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TECNOLOGร A
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LOS MATERIALES Y SUS PROPIEDADES Nuestros antepasados utilizaron materiales procedentes de la naturaleza. El ser humano, con el paso del tiempo, ha sabido emplear materiales sintéticos y nuevos materiales, producto de las transformaciones físicas y químicas.
CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES
PROPIEDADES MECÁNICAS
Algunos materiales, como el vidrio, el plástico o el acero (figura 1), tienen una presencia constante en nuestras vidas. ¿Cómo los obtenemos? En principio se Figura 1 parte de las llamadas materias primas, como el petróleo crudo, que se extraen directamente de la naturaleza. A partir de ellas, mediante procesos de transformación (figura 2), se obtienen los diversos materiales. Finalmente de éstos y mediante procesos de fabricación obtenemos los productos que consumimos.
Según sea el comportamiento de un material cuando actúan fuerzas sobre él (figura 3), diremos que tiene o que carece de las siguientes propiedades mecánicas:
– Elasticidad. Es la capacidad que tienen los materiales de recuperar su forma una vez que desaparecen las fuerzas que actuaban sobre ellos deformándolos. – Plasticidad. Propiedad contraria, que se puede definir como la capacidad de mantener la nueva forma adquirida tras la acción de las fuerzas deformadoras. – Ductilidad. Capacidad que tiene un material de estirarse formando hilos. – Maleabilidad. Es la capacidad que tiene PROPIEDADES un material de estirarDE LOS MATERIALES se formando láminas. – Dureza. Grado de El estudio de las propiedaoposición que ejerce des de un material determiun material a dejarse nado nos permite aventurayar o penetrar por rar cuál será su comportaotro. miento posterior cuando – Fragilidad. Un material esté trabajando en circunsfrágil se rompe en mil pedatancias reales soportando diFigura 2 zos cuando sobre él se ejerce ferentes situaciones. Las propiedauna fuerza. La fragilidad no es la prodes de los materiales se suelen clasificar en piedad opuesta a la dureza. Los materiales cerádiferentes grupos: mecánicas, ópticas, químicas, micos, por ejemplo, son muy duros y, a la vez, son eléctricas, magnéticas, sensoriales, térmicas y biomuy frágiles. lógicas. 182
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LOS MATERIALES Y SUS PROPIEDADES
Ductilidad
Maleabilidad Plasticidad
Fragilidad
Elasticidad Dureza Figura 3
PROPIEDADES ÓPTICAS Según sea el comportamiento de un material cuando incide la luz sobre él, diremos que tiene o que carece de determinadas propiedades ópticas. Atendiendo a sus propiedades ópticas (figura 4), los materiales se pueden clasificar en tres grandes grupos:
PROPIEDADES ELÉCTRICAS Según que los materiales permitan en mayor o menor grado el paso de la corriente eléctrica, podemos clasificarlos como: – Conductores. Sus átomos están rodeados por una nube de electrones. Al comunicarles una pequeña cantidad de energía son capaces de escapar y constituir una corriente eléctrica, como los metales. – Aislantes, como el vidrio o el plástico. Sus electrones están muy unidos a los átomos y, por consiguiente, es necesario comunicarles una altísima energía para que puedan transmitir la corriente eléctrica (figura 6). – Semiconductores, como el silicio. Son materiales intermedios. El germanio, por ejemplo, conduce la electricidad diez billones de veces mejor que el vidrio, pero trescientos millones de veces peor que el cobre. – Superconductores. Son materiales que, cuando están sometidos a temperaturas muy bajas, no ofrecen ninguna resistencia al paso de la corriente eléctrica. Estos Figura 6
Figura 4
– Opacos. Son los que no dejan pasar la luz, ni permiten ver a través de ellos. – Traslúcidos. Son los que dejan pasar la luz, pero no dejan ver a través de ellos. – Transparentes. Son los que dejan pasar la luz y permiten que se vea a través de ellos.
PROPIEDADES QUÍMICAS Según sea el comportamiento de un maFigura 5 terial en determinadas reacciones con otras sustancias, diremos que tiene o que carece de ciertas propiedades químicas. Es especialmente interesante, en este sentido, la respuesta de los materiales frente a la oxidación y a la corrosión (figura 5). 183
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TECNOLOGÍA
les, como, por ejemplo, el color, la forma, el brillo, la textura, el olor, etc. Figura 8
Según sea su fortaleza cuando trabaja en entornos con temperaturas elevadas, su capacidad para transmitir el calor o para aislarnos de él y su capacidad para soportar altas temperaturas, diremos que un material tiene o carece de determinadas propiedades térmicas.
Figura 7
materiales se están investigando actualmente para aplicarlos a diversos campos: • Fabricación de hilos para el tendido eléctrico. Los actuales de cobre o aluminio, aunque ofrecen poca resistencia al paso de la corriente eléctrica, pierden un 9 % de la energía que transportan debido a este motivo. • Como acumuladores de energía. • Fabricación de trenes levitados, que pueden circular a gran velocidad flotando a pocos centímetros de los raíles (figura 7). • Construcción de ordenadores más potentes y con mayor capacidad de almacenamiento.
PROPIEDADES BIOLÓGICAS Figura 9
Según sea su compatibilidad con las estructuras vivas, hablaremos de que un material tiene determinadas propiedades biológicas o de que carece de ellas. Hay dos propiedades biológicas que son especialmente interesantes: – La biocompatibilidad, que permite realizar trasplantes quirúrgicos sin provocar problemas de rechazo. – La biodegradabilidad, propiedad que poseen los materiales que, una vez usados, se descomponen por la acción de los microorganismos sin dejar residuos contaminantes (figura 10).
PROPIEDADES MAGNÉTICAS Según sea el comportamiento de un material cuando está inmerso en campos magnéticos (figura 8) o su capacidad para generar dichos campos, hablaremos de que tiene o de que carece de determinadas propiedades magnéticas.
PROPIEDADES TÉRMICAS
Figura 10
i AUTOEVALUACIÓN
1. ¿Cuál de estas frases es cierta?: a) los materiales duros son maleables, b) los materiales duros no se rayan. 2. Los materiales pueden ser: conductores, a) …, semiconductores y b) … 3. ¿Qué propiedades son el color, la forma, el brillo?
PROPIEDADES SENSORIALES Según sea el efecto que produce un material en nuestros sentidos (figura 9), diremos que tiene o que carece de determinadas propiedades sensoria184
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LOS METALES Desde hace miles de años el hombre ha desarrollado diversas técnicas de obtención de materiales metálicos. Las primeras civilizaciones ya conocían su uso. A partir de ellos o de sus aleaciones fabricaban utensilios para la vida cotidiana, así como piezas suntuarias. En la actualidad, los metales se han incrementado con nuevas variedades, como el titanio.
