Tecnología y Digitalización Tema 2

Tecnología y Digitalización 2º ESO

Tema 2 Materiales y fabricación de objetos

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1 Los materiales

1.1 Materias primas

Origen vegetal

Origen mineral

Origen animal

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1 Los materiales

1.2 Clasificación de los materiales

Según la forma en la que se han transformado:Materiales naturales: Tal y como se encuentran en la naturaleza.

Piedra

Fibras naturales

Madera

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1 Los materiales

1.2 Clasificación de los materiales

Según la forma en la que se han transformado:Materiales transformados: Pasan por procesos físicos (triturado, calentamiento, uso de disolventes,etc.)

Vidrio

Metales

Cerámicas

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1 Los materiales

1.2 Clasificación de los materiales

Según la forma en la que se han transformado:Materiales sintéticos: Pasan por procesos químicos, lo que modifica sus propiedades finales.

Fibras sintéticas

Plásticos

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2 Propiedades de los materiales

2.1 Propiedades mecánicas

Comportamiento frente a esfuerzos y cargas:

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2 Propiedades de los materiales

2.1 Propiedades mecánicas

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2 Propiedades de los materiales

2.2 Propiedades térmicas

Comportamiento frente al calor:

• Dilatación: Aumento de tamaño que sufre un cuerpo al incrementar su temperatura.

• Conductividad térmica: Capacidad de conducir el calor.

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2 Propiedades de los materiales

2.3 Propiedades ecológicas

Impacto sobre el medio ambiente:

• Toxicidad: Grado efectividad de veneno o toxina.

• Reciclabilidad: Capacidad para ser reutilizado.

• Ecotoxicidad: Grado de los efectos tóxicos sobre un ecosistema.

• Biodegradabilidad: Capacidad de descomponerse de forma natural.

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2 Propiedades de los materiales

Actividad 03: Clasifica estos elementos según su origen (animal, vegetal o mineral) y su forma de transformación (natural, transformado, sintético):

Madera Chaqueta Vidrio Trigo

Harina Petróleo Estantería Ovillo de lana

Arcilla Mármol Corcho Cuero

Arena Plástico Pan Lana

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3 La madera

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3 La madera

3.1 Partes del tronco

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3 La madera

3.2 Tipos de maderas naturales

Frondosas: Árboles de hoja caduca, poco resinosos y de textura fibrosa. Tienen buena resistencia al clima.Ejemplos: Roble, haya, olivo, caoba, chopoResinosas: Árboles de hoja perenne, resinosos y con poca dureza. Fáciles de trabajar, sirven para hacer madera laminada. Ejemplos: Coníferas (pino, abeto, cipres)

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3 La madera

3.3 Propiedades de la madera

Dureza: Es blanda y se raya con facilidad. Cuánto más oscura es la madera más dura es.Tenacidad: Es tenaz, aguanta los golpes sin romperse. Flexibilidad: Relativamente flexible en el sentido de sus fibras. Aislamiento: Es aislante, tanto térmica como eléctricamente. Densidad: Poco densa, lo que hace que tenga buena relación resistencia/peso. Higroscopicidad: Absorbe y cede humedad. Conductividad acústica: Conduce bien el sonido.

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3 La madera

3.4 Proceso de transformación de la madera

Translado al aserradero

Talar y limpiar el árbol

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3 La madera

3.4 Proceso de transformación de la madera

Secado para eliminar savia

Descortezado y corte

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3 La madera

3.4 Proceso de transformación de la madera

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3 La madera

Actividad 04: Observa los siguiente troncos y las lineas que identifican los difernetes cortes para obtener piezas longitudinales de madera. ¿Cuál crees que aprovecha más el material?

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4 Usos de la madera

4.1 Maderas naturales

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4 Usos de la madera

4.1 Maderas naturales

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4 Usos de la madera

4.2 Maderas prefabricadas

Se obtienen de delgadas láminas o de astillas y restos triturados.Propiedades:

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4 Usos de la madera

4.2 Maderas prefabricadas

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4 Usos de la madera

4.3 Papel y cartón

El papel se desarrolló en China en el sigo I a.C. El cartón se forma por capas de papel superpuestas, lo que le da grosor, dureza y resistencia. Se usa para embalajes y envases.

