NOMBRE DE LA MATERIA:
Procesamiento de Polímeros
CODIGO DE LA MATERIA: IQ
609
DEPARTAMENTO: Ingeniería
Química
CARGA HORARIA DE TEORIA: 60 hrs.
CARGA HORARIA TOTAL: 60
hrs.
NUMERO DE CREDITOS: 8
créditos
NIVEL DE FORMACION: Posgrado
TIPO DE CURSO: Curso
optativo
PRERREQUISITOS: Ninguno
OBJETIVO GENERAL:
Capacitar
al alumno en la metodología que permite el establecimiento de las
ecuaciones que relacionan cuantitativamente las variables operativas de los
principales sistemas de procesamiento de polímeros; esta
capacitación deberá permitirle al estudiante proponer
recomendaciones operativas científicamente fundamentadas, aplicables a
sistemas industriales actualmente en operación.
OBJETIVOS
ESPECIFICOS:
1.-
Introducir al alumno en las técnicas de procesamiento de los materiales
poliméricos, describiendo cualitativamente cada uno de los principales
tipos de procesos que a este respecto se encuentran actualmente en
operación.
2.-
Capacitar al alumno al respecto de las propiedades de flujo de los
polímeros más comunes, enfatizando en la descripción de
las medidas reológicas que permiten caracterizar a un material y en la
interpretación de sus valores; ello deberá permitirle al
estudiante hacer una evaluación cualitativa apriori, tanto de las posibles
dificultades durante el procesado de un material mediante una
metodología en especial, como de las propiedades que se pueden obtener
en el producto terminado.
3.-
Capacitar al alumno en el establecimiento de las relaciones que permiten la
estimación cuantitativa del comportamiento reológico de los
fundidos poliméricos en los casos siguientes: 1) Flujo bajo
presión a través de ductos de sección transversal simple.
2) Flujo de arrastre a través de canales de sección transversal
simple. Se enfatizará en las geometrías que se encuentran
comúnmente presentes en los diferentes tipos de procesamiento de
polímeros.
4.-
Capacitar al alumno al respecto de los principales criterios generales que
permiten realizar una adecuada elección de la metodología de
procesamiento para un material dado, enfatizando en la influencia que en dicha
elección tienen las propiedades del material y las
características deseadas en el producto final; cada criterio
deberá fundamentarse, al menos semicuantitativamente, en los conocimientos
previamente adquiridos.
5.-
Capacitar al alumno en la metodología que permite el establecimiento de
las ecuaciones que relacionan cuantitativamente las variables operativas en
cada uno de los tipos de procesamiento siguientes: 1) extrusión, 2)
inyección, 3) soplado, 4) compresión, 5) transferencia, 6)
termoformado, 7) calandrado, 8) moldeo rotacional, 9) fibras, 10) recubrimiento
de películas. Esta capacitación le deberá permitir al
alumno emitir recomendaciones al respecto de posibles modificaciones en las
variables operativas de un proceso dado, encaminándose tanto a la
solución de problemas hipotéticos, como al mejoramiento y
optimización del proceso.
6.-
Capacitar al alumno en el análisis de situaciones reales referentes al
procesamiento de polímeros; se propondrán al estudiante
artículos científicos seleccionados, los cuales analizará
en base a los conocimientos adquiridos.
7.- Propiciar la formación de un
vínculo directo entre la universidad y las industrias del ramo
plástico, para así poder enfrentar a los nuevos profesionales del
procesamiento de polímeros egresados del posgrado de Ingeniería
Química con problemas reales, con el fin de que éstos apliquen
los conocimientos adquiridos.
CONTENIDO TEMATICO
UNIDAD 1.
INTRODUCCION (8 hrs.)
1.1. Generalidades al
respecto de las técnicas de procesamiento de los materiales
poliméricos.
1.2. Propiedades reológicas de los fundidos poliméricos.
1.3. Flujo de fundidos poliméricos a través de líneas de
conducción con geometrías simples.
1.3.1. Flujo bajo presión.
1.3.2. Flujo de arrastre.
1.4. Selección de una metodología de procesamiento adecuada al
material y al producto final deseado.
UNIDAD 2. EXTRUSION
(12 hrs.)
2.1. Introducción
a la tecnología de la extrusión.
2.2. Extrusores de husillo simple.
2.3. Extrusores de doble husillo.
2.3.1. Extrusores corrotatorios.
2.3.2. Extrusores contrarotatorios.
2.4. Coextrusión (láminas y películas multicapas)
2.4. Generalidades para la operación de extrusores.
2.5. Características del material e inestabilidades en extrusión.
2.6. Tópicos selectos en extrusión.
UNIDAD 3. INYECCION
(14 hrs.)
