-
definición:
EL MATERIAL ES UN CONJUNTO DE ELEMENTOS QUE SON NECESARIOS PARA ACTIVIDADES ESPECÍFICAS EN LA PRODUCCIÓN DE UN BIEN.
Los materiales
¿CUÁLES SON LAS PROPIEDADES DE UN MATERIAL?
Un material tiene distintas propiedades que permiten diferenciarlo de los demás y que ayudan a realizar un determinado objeto aprovechando al máximo las cualidades de la materia prima.
Entre las propiedades fundamentales se distinguen:
Propiedades Mecánicas: dureza, elasticidad, resistencia a compresión y tracción, maleabilidad, tenacidad, etc...
Propiedades Sensoriales: ópticas, acúscticas, olorosas y táctiles
Propiedades Eléctricas
Propiedades Magnéticas
Propiedades Ecológicas
Propiedades Químicas
Propiedades Térmicas
-
clasificación
Los materiales se dividen en : NATURALES, ARTIFICIALES Y SINTÉTICOS.
Material Natural: aquel material que se encunatra en la naturaleza sin que al hombre intervenga en su creación.
M. Naturales Vegetales
M. Nauturales Animales
M. Naturales Minerales
Material Artificial: aquel material que el hombre realiza a partir de los materiales naturales.
Material Sintético: aquel material que el hombre realiza a partir de los materiales artificiales.
Material Compuesto
Algunas veces necesitamos combinar las propiedades de varios tipos de materiales en uno solo. Un ejemplo de material compuesto es el tetrabrick (o tetrapack) que está formado por capas de material plástico, cartón y aluminio.
La mayor parte de las materias primas deben ser transformadas para poder ser utilizadas como material en la costrucción o en la fabricación de diferentes objetos.
Los materiales son muy diferentes unos a otros: unos se rompen con facilidad, otros se calientan muy rápidamente, otros se doblan para volver después a su estado inicial, etc...
Esto es debido a que cada material tiene una serie de características, llamadas propiedades, que lo definen y lo diferencian de los demás.
Los materiales se clasifican generalemente entre: metales, cerámicos y polímeros.
Clickear sobre la imagen para conocer los materiales
Obtención de los metales
Alto horno
Electrolisis
La madera
La madera es un término genérico aplicable al material de que están constituidas las partes leñosas de los troncos o ramas de los árboles y arbustos. El material que constituye la madera puede proceder de diferentes zonas vegetativas de las plantas en dependencia de la naturaleza de esta, lo mas común es que se obtenga de las partes mas internas de los troncos y ramas gruesas de los árboles pero puede proceder de las raíces (bagá), de la corteza (ciertas maderas para tallado), de las partes externas de los tallos (palmeras o bambú) e incluso de los frutos (para trabajo artesanal).
La madera del tronco, raíces y ramas de los árboles está formada por el conjunto de células que forman el tejido xilemático o xilema.
El xilema está formado por un conjunto de células morfológicamente muy diferentes, cuya organización varía de unas especies a otras.
Antes de descender a la escala microscópica, en la sección transversal del tronco de un árbol se distinguen a simple vista diversas estructuras.
Comenzando por el centro, podemos distinguir la médula, un conjunto de células que recorren el tronco por su eje central. La médula corresponde a la zona por la que se produce el crecimiento en altura. Alrededor de la médula se van originando progresivamente los anillos de crecimiento. Cada anillo de crecimiento está formado por un conjunto inicial de células que constituyen la denominada madera temprana o madera de primavera y un conjunto final de células que originan una franja más oscura y que se conoce con el nombre de
madera tardía o madera de verano. Con frecuencia, y sobre todo en los árboles de cierta edad, la
parte central del tronco presenta un color más oscuro. Esta región central se conoce con el nombre de
durámen y se diferencia de la corona de madera más externa, generalmente de color más claro, que
constituye la albura.
Durámen y albura en su conjunto, forman la madera o más propiamente el tejido xilemático.
La lignina
La lignina se forma a partir de estructuras aromáticas que se originan por deshidratación de los azúcares.