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5 Herramientas para el trabajo con madera

5.1 Herramientas de corte

· Segueta. Dependiendo de la hoja, se podrán hacer cortes de mayor precisión. Distintos tipos de corte según los pelos de la hoja: Pelos redondos - cortes curvos Pelos planos - cortes rectos · Serrucho. Herramienta general para cortar madera. Cortes poco precisos ya que la hoja cimbrea.

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5 Herramientas para el trabajo con madera

5.1 Herramientas de corte

· Sierra de costilla. Cortes rectos, cortos y precisos gracias a la pieza superior en forma de U (costilla). · Sierra de arco. Cortes precisos en piezas de poco grosor. Corta tanto madera como metal.

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5 Herramientas para el trabajo con madera

5.1 Herramientas de corte

· Sierra circular. Cortes rectos. Se produce astillado si el disco no está afilado, tiene pocos dientes o gira a pocas revoluciones.

· Sierra de calar. Cortes rectos y curvos. El corte es más lento y suele producir astillado.

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5 Herramientas para el trabajo con madera

5.2 Herramientas para perforar

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5 Herramientas para el trabajo con madera

5.3 Herramientas para rebajar

· Cepillo. Es una hoja de acero afilada con un soporte. Arranca virutas.· Escofina. Desbastan y eliminan el material sobrante. · Formones, gubias y escopios. Realizan cortes, muescas y rebajes. Se usan en trabajos artesanos artísticos.

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5 Herramientas para el trabajo con madera

5.4 Máquinas herramientas para mecanizar

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5 Herramientas para el trabajo con madera

5.4 Máquinas herramientas para mecanizar

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5 Herramientas para el trabajo con madera

5.5 Uniones y montajes permanentes

· Encolado. Con cola de carpintero.· Pegado con cola termofusible. Forma rápida pero poco resistente. · Clavado. Unir piezas con clavos. Se usa un martillo para clavar y unas tenazas para quitar clavos.

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5 Herramientas para el trabajo con madera

5.5 Uniones y montajes permanentes

· Ensambles. A las piezas se les hacen entrantes y salientes que encajan perfectamente. Se refuerza con cola de carpintero· Espigas y clavijas. A las piezas se les hacen unos orificios donde se insertan pequños cilindros. Se encolan las piezas antes de insertarlas.

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5 Herramientas para el trabajo con madera

5.5 Uniones y montajes desmontables

Atornillado. Unir piezas mediante tornillos. Se usa destornillador o llaves especiales.Mediante herrajes. Con piezas metálicas que se atornillan a la madera. Pueden ser rígidos o móviles.

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5 Herramientas para el trabajo con madera

Actividad 05: Dibuja y di alguna característica de al menos dos herramientas para trabajar madera de las que hemos estudiado de cada tipo.

Corte: Segueta, serrucho, sierra de costilla, sierra de arco, sierra circular, sierra de calar Perforar: Barrena, berbiquí, broca Rebajar: Cepillo, escofina, formón, escopio, gubia Mecanizar: Fresadora, cepillo eléctrico, taladradora, torno Uniones y montajes: Encolado, pegado con termofusible, clavado, ensamblado, espigas y clavijas, atornillado, herrajes

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6 Los metales

Son los elementos químicos más numerosos de la naturaleza. En estado natural, se encuentran formado parte de minerales, que hay que procesar para separa la mena (metal) de la ganga.

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6 Los metales

6.1 Metales y aleaciones

Metales puros: Un solo elemento químico.Ejemplos: Hierro, cobre, plata, estaño, oro, mercurio, plomoAleaciones: Combinación de 2 o más elementos químicos que permiten mejorar sus propiedades físicas.Ejemplos: Bronce, latón, acero inoxidable

Cobre

Hierro

Plata

Plomo

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6 Los metales

6.1 Metales y aleaciones

Bronce: Cobre + Estaño. Una de las primeras aleaciones. De color dorado, pero en contacto con el aire forma una capa azul verdosa.Latón: Cobre + Cinc. No es atacado por el agua salada. Se usa para hacer varillas, alambres, instrumentos musicales, monedas, etc.

Latón

Bronce

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6 Los metales

6.1 Metales y aleaciones

Acero: Hierro + Carbono. Hasta un 1,76% de carbono como máximo.Acero inoxidable: Acero + 10% Cromo. Resistente a la corrosión. Se usa para elementos de cocina y en construcción.

