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MATERIALES

Los objetos que nos rodean están fabricados para satisfacer las necesidades del ser humano y mejorar su calidad de vida: ropa, electrodomésticos, transportes, casas, teléfonos, ordenadores. Estos objetos se fabrican con una gran variedad de materiales cuya elección es fundamental si queremos que nuestro producto final cumpla su cometido.

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.

Al principio, éstos se encontraban espontáneamente en la naturaleza: la madera, la piedra, el hueso, el cuerno o la piel.

Más tarde se empezaron a emplear otros materiales más elaborados como la arcilla, la lana o las fibras vegetales, para llegar más tarde al empleo de los metales y las aleaciones y terminando, con la revolución industrial, con el auge del uso del acero por encima de todos los demás materiales.

Se tiene que tener la mayor información posible para que cuando debamos optar por un material, para fabricar un objeto, un útil, o una máquina, la elección sea acertada, reuniendo el material todas las características que precise.

La obtención de nuevos materiales y los procesos productivos para su transformación en productos finales es un fin de la tecnología

Para ello es necesario conocer sus orígenes, propiedades, características y comportamiento ante los distintos tipos de requerimientos.

Se han desarrollado innumerables materiales diferentes con características muy especiales para satisfacer necesidades muy concretas de nuestra compleja sociedad, metales, plásticos, vidrios y fibras. Actualmente los adelantos electrónicos más sofisticados se basan en el uso de semiconductores. Por eso, es importante conocer los tipos de materiales que podemos encontrar; sus características; saber elegir los que mejor se adapten a nuestro objeto y al sistema de fabricación que vamos a emplear; así como valorar las ventajas e inconvenientes de cada uno.

• Materia prima son las sustancias que se extraen directamente de la naturaleza. Las tenemos de origen animal, (la seda, pieles, etc.); vegetal, (madera, corcho, algodón, etc.) y mineral, (arcilla, arena, mármol, etc.).
• Los materiales Son las materias primas transformadas mediante procesos físicos y/o químicos, preparadas y disponibles para fabricar productos. Ejemplo de Materiales son los tableros de madera, el plástico, láminas de metal, vidrio,…
• Los productos tecnológicos son los objetos producido por el ser humano para satisfacer sus necesidades y mejorar su calidad de vida: una mesa, una estructura, un vestido, etc…

El proceso para la obtención de un producto tecnológico se podría resumir de la siguiente forma: primero extraemos la materia prima de la naturaleza, posteriormente se transforma en un material, y con los materiales elaboramos el producto tecnológico final.

METALES

Observando los objetos que nos rodean comprobaremos que muchos de ellos fueron fabricados total o parcialmente con metales: herramientas, vehículos, juegos, cuberterías.

Clasificaremos los metales en dos grandes grupos: férricos o ferrosos, los que tienen como principal componente el hierro; y no férricos o no ferrosos para los metales que no tienen como principal componente el hierro.

Los metales son materiales sólidos a temperatura ambiente que tienen un brillo característico y son buenos conductores de la electricidad y del calor.

CERÁMICOS

Dentro de este grupo hay varios tipos de materiales: los pétreos, los cerámicos porosos, los impermeables, los vidrios y los aglomerantes.

Dentro de los CERÁMICOS POROSOS e IMPERMEABLES están los elementos fabricados a partir de materiales terrosos cocidos. Las materias primas son arcilla (le da consistencia ) o caolín (que es un tipo de arcilla muy pura y le aporta color blanco y textura fina) que, una vez moldeada, se somete a un proceso de secado y cocción posterior que le hace perder agua y convierte a estos materiales en duros pero frágiles. Son silicatos de aluminio hidratados. Se emplean también aditivos como cuarzo, colorantes y fundentes.

Propiedades generales:

§  Químicamente inertes

§  Plásticos cuando se introducen en agua

§  Duros y frágiles en ausencia de agua

§  Resisten altas temperaturas

§  Baja porosidad

Los materiales PÉTREOS utilizados como material son las rocas. Éstas son agregados de partículas minerales muy grandes y sin forma determinada que se encuentran en la naturaleza. Son ejemplos, los granitos, mármoles y pizarras. Estos son materiales muy apreciados en la construcción, por ser muy resistentes a las condiciones medioambientales, pero presentan el inconveniente de tener un coste alto.