EL HIERRO Para poder obtener el hierro, es necesario extraer previamente de las minas un mineral que contiene otros compuestos químicos, debido a que el metal no se encuentra en la naturaleza en estado puro. A partir de este mineral y a través de distintos procesos, realizados en las llamadas siderúrgicas, se obtienen el hierro y sus diversas aleaciones: acero, fundición y grafito, materiales utilizados en la fabricación de muchos de los objetos que nos rodean. El primero de estos procesos consiste en separar el mineral de hierro, llamado mena, de la ganga formada por tierra, rocas, cal, sílice, etc. El proceso se puede realizar empleando dos procedimientos: por magnetismo, ya que la mena es atraída por los imanes y la ganga no, o por flotación, basándose en las distintas densidades de ambas. Una vez obtenido el mineral es necesario fundir el hierro, para poder darle posteriormente la forma que se desee y para eliminar las impurezas que todavía quedan. Para realizar la fundición se utiliza un alto horno (figura 11). En él se introduce, por cada tonelada de mineral, media tonelada de carbón de coque, que actúa de combustible, y un cuarto de tonelada de fundente, generalmente piedra caliza. En el alto horno se obtienen temperaturas de mil seiscientos cincuenta grados centígrados con lo que se funde el
Salida de aire caliente y gases para depurar
Cargador automático
Aire filtrado
Estufa de aire caliente
Tragante Campana mezcladora 200 °C
Cuba Cubierta Etalaje
500 °C
Conducto de aire caliente
1.000 °C
Crisol 1.600 °C
Sangrador
1.850 °C
Montacargas
Canal de colada
Toberas
Solera
Vagón cuchara Escorias
Figura 11
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TECNOLOGÍA
hierro y la caliza se une a las impurezas formando la escoria que flota sobre el hierro fundido. El producto que sale del alto horno se llama arrabio o hierro colado y se utiliza a su vez para obtener lingotes de hierro o para fabricar acero.
ALEACIONES DE HIERRO Las aleaciones de hierro llevan carbono en mayor o menor grado y pueden contener además otros elementos como cobalto, cromo, níquel, etc. – Se considera que un metal es hierro puro si contiene menos del 0,03 % de carbono. – El acero es una aleación de hierro y carbono en la que la proporción de este último está comprendida entre 0,03 y 1,76 %, según el tipo de acero. – La fundición es una aleación de hierro y carbono, cuya proporción de carbono está comprendida entre 1,76 y 6,67 %. – El grafito es una aleación de hierro y carbono con una proporción de este último superior al 6,67 %.
puede soportar hasta tres mil quinientos grados centígrados de temperatura. Para obtener el oxígeno necesario para la combustión se añade chatarra oxidada. Los electrodos son dos cilindros de grafito que producen arcos eléctricos entre ellos y la chatarra. A continuación hay que realizar la colada del acero fundido sobre moldes con la forma adecuada (figura 13). Desde hace algunos años se realiza la Figura 12 colada continua, porque presenta diversas ventajas: eliminación de gastos, reducción del consumo de energía y reducción de la mano de obra a la mitad. El acero colado puede pasar por diferentes trenes: – Tren estructural, en el que se transforman los bloques de acero en carriles, estructuras, perfiles, etc.
Figura 13
El acero es uno de los materiales estratégicos por las múltiples aplicaciones que tiene. Para obtener acero es necesario: – Disminuir el contenido de carbono. – Reducir la cantidad de impurezas que contiene el arrabio, sobre todo las de azufre y fósforo. – Añadir otros elementos que mejoren sus propiedades, como cromo o níquel. Para lograr estos objetivos hay que volver a tratar el arrabio en unos hornos especiales. Actualmente se emplea el horno eléctrico (figura 12). Tiene un revestimiento de ladrillo refractario que 186
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LOS METALES
– Tren de Fermachine, en el que se obtienen hilos y barras de distintos calibres. – Tren de bandas en caliente, en el que se consiguen chapas de diversas dimensiones. – Tren de bandas en frío, en el que se tratan las chapas, por ejemplo las destinadas a la industria automovilística, para mejorar sus propiedades mecánicas.
EL COBRE
Los aceros especiales son aleaciones de hierro, carbono y otros elementos que confieren a la mezcla propiedades especiales:
ALEACIONES DE COBRE
Se encuentra puro en algunos yacimientos, pero lo más frecuente es obtenerlo mezclado con otros compuestos formando parte de minerales. Es muy maleable y dúctil, por lo que se puede reducir fácilmente a láminas e hilos. Tiene una conductividad térmica y eléctrica muy alta. Su principal aplicación es la fabricación de cables eléctricos (figura 14). En la figura 15 vemos las distintas fases de su proceso de obtención.
El bronce está formado por una aleación de cobre y estaño. Se utiliza para fabricar, entre otras cosas, cojinetes y campanas de iglesia por su sonoridad. El latón es una aleación de cinc y cobre que se utiliza para fabricar castillos de bombilla y piezas de fontanería. El cuproaluminio es una aleación de cobre y aluminio de gran resistencia, por lo que se utiliza para fabricar turbinas, hélices de barcos y en la industria aeroespacial. Las alpacas están formadas por cobre, níquel, cinc y estaño. Se utilizan para fabricar cubiertos de cocina y joyería barata.
Figura 14
– Cobalto, que aumenta sus propiedades magnéticas. – Cromo y níquel, que se emplean en los aceros inoxidables – Manganeso, que aumenta su resistencia al desgaste. – Silicio, que aumenta su elasticidad. – Wolframio, tungsteno, molibdeno que aumentan su dureza.
Cobre concentrado
Llegada del mineral de cobre
Hierro y cal Figura 15
Molinos de trituración Escorias Aire Agua
Tostado en horno de reverberación Molino de pulverización Mata de cobre Cobre negro
Aire
+
Impurezas (azufre) Refinado en cuba electrolítica
Horno de afino
–
Aire Impurezas Gangas Proceso de concentración
Metales aprovechables
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Cobre refinado
Cobre puro
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TECNOLOGÍA
Agitador. Intercambio de temperatura Precipitación de hidróxido de aluminio Al (OH)3
Descompresión Bauxita
Agua para el lavado
Decantación de barros rojos
Triturado fino y secado
Separación del hidróxido de aluminio Al (OH)3
Agua
Dilución
Evaporación Lavado del hidróxido de aluminio Al (OH)3
Aluminato de sodio líquido
Barros Lavado de barros rojos
Aluminato de sodio líquido
Calcinación
Combustible Energía eléctrica
Barros rojos desechados
Mezcla
Alúmina (Al2O3) calcinada –
+
Hidróxido sódico (NaOH)
Filtrado Exposición a vapor a 200-250 °C. Disolución de la alúmina
Cubas electrolíticas Figura 16 Vapor
Aluminio en lingotes
EL ALUMINIO
– En la fabricación de cables aéreos por su ligereza y conductividad.
