Clasificación de los Materiales

Materiales Naturales

Son aquellos que se encuentran en la naturaleza.

Materiales Artificiales

Son aquellos que se obtienen a partir de materiales naturales que no han sufrido transformación previa.

Materiales Sintéticos

Están fabricados por el hombre a partir de materiales artificiales.

Propiedades de los Materiales

Propiedades Sensoriales

Las prendas fabricadas con productos naturales suelen ser más agradables al tacto, mientras que una composición de fibras sintéticas puede resultar menos satisfactoria. Otros factores sensoriales son el olor, brillo, textura y color.

Propiedades Ópticas

Se refieren a la reacción del material cuando la luz incide sobre él. Así tenemos:

• Materiales opacos: No permiten que la luz los atraviese.
• Materiales translúcidos: Permiten que penetre la luz, pero no se ve nítido.
• Materiales transparentes: Dejan pasar la luz.

Propiedades Térmicas

Describen el comportamiento de un material frente al calor. Los metales son buenos conductores del calor.

Propiedades Magnéticas

La capacidad que tiene un metal ferroso para ser atraído por un imán.

Propiedades Químicas

Relativo a la oxidación y corrosión. Por ejemplo, el acero y sus aleaciones se oxidan con bastante facilidad en contacto con la humedad.

Propiedades Mecánicas

• Elasticidad: Capacidad que tienen algunos materiales para recuperar su forma una vez que ha desaparecido la fuerza que los deformaba.
• Plasticidad: Capacidad de un material para conservar su nueva forma una vez deformado.
• Ductilidad: Es la capacidad que tiene un material para estirarse en hilos.
• Maleabilidad: Capacidad de un material para extenderse en láminas sin romperse.
• Dureza: Oposición que ofrece un cuerpo a dejarse rayar o penetrar por otro.
• Fragilidad: Es opuesta a la resiliencia. El material se rompe en añicos cuando una fuerza impacta sobre él.
• Tenacidad: Resistencia que opone un cuerpo a su rotura cuando está sometido a esfuerzos lentos de deformación.
• Fatiga: Deformación de un material sometido a cargas variables, inferiores a la rotura, cuando actúan un cierto tiempo o un número de veces.
• Maquinabilidad: Facilidad que tiene un cuerpo a dejarse cortar por arranque de viruta.
• Acritud: Aumento de la dureza, fragilidad y resistencia en ciertos metales como consecuencia de la deformación en frío.
• Colabilidad: Capacidad que tiene un material fundido para llenar un molde.
• Resiliencia: Resistencia que opone un cuerpo a los choques o esfuerzos bruscos.

Esfuerzos Físicos

• Tracción: La fuerza tiende a alargar el objeto y actúa de manera perpendicular a la superficie que lo sujeta.
• Compresión: La fuerza tiende a acortar el objeto. Actúa perpendicularmente a la superficie que lo sujeta.
• Flexión: La fuerza es paralela a la superficie de fijación. Tiende a curvar el objeto.
• Torsión: La fuerza tiende a retorcer el objeto. Las fuerzas son paralelas a la superficie de fijación.
• Cortadura: La fuerza es paralela a la superficie que se rompe y pasa por ella.
• Pandeo: Es similar a la compresión, pero se da en objetos con poca sección y gran longitud.

Ensayos

• Ensayo de tracción: Consiste en estirar lentamente una probeta, de longitud y sección normalizadas, del material a analizar, hasta que se rompe.
• Ensayo de fatiga: Consiste en hacer girar rápidamente una probeta normalizada del material a analizar, al mismo tiempo que se deforma debido a la fuerza. Al número de revoluciones que ha girado se le llama límite de fatiga.
• Ensayo de dureza: Consiste en ejercer una determinada fuerza con un diamante o bola de acero sobre la pieza a analizar y ver las medidas de la huella dejada.
• Ensayo de resiliencia: Consiste en determinar la energía necesaria para romper una probeta normalizada del material a analizar mediante un impacto.

Tipos de Materiales (Agotamiento)

• Renovables: Son aquellos materiales en los que un uso racional no provocará su agotamiento (madera, papel, lino).
• No renovables: Se trata de aquellos que proceden del interior de la Tierra y que, una vez usados, si no se reciclan, se agotan (cobre, aluminio, hierro).

Tipos de Residuos

• Residuos inertes: Son aquellos que no presentan ningún riesgo para el ambiente ni para las personas (escombros, gravas, cerámicas).
• Residuos tóxicos: Son aquellas sustancias inflamables, corrosivas, tóxicas o que pueden producir reacciones químicas originando peligros para la salud o el medio ambiente (sólidos, líquidos y gaseosos).