La lignina posee un importante papel en el transporte interno de agua y nutrientes. Proporciona rigidez a la pared celular y actúa como puente de unión entre las células de la madera.
La celulosa es el principal
componente de las células de las plantas y representa aproximadamente el 50 por ciento del peso seco de la madera.
La celulosa
propiedades
Propiedades Físicas
Humedad:
La humedad es la cantidad de agua separable por secado que tiene la madera en su estructura y tiene dos orígenes:
Agua del sistema vascular:
Es el agua presente en los jugos naturales de la madera
Agua de impregnación:
Es el agua que ha absorbido la madera del ambiente donde se encuentra debido a su higroscopicidad, esta humedad es variable y depende de la humedad relativa ambiental cuando está expuesta al aire.
Retracción e Hinchamiento:
La madera cambia de volumen según la humedad que contiene. Cuando pierde agua, se contrae, cuando absorbe se hincha o crece.
Dilatación térmica
Conductividad térmica
La naturaleza porosa con aire retenido de la madera la convierten en una pésima conductora del calor, por lo que suele emplearse como aislante térmico.
Conductividad eléctrica
La madera seca es un buen aislante eléctrico, su carácter aislante disminuye con el aumento de humedad.
Durabilidad
Es la resistencia de la madera a la acción del tiempo. .La durabilidad de las maderas es muy diferente de acuerdo a las condiciones de utilización, así una madera durable a la intemperie puede ser poco durable cuando está soterrada.
Anisotropía:
es la propiedad general de la materia según la cual cualidades como: elasticidad,temperatura, conductividad, etc. varían según la dirección en que son examinadas.
Higroscópicidad
Es la capacidad de la madera para absorber la humedad del medio ambiente. Dependiendo del tipo de madera y de su punto de saturación, el exceso de humedad produce hinchazón. La perdida de humedad durante el secado contrae las fibras de diferente manera en las tres direcciones.
Dureza
Es la resistencia que presenta la madera a ser penetrada por un objeto duro. La dureza de la madera depende principalmente de la naturaleza del árbol que la produce y está directamente relacionada además con:
-
El modo de crecimiento del árbol; para una misma madera el crecimiento más lento produce madera más dura.
-
Con el clima de crecimiento; en climas cálidos se obtienen maderas más duras para la misma especie.
-
Con la zona de tronco; la parte central y mas antigua del duramen es mas dura que las exteriores.
-
El grado de humedad; la humedad alta reduce la dureza.
Según la dureza las maderas se pueden clasificar en tres grandes tipos:
DURAS, SEMIDURAS O SEMIBLANDAS Y BLANDAS
Maderas duras. Son aquellas que su peso específico es mayor a 900 gramos, su textura es mas compacta y generalmente el color es oscuro.
Maderas semiduras. Son aquellas que su peso específico es menor a 900 gramos y mayor a 700 gramos, su textura no es tan compacta y generalmente su color no es tan oscuro ni claro.
Maderas blandas. Son aquellas que su peso específico es menor a 700 gramos, su textura poco compacta y su color generalmente es claro.
Usos de la madera
Propiedades Mecánicas
Resistencia a la compresión
La resistencia a la compresión es la dificultad que ofrece la madera a ser comprimida al aplicarle una carga, la carga puede aplicarse en dos direcciones: paralela y perpendicular al grano.
Resistencia a la tracción
Representa la resistencia que ofrece la madera a ser deformada por la actuación de dos fuerzas paralelas,de sentido contrario y coincidentes, aplicadas en los extremos a una muestra de madera. Esta resistencia es muy diferente de acuerdo a la dirección de las fuerzas y será muy pequeña si son perpendiculares a las fibras, pero mucho mas elevadas si se aplican paralelos a éstas.
Hendibilidad
Se conoce también como facilidad para el rajado, y representa la tendencia de la madera a romperse en el sentido longitudinal cuando se introduce en ella una cuña. Depende principalmente de la naturaleza de la madera y de su humedad, en general las maderas húmedas tienen menos hendibilidad que las secas. Es común pero no generalizado, que las maderas duras sean mas hendibles que las blandas.