Es un metal muy ligero de color blanco plateado. En condiciones normales es inoxidable. Buen conductor del calor y de la electricidad, es, además, muy maleable, pudiéndose obtener láminas de tan sólo 0,005 mm. Se obtiene por electrólisis según el método Bayer, con gran consumo de energía (figura 16). El aluminio es un material que cada vez tiene más aplicaciones: – En la fabricación de baterías de cocina, debido a que es inatacable por las sustancias orgánicas. – En polvo se emplea para obtener pinturas muy resistentes al calor y a la oxidación.
ALEACIONES DE ALUMINIO La aleación de aluminio y magnesio por su ligereza y resistencia se emplea en la fabricación de automóviles y en la industria aeronáutica. La aleación de aluminio, níquel y cobalto permite fabricar imanes permanentes de gran potencia. El duroaluminio es una aleación de aluminio y bronce.
EL ESTAÑO
Figura 17
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Es un metal de color blanco que se utiliza fundamentalmente para obtener aleaciones (figura 17). Además del bronce, que ya
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LOS METALES
Metal fundido
hemos visto antes, también se emplea una aleación de estaño y plomo, que es muy resistente a la fricción, para fabricar cojinetes y letras de imprenta. La hojalata (figura 18), por su parte, consiste en una lámina de acero blando colocada entre dos capas muy finas de estaño.
Pieza a galvanizar
EL PLOMO Es un metal grisáceo (figura 19), brillante y pesado que se emplea como protector contra las radiaciones, en particular las producidas por los rayos X en medicina. El óxido de plomo, llamado minio, se utiliza como capa protectora de otros metales contra la corrosión.
Figura 18
Figura 20 Cinc fundido
ficie que se desea proteger. El galvanizado, por su parte, consiste en introducir la pieza de hierro o acero en un baño de la citada aleación fundida (figura 20).
EL TITANIO
Figura 19
EL CINC
Es un metal blanco, plateado resistente a la corrosión, que aguanta altas temperaturas manteniendo una dureza similar a la del acero. Su mayor inconveniente es su elevado precio. Sus interesantes propiedades le hacen muy apropiado para la fabricación de misiles, aviones y naves espaciales, ya sea solo o aleado con aluminio, vanadio o molibdeno.
Es un metal resistente a la oxidación y a la corrosión. Tiene múltiples aplicaciones, tanto puro como formando aleaciones. Se emplea, por ejemplo, para recubrir las pilas y para fabricar conducciones de agua. Además del latón, del que ya hemos hablado, hay que mencionar la aleación de cinc, aluminio y cobre que se utiliza para recubrir y proteger contra la oxidación las chapas de hierro o acero, mediante dos procedimientos que se denominan el metalizado y el galvanizado. El metalizado consiste en aplicar la aleación vaporizada con una pistola eléctrica sobre la super-
i AUTOEVALUACIÓN
4. La separación del mineral de hierro de la ganga se hace por dos procedimientos: por a)… y por b)… 5. La temperatura de un alto horno ha de ser lo más homogénea posible.Verdadero o falso. 6. Además de una forma del carbono, la palabra grafito designa una aleación de… 7. Los casquillos de las bombillas y los grifos suelen estar fabricados con: a) acero, b) aluminio, c) latón. 8. ¿Para qué sirve el minio?
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LOS PLÁSTICOS Aunque algunos plásticos se obtienen a partir de otras sustancias, como la celulosa o el látex, la mayoría se obtiene a partir de productos derivados del petróleo. Los materiales plásticos tienen una importancia fundamental en nuestros días debido a su resistencia, su bajo coste y que tienen infinidad de aplicaciones en los campos más diversos.
TÉCNICAS DE FABRICACIÓN Todos los plásticos tienen un peso molecular elevado, mayor que diez mil, ya que están formados por macromoléculas que contienen gran cantidad de átomos y se forman a partir de moléculas más pequeñas, llamadas monómeros, que se unen entre sí formando largas cadenas. Para fabricar objetos de plástico se pueden utilizar diferentes técnicas:
Material plástico
que adquiera forma de tubo. Seguidamente se inyecta aire en su interior para que adquiera la forma del molde. Este procedimiento se emplea, por ejemplo, para fabricar botellas de plástico.
Calor
PLÁSTICOS ARTIFICIALES Son los que se obtienen a partir de sustancias naturales. Entre ellos podemos destacar:
Calor
– Prensado. Consiste en pulMolde verizar el material y, a continuación, aplicarle calor y prensarlo hasta que adquiera plasticidad y se adapte al molde (figura 21). – Inyección. En este método Palanca de extracción se utiliza un émbolo que Figura 21 comprime la masa plástica y la obliga a pasar al interior del molde a través de unas boquillas (figura 22). – Termoconformado. En este procedimiento se parte de una fina película de material plástico que se apoya sobre los bordes del molde. Posteriormente a Émbolo la película se le aplica calor para que se ajuste al molde. – Extrusión con soplado. Consiste en hacer pasar al material, en forma de masa plástica, Figura 22 por un conducto cilíndrico, para Calor 190
– Los derivados de la celulosa, como el celuloide, el cellón y el celofán. – Los derivados de la caseína, como la galatita que se utiliza para fabricar mangos de cubiertos, reglas, botones, peines, etc. – Los derivados del látex, entre los que destacan: • El caucho que, una vez sometido a un proceso de vulcanización (en la figura 23 vemos un secadero de láminas de caucho) se emplea para fabricar neumáticos de automóviles (figura 24) • La ebonita, con la que se fabrican los volantes de los automóviles y las manivelas de las máquinas. • La goma blanda, que se usa para la fabricación de elásticos. • La goma esponjosa, con la que se realizan los colchones y las almohadillas.
