Los Materiales

LOs materiales

Molina Rodríguez, Olimpia 1º Bachillerato AC

índice

Introducción

05. Elección adecuada de los materiales

01. Clasificación de los materiales

06. Uso racional de los materiales

02. Propiedades de los materiales

07. Residuos industriales

03. Modificación de las prpopiedades

08. Bibliografía

04. Estructura interna de los materiales

Los materiales constituyen cualquier producto de uso cotidiano y desde el origen de los tiempos han sido utilizados por el hombre para mejorar su nivel de vida. Todos los objetos que nos rodean son fabricados con una gran variedad de materiales. Cada material tiene unas propiedades y estructura distintas que lo hace más adecuado para determinados usos. Es importante conocer las caracteristicas de los materiales para realizar una elección adecuada en función de la finalidad del producto final. A continuación, vamos a conocer algunas de la diferentes caractacteristicas de los materiales y cómo estás influyen en el proceso de selección. Además, explicaremos cómo se deben utilizar correctamente los materiales y cómo se han de tratar los residuos de sus procesos industriales.

INTRODUCCIÓN

01. clasificación de los materiales

MATERIALES NATURALES

MATERIALES SINTÉTICOS

MATERIALES ARTIFICIALES

Se obtienen a partir de materiales naturales, y no han sufrido transformación previa o tambien aquellos que son elaborados en su mayoría con materiales naturales

Están fabricados por el hombre a partir de materiales artificiales, es decir, no se encuentran en la naturaleza, ni ellos ni ninguno de los materiales que los componen,

Son aquellos que se encuentran en la naturaleza, como por ejemplo, la madera o la lana.

02. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

FÍSICAS

QUÍMICAS

MECÁNICAS

OTRAS

Actividad 01

02.1. PROPIEDADES QUÍMICAS

Oxidación y corrosión

La corrosión ocurre cuando la oxidación del material tiene lugar en presencia de agua u otras sustancias dañinas. En este caso, la capa de óxido no se deposita sobre el material como ocurre en la oxidación sino que se disuelve y se desprende.

La oxidación ocurre cuando un material se combina con oxígeno y se altera su estructura química produciendo óxido de ese material

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La reacción química que se da en la en estos procesos recive el nombre de reacción redox. Las reacciones redox son reacciones químicas en las que ocurre un intercambio de electrones entre los átomos.

02.1. PROPIEDADES QUÍMICAS. LA CORROSIÓN

TIPOS DE CORROSIÓN Existen numerosas clasificaciones de la corrosión. De forma más general, puede dividirse en tres tipos.

• Corrosión generalizada: afecta de manera uniforme a toda la superficie del metal expuesto al entorno corrosivo.
• Corrosión por erosión: se produce cuando el metal se expone a la acción de fluidos o partículas en movimiento. Un ejemplo de corrosión por erosión es la corrosión por picadura.
• Corrosión microbiológica: es causada por la presencia y actividad de microorganismos.

MÉTODOS PREVENTIVOS DE PROTECCIÓN.

• Utilizar acero inoxidable en lugar de acero normal: el acero inoxidable es acero normal mezclado con otros metales como níquel y cromo.
• Recubrir el acero normal con zinc.
• Recubrir el acero normal con plásticos especiales.
• Pintar el acero normal con pinturas especiales.
• Protección anódica o catódica: intervienen corrientes eléctricas.

02.2. PROPIEDADES FÍSICAS

• Color: Existen materiales que cuentan con un color característico debido a lo cual el proceso para identificarlos es mucho más sencillo.
• Reflexión de la luz: un material puede reflejar por completo la luz, reflejar solo una parte o dejarla pasar a través de él. En otras palabras, los materiales pueden ser opacos, translúcidos o transparentes.
• Peso específico: se define como la relación que existe entre el peso de la sustancia y el volumen que ocupa.
• Resistividad: se define como la resistencia de un material al paso de corritente electrica.
• Conductividad térmica: se refiere a la propiedad que tienen las sustancias de transmitir el calor a través de ella.
• Dilatación térmica: se refiere a la variación de la dimensión del material al ser sometido a un cambio de temperatura.
• Temperatura de fusión: es aquella en la que se genera un cambio de estado o de fase, es decir cuando ocurre la transición de sólido a líquido.

