Materiales

Construcción. Materias primas. Propiedades. Clasificación. Maderas. Aceros. Textiles. Plásticos. Pinturas. Textiles. Cerámicas

  • Enviado por: Luis Ferrer
  • Idioma: castellano
  • País: España España
  • 10 páginas

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Los Materiales

  • Diferenciar entre materias primas y formas comerciales.

  • Clasificar los materiales.

  • Propiedades de los materiales.

  • Desarrollar la siguiente lista:

  • Maderas

  • Celulosa

  • Aceros (férricos)

  • Metales no férricos

  • Textiles

  • Plásticos

  • Cerámica

  • Construcción (áridos)

  • Pinturas (barnices)

  • Elección de materiales.

  • DIFERENCIA ENTRE MATERIAS PRIMAS Y FORMAS COMERCIALES:

  • Materias primas: Son aquellos recursos naturales a partir de los que extraemos los materiales que empleamos en la actividad técnica.

  • Formas comerciales: Materiales obtenidos industrialmente que se presentan de distintas formas en el mercado, con el fin de cubrir todo tipo de aplicaciones.

  • CLASIFICA LOS MATERIALES:

  • Según su origen:

  • Materiales naturales: se encuentran directamente en el medio natural. Ej.: Granito.

  • Materiales artificiales: son el resultado de algún proceso de fabricación. Ej.: Acero.

  • Según su composición: se pueden clasificar en elementos y compuestos, homogéneos y heterogéneos, metálicos y no metálicos, inorgánicos y orgánicos, etc.

  • Según sus propiedades: se pueden clasificar en rígidos y flexibles, tenaces y frágiles, conductores y aislantes, reciclables y no reciclables, etc.

  • PROPIEDADES DE LOS MATERIALES:

  • Propiedades sensoriales: son aquellas como el color, el brillo, la dureza o la textura. Están relacionadas con la impresión que produce ante nuestros sentidos.

  • Propiedades fisicoquímicas: son aquellas que nos informan sobre el comportamiento del material ante diferentes acciones externas tales como el calentamiento, las deformaciones o el ataque de productos químicos. A continuación, las más importantes:

  • Conductividad térmica: conducción mayor o menor del material.

  • Dilatación térmica: aumento de volumen que experimenta un material cuando se le calienta.

  • Transparencia: Facilidad con la que un material permite que lo atraviese la luz.

  • Conductividad eléctrica: indica si el material es buen o mal conductor de la electricidad.

  • Propiedades tecnológicas: son aquellas que nos informan del comportamiento del material durante su fabricación. A continuación, las más importantes:

  • Fusibilidad: es la mayor o menor facilidad que tienen los materiales para fundir.

  • Plasticidad: es la facilidad que tienen los materiales para cambiar de forma sin romperse ni agrietarse.

  • Ductilidad: es la capacidad de algunos materiales para extenderse en hilos.

  • Maleabilidad: es la capacidad de algunos materiales para extenderse en láminas delgadas.

  • Propiedades ecológicas: son aquellas propiedades relacionadas con la mayor o menor nocividad del material para el medio ambiente, como la toxicidad, la volatilidad, la facilidad de reciclado, etc.

  • Propiedades mecánicas (propiedades de los materiales resistentes): nos informan acerca de cómo se comporta un material ante distintas cargas y esfuerzos. Son:

  • Dureza: resistencia que presenta un material a ser rayado o cortado por otro.

  • Tenacidad: resistencia que presenta un material a romperse cuando se le golpea. Este tipo de materiales se llama tenaces, y al contrario, frágiles.

  • Flexibilidad: capacidad que tiene un material de poder doblarse sin romperse. Son llamados materiales flexibles, y al contrario, rígidos.

  • Elasticidad: capacidad que tiene un material de recuperar su forma por sí solo, después de haberlo estirado, comprimido o retorcido. Reciben el nombre de elásticos, y al contrario, plásticos.