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LOS PLÁSTICOS
– Poliestireno. Se obtiene del estirol, que está contenido en el petróleo (figura 26). Existen dos tipos: • El poliestireno expandido, conocido como corcho blanco, se emplea para embalaje de artículos delicados y como aislante térmico y acústico en los edificios. • El poliestireno duro se utiliza para fabricar carretes de fotos, carcasas de los aparatos de alta fidelidad, bandejas, etc. – PVC (cloruro de polivinilo). Es uno de los materiales plásticos más utilizados. En la construcción se emplea como aislante, para fabricar tuberías y marcos de ventanas y puertas. También se usa para aislar y recubrir los cables eléctricos, así como para fabricar envases, que presentan un característico color azulado. – Polimetacrilatos. Su propiedad fundamental es que permiten el paso del 92 % de la Figura 24 luz que reciben, por lo que se utilizan como sustitutos del cristal en la industria óptica y para fabricar parabrisas de automóviles y ventanas de aviones. El más conocido es el plexiglás. Figura 25
Figura 23
PLÁSTICOS SINTÉTICOS No se obtienen a partir de sustancias que se dan en la naturaleza, sino mediante procesos de polimerización a partir del monómero correspondiente. Pueden ser de dos tipos: – Termoplásticos. Son los plásticos típicos. Se reblandecen con el calor y pueden moldearse fácilmente hasta conseguir la forma deseada, que conservan una vez fríos. – Termoestables. Son aquellos que con el calor adquieren dureza y ya no se reblandecen por más que se les caliente.
TERMOPLÁSTICOS Los principales termoplásticos son: – Polietileno. Se obtiene a partir del etileno contenido en el petróleo. Existen dos tipos: • El polietileno de alta densidad, que es duro y soporta temperaturas de hasta 100 °C. Se utiliza para fabricar recipientes como cantimploras, cubos, bidones etc. • El polietileno de baja densidad, que es el más empleado en usos domésticos: bolsas, vasos (figura 25), etc. 191
Figura 26
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TECNOLOGÍA
– Poliamidas. Fueron descubiertas por Charoters. Se obtienen a partir del fenol. La más conocida es el nailon, que se emplea para la fabricación de fibras sintéticas destinadas a la industria textil (figura 27). – Fluorocarbonados. El más conocido es el teflón. Se trata de un plástico biocompatible que se emplea en medicina para fabricar prótesis que pueden sustituir a los tendones y ligamentos dañados, así como corazones artificiales y válvulas coronarias. También se utiliza para fabricar la capa antiadherente de las cazuelas y sartenes.
Figura 27
todo, para fabricar pinturas, barnices al fuego y adhesivos. – Poliuretano. Es un plástico con múltiples utilidades, ya que puede darse en diversas formas: • Los utilizados en la industria de los acolchados, con aspecto de goma espuma (figura 29). • Los espumosos duros, que son utilizados como aislantes del calor. • Los elásticos, que se emplean para obtener caucho artificial. • Las resinas que se utilizan para fabricar barnices y pegamentos especiales muy duraderos.
TERMOESTABLES Los principales plásticos termoestables son: – Las resinas fenólicas, como la baquelita, que se utilizan como material aislante, faFigura 28 bricación de plumas estilográficas, teléfonos (figura 28), carcasas de aparatos electrónicos, etc. – Las resinas úricas, como la formica, y las resinas melamínicas, se utilizan para fabricar platos y vasos, debido a que no desprenden olor ni sabor. También se emplean para fabricar mobiliario de cocina. – Las resinas de poliéster. El poliéster es un plástico sintético que se descubrió a principios del siglo XX. Cobró popularidad cuando Charoters obtuvo a partir de él las primeras fibras textiles sintéticas en 1932. Con las resinas de poliéster se fabrican la mayoría de las pinturas y barnices que utilizamos. También se emplean para producir láminas reforzadas con fibra de vidrio, muy resistentes al calor y a los agentes atmosféricos, con las que se construyen los cascos de los barcos, el chasis de los automóviles y el fuselaje de los aviones. – Resinas de epóxido. Se aprovechan como aislantes, para recubrir los cables eléctricos y, sobre
Figura 29
i AUTOEVALUACIÓN
9. Los plásticos artificiales se obtienen a partir de sustancias a)… y los sintéticos por polimerización de b) … 10. ¿Por qué los plásticos más comunes se llaman termoplásticos? 11. ¿Cómo se llama el plástico duro y transparente que permite incrustaciones? 12. Enumera los métodos de fabricación de objetos de plástico.
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MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN El aluminio, utilizado en estructuras y fachadas, los plásticos, usados como aislantes térmicos y acústicos, y las siliconas, se han venido a sumar a los materiales empleados tradicionalmente en la construcción de edificios y en las obras públicas, como el yeso, el cemento, el hormigón, el vidrio y los materiales cerámicos.
LOS MATERIALES CERÁMICOS Reciben este nombre todos los materiales derivados de la arcilla y obtenidos mediante un proceso de cocción, como los ladrillos, el gres, etc. Son muy duros y soportan altas temperaturas sin deteriorarse. Son resistentes a Figura 30 los agentes químicos. Su punto débil es su extrema fragilidad: basta con un golpe relativamente pequeño para que se rompan.
MATERIALES CERÁMICOS POROSOS Pueden ser de distintos tipos: – Arcillas cocidas a una temperatura que oscila entre 700 y 1.000 °C, de las que se obtienen ladrillos (figura 30) y piezas de alfarería (figura 31). Tienen un color rojizo porque las arcillas contienen óxido de hierro. – Loza italiana. Se obtiene cociendo a una temperatura de 1.050 °C una mezcla de arcilla y arena. – Loza inglesa. Se obtiene de una arcilla arenosa lavada
para eliminar el óxido de hierro. Primero se cuece a 1.200 °C, a continuación se esmalta y finalmente se vuelve a cocer. – Ladrillos refractarios. La arcilla se cuece a una temperatura que oscila entre los 1.300 y los 1.650 °C, después se enfría lentamente para evitar que se produzcan grietas. Se emplean para construir instalaciones que tienen que soportar altas temperaturas, como chimeneas (figura 32), hornos, etc. – Materiales electrocerámicos. Se emplean en sustitución de los metales en aplicaciones de alta tecnología, como naves espaciales, generadores eléctricos, motores de aviones y de automóviles, debido
Figura 31
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Figura 32
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TECNOLOGÍA
a que pueden resistir temperaturas altísimas con mejor rendimiento.
MATERIALES CERÁMICOS IMPERMEABLES También se fabrican a partir de la arcilla, pero después se cuecen a temperaturas superiores, de forma que la arena que contienen se vitrifique. Esto hace que sean impermeables y tengan una mayor dureza. Pueden ser de diversos tipos: – Gres cerámico común. Se obtiene cociendo la arcilla a 1.300 °C. – Gres cerámico fino. Se obtiene cociendo arcilla refractaria y sal de mar a 1.300 °C. La sal de mar reacciona con la arcilla y produce el vidriado característico de este tipo de gres (figura 33). – Porcelana. Se obtiene cociendo una mezcla de arcilla, feldespato y cuarzo en dos fases. La primera cocción se lleva a cabo a unos 1.000 °C. La segunda a altísimas temperaturas cercanas a los 15.000 °C.
