Los materiales, naturales y elaborados
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El documento describe diferentes tipos de materiales, incluyendo materiales naturales como la madera, el aluminio y el cobre, así como materiales elaborados como el acero, el latón y el vidrio. Explica las propiedades y usos principales de estos materiales, y cómo se clasifican y producen algunos de ellos.
Los materiales, naturales y elaborados
- 2. MATERIALES Son sustancias útiles que nos sirven para fabricar los objetos que nos rodean. En el ambiente de la construcción, un material puede ser un bloque de materia o un componente que se utiliza para edificar ya sea un edificio o cualquier otra construcción. El uso que se le da al término en la ingeniería, define a los materiales como sustancias con cualidades útiles que pueden ser térmicas, mecánicas o de otra clase.
- 3. LOS MATERIALES SE PUEDEN CLASIFICAR SEGÚN SU ORIGEN • Materiales naturales o materias primas: Son aquellos que se obtienen directamente de la naturaleza, como plantas, animales, rocas y suelo. Se utilizan tal cual como se encuentran, sin sufrir alteraciones provocadas por el hombre, por ejemplo: arena, agua, piedras, petróleo, lana, madera, algodón, caucho, etc. • Materiales elaborados o artificiales: Aquellos materiales naturales que necesitan de un proceso de transformación para poder ser utilizados, como el papel, cartón, hormigón, plástico, goma, nylon y cuero.
- 4. MATERIALES NATURALES “ORIGEN VEGETAL” Los materiales de origen vegetal se obtienen de las plantas. Por ejemplo, el algodón y la madera.
- 5. MATERIALES NATURALES “ORIGEN ANIMAL” Los materiales de origen animal provienen de los animales. Por ejemplo, el cuero que se obtiene de la piel de los animales y la seda que se obtienen de los gusanos de seda.
- 6. MATERIALES NATURALES “ORIGEN MINERAL” Los materiales de origen mineral se obtienen de minerales y rocas. Por ejemplo, el hierro y el mármol, metales no férricos (cobre, plomo, aluminio, zinc)
- 7. MADERA Composición: La madera está compuesta básicamente por celulosa (50 a 60%), lignina (15 a 25%) que es la que da rigidez y dureza al árbol y otros como resina, almidón, taninos, agua, etc. Propiedades de la madera: La madera tiene una estructura fibrosa en la que sus células se agrupan en sentido paralelo al eje del árbol. Esto le confiere un comportamiento anisótropo. Dureza: Es la mayor o menor resistencia que oponen los cuerpos a ser rayados o penetrados. Las maderas fibrosas son las mas duras y las porosas las mas blandas. Las más duras tiene tonos oscuros y anillos de crecimientos muy juntos. Resistencia mecánica: Capacidad de un material para soportar esfuerzos sin deformarse ni romperse.
- 8. PROPIEDADES MECÁNICAS DE LA MADERA Tipos de esfuerzos 1 Tracción. Se produce cuando sobre un material actúan dos fuerzas que tiene la misma dirección y sentido opuesto que tienden a estirarlo. La madera tiene una elevada resistencia a la tracción en la dirección paralela a la fibra y muy baja en dirección perpendicular a ella. 2. Compresión. Se produce cuando sobre un material actúan dos fuerzas que tienen la misma dirección y sentido opuesto que tienden a aplastarlo. La madera tiene una resistencia a la compresión elevada en el dirección paralela a la fibra y baja en el sentido perpendicular a ella. 3. Flexión. Se produce cuando sobre un material actúan los efectos combinados de tracción y compresión sobre caras opuestas del mismo En general, la madera resiste muy bien los esfuerzos de flexión, sobre todo las maderas jóvenes y verdes
- 9. 4. Cizalladura. Se produce cuando sobre un material actúan dos fuerzas iguales con la misma dirección y sentido contrario situadas en el mismo plano y actuando en el plano de sección del material tendiendo a cortarlo. La madera tiene una resistencia a la cizalladura muy baja en dirección paralela a la fibra y una resistencia moderada en la dirección perpendicular. 5 Torsión. Se produce cuando sobre un material actúan dos fuerzas iguales con la misma dirección y sentido, situadas en planos paralelos y actuando en el plano de sección del elemento. Propiedades eléctricas y térmicas: La madera es un buen aislante eléctrico y térmico cuando está seca.
