Propiedades y Aplicaciones de Metales, Cerámicas y Polímeros en Ingeniería

Metales

Diferencias entre Material y Materia Prima

Una materia es cualquier sustancia que se utiliza para la construcción de un objeto. Una materia prima es un recurso de la naturaleza que se usa para elaborar materiales o como recurso energético. No siempre son sustancias distintas. Por ejemplo, el hierro puede considerarse como un material cuando se utiliza para elaborar objetos de hierro, y una materia prima cuando se utiliza para la obtención de acero.

Propiedades de los Metales y su Difusión en la Fabricación de Objetos y Estructuras

Las propiedades de los metales que explican su gran difusión son la dureza, poder ser usados en procesos de fundición, buena conducción del calor y la electricidad, resistencia mecánica y ser reciclables.

Ventajas del Uso de Aleaciones frente a Metales Puros

El uso de una aleación puede ser más apropiado que el del metal puro porque en las aleaciones se mejoran algunas propiedades de los componentes originales, como por ejemplo la dureza o la resistencia a la corrosión.

Ejemplos de Materiales: Dureza y Elasticidad

El hierro es un material que destaca por su dureza. El caucho es un material que destaca por su elasticidad.

¿Puede un material ser al mismo tiempo duro y elástico?

El titanio es a la vez duro y elástico. Esto es posible porque son propiedades distintas. La dureza es la resistencia que ofrece un material a ser rayado o perforado por otro y la elasticidad es la capacidad de un material de recuperar su forma original, una vez cesa la acción de la fuerza que ha provocado su deformación.

Elementos Metálicos

Los elementos con carácter metálico se caracterizan por ser buenos conductores del calor y de la electricidad y por la tendencia a perder electrones. En la tabla periódica, el carácter metálico aumenta en un grupo de arriba abajo y en un periodo aumenta de derecha a izquierda.

Propiedades Térmicas y Eléctricas de Metales y Aleaciones: Ejemplos de Aplicaciones

Los metales y aleaciones se caracterizan por ser buenos conductores del calor y de la electricidad. Por ejemplo: el cobre es un metal que se utiliza para la fabricación y conduce la electricidad; la plata es otro metal que se usa en electrónica por ser muy buen conductor de la electricidad y el calor.

Tipo de Acero Adecuado para la Fabricación de Herramientas

El tipo de acero más adecuado sería el acero aleado, en concreto el acero inoxidable combinado con cromo o con vanadio, por su dureza y resistencia y porque además tiene una elevada resistencia a la corrosión.

Comparación de las Propiedades del Bronce y del Latón

El bronce es una aleación de cobre con estaño, más tenaz que el cobre y que no se ve afectado por la corrosión. El latón es una aleación de cobre y zinc que se caracteriza por tener una mayor dureza y ductilidad que el cobre y por no producir chispas por impacto. Aunque en ambas aleaciones el cobre es el principal componente, las características de cada una de ellas dependen de la combinación con los otros elementos: el estaño y el zinc; el estaño aporta resistencia y el zinc ductilidad.

Cerámicas

Propiedades de los Cementos para Construir Estructuras Sólidas

Los cementos, al mezclarse con agua y agregados de materiales como la grava y la arena, forman una mezcla pastosa que al secarse se endurece y adquiere rigidez. Esta característica permite construir fácilmente estructuras sólidas de formas muy variadas.

Procedimientos para Trabajar el Vidrio

El vidrio se puede trabajar con diversas técnicas, como por ejemplo el soplado, el prensado o el laminado.

  • Soplado: Consiste en insuflar aire a la masa de vidrio fundido para conseguir piezas huecas.
  • Prensado: Consiste en introducir la masa de vidrio fundido en un molde con la forma del objeto deseado y someterla a presión.
  • Laminado: Consiste en deslizar la masa de vidrio fundido sobre una superficie plana para obtener láminas del tamaño y el grosor deseados.

Principales Propiedades de los Materiales Cerámicos y sus Aplicaciones

Las principales propiedades de los materiales cerámicos son su plasticidad cuando se mezclan con agua, y que pierden al secarse; y la resistencia a las altas temperaturas. También son frágiles y se fracturan con facilidad al ser sometidos a esfuerzos de tensión. Estas propiedades hacen que sean materiales adecuados para la fabricación de objetos trabajados en torno o con moldes.

Cemento y Hormigón: Diferencias

El cemento es un material de construcción compuesto principalmente de arcilla y caliza. Se trata de un material conglomerante que, mezclado con agua y materiales como la grava, adquiere rigidez. El producto resultante de esta reacción se llama hormigón.

Polímeros

Polímeros y Monómeros: Relación

Un polímero es una macromolécula compuesta por largas cadenas, en las que se repite una unidad menor, conocida como monómero. Por ejemplo, la celulosa es un polímero compuesto por miles de unidades de glucosa.

Diferencia entre Polímero Artificial y Sintético

Un polímero artificial se obtiene a partir del tratamiento de un polímero natural, como por ejemplo el rayón, que procede de la celulosa; un polímero sintético se obtiene a partir de los derivados del petróleo, como por ejemplo el nailon.

Relación entre Polímeros y Compuestos Orgánicos desde el Punto de Vista de su Estructura Química

La relación entre polímeros y los compuestos orgánicos es que los compuestos orgánicos pueden ser polímeros, es decir, macromoléculas compuestas por largas cadenas formadas por la unión de diversos monómeros. Los monómeros de los compuestos orgánicos están compuestos principalmente por carbono, hidrógeno y diversos radicales.

Criterios de Clasificación de Polímeros

Los polímeros se pueden clasificar según su origen, sus propiedades físicas y su respuesta al calor.

  • Según su origen pueden ser naturales, artificiales o sintéticos. Los naturales se encuentran en la naturaleza; los artificiales se obtienen de los naturales mediante procesos de modificación química; los sintéticos son diseñados y fabricados por el ser humano.
  • Según sus propiedades físicas pueden ser elastómeros, plásticos o duroplásticos. Los elastómeros están dotados de una gran elasticidad; los plásticos, ante una fuerza con cierto grado de intensidad, se deforman de forma irreversible; los duroplásticos son polímeros de gran dureza y rigidez.
  • Según su respuesta al calor pueden ser termoplásticos o termoestables. Los termoplásticos son polímeros que al ser sometidos a altas temperaturas pasan a estado líquido y fluyen, y al enfriarse vuelven a endurecerse; los termoestables no se funden con el calor, pero llegando a un cierto límite se descomponen y pierden su estructura química, por lo que no recuperan su estado inicial cuando se enfrían.

Definiciones

  • Polimerización: Proceso químico que, mediante la luz, el calor o los catalizadores, une varias moléculas de un compuesto (monómero) para formar una cadena de múltiples eslabones y obtener una macromolécula (polímero).
  • Monómero: Molécula compuesta por carbono, hidrógeno y diversos radicales, que constituyen la unidad de los polímeros.
  • Plástico: Polímero sintético que se obtiene a partir de los derivados del petróleo. Se caracteriza por ser aislante de la electricidad y el calor y por ser un material al que se puede dar formas muy variadas.
  • Elastómero: Polímero dotado de una gran elasticidad, como por ejemplo el caucho.
  • Celulosa: Polímero natural que se encuentra en la pared celular dentro de las células vegetales y que le confiere rigidez. Está formado por largas cadenas compuestas por miles de unidades de glucosa.

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