Polietileno PE propiedades

El polietileno (PE) es un termoplástico semicristalino, blanquecino y opaco, con una densidad que oscila entre 0,91 y 0,97 g/cm³ dependiendo del grado. Es uno de los polímeros sintéticos de mayor volumen de producción, conocido por su excelente tenacidad, resistencia al impacto a bajas temperaturas y elevada resistencia química. Las principales variantes son el polietileno de baja densidad (LDPE, ramificado), el polietileno lineal de baja densidad (LLDPE), el polietileno de alta densidad (HDPE, lineal) y el polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE, con masas moleculares entre 3 y 6 millones). Se procesa mediante extrusión, soplado e inyección.

Composición química

El polietileno se obtiene por polimerización del etileno (C₂H₄), dando lugar a cadenas de -(CH₂-CH₂)-. La estructura molecular varía desde altamente ramificada (LDPE, aproximadamente un 2 % de los átomos de carbono con ramificaciones) hasta prácticamente lineal sin ramificaciones (HDPE). Esta diferencia en la ramificación controla la cristalinidad y, con ello, las propiedades finales. Los grados comerciales pueden incorporar comonómeros (por ejemplo, buteno, hexeno) para modificar la densidad y las características mecánicas.

Propiedades mecánicas

La resistencia a la tracción del HDPE es de 32 MPa y su alargamiento a la rotura alcanza el 150 %. El LDPE presenta valores sensiblemente inferiores de rigidez y resistencia, pero una resiliencia mucho mayor. La tabla siguiente resume las propiedades mecánicas típicas de ambos grados a temperatura ambiente, sin tratamiento térmico posterior al moldeo.

Propiedad	HDPE	LDPE	Unidad SI	Unidad Imperial
Resistencia a la tracción	32	10‑15	MPa	4641 (HDPE) / 1450‑2175 (LDPE) psi
Módulo de flexión	1,25	0,2‑0,35	GPa	181 (HDPE) / 29‑51 (LDPE) ksi
Alargamiento a la rotura	150	100‑700	%	%
Resistencia al impacto Izod (entallado)	0,15 (HDPE)	0,5‑1,5 (LDPE, sin rotura frecuente)	kJ/m	2,8 (HDPE) / 9,4‑28,1 (LDPE) ft·lb/in
Dureza superficial	SD68 (Shore D)	SD40‑50 (Shore D)	–	–
Deformación en el punto de fluencia	15	–	%	%

Propiedades físicas

La densidad del HDPE es 0,96 g/cm³ (59,9 lb/ft³) y la del LDPE 0,924 g/cm³ (57,7 lb/ft³). El coeficiente de expansión térmica lineal es 12×10⁻⁵ /°C (6,7×10⁻⁵ /°F). La absorción de agua en 24 h es prácticamente nula (0,02 % para HDPE). El índice de oxígeno límite es 17 %, lo que indica facilidad de ignición, y la clasificación de inflamabilidad UL94 es HB. La contracción de moldeo del HDPE alcanza el 3 %, notablemente más alta que en otros termoplásticos de ingeniería.

Propiedades térmicas

La temperatura máxima de uso continuo del HDPE es 55 °C (131 °F), mientras que el LDPE puede utilizarse de forma continua a 65 °C (149 °F) y soporta picos cortos de 90 °C (194 °F). La temperatura de fusión del HDPE se sitúa en el intervalo de 120‑180 °C (248‑356 °F); la del LDPE es más baja, típicamente entre 105 y 115 °C. La temperatura de deflexión bajo carga (HDT) del HDPE a 0,45 MPa es 75 °C (167 °F) y a 1,80 MPa desciende a 46 °C (115 °F).

Propiedades eléctricas

El polietileno, particularmente el HDPE, es un excelente aislante eléctrico. Su resistividad volumétrica es de 10¹⁷ Ω·cm (17 log Ω·cm), la rigidez dieléctrica alcanza 22 MV/m (559 V/mil), la constante dieléctrica a 1 kHz es 2,3 y el factor de disipación a la misma frecuencia es 0,0005. Estas propiedades, combinadas con la baja absorción de humedad, lo hacen idóneo para aplicaciones de aislamiento en cables y conectores de baja tensión.