Acero oxidado

Acero inoxidable

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6 Los metales

6.2 Propiedades de los metales

Conductividad: Alta, tanto térmica como eléctricamente. Densidad: Alta, su peso en relación al volumen es superior a otros materiales. Color: Suelen ser grises o blanquecinos. Reflejan la luz, brillan. Estado físico: Sólidos a temperatura ambiente excepto el mercurio.

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6 Los metales

6.2 Propiedades de los metales

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6 Los metales

6.2 Propiedades de los metales

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6 Los metales

6.3 Obtención de los metales

• Yacimiento: Lugares con concentración de minerales.

• Minas: Excavación en un yacimiento para obtener minerales. Pueden ser a cielo abierto o subterráneas.
• Siderurgia: Proceso de obtención de hierro o metales ferrosos.
• Metalurgia: Proceso de obtención de otros metales.

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6 Los metales

6.3 Obtención de los metales

Proceso de obtención del metal:

1. Extracción del mineral a través de minas
2. Separación de mena y ganga (Moliendo la roca, fundiéndola, lavándola o con métodos electroquímicos) para formar lingotes
3. Transformación de los lingotes en piezas útiles

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6 Los metales

6.3 Obtención de los metales

Repercusiones mediambientales de la minería:

• Degradación del paisaje y tala de bosques.
• Modificación de la estructura del suelo. Tras abandonar una explotación, se deberían hacer labores de consolidación del terreno.
• Contaminación por polvo y humos
• Contaminación acústica (explosiones y movimiento de maquinaria)
• Contaminación por la toxicidad de algunos metales y procesos de refinado

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6 Los metales

Actividad 06: Haz una comparación entre la madera y el metal desde el punto de vista de su origen, forma de obtenerlo, propiedades del material, usos, etc.

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7 Los metales férricos

Son los metales que contienen hierro. Dependiendo de su porcentaje de carbono, hay tres tipos:

• Hierro puro: Menos del 0,1% de C
• Acero: Entre 0,1% y 1,76% de C
• Fundición: Entre 1,76% y 6,7% de C

El Acero es más fuerte, ligero y flexible que el hierro, cobre o bronce.

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7 Los metales férricos

7.1 El alto horno

Instalación donde se eliminan impurezas del mineral de hierro. En ella se obtiene arrabio, que contiene un 92% de hierro, y la escoria, el material de desecho.

1. Por arriba se introduce en el alto horno:

• Mineral de hierro
• Combustible (Carbón)
• Fundente (Piedra caliza o arcilla)

2. Por abajo se insufla aire muy caliente

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7 Los metales férricos

7.1 El alto horno

El arrabio necesitará procesos posteriores, normalmente termoquímicos, para mejorar su pureza, su porcentaje de hierro

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7 Los metales férricos

7.1 El alto horno

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7 Los metales férricos

7.2 El acero

Aleación de hierro y carbono (De 0,1% a 1,76% de C). Para obtenerlo, se emplea el arrabio del alto horno y se eliminan impurezas por el afino, un proceso termoquímico.

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7 Los metales férricos

7.2 El acero

Aceros aleados: Aceros + otros elementos que mejoran sus propiedades físicas (elasticidad, dureza, tenacidad, resistencia mecánica, resistencia térmica, magnetismo). Los elementos más habituales son silicio, manganeso, níquel, tungsteno, cromo, molibdeno, vanadio o niobio. El acero inoxidable es un acero aleado con cromo, molibdeno y níquel. Es el único material de hierro que no se oxida, por lo que es muy utilizado.

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8 Los metales no férricos

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8 Los metales no férricos

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9 Herramientas para el trabajo con metales

9.1 Herramientas de corte

· Tijeras de chapa. Para cortar chapas muy finas. · Cizalla. El mango de grandes dimensiones permite cortar piezas de mayor grosor. · Sierra de arco. Idéntica a la de madera. Para piezas de poco grosor.

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9 Herramientas para el trabajo con metales

9.1 Herramientas de corte

· Caladora. Para hacer cortes rectos y curvos. Hay hojas para diferentes materiales. · Radial. Tiene un disco que gira a gran velocidad. Hay discos para diferentes materiales (madera, metal, piedra).