Propiedades generales:

§  Son materiales duros y frágiles. Es por esto que son resistentes al desgaste, aunque sufren fractura sin deformación si el esfuerzo es lo suficientemente alto.

§  Son muy resistentes a la oxidación y a la corrosión.

§  Puntos de fusión altos.

§  Poca resistencia a la tracción.

§  Económicamente asequibles.

§  Suelen ser inertes (no tóxicos).

El VIDRIO se obtiene de una mezcla de arena de sílice (SiO2), con fundentes (Na2CO3), y estabilizantes, como caliza (CaCO3), se añaden, cada vez en mayor medida, cascos de vidrio procedente de envases de vidrio reciclado, la mezcla funde en torno a 1.500 C. Al vidrio así obtenido se le da forma por laminación.

Es un material inorgánico, amorfo, transparente, duro y frágil, empleado para fabricar una gran cantidad de productos, ventanas, lentes, botellas,…

Los AGLOMERANTES son materiales con propiedades adhesivas que, amasados con agua, fraguan (compactan materiales) primero y endurecen después. Los más importantes son la cal, el yeso y el cemento.

POLÍMEROS

Los polímeros son materiales orgánicos, provienen de animales, vegetales o restos fósiles (petróleo). Existen dos tipos:

POLÍMEROS NATURALES

Como lo dice su nombre, provienen de la naturaleza. Es decir, de animales o vegetales. Hay dos grupos:

Maderas:  es uno de los materiales empleado desde el inicio de su existencia por el ser humano, junto con la piedra, pieles y huesos. Al descubrirse el fuego, hace cientos de miles de años, la madera empezó a utilizarse como combustible. Más adelante, se elaboraron utensilios y armas. Las primeras viviendas, las cabañas, se construyeron con piedra y ramas.

Debido su buena resistencia mecánica la madera pronto se empleó para construir elementos estructurales como vigas y soportes. En los últimos cien años se usa también para fabricar la pasta de papel, que hasta entonces de elaboraba a partir de paños de lino y algodón.

En la actualidad sus usos principales son:

Como combustible.

En la construcción. En estructuras, cerramientos, carpintería y embarcaciones.

En muebles, objetos y utensilios

Para la obtención de derivados como papel, cartón.

Fibras textiles: son filamentos que se hilan o trenzan, se pueden tejer formando tejidos y se pueden teñir dándoles color. Si bien están dentro de los polímeros naturales, existen fibras textiles naturales, que provienen de animales (lana, seda) o de vegetales (algodón, lino, yute), pero también hay fibras textiles artificiales (rayón) y sintéticas (poliester, nylon, polipropileno, acrílico, Lycra ®)

POLÍMEROS SINTÉTICOS

Denominamos plásticos a un variado grupo de materiales de origen orgánico de gran importancia en muchos sectores como transportes, embalajes, envases, medicina, construcción. La característica fundamental de estos materiales y que le da nombre es su capacidad de ser moldeados con relativa facilidad.

Están constituidos por macromoléculas denominadas polímeros cuyo principal componente es el carbono. Los polímeros se construyen por la repetición sucesiva de unidades químicas pequeñas y simples, llamadas monómeros, que se unen mediante una reacción llamada polimerización.

Se forma así una macromolécula en forma de cadena cuyos eslabones son los monómeros.

Los plásticos son materiales elaborados a partir de materias primas minerales como petróleo, gas natural y hulla (carbón) o vegetales como el látex (procedente de árboles tropicales) o la celulosa (de la que se obtiene pláticos como celofán y celuloide) por un proceso llamado polimerización.

Los plásticos son materiales muy usados en la actualidad debido a sus peculiares propiedades:

§  Tienen una densidad baja (son ligeros, un volumen grande de plástico pesa poco).

§  Tienen también un punto fusión bajo (se funden al aplicarles un poco de calor, lo que permite trabajarlos con facilidad).

§  No se disuelven en agua (son insolubles).

§  Son aislantes térmicos y eléctricos (no conducen ni el calor ni la electricidad).

§  La acción de los agentes atmosféricos los vuelve quebradizos.