Flexibilidad
Representa la capacidad de la madera a doblarse sin romperse debido a una carga.
Las maderas se pueden clasificar en 2 grandes tipos:
• MADERAS NATURALES O MADERAS MACIZAS
• MADERAS ARTIFICIALES O DERIVADOS DE LA MADERA
Las maderas naturales son las que después de talar los árboles se cortan los troncos y se hacen los rolos, (troncos de los árboles cortados de una determinada medida de largo y sin ramas), luego son cortados a lo largo de diferentes anchos y espesores, de esta manera obtenemos tablones, tablas, vigas, tirantes, alfajías, tirantillos, listones o tablillas, dependiendo de cual sea la forma comercial que se le dará a la madera. Después de haber cortado el tronco en algunas de estas formas comerciales, la madera ya puede ser procesada por el carpintero.
Las maderas artificiales son las que después de talar el árbol, se utilizan las ramas, los costaneros y algunas partes del tronco para ser procesadas. Estas partes del árbol son trituradas, molidas y prensadas dependiendo en que tipo de derivado se transformará, para ello se mezclará con diferentes tipos de adhesivos y prensará en prensas con calor para que su secado sea rápido. En otros tipos de derivados el rolo se coloca entre dos puntos los que a través de un mecanismo comienzan a girar lentamente, y se le va acercando una cuchilla del largo del rolo hasta que comience a desprenderse una lámina de 1 milímetro, la que se enrollará en un rodillo para luego ser transformada en madera terciada o compensado. Estos son algunos de los diferentes tipos de derivados, dependiendo del tipo del mismo es la forma de su elaboración.
Los Cerámicos
La palabra cerámica deriva del vocablo griego keramos, cuya raíz sánscrita significa "quemar". En su sentido estricto se refiere a la arcilla en todas sus formas. Sin embargo, el uso moderno de este término incluye a todos los materiales inorgánicos no metálicos que se forman por acción del calor.
Sin duda alguna, la industria cerámica es la industria más antigua de la humanidad.Se entiende por materíal cerámico el producto de diversas materias primas, especialemnte arcillas, que se fabrican en forma de polvo o pasta (para poder darles forma de una manera sencilla) y que al someterlo a cocción sufre procesos físico-químicos por los que adquiere consistencia pétrea. Dicho de otro modo mas sencillo, son materiales solidos inorgánicos no metálicos producidos mediante tratamiento térmico. Todos ellos se obtienen al hornear materiales naturales, como la arcilla o el caolín, junto con una serie de aditivos, como colorantes, desengrasantes, etc., todo ello mezclado y cocido en un horno sucesivas veces.
-
Comparados con los metales y plásticos son duros, no combustibles y no oxidables.
-
Su gran dureza los hace un material ampliamente utilizado como abrasivo y como puntas cortantes de herramientas.
-
Gran resistencia a altas temperaturas, con gran poder de aislamiento térmico y, también, eléctrico.
-
Gran resistencia a la corrosión y a los efectos de la erosión que causan los agentes atmosféricos.
-
Alta resistencia a casi todos los agentes químicos.
-
Una característica fundamental es que pueden fabricarse en formas con dimensiones determinadas Los materiales cerámicos son generalmente frágiles o vidriosos.
-
Casi siempre se fracturan ante esfuerzos de tensión y presentan poca elasticidad.
Las propiedades
Dependiendo de la naturaleza y tratamiento de als materias primas y del proceso de cocción, se distinguen dos grandes grupos de materiales cerámicos: las cerámicas gruesas y las cerámicas finas.
-
Materiales cerámicos porosos o gruesos. No han sufrido vitrificación, es decir, no se llega a fundir el cuarzo con la arena debido a que la temperatura del horno es baja. Su fractura (al romperse) es terrosa, siendo totalmente permeables a los gases, líquidos y grasas. Los más importantes:
-
Arcilla cocida: baldosas, ladrillos, tejas, jarrones, cazuelas, etc.
-
Loza italiana: vajillas baratas, adornos, tiestos....
-
Loza inglesa: vajillas y objetos de decoración.