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9 Herramientas para el trabajo con metales

9.2 Herramientas para sujetar

· Tornillo de banco. Se fija a la mesa de trabajo. La pieza se coloca entre las dos mordazas, una es fija y otra es móvil. · Alicates. Para sujetar piezas pequeñas y doblar o cortar alambre.

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9 Herramientas para el trabajo con metales

9.3 Herramientas para taladrar

· Granete. Cilindro de metal. Sirve para marcar el punto donde se va a hacer el agujero. Se golpea con un martillo. · Taladradora. Hay de mano y de columna. La pieza se coloca con mordazas a la mesa, que se regula en altura e inclinación. Se regula la velocidad de giro y avance de la broca. La broca es la pieza que se acopla a la taladradora y hace el agujero.

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9 Herramientas para el trabajo con metales

9.4 Herramientas para limar

· Lima. Barra de acero con estrías. Separan pequeñas cantidades de viruta de las piezas por fricción. Hay de grano grueso, medio y fino. Para desbastar se usa grano grueso y para afinar grano medio o fino.

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9 Herramientas para el trabajo con metales

9.4 Herramientas para limar

· Lijadora. Máquina que vibra a alta velocidad donde se acopla un papel de lija, que elimina irregularidades de las piezas por fricción. · Amoladora o esmeriladora. Máquina con una piedra abrasiva (muela) que gira desgastando piezas metálicas. Se suele utilizar para afilar herramientas.

Lijadora

Amoladora o esmeriladora

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10 El trabajo con los metales

Actividad 07: Nombra y dibuja las herramientas que se pueden utilizar tanto para trabajar con madera como metal.

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10 El trabajo con los metales

10.1 Trabajos de mecanización

· Forja. El acero se ha trabajado siempre en la fragua. Actualmente, el trabajo artesano se ha sustituido por técnicas industriales.

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10 El trabajo con los metales

10.1 Trabajos de mecanización

· Fresado. La fresadora contiene una herramienta de corte cilíndrica llamada "fresa" que gira a gran velocidad. Sirve para hacer agujeros, ranuras o canales.

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10 El trabajo con los metales

10.1 Trabajos de mecanización

· Laminado. La pieza pasa entre dos rodillos que giran en sentido contrario a la pieza. · Trefilado. La pieza (alambre) pasa por un orificio para disminuir su grosor.

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10 El trabajo con los metales

10.1 Trabajos de mecanización

· Estampado. La pieza se presiona entre dos moldes que encajan perfectamente, haciendo que la pieza adopte la forma del molde. · Troquelado. Una cuchilla con una forma determinada se presiona contra una lámina de metal, cortándola con la forma de la cuchilla.

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10 El trabajo con los metales

10.2 Uniones permanentes

· Uniones remachadas. Un remache es una pieza metálica cilíndrica con una cabeza, que impide que el remache pase por completo por el taladro.

Remaches

Proceso de remachado

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10 El trabajo con los metales

10.2 Uniones permanentes

· Uniones soldadas. Se funden las superficies de contacto de dos o más partes mediante la aplicación de calor.

• Soldadura blanda: Unión a menos de 450ºC con aporte de material. Para piezas pequeñas y componentes eléctricos.

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10 El trabajo con los metales

10.2 Uniones permanentes

· Uniones soldadas. Se funden las superficies de contacto de dos o más partes mediante la aplicación de calor.

• Soldadura fuerte: También llamada oxiacetilénica. Usa gas y un soplete. Se puede aportar material para las uniones o no.

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10 El trabajo con los metales

10.2 Uniones permanentes

· Uniones soldadas. Se funden las superficies de contacto de dos o más partes mediante la aplicación de calor.

• Soldadura eléctrica: Genera un arco voltaico para fundir las partes del material que se quieren unir, sin aportar material. Para estructuras metálicas.

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10 El trabajo con los metales

10.3 Uniones desmontables

· Tornillos. Hay tres tipos de uniones con tornillos:

• Tornillos roscachapa: Si las piezas tienen roscas.
• Tornillos autoroscantes: Si las piezas no tienen roscas.
• Perno (tornillo y tuerca): Si las piezas no tienen roscas. La tuerca asegura la unión.