Figura 36
– Plano, Se estira y lamina. Es el que se utiliza para ventanas (figura 35), espejos, mesas, etc. – Prensado. Se emplea para fabricar ladrillos, ceniceros, etc. – De seguridad. Se fabrica intercalando láminas de plástico y láminas de vidrio. Cuando el vidrio se rompe queda adherido al plástico. – Pretensado. Se emplea en los parabrisas de los automóviles, ya que se rompe desmenuzándose, por lo que no provoca lesiones a los ocupantes del vehículo. – Fibra de vidrio. Tiene un Figura 34 diámetro de 0,003 mm. Se emplea como aislante térmico y acústico y para fabricar materiales híbridos con plástico de gran resistencia – Fibra óptica. Se emplea en telecomunicaciones y computación (figura 36) en sustitución de los cables eléctricos. Figura 33
Carbonato cálcico
EL YESO Agua (vapor) 450 °C 4 horas Figura 35 Molienda
EL VIDRIO Este material se obtiene fundiendo a 1.500 °C una mezcla de arena de cuarzo, cal y carbonato sódico. Existen muchos tipos de vidrio:
Envasado
Agua Masa de yeso
– Hueco. Se obtiene mediante soplado y se utiliza para fabricar botellas, vasos, jarras (figura 34).
Figura 37
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Es un material que se obtiene a partir del carbonato cálcico (figura 37). En la primera fase de su fabricación el sulfato cálcico se deshidrata cociéndolo en un horno a unos 450 °C. Después se tritura hasta reducirlo a un polvo blanco. El yeso se utiliza mezclándolo con agua y esperando a que fragüe.
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MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN
EL CEMENTO Se obtiene mezclando tres partes de caliza con una parte de arcilla. La mezcla se tritura y se cuece a unos 1.250 °C. Después se enfría, se vuelve a moler y se le añade yeso en polvo. El cemento es un material de gran plasticidad, fácil de trabajar, pero que, una vez seco, adquiere gran dureza y resistencia, por lo que tiene múltiples aplicaciones en la construcción: carreteras, edificios, puentes, etc.
Figura 38
EL HORMIGÓN Mezclando con agua una parte de cemento y cuatro de areFigura 39 na y dejando fraguar la mezcla, se obtiene el mortero. Si además se añade grava, se obtiene el hormigón, un material de gran resistencia (figura 38) que se emplea para construir cimientos, forjados y columnas. Para aumentar su resistencia, de forma que pueda utilizarse para construir vigas y voladizos, se pueden seguir dos procedimientos: – Hormigón armado. Es un hormigón que está reforzado con barras de acero. – Hormigón pretensado. Se fabrica colocando las barras de acero en el interior del hormigón húmedo y estirándolas antes de que fragüe. Pasadas unas cuantas semanas se sueltan las barras.
LAS SILICONAS
– Por su carácter orgánico, son ligeras, flexibles y moldeables como los plásticos, pudiéndose adaptar a cualquier espacio. – Gracias a su carácter inorgánico, son más resistentes que los metales cuando trabajan a elevadas temperaturas. – Son excelentes aislantes del calor y de la electricidad. – Presentan un alto nivel de impermeabilidad (figura 39). – Son resistentes a las bacterias y los hongos. – Son biocompatibles, por lo que se usan para realizar trasplantes y prótesis sin producir rechazo. Este conjunto de propiedades las hace muy apreciadas para aplicaciones muy dispares, que van desde los usos domésticos a la investigación aeroespacial. Existen tres tipos de siliconas:
– Las líquidas, que constituyen el 50 % de la producción mundial. Se emplean como lubricantes de aviones y naves espaciales, fabricación de cosméticos, obtención de productos de limpieza y fabricación de las fibras de carburo de silicio. – Las elastómeras son semejantes al caucho y constituyen el 35 % de la producción de siliconas. Se emplean en medicina. También se utilizan para la fabricación de juntas destinadas a la industria aeroespacial. En la construcción de edificios y de las obras públicas se usan para impermeabilizar superficies y sellar agujeros. – Las resinas de silicona se utilizan en la industria de la alimentación para revestir internamente los envases. En la industria textil, se utilizan para impermeabilizar tejidos.
Mientras que los plásticos son macromoléculas orgánicas de carbono, las siliconas en cambio son macromoléculas de silicio. Son en parte inorgánicas, debido a que su esqueleto está formado por átomos de silicio y oxígeno, y en parte orgánicas, puesto que también contienen radicales orgánicos de carbono. Esta doble condición hace que tengan unas extraordinarias propiedades: 195
i AUTOEVALUACIÓN
13. ¿Cuáles son los componentes del cemento? 14. Existe un material común en los ladrillos, lozas, gres y porcelanas. ¿Cuál es? 15. ¿Qué clase de vidrios evitan cortes y lesiones al romperse?
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NUEVOS MATERIALES Como fruto de las investigaciones realizadas en las últimas décadas en los campos de la física, la química y la ingeniería, han ido apareciendo en el mercado nuevos materiales, muchas veces sorprendentes, que se emplean en la industria de alta tecnología. Entre ellos destacan los materiales híbridos, los plásticos conductores y la fibra óptica.