02.3. PROPIEDADES MECÁNICAS

ENSAYO DE RESILIENCIAmide la capacidad que tiene un material para almacenar energía, en forma de deformación plástica, antes de romperse.

ENSAYO DE DUREZApermite evaluar la solidez, ductilidad y resistencia al desgaste de un material.

ENSAYO DE TRACCIÓNdeterminan la resistencia de un material y su capacidad de alargamiento.

FLUENCIAes la lenta y continua deformación plástica que sufre un material a alta temperatura bajo la acción de una carga constante.

FRICCIÓNla resistencia que presenta un material al movimiento relativo entre dos superficies.

FATIGAes el daño o fallo de un material sometido a esfuerzos variables en el tiempo y repetidos con frecuencia.

FRACTURAes la separación en dos o más partes de un material como consecuencia de los efectos de una tensión.

02.4. OTRAS PROPIEDADES

ECONÓMICAS

ESTÉTICAS

El precio del material, el coste del transporte desde el lugar de fabricación hasta el de consumo y la disponibilidad son algunas propiedades económicas.

El tacto, el color, el brillo, el olor o la textura son algunas propiedades estéticas.

03. MODIFICACIÓN DE LAS PROPIEDADES

Los metales se pueden someter a una serie de tratamientos para mejorar sus propiedades, dureza y resistencia mecánica, plasticidad.

TRATAMIENTOS TERMOQUÍMICOS

TRATAMIENTOS TÉRMICOS

Operaciones de calentamiento y enfriamiento de los metales completadas con la aportación de otros elementos en la superficie de las piezas. Son la cementación, nitruración, cianuración, carbonitruración y sulfinización

Modifican la estructura del metal pero no su composición química. Son el recocido, el temple y el revenido.

TRATAMIENTOS SUPERFICIALES

TRATAMIENTOS MECÁNICOS

Son la metalización y el cromado.

Mejoran las características de los metales por deformación mecánica que puede darse en caliente o en frío.

ALEACIONES

04. ESTRUCTURA INTERNA DE LOS MATERIALES

TIPOS

MATERIALES CRISTALINOS

MATERIALES AMORFOS

Los átomos siguen un ordenamiento muy localizado, restringido a pocas distancias atómicas y que, por tanto, no se repite en las tres dimensiones del espacio. Se habla de un orden local o de corto alcance.

Las partículas componentes muestran un ordenamiento regular que da como resultado un patrón que se repite en las tres dimensiones del espacio, y a lo largo de muchas distancias atómicas. Los sólidos cristalinos poseen internamente un orden de largo alcance.

04.1. ESTRUCTURA CRISTALINA. IMPERFECCIONES

Todas las redes cristalinas reales contienen imperfecciones, las cuales pueden ser puntuales, ocurriendo en un solo punto de la red; lineales, ocurriendo a lo largo de una fila de átomos; o defectos planos, ocurriendo en un plano 2D de la red. Su presencia puede modifcar significativamente las propiedades eléctricas y mecánicas de los sólidos cristalinos..

Deformaciones puntuales

Deformaciones planares

Dislocaciones

04.1.1. deformaciones puntualeS

04.1.2. deformaciones planares

Límites de grano.

Límite de Macla.

04.1.3. dislocaciones

Dislocación helicoidal.

Dislocaciones mixtas

Dislocación de Cuña o Arista.

05. ELECCIÓN ADECUADA DE LOS MATERIALES

Para elegir el material mas idóneo, es necesario tener en cuenta estos cuatro criterios:

Criterios técnicos: Relacionados con las propiedades mecánicas y químicas del material a escoger.Criterios económicos: Relacionados con el coste tanto del material como del proceso de fabricación y la disponibilidad actual de dicho material. Criterios tecnológicos: Relacionados con el medio ambiente de la pieza afectan a la facilidad de aplicación del subconjunto. Criterios de diseño ecológico: Han sido recientemente unidos a esta lista por lo que son los más dificles de evaluar. Están relacionados con el impacto ambiental de todo el ciclo de vida del producto.

Lo importante es seleccionar un material en el que la relación calidad-precio-prestaciones pueda satisfacer las necesidades del elemento final de la cadena: el consumidor.