-
La cocción se realiza en dos fases:
-
Refractarios: Se fabrican a partir de arcillas mezcladas con óxidos de aluminio, torio, berilio y circonio. La cocción se efectúa entre los 1.300 y los 1.600 °C, seguidos de enfriamientos muy lentos para evitar agrietamientos ytensiones internas. Se obtienen productos que pueden resistir temperaturas de hasta 3.000 °C. Las aplicaciones más usuales son: ladrillos refractarios (que deben soportar altas temperaturas en los hornos) y electrocerámicas (usados en automoción, aviación....
-
-
-
-
Materiales cerámicos impermeables o finos: en los que se somenten a temperaturas suficientemente altas como para vitrificar completamente la arena de cuarzo. Así, se obtienen productos impermeables y más duros. Los más importantes son:
-
Gres cerámico común: Es muy empleado en pavimentos y paredes.
-
Gres cerámico fino: Obtenido a partir de arcillas conteniendo óxidos metálicos a las que se le añade un fundente (feldespato) para bajar el punto de fusión. Cuando esta a punto de finalizar la cocción, se impregnan los objetos de sal marina que reacciona con la arcilla formando una fina capa de silicoalunminato alcalino vitrificado que confiere al gres su vidriado característico. Se emplea para vajillas, azulejos...
-
Porcelana: obtenido a partir de una arcilla muy pura, caolín,mezclada con fundente (feldespato) y un desengrasante (cuarzo o sílex). Su cocción se realiza en dos fases: una a una temperatura de entre 1.000 y 1.300 °C y, tras aplicarle un esmalte otra a más alta temperatura pudiendo llegar a los 1.800 °C. Teniendo multitud de aplicaciones en el hogar (pilas de cocina, vajillas, tazas de café, etc.) y en la industria (toberas de reactores, aislantes en transformadores, etc.).
-
clasificación
Las etapas básicas en la fabricación de productos cerámicos son :
-
Extracción: obtención de la arcilla, en las canteras, llamadas barrenos, que además de ser a cielo abierto, suelen situarse en las inmediaciones de la fábrica de arcilla.
-
Preparación: Consiste en la molienda primero y la mezcla de las diferentes materias primas que componen el material. La composición variará en función de las propiedades requeridas por la pieza de cerámica terminada. Las partículas y otros constituyentes tales como aglutinantes y lubricantes pueden ser mezclados en seco o húmedo. Para productos cerámicos tales como ladrillos comunes, tuberías para alcantarillado y otros productos arcillosos, la mezcla de los ingredientes con agua es una practica común. Para otros materiales cerámicos, las materias primas son tierras secas con aglutinantes y otros aditivos.
-
Conformación: los métodos de modelado de cerámica que se utilizan mas comúnmente.
-
Prensado. La materia prima puede ser prensada en estado seco, plástico o húmedo, dentro de un troquel para formar productos elaborados 8Ver vídeo como se fabrican los azulejos más abajo).
-
Prensado en seco: este método se usa frecuentemente para productos refractarios (materiales de alta resistencia térmica) y componentes cerámicos electrónicos. El prensado en seco se puede definir como la compactación uniaxial simultanea y la conformación de los polvos granulados con pequeñas cantidades de agua y/o pegamentos orgánicos en un troquel. Después del estampado en frío, las partículas son normalmente calentadas (sinterizadas) a fin de que se consigan la fuerza y las propiedades microestructurales deseadas. El prensado en seco se utiliza mucho porque permite fabricar una gran variedad de piezas rápidamente con una uniformidad y tolerancia pequeñas
-
Extrusión. Las secciones transversales sencillas y las formas huecas de los materiales cerámicos en estado plástico a través de un troquel de embutir. (Ver vídeo como se fabrican los ladrillos más abajo).
-
-
-
Secado: Las piezas recién moldeadas se romperían si se sometieran inmediatamente al proceso de cocción, por lo que es necesario someterlas a una etapa de secado con el propósito es eliminar el agua antes de ser sometida a altas temperaturas. Generalmente, la eliminación de agua se lleva a cabo a menos de 100ºC y puede tardar tanto como 24h. para un trozo de cerámica grande.