  • DESARROLLA LOS ELEMENTOS DE LA SIGUIENTE LISTA:

  • Madera: Material natural que se obtiene a partir del tronco de diferentes especies de árboles. Se compone de celulosa, lignina, sales minerales, resinas y agua.

  • Tipos: se refiere al tipo de árboles de los que se obtiene.

  • Maderas blandas: gimnospermas.

  • Maderas duras: angiospermas.

  • Obtención industrial: sufre una serie de transformaciones desde que se tala el árbol hasta que llega a sus formas comerciales. Estas transformaciones son:

  • Talado: se lleva a cabo con máquinas especializadas como las sierras mecánicas.

  • Descortezado: en este proceso se eliminan las ramas y las raíces que no se pueden aprovechar.

  • Despiece y troceado: se lleva a cabo en el aserradero. La forma en la que se realice depende de las características de cada tipo de madera.

  • Secado: con este proceso se pretende acondicionar la madera para facilitar su trabajo, encolado y acabado, rebajar los costes de transporte al disminuir el peso, aumentar la resistencia y prevenir la posibilidad de infección por el ataque de hongos o insectos, etc. Se puede llevar a cabo de manera natural (secado al aire) o de manera artificial (vapor de agua caliente)

  • Formas comerciales de la madera:

  • Tableros macizos: pueden estar formados por una o varias piezas rectangulares encoladas por sus cantos.

  • Chapas y láminas: formadas por planchas rectangulares de poco espesor.

  • Listones y tablones: prismas rectos, de sección cuadrada o rectangular y de gran longitud.

  • Molduras o perfiles: Obtenidos a partir de listones a los que se les da una determinada sección.

  • Redondos: cilindros de madera generalmente muy largos.

  • Conservación de la madera: hay algunas que son resistentes a la descomposición, y otras que se tienen que conservar o totalmente secas o húmedas. Todas se tratan con productos químicos para evitar el ataque de seres vivos y la descomposición.

  • Transformados de la madera: se obtienen a partir de restos que se generan en el aserradero.

  • Contrachapados: formados por varias chapas finas de madera que se superponen con las vetas cruzadas, se encolan y se prensan.

  • Tableros aglomerados: formados por residuos de madera que se desmenuzan hasta convertirlos en astillas, se mezclan con un adhesivo y se prensan.

  • Tableros de fibra: elaborados a partir de fibras obtenidas de la pasta de madera, que se encolan y se prensan.

  • Tableros listonados: formados por listones o tablas de madera del mismo tipo encolados por sus cantos.

  • Celulosa: Sustancia que se encuentra en las membranas de las células vegetales. La mayor parte de celulosa se obtiene de los árboles, aunque no son los más ricos en ella.

  • Procedimientos de separación: son muy variados, aunque el más común es triturar la madera en trozos muy pequeños, en unos recipientes cerrados con vapor a presión y utilizando diversos productos químicos.

  • Tipos: dependiendo de cada aplicación, hay dos tipos de celulosa:

  • Pasta mecánica de madera: se obtiene triturando la madera ya triturada con grandes cantidades de agua. Es de un elevado rendimiento, requiere instalaciones sencillas, de bajo coste y contamina muy poco. Es difícil de blanquear y de depurar y sus propiedades físicas son muy limitadas.

  • Pasta química: se emplean productos químicos, que se añaden a la madera previamente triturada. De este proceso se obtiene la llamada celulosa pura que es de excelente calidad, aunque los procesos de obtención son altamente contaminantes.

  • Aplicaciones:

  • Pasta mecánica de madera: se emplea para papel prensa y cartonajes.

  • Pasta química: se emplea tanto en la industria papelera como en la química.

  • Derivados:

  • El papel: se obtiene a partir de las pulpas de la madera, y estas se mezclan con otro tipo de pulpa de madera o con otras del algodón, esparto, trapos, papeles, etc. La tecnología actual ha permitido diseñar máquinas de fabricación de papel que son capaces de encadenar toda una serie de operaciones, de manera que desde la entrada de la pulpa hasta la salida del producto, se realizan todos los procesos sin ninguna interrupción.

