UNIDAD : MATERIALES DE USO TÉCNICO CONTENIDOS
1. MATERIAS PRIMAS. CLASIFICACIÓN. 2. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES - Resistencia mecánica: • Resistencia a la tracción • Resistencia a la compresión • Resistencia a la torsión • Resistencia a la flexión • Resistencia a la cizalladura o cortadura - Ductilidad - Maleabilidad - Dureza - Tenacidad - Elasticidad - Plasticidad - Conductividad eléctrica - Conductividad térmica - Densidad
1. MATERIAS PRIMAS. CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES. ¿Qué es una materia prima? Una materia prima es un material que se extrae directamente de la naturaleza y se utilizan directamente o para obtener otros materiales a partir de ellos. Ejemplo: una materia prima es la madera de un árbol. Esta madera puede utilizarse directamente para fabricar muebles, por ejemplo, o puede utilizarse para fabricar papel (que a su vez se empleará para fabricar, por ejemplo, libros) Las materias primas pueden clasificarse según su origen en: - Origen animal - Origen vegetal - Origen mineral Las materias primas se tratan y de ellas se obtienen lo que llamamos MATERIALES PROCESADOS o MANUFACTURADOS. El material procesado puede ser muy diferente a la materia prima de origen, por ejemplo: los plásticos son materiales procesados o manufacturados a partir del petróleo, que es una materia prima de origen vegetal. Los OBJETOS o PRODUCTOS se pueden obtener a partir de una materia prima (de distinto origen natural) o de un material procesado. Ejemplo: Un tenedor (objeto o producto) está hecho de acero inoxidable (material procesado o manufacturado). El acero es una aleación, un tipo de material que no existe en la naturaleza y que se obtiene a partir de hierro (materia prima de origen mineral) y carbono. 1
Todos los materiales de uso técnico pueden clasificarse en uno de estos grupos:
MATERIAL
TIPOS Y EJEMPLOS
Pueden ser de dos tipos: - Naturales: madera de pino, roble, cerezo… MADERAS - Artificiales: tableros contrachapados, aglomerados, laminados… Ejemplos de objetos: muebles, cajas de cartón, libros… Los metales se clasifican en dos tipos: - Metales ferrosos: que tienen hierro en su composición, como el propio hierro, el acero… METALES - Materiales no ferrosos: plata, oro, platino, aluminio, zinc, cobre… Ejemplos de objetos: latas de refresco, tuberías, cables… La mayor parte de los plásticos son materiales sintéticos o artificiales, obtenidos a partir del petróleo, pero también existen plásticos naturales, como el látex. PLÁSTICOS Ejemplos de objetos: envases de yogur, botellas de agua, carcasas de móviles… Los materiales textiles pueden tener distintos orígenes: - Naturales: de origen animal, como la seda, la lana… o vegetal, como el TEXTILES algodón o el lino. - Artificiales: existen también materiales textiles que son sintéticos como la lycra, el nylon, el poliéster... (que son realmente distintos tipos de plásticos) Existen muy diversos tipos de materiales de construcción, pero en general estos pueden clasificarse en tres grandes grupos: MATERIALES DE - Materiales pétreos: como el mármol, la pizarra, el granito… CONSTRUCCIÓN - Materiales aglomerantes: cemento, hormigón, yeso… - Materiales cerámicos: tejas, ladrillos, vidrios, porcelanas…
2. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES Cuando vamos a elegir un material para construir un objeto que debe cumplir una determinada función, conocer las propiedades de los materiales nos ayudarán a elegir el material más adecuado. Las principales propiedades que debemos considerar son: 1. RESISTENCIA MECÁNICA: Es la capacidad que tiene un material de soportar fuerzas sin romperse o deformarse. Recuerda que hemos estudiado varias fuerzas o cargas que pueden afectar a una estructura: tracción, compresión, flexión, torsión y cizalladura. Si un material resiste estos esfuerzos sin deformarse o romperse, diremos que es: -
Resistente a la tracción: ej. el acero es un material resistente a la tracción porque puede estirarse y no se deforma. Un ejemplo es el cable de un ascensor, se hace de acero porque resiste la fuerza que tiende a estirarlo (debido al peso de la cabina) sin romperse.
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Resistente a la compresión: ej. el hormigón es un material resistente a la compresión, es el material del que se hacen las columnas y los cimientos que soportan el peso de los edificios sin deformarse o romperse. 2
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Resistente a la flexión: ej. la madera es un material resistente a la flexión, aunque se ponga peso encima suele aguantar sin flexionarse, esto pasa, por ejemplo, en las baldas de las estanterías.
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Resistente a la torsión: ej. los metales suelen resistir bien los esfuerzos de torsión, por ejemplo las llaves se hacen de metal porque tienen que soportar el esfuerzo de girarlas en la cerradura sin deformarse o romperse.
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Resistente a la cizalladura: un material es resistente a la cizalladura si no es fácil cortarlo, por ejemplo los metales.