-
Cocción: al cocer las arcillas a alta temperatura se producen una serie de reacciones que desembocan en una consistencia pétrea y una durabilidad adecuada para el fin para el que se destinan.
Procesados
Cómo se fabrican los ladrillos
La fabricación del papel
El proceso básico de la fabricación de papel no ha cambiado a lo largo de más de 2.000 años, e implica dos etapas:
1.- Trocear (desmenuzar) la materia prima en agua para formar una suspensión de fibras individuales y
2.- Formar láminas de fibras entrelazadas extendiendo dicha suspensión sobre una superficie porosa adecuada que pueda filtrar el agua sobrante.
En la fabricación manual de papel, la materia prima (paja, hojas, corteza, trapos u otros materiales fibrosos) se coloca en una tina o batea y se golpea con un mazo pesado para separar las fibras.
Durante la primera parte de la operación, el material se lava con agua limpia para eliminar las impurezas, pero cuando las fibras se han troceado lo suficiente se mantienen en suspensión sin cambiar el agua de la tina. En ese momento, el material líquido, llamado pasta primaria, está listo para fabricar el papel.
(sigue de la carpeta)
Los plásticos
Los plásticos son materiales orgánicos formados por polímeros constituidos por largas cadenas de átomos que contienen fundamentalmente carbono. Otros elementos que contienen los plásticos pueden ser oxigeno, nitrógeno, hidrogeno y azufre.
Los plásticos dependiendo de su procedencia pueden ser:
- Naturales: si se obtienen directamente de materias primas vegetales como por ejemplo la celulosa, que se encuentra en las células de las plantas, el Celofán que se obtiene disolviendo fibras de madera, algodón y cáñamo o el látex que se obtiene del jugo de la corteza de un árbol tropical.
- Sintéticos (artificiales): los que se elaboran a partir de compuestos derivados del petróleo, el gas natural o el carbón. La mayoría pertenece a este grupo.
En la actualidad, la mayoría de los plásticos que se comercializan provienen de la destilación del petróleo. La industria de plásticos utiliza el 6% del petróleo que pasa por las refinerías para convertirlo en plástico.
Propiedades de los Plásticos
La mayoría de los materiales plásticos son transparentes, incoloros, frágiles, tenaces, rígidos, duros, no se pudren, no se oxidan y son de peso ligero Y ENCIMA SON BARATOS.
Pero si se les añade determinadas sustancias, sus propiedades cambian, y se les puede hacer, coloreados, aislantes, etc... Las sustancias que se les añade para cambiar sus propiedades se llaman aditivos.
Tipos de Plásticos
En función de su estructura y su comportamiento existen 3 tipos diferentes de plásticos:
los termoplásticos, los termoestables y los elastómeros.
LOS TERMOPLÁSTICOS
Se reblandecen con el calor adquiriendo la forma deseada, la cual se conserva al enfriarse. Esto proceso de calentamiento y enfriamiento puede repetirse las veces que se quiera sin que se estropee, por eso son plásticos fáciles de reciclar.
Ejemplos de este tipo son:
- El PVC: empleado para tuberías, guantes, trajes impermeables, etc..
- Poliestireno: Para embalajes y aislamiento.
- Metacrilato: Para los faros de los coches, ventanas, mesas, etc.
TERMOESTABLES
Son los plásticos que al calentarse se vuelven rígidos, por lo que solo pueden calentarse una vez para darles forma. Si se vuelven a calentar ya no sirven. Esto hace que sean difícilmente reciclable. Ejemplos de este tipo son:
- Poliuretano: Para espumas de colchones, asientos, cascos, barnices, mecheros etc..
- Melamina: para encimeras de las cocinas.
ELASTOMEROS
Son los plásticos de gran elasticidad que recuperan su forma y dimensiones cuando deja de actuar sobre ellos una fuerza. Se obtienen por vulcanización, inventado por Charles Goodyear mezclando azufre y caucho a 160ºC. Ejemplos de este tipo son:
- Caucho natural: para neumáticos, mangueras, gomas elásticas, etc..
- Neopreno caucho sintético: para trajes de inmersión.