Resistencia química

El PE presenta una resistencia química sobresaliente a temperatura ambiente. Con base en el comportamiento del LDPE (aplicable también al HDPE, que suele ser algo más resistente por su mayor cristalinidad), se distinguen los siguientes niveles:

• Excelente (sin ataque): ácidos diluidos y concentrados, alcoholes, bases y ésteres.
• Buena (ataque menor): aldehídos, cetonas y aceites vegetales.
• Limitada (uso solo a corto plazo): hidrocarburos alifáticos y aromáticos, aceites minerales y agentes oxidantes.
• No recomendado: hidrocarburos halogenados.

Además, el HDPE presenta susceptibilidad al agrietamiento por tensión en contacto con ciertos tensioactivos y agentes químicos.

Aplicaciones por industria

El polietileno se emplea masivamente en los siguientes sectores:

• Envase y embalaje: bolsas y film plástico (LDPE), botellas de leche, envases de detergentes, juguetes, tarrinas, bidones y tanques (HDPE), laminación en cartones de bebidas (LDPE).
• Construcción e infraestructura: tuberías y accesorios para agua potable y gas (HDPE y MDPE), láminas de impermeabilización, barreras de vapor.
• Industria automotriz: depósitos de combustible, componentes bajo capó, conductos de aire.
• Médico y laboratorio: frascos de reactivos, tubos flexibles, piezas moldeadas para equipos de laboratorio (LDPE).
• Bienes de consumo: tapas flexibles, anillas para packs de bebidas, envases de cosméticos, utensilios de cocina.
• Aplicaciones de desgaste: piezas de manipulación de botellas, cojinetes, engranajes y articulaciones artificiales (UHMWPE).

Comparativa con materiales similares

Frente al polipropileno (PP), el HDPE ofrece mejor resistencia al impacto a baja temperatura y menor costo, pero el PP le supera en rigidez (módulo de flexión ≈ 1,5 GPa vs. 1,25 GPa) y temperatura máxima de uso (≈ 100 °C vs. 55 °C). Respecto al LDPE, el HDPE es mucho más rígido y resistente, pero menos flexible y con peor procesabilidad por soplado de film delgado. En comparación con el PVC rígido, el HDPE es más ligero, flexible y tiene mejor resistencia química, aunque menor rigidez y resistencia a la llama.

Procesamiento

El polietileno se procesa por extrusión, moldeo por inyección y moldeo por soplado, entre otros métodos. Para el HDPE, la temperatura de masa fundida se mantiene entre 200 °C y 280 °C, con un molde a 30‑70 °C y una contracción de hasta el 3 %. El LDPE se procesa a temperaturas de fusión más bajas (160‑240 °C) y no requiere secado previo, ya que su absorción de humedad es despreciable. Por su baja temperatura de servicio continuo, las líneas de refrigeración deben dimensionarse para asegurar ciclos productivos estables.

Preguntas frecuentes (FAQ)

¿Cuál es la densidad típica del HDPE y del LDPE?

La densidad del HDPE es 0,96 g/cm³ (59,9 lb/ft³), mientras que la del LDPE es 0,924 g/cm³ (57,7 lb/ft³).

¿Qué temperatura máxima de uso continuo soporta el polietileno?

El HDPE admite 55 °C (131 °F) de forma continua; el LDPE puede utilizarse hasta 65 °C (149 °F) continuos y 90 °C (194 °F) durante períodos cortos.

¿Cuál es la resistencia a la tracción del HDPE?

La resistencia a la tracción del HDPE es de 32 MPa, equivalentes a 4641 psi.

¿Qué tipo de polietileno se usa para tuberías de gas?

Se emplea polietileno de media densidad (MDPE), una variante con densidad y propiedades intermedias entre el HDPE y el LDPE, que optimiza la resistencia al agrietamiento lento.

¿Es el polietileno resistente a los ácidos?

Sí, tanto el HDPE como el LDPE presentan resistencia excelente a ácidos diluidos y concentrados, así como a bases y alcoholes.

¿Cuánto vale el módulo de flexión del HDPE?

El módulo de flexión del HDPE es 1,25 GPa (181 ksi), aproximadamente un 60 % mayor que el del LDPE.

Fuentes consultadas

• azom.com: https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=421
• engineeringtoolbox.com: https://www.engineeringtoolbox.com/plastics-abbreviations-d_1778.html
• steelnumber.com: https://www.steelnumber.com/en/steel_composition_eu.php?name_id=5949