LOS MATERIALES HÍBRIDOS Están formados por un material base en el que se colocan otros materiales, generalmente en forma de fibras, con el fin de mejorar sus propiedades. El material puede ser un metal, un material cerámico o un plástico. Los materiales híbridos de base metálica o cerámica se emplean en los motores de las naves espaciales y en los generadores de las centrales térmicas, ya que son capaces de resistir temperaturas muy elevadas. Las fibras incrustadas en ellos, aumentan su elasticidad, consiguiéndose así que sean mucho menos frágiles. Los materiales de base metálica o cerámica son más difíciles de trabajar que los de base plástica. Por este motivo estos últimos se emplean mucho más. Podemos clasificarlos en dos grandes grupos: – Plásticos reforzados. Son materiales híbridos de base plástica, generalmente poliéster, en los que se incrustan partículas metálicas o fibras de diferentes tipos: de carbono, de vidrio, de grafito, de
Figura 42
amianto, etc. Se emplean para fabricar, entre otros artículos, satélites de comunicaciones y meteorológicos (figura 40), carrocerías de automóviles, cascos de barcos, alas y fuselaje de los aviones, material deportivo (figura 41), piscinas, cascos (figura 42), maletas, chalecos antibalas y ruedas de Figura 40 tres radios para bicicletas. – Plásticos laminados. Son materiales híbridos, pero no se fabrican utilizando fibras, sino uniendo una lámina de plástico con otra de otro material. Destacan: • Plástico-vidrio. Material que consiste en una lámina de polietileno que protege al vidrio contra las roturas y le aísla térmicamenFigura 41 te. Se emplea, por ejemplo, para fabricar envases de bebidas frías. • Plástico-tejido. Material que se aplica en la confección de cuero sintético y tapicerías. • Plástico-cartón. Con este material se fabrican los envases de tetrabrick (figura 43). • Plástico-metal. Se utiliza, por ejemplo, en los envases de hojalata, Figura 43 196
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NUEVOS MATERIALES
para evitar que el metal se oxide y entre en contacto con los alimentos (figura 44) o en la carrocería de algunos automóviles para evitar la corrosión. • Plástico-plástico. Se utiliza en los envases de la industria cosmética, que son de polietileno recubierto de poliamida (figura 45). Figura 44
LOS PLÁSTICOS CONDUCTORES Los plásticos se utilizan tradicionalmente como buenos aislantes de la electricidad. Sin embargo, en la década de los años sesenta se descubrió un tipo de plástico de aspecto metálico brillante, que podían conducir la electricidad. Los estudios realizados desde entonces han permitido obtener plásticos que tienen la misma conductividad que el cobre y que se emplean para fabricar:
el delgado vidrio de un escaparate. Debido a esta propiedad, la luz puede viajar a través de ellos a gran velocidad. El material fotónico más utilizado es la fibra óptica (figura 46), que tiene aplicaciones médicas e industriales, pero que, sobre todo, está revolucionando las telecomunicaciones. A través de un cable de fibra óptica no se transmiten señales eléctricas, sino luminosas. A pesar de su elevado precio y de lo difícil que resulta realizar sus conexiones, el cable de fibra óptica se está imponiendo por sus ventajas:
– Permite establecer muchas comunicaciones simultáneas sin que interfieran las unas con las otras. –A través de él se pueden realizar transmisiones a gran Figura 45 velocidad: unos mil millones de bits por segundo. – Es prácticamente imposible intervenirlo – Etiquetas que se pegan en los envapara captar comunises de los medicamentos y de los alicaciones privadas. mentos y que permiten detectar si un – Es altamente resisaumento de la temperatura ha poditente a las interferendo estropearlos. Tales aumentos cias producidas por pueden producirse, por ejemplo, aparatos cercanos. como consecuencia de que un frigo– Es muy resistente y durífico sufra un corte de energía eléctrica Figura 46 radero, pero a la vez lien nuestra ausencia. gero y flexible. – Ventanas que no precisan persianas, ya que – Precisa la cuarta parte de repetidores que un capueden oscurecerse a voluntad mediante un ble convencional. mando a distancia. – No puede provocar incendios, puesto que no – Paneles indicadores muy ligeros destinados a transmite señales eléctricas. autopistas, aeropuertos y estaciones de ferrocarril. – Anuncios luminosos colocados en las fachadas de los edificios. – Pantallas extraplanas y muy flexibles. – Cuadros de mando de electrodomésticos y apaAUTOEVALUACIÓN ratos de audio y vídeo.
LA FIBRA ÓPTICA Los materiales fotónicos tienen una enorme transparencia: un material fotónico de cinco kilómetros de espesor permitiría ver con la misma nitidez que 197
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16. ¿Qué objetos suelen estar fabricados con materiales híbridos?: cristal de ventana, lata de conserva, mesa de madera, tetrabrik, mármol de la cocina. 17. Los plásticos son aislantes.Verdadero o falso. 18. ¿Cuál es el principal problema que presenta la producción masiva de la fibra óptica?
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BIOTECNOLOGÍA Para poder desarrollar su actividad, los microorganismos vivos necesitan energía. Para conseguirla, en determinadas situaciones llevan a cabo reacciones químicas. La biotecnología es la rama tecnológica que aplica dichas reacciones químicas a la fabricación industrial de productos para su uso.
PRECEDENTES DE LA BIOTECNOLOGÍA
LA FERMENTACIÓN INDUSTRIAL
Aunque los estudios biológicos se remontan a la antigüedad, hay que esperar hasta el siglo XIX para que esta ciencia despegue con fuerza. En pocos años se produjo una auténtica revolución en el campo de la biología, semejante a la ocurrida dos siglos antes en el terreno de la física Figura 47 o de las matemáticas. En efecto, en el siglo XIX se descubren las vitaminas, las hormonas y los enzimas. La teoría celular data de 1840. En 1859 se hacen públicas las entonces sorprendentes teorías de Darwin sobre la evolución de las especies y, por si fuera poco, Mendel descubre Figura 48 las leyes de la herencia sobre 1865. Fruto de este empuje, a finales del siglo XIX nace la bioquímica, gracias, sobre todo, a los descubrimientos de Pasteur. Podemos definir la bioquímica como una rama científica que está a caballo entre la biología y la química, ya que estudia las reacciones químicas que se producen en los organismos vivos. La aparición, hace pocas décadas, de la ingeniería genética supone una segunda revolución en el campo de la biología.
Los microorganismos realizan la fermentación para obtener la energía que necesitan cuando están en un medio carente de oxígeno. Nuestros antepasados ni siquiera conocían la existencia de tales microorganismos, pero utilizaban la fermentación para obtener una serie de productos alimenticios. Hoy sabemos, por ejemplo, que en el proceso de panificación con harina de trigo interviene la fermentación con levadura (figura 47), que las bacterias intervienen en el proceso de obtención del yogur mediante la fermentación de la leche o que de la fermentación del queso se ocupan los mohos (figura 48). La aportación fundamental de la biotecnología es que realiza la fermentación a escala industrial, pudiendo así fabricar productos en grandes cantidades. La fermentación industrial se realiza en unos depósitos especiales, llamados fermentadores, en los que se puede en todo momento: – Regular la temperatura y la presión existentes en su interior. – Controlar la acidez del cultivo de microorganismos, registrando y regulando el pH del mismo. – Controlar la cantidad de oxígeno presente, administrando la entrada de aire y de vapor de agua. – Regular la cantidad de espuma producida y extraer la sobrante. – Aportar la cantidad deseada de catalizadores.