3.1. Introducción
a la tecnología de la inyección.
3.2. Moldes y ductos en sistemas de inyección.
3.2.1. Diseño geométrico de los sistemas de llenado.
3.2.2. Sistemas de enfriamiento.
3.2.3. Generalidades al respecto del diseño mecánico y
construcción.
3.3. Moldeo por inyección de termoplásticos.
3.4. Moldeo por inyección de termofijos.
3.5. Corrección de fallas durante el moldeado.
3.6. Introducción al moldeo por inyección reactiva.
3.6.1. Moldeo por inyección reactiva de poliuretanos.
3.6.2. Moldeo por inyección reactiva en sistemas que no incluyen
uretanos.
3.7. Tópicos selectos en inyección.
UNIDAD 4. SOPLADO (5
hrs.)
4.1. Introducción a la tecnología del moldeo
por soplado.
4.2. Moldeo por inyección-soplado.
4.3. Moldeo por extrusión-soplado
4.4. Introducción a la tecnología del soplado de películas
tubulares.
4.5. Soplado de películas tubulares.
4.6.
Aplicaciones del moldeo por soplado.
UNIDAD 5. COMPRESION (2 hrs.)
5.1. Introducción
a la tecnología del moldeo por compresión.
5.2. Moldeo por compresión
5.3. Desarrollos actuales en moldeo por compresión.
UNIDAD 6. MOLDEO POR
TRANSFERENCIA (2 hrs.)
6.1. Introducción a la
tecnología del moldeo por transferencia
6.2. Moldeo por transferencia de termoplásticos
6.3. Moldeo por transferencia de termofijos.
6.4.
Aplicaciones del moldeo por transferencia
UNIDAD 7. TERMOFORMADO (2 hrs.)
7.1. Introducción
a la tecnología del termoformado.
7.2. Esfuerzos y orientación en el material.
7.3. Aplicaciones del termoconformado.
7.4. Desarrollos actuales en termoconformación.
UNIDAD 8. CALANDRADO
(2 hrs.)
8.1. Introducción
a la tecnología del calandrado.
8.2. El modelo newtoniano del calandrado.
8.3. El modelo de la ley de la potencia en calandrado.
8.4. Esfuerzos normales y viscoelasticidad en calandrado.
8.5. Aplicaciones del calandrado.
UNIDAD 9. MOLDEO
ROTACIONAL (4 hrs.)
9.1. Introducción
al la tecnología del moldeo rotacional.
9.2. Moldeo en hueco con PVC.
9.3. Polímeros en polvo.
9.4. Comparación entre el moldeo rotacional y moldeo por
inyección.
9.5. Aplicaciones del moldeo rotacional.
9.6. Tópicos selectos en moldeo rotacional.
UNIDAD 10. FIBRAS (5
hrs.)
10.1.
Introducción a la tecnología de la producción de fibras.
10.2. Estiramiento de fundido newtoniano isotérmico para la
formación de fibras.
10.3 Estiramiento de fundido isotérmico que cumple la ley de la potencia
para la formación de fibras.
10.4. Estiramiento de fundido viscoelástico para la formación de
fibras.
10.5. Formación de fibras compuestas in situ.
10.5.1. Introducción a la formación de fibras compuestas in situ.
10.5.2. Revisión de los fenómenos que ocurren durante la
formación de las fibras compuestas in situ.
10.5.3. Formación de fibras compuestas a partir de mezclas
extruídas.
10.5.4. Estiramiento uniaxial de mezclas poliméricas.
10.6. Tópicos selectos en tecnología de formación de
fibras.
UNIDAD 11.
RECUBRIMIENTOS (4 hrs.)
11.1. Recubrimientos con
rodillos
11.2. Recubrimientos con cuchillas
11.3. Recubrimientos libres
11.4. Tópicos selectos en tecnología de recubrimientos
plásticos.
BIBLIOGRAFIA:
1.- D. H. Morton-Jones, Procesamiento
de Plásticos. Inyección, moldeo, hule, PVC, Limusa, 1993, México D. F.
2.- M.
J. Fohes, P. S. Hope, Polymer Blends and Alloys, Blackie
Academic & Professional Chapman Hall, 1993, London.
3.- L. F. Ramos-de
Valle, Principos Básicos de extrusión de plásticos, Limusa, 1993, México D. F.
4.- J.
F. Chabot Jr.,The Development of Plastics Processing Machinery and Methods., John Wiley
& Sons Inc., 1992, New York.
5.- N. G. McCrom, C. P. Buckley, C. B. Bucknall, Principles of Polymer
Enginnering, Oxford University Press, 1988, New York.
6.- J. E. Kresta, Reaction Inyection Molding, ACS Symp. Series No. 270, American
Chemical Society, 1985, Washington D. C.