  • Aceros (férricos): Son aleaciones de hierro y carbono a la que se suelen añadir otros elementos como el cromo, el manganeso, el níquel, el vanadio o el titanio, lo que provoca que adquiera ciertas propiedades como la elasticidad, mayor dureza y mayor resistencia a la corrosión. Una aleación es una materia que se obtiene al fundir y dejar que solidifique una mezcla de un metal con otros materiales.

  • Tipos (según composición):

  • Aceros comunes: tan sólo contienen hierro y carbono. Son fáciles de soldar y poco resistentes a la corrosión. Se emplean en la construcción de estructuras, clavos, tornillos, herrajes y herramientas corrientes.

  • Aceros aleados: contienen otros elementos, además del hierro y del carbono. Son muy resistentes a la corrosión, al desgaste y a las altas temperaturas. Se emplean en la fabricación de instrumentos y herramientas especiales, elementos de maquinaria, herramientas de corte, etc.

  • Fundiciones: aleaciones de hierro y carbono que se diferencian de los aceros en el porcentaje de carbono que contienen, ya que éstas contienen más carbono que los aceros. Son más resistentes a la corrosión y a los cambios bruscos de temperatura. Son fáciles de mecanizar y de moldear y se emplean en la fabricación de piezas de gran tamaño, tales como bancadas de maquinaria, calderas, carcasas, etc.

  • La metalurgia y siderurgia: la metalurgia es la ciencia que se ocupa del estudio de las propiedades, las aplicaciones y los procesos de extracción y elaboración de los metales, mientras que la siderurgia es la metalurgia del hierro, el acero y las fundiciones. En líneas muy generales, el proceso siderúrgico transcurre de la siguiente manera:

  • Extracción del mineral de hierro.

  • Separación de la mena (el mineral que contiene el hierro) de la ganga (arena, cal, otros minerales).

  • Calcinación del mineral o reducción con carbón de coque, en un alto horno, para obtener el arrabio, que es un producto formado por hierro que contiene entre el 2´5% y el 4´5% de carbono, además de silicio, manganeso, fósforo, azufre y otras impurezas.

  • Transformación del arrabio en hierro dulce, fundiciones o acero. Para obtener las fundiciones se deja solidificar el arrabio y después se vuelve a fundir en un horno de cubilote. Para obtener el acero, el arrabio líquido se mezcla con chatarra y mineral de hierro en un mezclador y se envía a diferentes hornos de afino, según el tipo de acero que se quiera conseguir.

  • Metales no férricos: Son los que no tienen en su composición mineral de hierro.

  • El cobre: es un metal de color rojo brillante, muy resistente a la corrosión, buen conductor del calor y la electricidad, muy dúctil y maleable y, por lo tanto fácil de trabajar. Se obtiene a partir de ciertos minerales, como la cuprita, la calcopirita y la malaquita. Se emplea en la construcción, para fabricar calderas, intercambiadores de calor, alambiques, utensilios de cocina, en la ornamentación de objetos, etc. Principales aleaciones:

  • El bronce: aleación de cobre y estaño. Se emplea en la fabricación de piezas moldeadas, casquillos de bombillas, campanas, etc.

  • El latón: aleaciones de cobre y cinc. Se emplean para fabricar llaves y válvulas para gas y agua, en canalizaciones, bisagras, tornillos, etc.

  • El estaño: Metal de aspecto blanco brillante, muy resistente al aire, fácil de fundir y de trabajar. Es muy maleable en frío, y en caliente se vuelve quebradizo. Se obtiene a partir de la casiterita. Se emplea aleado con plomo o con plata, en la soldadura blanda y en la elaboración de aleaciones como los bronces. También se utiliza como recubrimiento del hierro y del cobre; sobre el hierro para obtener hojalata, y en el cobre para evitar que se cubra de cardenillo. Dado que o es tóxico, se puede emplear en la industria de la alimentación.