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BIOTECNOLOGÍA
APLICACIONES trias farmacéuticas y químicas DE LA FERMENTACIÓN utilizan cada vez mayores INDUSTRIAL cantidades de enzimas, debi– Fabricación de plásticos. Se do a las ventajas que estas ha comenzado a fabricar sustancias tienen frente a los plásticos de forma expericatalizadores convencionales. mental con procedimientos En la figura 50 observamos la biotecnológicos. Estos proimagen tridimensional del cedimientos podrán compeglucógeno fosforilasa, un entir con los métodos químicos zima que interviene en la conde fabricación tradicionatracción muscular. Figura 49 les, mediante los que se obtiene plástico a partir del petróleo, en la medida en que éste siga siendo INDUSTRIA QUÍMICA Y BIOTECNOLOGÍA cada vez más caro y escasee más. – Fabricación de piensos, destinados al sector gaLa industria biotecnológica es más limpia y consunadero, a partir de células bacterianas. – La industria farmacéutica aplica métodos de fa- me menos energía que la industria química, ya bricación biotecnológicos para producir diver- que las reacciones biológicas permiten: sas sustancias, entre las que destacan: – Reducir la contaminación. Los catalizadores empleados en la industria química son muy contami• Conservantes destinados a la industria alinantes, en general, mientras que los enzimas utimentaria, como el ácido ascórbico, que tamlizados en la industria biotecnológica son limpios. bién se emplea para obtener la vitamina C. • Penicilinas semisintéticas, que tradicional- – Eliminar los residuos no deseados, típicos en la fabricación química, que después tienen que ser semente se obtenían mediante métodos químiparados de los productos mediante métodos de cos de fabricación muy contaminantes. purificación generalmente • Enzimas. Son sustancias que cumcostosos. Los microorganisplen el papel de catalizadores en las mos que intervienen en los reacciones biológicas. En la figura 49 procesos de fabricación bioobservamos los cristales del enzima Fosfato tecnológicos no producen, en proteolítica tripsina a través de un mi- Desoxirribosa cambio, dichos residuos. croscopio de luz polarizada. Un cata– Suprimir disolventes, ya que lizador es una sustancia capaz de las sustancias que intervieacelerar una reacción química, pero nen en las reacciones que se que no se transforma en el transcurso llevan a cabo en la industria de dicha reacción, sino que aparece de biotecnológica se disuelven nuevo al final de la misma. Las indusAzúcar generalmente en agua. – Ahorrar energía. Algunos Fosfato procedimientos de fabricación, basados en reacciones químicas, necesitan efecGuanina Citosina tuarse a altas temperaturas. Otros a temperaturas muy Timina Adenina bajas. Los procedimientos biotecnológicos se realizan generalmente a temperatura ambiente. Esto significa un ahorro considerable de Figura 51 energía, la necesaria para Figura 50 199
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TECNOLOGÍA
Rata Figura 52 Se extrae una célula de la rata Se aísla el ADN cromosómico relevante
Se corta el gen con un enzima de restricción
Se inserta el gen en el ADN viral
Se exponen las células cultivadas a copias del gen
Se inyecta el gen en el núcleo de un óvulo fertilizado
Se infectan las células cultivadas con el virus
Este método da como resultado colonias de células cultivadas que contienen el gen extraño integrado en los cromosomas de la célula
moléculas del ADN. En efecto, los enzimas de restricción son capaces de reconocer dónde comienza y dónde acaba el gen y de cortar la macromolécula por esos puntos concretos. Actualmente se sabe también cómo unir los fragmentos de ADN unos con otros empleando otro enzima, que recibe el nombre de ligasa. Por tanto es posible: aislar los genes, estudiarlos, reproducirlos y modificarlos. Dichas modificaciones se denominan mutaciones genéticas (figura 52).
EL PROCESO DE CLONACIÓN
Hoy es posible obtener millones de copias exactas de un gen emSe inyecta pleando un procedimiento que directamente Se devuelve el óvulo al seno el gen en recibe el nombre de clonación la célula del gen. Las copias se guardan en los denominados bancos de genes. A grandes rasgos, el proEste método da como resultado ceso de clonación (figura 53) conscolonias de células cultivadas ta de las siguientes fases: que contienen el gen extraño integrado en los cromosomas de la célula
– Extracción del ADN del que forma parte el gen que se quiere clonar. Dicho Este método puede dar como resultado la cría de una población de ADN está en el cromosoma, situado en el animales con el gen extraño en cada célula corporal núcleo de las células. – Obtención del gen. Para ello se corta la molécula de ADN, utilizando la enzima de restriccalentar o para enfriar los reactivos, y, por conción correspondiente. siguiente, también un considerable ahorro de – Inserción del gen en un vector de clonación, que dinero, lo que permite producir más barato y generalmente es un plásmido o un virus. competir mejor en el mercado. – Transmisión del vector de clonación a una colonia de colibacilos. Infectando a los colibacilos con el virus, se asegura que el gen pase a éstos. LA INGENIERÍA GENÉTICA – Utilización de la capacidad reproductora de los colibacilos. Al multiplicarse éstos, también se Podemos definir la ingeniería genética como el multiplican las copias del gen clonado. conjunto de técnicas que permiten intervenir sobre el ADN (figura 51). Pero ¿en qué consiste la intervención sobre el APLICACIONES AGRÍCOLAS ADN? El descubrimiento del empleo de los enzimas Y GANADERAS de restricción, que en el año 1974 supuso una auLos países en vías de desarrollo están interesados téntica revolución tecnológica, pero que hoy es en las aplicaciones de la biotecnología en el sector algo rutinario, permitió a los científicos aislar los agrícola, que podrían garantizar la adecuada aligenes, es decir, las partes que forman las macromentación de sus habitantes. 200
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BIOTECNOLOGÍA
gigantes destinados a la alimentación humana. B Cromosomas C En 1997 el equipo de Ian ARN m Wilmut obtuvo por clonaExtracción del ADN ción la oveja Dolly (figura 54). cromosomático A diferencia de otros experiARN m Introducción de un mentos anteriores en los vector de clonación Proteína que se clonaron animales a Citoplasma partir de células sexuales, en D ARN m este caso y en el del ratón Traducción del ADN por la retrotranscriptasa Fabricación de Cumulina se utilizó una céE un bacteriófago ADN c cadena simple lula mamaria (figura 55). recombinante Esto significa que, desde el ADN c cadena doble Infección de colibacilos Banco de ADN c punto de vista científico, Acción de extremos F nada impide obtener un inD dividuo exactamente igual a otro a partir de una célula Banco Intersección en el vector cualquiera de su cuerpo. Criba de los bancos de ADN genómico Los partidarios de estos exADN c clonado Gen clonado Introducción en perimentos hablan de las los colibacilos ventajas que podría obtener el Expresión de los genes y del ADN c sector ganadero al disponer de rebaños de animales exactamente Proteínas iguales con unas cualidades alimentiFigura 53 Fragmento de ADN cromosómico
Corte por un enzima de restricción
Como sabemos, el problema de los herbicidas químicos es que no sólo acaban con las malas hierbas, sino que, a veces, afectan también a los cultivos. En 1986 se produjo artificialmente una serie de mutaciones genéticas que dieron lugar a los primeros vegetales resistentes a los herbicidas químicos. En el terreno de la ganadería, son famosos los ratones gigantes, producto de las investigaciones de Brinster y Palmiter, culminadas con éxito en 1982. Ya nada impide que puedan producirse animales a medida, como por ejemplo, cerdos cuya grasa contenga menor cantidad de colesterol o vacas y peces
Aislamiento del núcleo, con la información genética, de la célula
Figura 54
Descarga eléctrica que hace posible la unión del ovocito con el núcleo extraído de la célula de un ratón hembra Primeras divisiones de la nueva célula y formación del embrión
Figura 55
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Implantación del embrión en un nuevo ratón hembra que llevará a cabo la gestación
Obtención de Cumulina, el ratón hembra clónico y genéticamente idéntico al primer ratón hembra del que se extrajo una célula de la glándula mamaria
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TECNOLOGÍA
cias especiales. También se podrían beneficiar las industrias farmacéuticas, pues de ellos podrían extraerse proteínas curativas para el cáncer u otras enfermedades. Sin embargo, los peligros que conllevan estas prácticas deberían hacernos reflexionar a todos sobre los límites que impone la ética.