2. DUCTILIDAD: Es la capacidad que presentan algunos materiales de convertirse en hilos cuando se aplican fuerzas que tienden a estirarlo. Por ejemplo: el cobre es un material dúctil (cables) 3. MALEABILIDAD: Es la capacidad que tiene un material de modificar su forma y extenderse en láminas cuando se aplican fuerzas en todas las direcciones. Por ejemplo, los metales como el aluminio son muy maleables. 4. DUREZA: Es la capacidad que tiene un material para resistir el ser rayado. Un material es tanto más duro cuanto más difícil es rayarlo. La escala MOHS mide la dureza de los materiales y les asigna un valor del 1 al 10. El valor más alto lo tiene el diamante. 5. TENACIDAD: Un material es tenaz cuando resiste los golpes sin romperse. Lo contrario de tenacidad es fragilidad. Por ejemplo, el acero es más tenaz que la piedra. 6. ELASTICIDAD: Es la capacidad que tienen algunos materiales de volver a su posición original cuando se aplican sobre ellos fuerzas en diferentes direcciones. Ejemplo: algunos plásticos, como las gomas elásticas, al estirarlos se deforman y cuando se dejan de estirar vuelven a la posición original. 7. PLASTICIDAD: Es la capacidad que tienen algunos materiales de cambiar su forma definitivamente cuando se aplican fuerzas. 8. CONDUCTIVIDAD ELECTRICA: Es la capacidad que tienen un material para conducir la electricidad. Los materiales que no conducen la electricidad se llaman aislantes. Ej. El cobre es un buen conductor, los plásticos son buenos aislantes. 9. CONDUCTIVIDAD TÉRMICA: Es la capacidad que tienen algunos materiales para conducir el calor. Los metales, por ejemplo son buenos conductores del calor. 10. DENSIDAD: Densidad es la relación entre masa y volúmen de una sustancia. Si un material que pesa 1 kg ocupa mucho espacio, diremos que tiene poca densidad o es poco denso, si por el contrario, un material de 1 kg ocupa muy poco espacio, diremos que es un material denso. La densidad de un material se calcula del siguiente modo: Densidad = masa / volumen
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EJERCICIOS ACTIVIDAD 1: Clasificar las siguientes materias primas según su origen (animal, vegetal o mineral) Ejemplo: Mármol: origen mineral -
Cobre Algodón Lana Aglomerado Madera de pino
-
Hierro Aluminio Seda Oro Ladrillo
ACTIVIDAD 2: Clasifica los siguientes objetos según el tipo de material al que pertenecen Bote de kétchup, lata de refresco, camiseta, teja, caja de cartón, calcetín, cuchara, botella de agua, copa de vino, estantería, pantalón vaquero, libro, ladrillo, lavabo, periódico, tornillo, CD-Rom Maderas
Metales
Plásticos
Textiles
Materiales de construcción
ACTIVIDAD 3: Trata de identificar la materia prima o el material procesado a partir del cual se han fabricado estos objetos (puede haber más de un material). Si es un material procesado indica cuál es la materia prima de origen y si esta es animal, vegetal o mineral: OBJETOS
Tarjeta de crédito
MATERIA PRIMA o MATERIAL PROCESADO EMPLEADO PARA SU FABRICACIÓN PLÁSTICO (material procesado) obtenido a partir del PETRÓLEO (que es una materia prima de origen vegetal)
Lata de refresco Camiseta Ladrillo Cuaderno de clase Espejo Tornillo
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MATERIA PRIMA o MATERIAL PROCESADO EMPLEADO PARA SU FABRICACIÓN
OBJETOS
Bañera Cable Mesa de clase Envase de yogur
ACTIVIDAD 4: Señala los materiales necesarios para la fabricación de estos objetos, indicando la
razón de tu elección basándote en las propiedades del material.
OBJETOS
Lata de Refresco
MATERIAL
Aluminio (metal)
RAZÓN DE TU ELECCIÓN (En base a las PROPIEDADES del material)
Es un material que tiene que ser posible convertir en láminas (maleabilidad), ser ligero (baja densidad) y no ser tóxico.
Colgante Estantería Radiador Cable eléctrico Juguete Casco de seguridad Cable de ascensor
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ACTIVIDAD 5:
Pon debajo de cada figura el nombre del tipo de esfuerzo que le corresponda. Recuerda que los tipos de esfuerzo son: tracciรณn, compresiรณn, flexiรณn, torsiรณn y cizalladura:
ACTIVIDAD 6:
Indica el tipo de esfuerzo al que estรกn sometidos los siguientes objetos de las figuras (lo indican las flechas rojas).
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ACTIVIDAD 7:
Indica el tipo de esfuerzo al que está sometido cada uno de los elementos del columpio señalados.
ACTIVIDAD 8:
¿Qué zona de la viga es más necesario reforzar con barras de acero? ¿Por qué?
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