  • El plomo: metal de color blanco-azulado, de elevada densidad, bajo punto de fusión, blando y muy fácil de trabajar. Se obtiene a partir de la galena. Se usa para hacer aleaciones para soldar, para fabricar contenedores y protecciones frente a las emisiones de las sustancias radioactivas, para fabricar pesas y lastres, para la fabricación de pigmentos para pinturas, etc. Es tóxico, por lo que se ha dejado de utilizar en cañerías y se está dejando de utilizar como aditivo de las gasolinas.

  • El aluminio: metal de color plateado claro, muy resistente a la oxidación. Es, además muy ligero, buen conductor del calor y la electricidad y fácil de mecanizar. Se obtiene de la bauxita, que se calcina para obtener alúmina, a partir del que se extrae el aluminio mediante una electrolisis. Sus aleaciones reciben el nombre de aleaciones ligeras, de igual resistencia que aceros pero menos pesadas. Se utiliza en latas de refrescos, fuselajes de los aviones, pinturas, fármacos, etc. Se comercializa en lingotes, planchas, chapas y perfiles.

  • El cinc: metal blando, de color blando azulado, resistente a la intemperie. Se obtiene a partir de la blenda. Se usa en la fabricación de recipientes, canalones y planchas para cubiertas de tejado, además de recubrimiento de planchas de hierro. El proceso de obtención se realiza de la siguiente manera:

    • Galvanizado: el objeto se conecta al polo positivo de un generador y se introduce en una disolución de sulfato de cinc. El polo negativo del generador se sumerge en la disolución y mediante electrolisis, parte del cinc de la barra se va depositando sobre el objeto.

    • Cincado: introduciendo las piezas en un baño de cinc fundido.

  • Textiles: Son todos aquellos materiales que están formados por fibras que pueden ser hiladas y, por lo tanto, tejidas.

  • Tipos:

  • Vegetales: lino, algodón, esparto, etc.

  • Animales: lana, seda, etc.

  • Minerales: fibra de vidrio, amianto, etc.

  • Sintéticas: Nailon, poliéster, poliamida, etc.

  • Fibras más representativas:

  • Algodón: sustancia suave y blanca, que se encuentra recubriendo las semillas de varias plantas malváceas incluyendo el algodonero. Al proceso de extraerle todas las impurezas recibe el nombre de desmotado. Se utiliza la semilla para el forraje de animales, y la fibra para uso textil, sanitario, decoración, etc.

  • Seda: Fibra segregada por las arañas y las larvas de algunos lepidópteros. Es la fibra natural más suave, tenaz y brillante, conduce mal la electricidad y el calor, muy elástica y con gran capacidad para absorber la humedad.

  • Fibra de vidrio: se obtiene fácilmente del vidrio, calentándolo a la llama y estirando con unas pinzas metálicas. Se emplea en la industria como aislante térmico y sonoro, para fabricar fibras ópticas encargadas del transporte de luz e imágenes, filtros, tejidos no inflamables y multitud de aplicaciones más.

  • Nailon: es el nombre que engloba a un conjunto de fibras sintéticas que se fabricó por primera vez en 1938. Las fibras de nailon se utilizan principalmente en todo tipo de fabricaciones textiles, aunque también para juntas, bisagras, correas para maquinaria, etc.

  • Plásticos: Se obtienen de la polimerización, a partir de compuestos extraídos en su mayoría, del petróleo y del gas natural. La polimerización es un proceso químico del cual se obtienen moléculas gigantes(polímeros) a partir de otras más pequeñas(monómeros).

  • Tipos:

  • Plásticos termoplásticos: los que pueden fundirse y solidificarse varias veces, sin que se altere su estructura. Entre ellos se encuentran el PVC, el metacrilato, el polietileno, el poliestireno y las poliamidas.

  • Plásticos termoestables: los que una vez han solidificado no pueden volver a fundirse sin que se descompongan. Algunos son la baquelita, la melamina y los poliésteres.