- 10. ALUMINIO Elemento químico metálico, de símbolo Al, número atómico 13, peso atómico 26.9815, que pertenece al grupo IIIA del sistema periódico. El aluminio puro es blando y tiene poca resistencia mecánica, pero puede formar aleaciones con otros elementos para aumentar su resistencia y adquirir varias propiedades útiles. Las aleaciones de aluminio son ligeras, fuertes, y de fácil formación para muchos procesos de metalistería; son fáciles de ensamblar, fundir o maquinar y aceptan gran variedad de acabados. Por sus propiedades físicas, químicas y metalúrgicas, el aluminio se ha convertido en el metal no ferroso de mayor uso. El aluminio es el elemento metálico más abundante en la Tierra y en la Luna, pero nunca se encuentra en forma libre en la naturaleza. Se halla ampliamente distribuido en las plantas y en casi todas las rocas, sobre todo en las ígneas, que contienen aluminio en forma de minerales de aluminio silicato.
- 11. Cobre Elemento químico, de símbolo Cu, con número atómico 29; uno de los metales de transición e importante metal no ferroso. Su utilidad se debe a la combinación de sus propiedades químicas, físicas y mecánicas, así como a sus propiedades eléctricas y su abundancia. El cobre fue uno de los primeros metales usados por los humanos. La mayor parte del cobre del mundo se obtiene de los sulfuros minerales como la calcocita, covelita, calcopirita, bornita y enargita. Los minerales oxidados son la cuprita, tenorita, malaquita, azurita, crisocola y brocantita. El cobre natural, antes abundante en Estados Unidos, se extrae ahora sólo en Michigan. El grado del mineral empleado en la producción de cobre ha ido disminuyendo regularmente, conforme se han agotado los minerales más ricos y ha crecido la demanda de cobre. Hay grandes cantidades de cobre en la Tierra para uso futuro si se utilizan los minerales de los grados más bajos, y no hay probabilidad de que se agoten durante un largo periodo.
- 12. ZINC El zinc es un metal de color entre blanco azulado y gris plateado. Es duro y frágil a la mayoría de temperaturas, pero se puede hacer maleable por calentamiento a entre 100 y 150 grados Celsius. El zinc se utiliza principalmente como un agente anti- corrosiva en productos de metal. Se utiliza en el proceso de galvanización. La galvanización es el recubrimiento de otros metales con hierro o acero. Aproximadamente la mitad del zinc que se usa en el mundo es para galvanización. La galvanización se utiliza para fabricar tela metálica, barandillas, puentes colgantes, postes de luz, techos de metal, intercambiadores de calor y carrocerías de coches. El zinc se usa como un ánodo en otros metales, en particular los metales que se utilizan en trabajos eléctricos o que entran en contacto con agua de mar.
- 13. Resistencia Fragilidad Colabilidad Tenacidad Resiliencia Fatiga Ductibilidad Maquinabilidad Fluencia Maleabilidad Dureza Elasticidad Plasticidad PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS METALES
- 14. MATERIALES ELABORADOS (ARTIFICIALES) Son los que fabricamos las personas. Para ello, utilizamos materiales naturales que luego convertimos en artificiales. Por ejemplo, con la madera fabricamos papel y con minerales fabricamos vidrio.
- 15. MATERIALES ELABORADOS (ARTIFICIALES) El plástico y el cartón son materiales artificiales. Los plásticos se fabrican con petróleo y el cartón se fabrica con madera.
- 16. ACERO El acero es básicamente una aleación de combinación de hierro y carbono (alrededor de 0.05% hasta menos de un 2%). Algunas veces otros elementos de aleación específicos tales como el Cr (cromo) o Ni (Níquel) se agregan con propósitos determinados.
- 17. CLASIFICACIÓN DEL ACERO Los diferentes tipos de aceros se clasifican de acuerdo a los elementos de aleación que producen distintos efectos en el acero. Aceros aleados Estos aceros contienen una proporción determinada de vanadio, molibdeno y otros elementos, además de cantidades mayores de manganeso, silicio y cobre que los aceros al carbono normales.