06. USO RACIONAL DE LOS MATERIALES

TIPOS DE MATERIALES

Renovables: Son aquellos materiales en los que un uso racional no provocará su agotamiento, ya que, pasado cierto tiempo, se obtendrán otros. No renovables: Son aquellos que proceden del interior de la Tierra y que una ves usados, si no se reciclan, acaban agotandose.

06. USO RACIONAL DE LOS MATERIALES

El enorme incremento de la cantidad de productos fabricados trae consigo la aparición de dos graves problemas para la sociedad:

• El agotamiento prematuro de los recursos naturales, incluso de los renovables.
• Excesivo aumento de residuos industriales que provoca un significativo deterioro del medio ambiente.

Para intentar solucionar estos problemas han aparecido los siguientes métdos:

• Nuevos diseños: un diseño adecuado puede reducir considerablemente el volumen de materia prima empleada para fabricarlo.
• Reciclado: métodos de separación e identificación de distintos materiales, de manera que cuando el producto llegue al final de su vida útil y se vaya a reciclar, puedan separarse y seleccionarse con facilidad las piezas que lo componen.
• Reutilización: la utilización de productos o piezas ya utilizadas.
• Reducción del consumo: promueve que las personas eviten consumir aquellos productos que no les resulten de gran necesidad.

07. RESUDIOS INDUSTRIALES

TIPOS DE RESIDUOS

• Inertes: Son aquellos que no suponen ningún riesgo para las personas ni para el medio ambiente, porque no experimentan transformaciones físicas, químicas o biológicas significativas. Por ejemplo: escombros, tierras, ladrillos refractarios y la chatarra
• Residuos tóxicos y peligrosos: Son aquellas sustancias corrosivas, inflamables, tóxicas o que pueden producir reacciones químicas, originando peligros para la salud o el medio ambiente. Pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos.

O7.1. OPERACIONES A REALIZAR CON LOS RESIDUOS

Reducción en origen: Las nuevas tecnologías permiten que se generen menos residuos o que parte de ellos se puedan reutilizar en otros procesos de fabricación. Tratamiento: Hay tres tipos principalmente

• Físicos: Separar al residuo del resto, se emplean filtros, centrifugado, decantado, etc.
• Químicos: Se hace reaccionar el residuo con otro componente químico para neutralizarlo.

• Biológicos: Son los más usados para los residuos orgánicos, se hacen fermentar o se deja que se descompongan en grandes tanques, para que después de este proceso tengamos productos menos nocivos y más estables.

Incineración: Los residuos se queman para obtener energía térmica. Vertido controlado: El vertedero debe tener las medidas adecuadas para que no se contamine las aguas o tierras circundantes.

08. BIBLIOGRAFÍA

https://www.doje.com/es/blog/criterios-para-la-elecci%C3%B3n-de-un-material-y-un-proceso-de-fabricaci%C3%B3n.html https://estructurascristalinas.weebly.com/ http://biblioteca.uns.edu.pe/saladocentes/archivoz/curzoz/imperfecciones_en_estructuras_cristalinas.pdf https://biblus.us.es/bibing/proyectos/abreproy/70154/fichero/2-Conceptos_B%C3%A1sicos.pdf https://materialestecno1.wordpress.com/uso-racional-de-los-materiales/ https://www.cienciasfera.com/materiales/tecnologia/tecno01/tema09/8_uso_racional_de_los_materiales.html https://www.igesur.com/blog/tipos-de-corrosion/ https://concepto.de/reacciones-redox/#:~:text=Las%20reacciones%20redox%20se%20encuentran,una%20importante%20cantidad%20de%20energC3%ADa. https://epidor.com/blog/proteccion-y-tratamiento-contra-la-corrosion-y-oxidacion/ https://bsdi.es/que-son-las-propiedades-de-los-materiales-y-cuales-son/#:~:text=Las%20propiedades%20f%C3%ADsicas%20de%20los,de%20fusi%C3%B3n%20y%20dilataci%C3%B3n%20t%C3%A9rmica.

ALEACIONES

Otra manera de modificar las propiedades de los materiales es mediante aleaciones. Una aleación es la combinación de dos o más elementos para contruir un nuevo material con propiedades nuevas. Las aleaciones suelen considerarse como mezclas dado que no se producen reacciones químicas entre los elementos constituyentes. Por lo general, se combinan en las aleaciones distintos materiales metálicos, aunque también pueden combinarse uno metálico con otro no metálico, para alterar así sus propiedades.