  • Elastómeros: tienen gran capacidad para deformarse y recuperar su forma inicial. Entre ellos tenemos los cauchos sintéticos.

  • Cerámica: Todo aquel material inorgánico y sólido que no es ni un metal ni un polímero. Son materiales muy duros, aislantes del calor y la electricidad, muy resistentes a temperaturas elevadas y a los ataques químicos y fáciles de moldear. En contrapartida, cuando les golpeas se hacen pedazos. Entre ellas se encuentran:

  • Cerámicas: se obtienen a partir de arcillas que se mezclan con otros materiales, tales como arenas y óxidos metálicos. Esta mezcla se tritura y se le añade agua, se moldea, se seca y se cuece al horno.

  • Vidrio: se obtiene fundiendo en un horno una mezcla de arena, cal y sosa. Cuando dicha forma está fundida se le da la forma correspondiente y después se le deja enfriar.

  • Materiales de construcción (áridos):

  • Yeso: proviene del mineral del mismo nombre, y se obtiene por medio de un proceso que elimina la mayor parte de la humedad, dando como resultado un polvo blanco y suave que se endurece o fragua al mezclarlo con el agua. Se suele emplear para el enlucido, para paneles prefabricados como molduras, planchas, paneles, etc.

  • Cemento: mezcla de yeso, caliza y arcilla que se calcina en un horno y después se enfría y se muele para formar un polvo de color gris. Este polvo se emplea, mezclado con agua y arena, para pegar ladrillos y baldosas. La mezcla total del cemento recibe el nombre de mortero. El cemento también se utiliza en la fabricación de hormigón.

  • Hormigón: está formado por una mezcla de un 55% a un 75% de materiales inertes como la arena y la grava, de un 25% a un 40% de un aglomerante como el cemento, y agua. Se emplea para construir cimientos, pilares, aceras, etc.

  • Fibrocemento: mezcla de cemento con polvo de amianto. Resulta incombustible, resistente a la oxidación y mal conductor térmico. Se utiliza para la construcción de tubos, conducciones y canalones, etc.

  • Pinturas (barnices): Disoluciones o suspensiones de uno o varios compuestos sólidos pulverulentos llamados pigmentos, en un aglutinante o medio líquido, que puede estar formado por aceites, resinas naturales o artificiales y agua. Las pinturas las podemos dividir en dos grandes bloques, además de los barnices:

  • Pinturas a base de disolventes: también se denominan al aceite, y utilizan como medio aglutinante una mezcla de aceites y resinas. Si son naturales, las pinturas son de secado lento, mientras que si son sintéticas, rápido.

  • Pinturas al agua: se emplean como aglutinante una mezcla de resinas sintéticas y agua. Las pinturas de este tipo dejan una película que es lavable y resiste a los agentes atmosféricos.

  • Barnices: disoluciones de resinas en aceites que se aplican a las superficies de determinados objetos, para protegerlos del aire y la humedad. Antes se empleaban resinas naturales y aceite de linaza, y actualmente, resinas sintéticas y aceite de ricino deshidratado. Este tipo de barnices llamados grasos, secan al aire y forman una capa sólida, transparente y muy resistente.

  • ELECCIÓN DE MATERIALES:

  • Depende de muchos factores, entre los que destacan:

  • Propiedades del material: el uso que recibe un material depende de sus propiedades.

  • Posibilidades de fabricación: la elección de uno u otro material depende de las máquinas y herramientas de las que se disponga, de la mayor o menor facilidad con la cual se trabaja, etc.

  • Disponibilidad del material: depende de la mayor o menor abundancia del material y la mayor o menor proximidad de donde se necesita.

  • Coste del material y de los medios necesarios para usarlo: si el producto que se quiere fabricar lo permite, se intentarán utilizar los materiales más baratos.

  • Impacto medioambiental: se intentará emplear materiales cuya obtención, producción, uso y desecho tengan el menor impacto ambiental posible.