Operaciones con Residuos

• Reducción en origen
• Tratamiento: (Tratamientos físicos, químicos, biológicos)
• Incineración
• Vertido controlado

Materia Prima de Horno Alto

• Mineral de hierro: Antes de ser introducido en el horno alto se debe someter a una serie de tratamientos preliminares. Estos tratamientos consisten en triturar y moler el mineral, para separar la mena de la ganga.
• Carbón de coque: Se ha creado artificialmente a partir de la hulla.
• Fundente: Compuesto por piedra caliza, cuya misión es reaccionar químicamente con la ganga y bajar el punto de fusión de la ganga.

Funcionamiento del Horno Alto

El horno alto, una vez que está encendido, está funcionando ininterrumpidamente hasta que es necesario hacerle una reparación. A medida que se introduce la carga por la parte superior, ésta va bajando y su temperatura aumentando hasta llegar al etalaje. Aquí la temperatura ronda los 1650 °C, suficientes para que la mena se transforme en gotitas de hierro que se depositan en el crisol. Por un agujero llamado bigotera o piquera de escoria, se extrae cada 2 horas la escoria. Casi la totalidad del arrabio se convierte en acero a través del convertidor o procedimiento LD.

Transformación de Arrabio en Acero

A través de un convertidor, consiste en eliminar las impurezas en estos hornos.

Materia Prima que Emplea el Convertidor

• Arrabio líquido
• Fundente
• Ferroaleaciones

Características del Horno Convertidor

• Interior de ladrillo refractario
• 300 toneladas de acero cada producción
• 1 hora de hornada

Obtención de Acero a través de la Chatarra

• Transformador eléctrico
• Cables flexibles
• Brazos de los electrodos
• Sujeción de electrodos
• Pórtico con brazos hidráulicos
• Salida de humos refrigerada
• Estructura oscilante

Clasificación Productos Ferrosos

• Hierro: Porcentaje de carbono (0,01-0,03%)
• Aceros: (0,03-1,76%)
• Fundiciones: (1,76-6,67%)
• Grafitos: (mayor a 6,67%)

Presentaciones Comerciales del Acero

• Palastros: Chapas laminadas que miden entre 1 x 2 m y 3 x 3 m.
• Barras: Si la sección de la barra es redonda y su diámetro menor de 5 mm, se denomina alambre. Cuando las pletinas tienen un espesor muy pequeño y gran longitud se llama flejes.
• Perfiles: Piezas huecas de secciones variables cuya longitud oscila entre 5 y 12 m.

Características Metales No Ferrosos

Estaño

1. Tiene un color muy brillante.
2. A temperatura ambiente es muy maleable y blando, pero en caliente es frágil y quebradizo.
3. Por debajo de -18 °C empieza a descomponerse (enfermedad).
4. Cuando se dobla se oye un crujido denominado «grito del estaño».

Aleaciones: Bronce (cobre + estaño) y soldaduras blandas.

Cobre

1. Es muy dúctil y maleable.
2. Posee una alta conductividad eléctrica y térmica.

Zinc

1. Muy resistente a la oxidación y corrosión en el aire y agua, pero poco resistente con ácidos y sales.
2. Tiene el mayor coeficiente de dilatación térmica de todos los metales.
3. A temperatura ambiente es quebradizo, pero entre 100 y 150 °C es muy maleable.

Plomo

1. Es muy maleable y blando.
2. Color grisáceo-blanco muy brillante cuando está recién cortado. Se oxida con facilidad.
3. Resiste bien a los ácidos clorhídrico y sulfúrico.

Aplicaciones:

• Estado puro: Óxido de plomo, tuberías, recubrimiento de baterías.
• Formando aleación: Soldadura blanda a base de plomo y estaño.

Aluminio

1. Es muy ligero e inoxidable al aire, pues forma una película muy fina de óxido de aluminio que lo protege.
2. Es buen conductor de la electricidad y del calor. Además, pesa poco.
3. Es muy maleable y dúctil.

Titanio

1. Es un metal blanco plateado que resiste mejor la oxidación y corrosión que el acero inoxidable.
2. Las propiedades mecánicas son análogas e incluso superiores a las del acero, pero tiene la ventaja de que las conserva hasta los 400 °C.

Magnesio

1. En estado líquido o en polvo es muy inflamable.
2. Tiene un color blanco parecido al de la plata.
3. Es más resistente que el aluminio. Se emplea en aeronáutica.

Plásticos o Polímeros

Se denominan polímeros a unos materiales sintéticos obtenidos por el hombre a través de diversas reacciones químicas, a los que se añaden aditivos. La finalidad de estos aditivos es mejorar algunas propiedades o características del plástico. Características: Resistencia a la corrosión y agentes químicos, aislamiento térmico, acústico y electrónico, buena presencia estética.

Tipos de Plásticos

• Termoplásticos
• Termoestables
• Elastómeros

Familias de Plásticos

PC (policarbonato), PVC (cloruro de polivinilo), PP (polipropileno), PE (polietileno), PMMA (polimetacrilato de metilo), PS (poliestireno), ABS (acrilonitrilo butadieno estireno), PF, UF, MF, UP, EP, PUR