APLICACIONES INDUSTRIALES
como la radiografía convencional, el TAC obtiene múltiples imágenes al rotar alrededor del cuerpo. Una computadora las combina todas en una imagen final que representa un corte del cuerpo como si fuera una rodaja. Esta máquina crea múltiples imágenes en rodajas (cortes) de la parte del cuerpo que el facultativo quiere estudiar.
En los países industrializados, la alimentación de la población está prácticamente garantizada. Por tanto, interesan más las aplicaciones industriales de la ingeniería genética. La industria farmacéutica ha podido fabricar con la ayuda de la ingeniería genética:
TOMOGRAFÍA POR EMISIÓN DE POSITRONES (PET)
El PET es una técnica basada en la medicina nuclear y la radiología, al combinar imágenes de Figura 56 TAC. Es una técnica no invasiva de diagnóstico por imagen, capaz de medir la actividad metabólica de los diferentes – Insulina sintética. Como sabemos, la insulina es tejidos del cuerpo humano. Se basa en detectar y una sustancia cuyo consumo es vital para los analizar la distribución que adopta en el interior diabéticos. del cuerpo un radioisótopo administrado a través – Nuevas cepas de penicilina con las que se fabride una inyección. El más utilizado es el flúor-18, can antibióticos que son unas mil veces más efique es capaz de unirse a la glucosa y poder deteccaces que los obtenidos con las cepas de Penicitarse mediante la emisión de señal radiactiva. llium descubiertas por Fleming en 1928. La posibilidad de poder identificar, localizar y – Nuevas vacunas, como la destinada a combatir cuantificar el consumo de glucosa por las diferenla hepatitis B y la antidiarreica. tes células del organismo, ofrece un arma de capital importancia al diagnostico médico, puesto La industria alimentaria, por su parte, fabrica, con que los tejidos cancerosos tienen un metabolismo la ayuda de la ingeniería genética, nuevos coloranglucídico muy elevado. tes y aromatizantes, destinados a satisfacer los gusAdemás de la oncología, también la cardiología, tos cada día más exigentes, de los consumidores. la neurología y la psicobiología se benefician del PET para obtener un diagnóstico fiable, dada la posibilidad de cuantificar el metabolismo tanto cardíaco como del sistema nervioso central. APLICACIÓN DE LAS NUEVAS
TECNOLOGÍAS EN MEDICINA El desarrollo tecnológico propiciado por los avances de la física, la química y la biología, ha tenido su influencia en el campo de la salud. Su aplicación al diagnóstico y tratamiento de las enfermedades ha permitido en muchos casos combatirlas con eficacia.
TOMOGRAFÍA COMPUTACIONAL (TAC) El TAC (figura 56) es una exploración de rayos X que produce imágenes detalladas de cortes axiales del cuerpo. En lugar de obtener una imagen
RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR (RMN) La RMN es una técnica de obtención de imágenes del organismo basada en el fenómeno físico de las propiedades magnéticas que poseen los átomos que componen las diferentes sustancias en el cuerpo, como el hidrógeno. Los tejidos corporales emiten ondas distintas en función de su densidad y de su contenido en agua. Una computadora traduce los patrones de estas ondas en imágenes muy detalladas de las partes del cuerpo en las cuales se pueden identificar anomalías que 202
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BIOTECNOLOGÍA
Conjunto de canales
Figura 57 Panel de control
pueden ser utilizadas para un diagnóstico médico. La RMN produce cortes axiales (trasversales) del cuerpo parecidos a los de la tomografía axial computarizada, pero también puede presentar proyecciones en diferentes planos: coronales y sagitales.
El endoscopio se introduce hasta la zona afectada
Figura 59
Figura 58
EL ENDOSCOPIO El endoscopio (figura 57) es un instrumento en forma de tubo, que contiene una luz y una óptica que permite la visualización del interior de un órgano hueco o una cavidad corporal, introduciéndolo mediante un agujero natural o una pequeña incisión quirúrgica. El procedimiento diagnóstico que utiliza cualquier tipo de endoscopio se llama endoscopia (figura 58). La endoscopia además de ser un procedimiento diagnóstico mínimamente invasivo, también puede realizar maniobras terapéuticas, como la colecistectomía laparoscópica o la toma de biopsias.
yo se transmite a los vasos sanguíneos de la zona, con lo que la sangre se coagula en ellos y no se producen hemorragias. El rayo láser también permite destruir las manchas de nacimiento de la piel y los tatuajes. En estos casos se emplea un láser de pulsos, una especie de destellos que tienen una duración de una milésima de segundo, de manera que el calor generado por el láser no tenga tiempo de extenderse a las zonas vecinas.
EL LÁSER La cirugía con láser (figura 59) se realizó por primera vez en 1963, cuando Chris Zweng llevó a cabo una delicada operación en la retina del ojo. Actualmente ya es una técnica habitual. Además de su enorme precisión, el láser tiene la ventaja sobre la cirugía tradicional de que el calor del ra203
i AUTOEVALUACIÓN
19. La bioquímica es: a) una aplicación de la química sobre las plantas, b) el estudio de las reacciones químicas de los seres vivos, c) el estudio biológico de las reacciones químicas. 20. Se dice que la industria biotecnológica ahorra energía. ¿Por qué? 21. ¿Cuál de las siguientes frases aplicadas a la biotecnología es falsa?: a) permite regular las fermentaciones, b) utiliza generalmente el agua como disolvente, c) consume gran cantidad de energía fotovoltaica. 22. ¿Cuál es la definición correcta de un enzima?: a) catalizador de las reacciones bioquímicas, b) acelerador de partículas moleculares, c) distribuidor de energía en la reacción bioquímica. 23. Enumera las técnicas de exploración y diagnóstico por la imagen.