- 18. CLASIFICACIÓN DE ACEROS ALEADOS • Estructurales: Son aquellos aceros que se emplean para diversas partes de maquinas, tales como engranajes, ejes y palancas. Además se utilizan en las estructuras de edificios, construcción de chasis de automóviles, puentes, barcos. El contenido de la aleación varia desde un 0.25 % a un 6%. • Para herramientas: Aceros de alta calidad que se emplean en herramientas para cortar y moldear metales y no- metales. • Especiales: los aceros de aleación especiales son los aceros inoxidables y aquellos con un contenido de cromo generalmente superior al 12%. Estos aceros de gran dureza y alta resistencia a las altas temperaturas y a la corrosión.
- 19. ACEROS INOXIDABLES Los aceros inoxidables contienen cromo, níquel y otros elementos de aleación, que mantienen brillantes a la herrumbre y oxidación a pesar de la acción de la humedad o de ácidos y gases corrosivos. Algunos aceros inoxidables son muy duros; otros son muy resistentes y mantienen esa resistencia durante largos periodos a temperaturas extremas. El acero inoxidable se utiliza para las tuberías y tanques de refinerías de petróleo o plantas químicas.
- 20. ACEROS AL CARBÓN Mas del 90% de todos los aceros son aceros al carbón. Estos aceros contienen diversas cantidades de carbono y menos del 1.65% de manganeso, el 0.60% de silicio y 0.60% de cobre. Entre los productos fabricados de aceros al carbono figuran maquinas, carrocerías de automóvil, la mayor parte de las estructuras de construcción de acero, cascos de buques.
- 21. CLASIFICACIÓN DE ACEROS AL CARBÓN A) Acero al bajo carbono: también conocido como el acero suave o dulce tiene menos de 0.30% de carbono. B) Acero al medio carbono: tiene de 0.30% a 0.60% de carbono. Es generalmente utilizado en aplicaciones que requieren una resistencia más elevada. C) Acero al alto carbono: tiene más de 0.60% de carbono. Se utiliza por lo general para partes que requieren resistencia mecánica, dureza, y resistencia al desgaste.
- 22. LATÓN El latón, es una aleación de Cobre y Zinc que se realiza en crisoles o en un horno de reverbero a una temperatura de fundición de unos 980 ºC. Las proporciones de Cobre y Zinc pueden ser variadas para crear un rango de latones con propiedades variables. En los latones industriales el porcentaje de Zn se mantiene siempre entre el 30 y 40%. Su composición influye en las características mecánicas, la fusibilidad, y la capacidad de conformación por fundición, forja, estampación y mecanizado.
- 23. USOS DEL LATÓN a) Autopartes b)Piezas para maquinaria en general. c)Válvulas de bombas de alta y baja presión, rotores, accesorios para vapor, cojines de fricción, barras de deslizamiento d) Bulonería: tuercas, tornillos y arandelas. e)Fabricación de piezas para el armado de productos industrializados en general. f)Fabricación de candados y cerraduras. Eléctrico. a) Morsetería
- 24. VIDRIO Vidrio (industria), sustancia amorfa fabricada sobre todo a partir de sílice (SiO2) fundida a altas temperaturas con boratos o fosfatos. También se encuentra en la naturaleza, por ejemplo en la obsidiana, un material volcánico, o en los enigmáticos objetos conocidos como tectitas. El vidrio es una sustancia amorfa porque no es ni un sólido ni un líquido, sino que se halla en un estado vítreo en el que las unidades moleculares, aunque están dispuestas de forma desordenada, tienen suficiente cohesión para presentar rigidez mecánica. El vidrio se enfría hasta solidificarse sin que se produzca cristalización; el calentamiento puede devolverle su forma líquida. Suele ser transparente, pero también puede ser traslúcido u opaco. Su color varía según los ingredientes empleados en su fabricación. El vidrio fundido es maleable y se le puede dar forma mediante diversas técnicas. En frío, puede ser tallado. A bajas temperaturas es quebradizo y se rompe con fractura concoidea (en forma de concha de mar).