones completo y ser estables, comparten cada uno con el otro su electrón. Entonces esos átomos estarán compartiendo pares electronicos que formarán un orbital molecular, en lugar del atómico que tendrían sin estan enlazados. Es el tipo de enlace más resistente, pues es el que mayor energía requiere para ser separado. El carbono podría realizar un enlace covalente cuádruple, pero es más común el enlace covalente simple, uniendose a 4 átomos de carbono en forma de tetraedro, para formar diamante, o con 2 enlace covalentes simples y uno doble, teniendo 3 átomos alrededor y formando redes hexagonales planas, como es el grafito. Para fabricar las fibras de carbono se utilizan procesos diferentes, y no sé cual es el diagrama de lewis de una fibra estándar, y si contiene impurezas cmo átomos de oxígeno o hidrógeno, o si es directamente, ago del estilo =C=C=C=C=C=C= (cada linea representa un enlace covalente)
Entonces tenemos un material que es muy ligero, su radio atómico es pequeño (6 protones y 6 neutrones) y además se enlaza consigo mismo con los enlaces más fuertes que hay.
Por otra parte los metales tienen además del primer y segundo nivel electrónico otros más, debido a que los núcleos son cada vez mayores y para que el átomo sea neutro, si tiene más protones necesita más neutrones. Los orbitales de mayor energía son más inestables, y es más facil que pierdan esos electrones que están mas lejos del núcleo, tambien llamados electrones de valencia. Como en el núcleo hay muchos protones, (són átomos gordotes ya) no es posible compartir todos los electrones, porque los núcleos tan grandes atraen muy fuerte a los electrones, y por ello sólo comparten los de valencia. Los electrones de valencia forman una nube electrónica que se desplaza alrededor de los nucleos metálicos, por eso los metales son buenos conductores de la electricidad. Este enlace también es fuerte, pero no tanto como el covalente. Este enlace explica muchas características de los metales, como la maleabilidad, o plasticidad, pues unos nucleos metálicos agrupados pueden, frente a un esfuerzo externo, desplazarse unos con respecto a otros pero seguir unidos, de modo que se deforma el material sin romper sus enlaces.
Debido al caracter de los átomos, la fibra de carbono es muy ligera y resistente, y al mezclarla con resinas específicas, las fibras pueden repartirse los esfuerzos y transmitirlos de unas a otras, obteniendo un material ligero y resistente.
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¡Qué buena respuesta! Me acabas de recordar mi época de instituto y universidad con los enlaces del C. Qué recuerdos :'(

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