7.- Menges-Mohren, Moldes
para Inyección de plásticos, Calypso S. A., 1983, México D. F.
8.- F.
G. Martinelli,Twin-Screw Extruders a Basic Understanding , Van Nostrand
Reinhold Company, 1983, New York.
9.- J. M. Dealy, Rheometers for molten. Plastics Practical Guide and
Property Measurement , Van Nostrand Reinhold Company, 1982, New York.
10.- F. N. Cogswell, Polymer Melt Reology. A guide for Industrial Practice,
John Wiley & Sons, 1981, New York.
11.- S. Middleman, Fundamentals of Polymer Processing, McGraw-Hill
Company, 1977, New York.
12.- I. I. Rubin, Injection Molding. Theory and Practice, John Wiley
& Sons, 1972, New York.
MODALIDADES DEL
PROCESO ENSEÑANZA APRENDIZAJE
La metodología
utilizada para el proceso de enseñanza-aprendizaje de un subtema dado se
puede, por lo general, resumir de la manera siguiente:
1) Exposición de
los conceptos teóricos involucrados en el tipo de procesado a estudiar,
incluyendo los algoritmos matemáticos fundamentales requeridos para su
estudio; para el cumplimiento del objetivo anterior se utilizarán como
recursos didácticos, primeramente la proyección de acetatos y,
cuando sea necesario, el pizarrón y el gis.
2) Explicación
verbal tendiente a resaltar la interrelación entre los algoritmos
recientemente expuestos y los previamente estudiados.
3) Otorgamiento al
alumno de la información extractada; en forma de apunte escrito.
4) Desarrollo de una
sesión pregunta-respuesta encaminada a garantizar el máximo
aprendizaje de los conceptos involucrados. Es importante resaltar que las preguntas
estarán encaminadas a la solución de problemas
específicos, en la medida de lo posible ajustados a la realidad; se
consideran secundarias las preguntas que no involucren ejercitar el pensamiento
hacia la solución de situaciones específicas.
5) Realización de
algunos problemas tipo en clase.
6) Proponer una tarea
obligatoria conteniendo problemas relacionados con el tema. Se buscará
presentar los problemas de forma diferente a la de los resueltos en clase, ello
pretende evitar el encasillamiento mental del alumno; se preferirán
aquellos problemas que involucren búsquedas de datos
bibliográficos y que requieran conocimientos auxiliares, tales como las
matemáticas y la programación en computadora. Se cuidará que
la infraestructura necesaria esté al alcance del alumno.
7) Otorgamiento al
alumno de la solución de la tarea; presentada de forma clara,
explícita y concisa.
CAMPO DE APLICACION
PROFESIONAL:
Una buena parte de los
productos poliméricos requiere de una etapa de procesamiento previa a la
obtención del producto terminado, de esta forma, sería deseable
que la mayoría de las empresas del ramo plástico tuvieran
personal con conocimiento científico al respecto del procesado de
polímeros. Es evidente que un buen número de las deficiencias que
presentan este tipo de industrias, principalmente las nacionales,
podrían ser evitados mediante la capacitación científica
del personal involucrado, la cual pudiese complementar, e incluso sustituir, a
la capacitación empírica que desgraciadamente prevalece en no pocas
industrias del ramo. La situación anterior evidencia la importancia de
que los posgrados (Maestría y Doctorado) en Ingeniería
Química contemplen en su currícula el estudio teórico del
procesamiento de polímeros.
CONOCIMIENTOS,
APTITUDES, ACTITUDES, VALORES, CAPACIDADES Y HABILIDADES QUE EL ALUMNO
ADQUIRIRA:
El alumno al terminar
este curso habrá adquirido:
- Conocimientos
científicos al respecto de las técnicas de procesado de
polímeros actualmente operando en el mundo.
- Aptitudes para la
solución de problemas reales relacionados con el procesado de
polímeros.
- Actitudes que le
permitan la adquisición de información bibliográfica, la
utilización de herramientas matemáticas y de cómputo en la
solución de problemas relacionados con el procesamiento de
polímeros, pero, sobre todo, actitudes que le permitan ordenamiento
metodológico de la información disponible encaminado a la
solución de un problema específico.
- Valores de
responsabilidad y cumplimiento del deber en los plazos establecidos.
- Capacidad para actuar
concreta y expedítamente ante problemas concretos.
- Habilidad para la
resolver problemas concretos sobre bases científicamente fundadas.
MODALIDADES DE
EVALUACION:
Dos exámenes
parciales: 60 %
12 tareas de unidad 24 %
Dos tareas para examen 8 %
Otros (análisis de artículos, etc.) 8 %
_______
100 %