Clasificación
de los materiales:
Naturales:
se encuentran en
la naturaleza.Ejemplo:madera.
Artificiales:
a partir de
naturales sin transformación previa.Ejemplo:hormigón(materiales naturales y
artificiales).
Sintéticos:
fabricados a partir de
artificiales.Ejemplo:plásticos.
Propiedades:
Sensoriales:
tacto,olor,forma,brillo,textura y color.
Ópticas:
opacos(no pasa luz),transparentes(sí),y translúcidos(pasa pero no se ve
nítido).
Térmicas:
buenos conductores del calor o
aislantes.
Magnéticas:
capacidad
para ser atraído por
imán.
Químicas:
oxidación y corrosión.
Mecánicas:
[
Elasticidad:capacidad
de recuperar la forma desaparecida la fuerza que lo
deforma.
Plasticidad:
conservar la forma.Opuesto a
elasticidad.
Ductilidad:
estirarse en
hilos.
Maleabilidad:
extenderse en láminas sin
romperse.
Dureza:
oposición a dejarse rayar o penetrar por
otro(resistencia al desgaste).
Fragilidad:
opuesta a
resilencia,romperse en añicos.
Tenacidad:
resistencia a su rotura
al someterse a esfuerzos lentos de
deformación.
Fatiga:
deformación por someterlo a cargas variables
inferiores a rotura por cierto tiempo o nº de
veces.
Maquinabilidad:
facilidad a dejarse cortar por arranque
de viruta.
Acritud:
aumento de
dureza,fragilidad y resistencia
por deformación en frío.
Colabilidad:
capacidad de un material
fundido para llenar un molde.
Resilencia:
resistencia a choques o
esfuerzos bruscos.]
Esfuerzos
físicos:
Tracción:
la fuerza alarga el objeto y
es perpendicular a la
superficie.
Compresión:
acortar,perpendicular.
Flexión:
curvar,paralela.
Torsión:
retorcer,paralela.
Cortadura:
romper,paralela.
Pandeo:
poca
sección y gran longitud.
Ensayos:
Tracción:
estirar probeta(pieza del material normalizada) hasta
romper.Se analizan los alargamientos producidos.
Fatiga:
hacer
girar rápidamente probeta al tiempo que se deforma.
Límite de fatiga:
revoluciones antes de romperse.
Dureza:
hacer fuerza
con diamante o bola de acero y ver medidas de huella dejada.Se calcula con
fórmula el grado de dureza en escala de Brinell o
Rockwell.
Resilencia:
determinar energía necesaria para romper
probeta mediante un impacto.Se usa un péndulo de Charpy a entre 5 y 7 m/s.Se
anota la altura a la que se suelta,que será una energía potencial.Tras
romper,energía sobrante hará ascender el péndulo con un ángulo.
Estructura interna:
BCC(cúbica centrada en el cuerpo):
un átomo en cada
vértice de la red cúbica y otro en el centro.
FCC(cúbica centrada en las
caras):
un átomo en cada vértice y otro en el centro de cada
cara.
HCP(hexagonal compacta):un átomo en cada vértice, tres en
el centro y uno en la cara superior e inferior.
Características: -Nº de
átomos por celda:
BCC:
2,
FCC:
4,
HCP:
6,
Máximo empaquetamiento: BCC y FCC:
átomos
en contacto según la diagonal.
BCC:
a =
4
R/√3,
FCC:
a = 4R/√2,
HCP:
átomos de las bases
en contacto,
a=2R,
factor de empaquetamiento:BCC:
0,68,
FCC:
0,74,
HCP:
0,74.(
R=radio del átomo).
Solidificación de
los metales:Fase 1:nucleación:
átomos se unen formando redes
cristalinas(en el hierro son estructuras BCC).Se inicia alrededor de impurezas o
sobre la pared del molde.Más átomos se van uniendo a la red,formando otras y lo
que se denomina núcleos.
Fase 2:crecimiento:a)Velocidad de enfriamiento
muy lenta:
los átomos se unen a los núcleos originales y forman
otros,aunque la mayoría contribuyen a aumentar los existentes.Cuando toda la
masa esté sólida,habrá núcleos de gran tamaño formando
granos
.b)Velocidad rápida:
los átomos forman nuevos núcleos.El
resultado son muchos granos pequeños.
Propiedades según la velocidad:
cuanto más pequeño es el grano,mejores son las propiedades.Mejoran la
resistencia,elasticidad,dureza,tenacidad y fragilidad.
Disminuir el tamaño del grano:
fragmentar los núcleos ya formados mediante un enfriamiento lento, al tiempo que
se agita bruscamente la masa.
Transformaciones al enfriar o calentar hierro
puro:
si se enfría muy lentamente una masa de hierro desde
líquido hasta temperatura ambiente,hay estas transformaciones:
A) 1538
ºC
Se solidifica,formando una estructura BCC, denominada hierro delta
(δ).
B) 1394 ºC
Cambia su estructura obteniéndose una red FCC o
hierro gamma (γ).
C) 910 ºC
El hierro gamma se transforma en
ferrita o hierro alfa (α).El enfriamiento se debe hacer muy lentamente para que
no se fracture.
Constituyentes de los
aceros:
los metales puros se suelen mezclar, en estado líquido,
con otros materiales formando
aleaciones.El acero es una aleación
(mezcla de 99% de hierro y 1% de carbono).Las propiedades de un acero dependen
de su composición (cuanta más proporción de carbono, más duro es) y de sus
constituyentes, que están relacionados con la velocidad de
enfriamiento.Constituyentes:
-Cementita
el más duro y
frágil.Depende de la cantidad de carbono que tenga el acero.
-Martensita:
aparece cuando el enfriamiento es extremadamente
brusco.
-Bainita:
dureza media(entre la martensita y la
perlita).Aparece cuando la velocidad de enfriamiento no es demasiado
grande.
-Perlita:
sus granos tienen el aspecto de una perla.Es
el constituyente más blando.Aparece cuando el enfriamiento es muy
lento.
-Ferrita:
cuanto menos carbono, más ferrita.
Uso racional:
Agotamiento
prematuro de los materiales:
-Renovables:
un uso racional no provocará su
agotamiento, pasado cierto tiempo se obtendrán otros.Ejemplos: madera, papel,
algodón, lino.
-No renovables:
proceden del interior de la Tierra y una vez usados, si
no se reciclan, se pueden agotar.Ejemplos: todos los metales:cobre, aluminio,
hierro…
Soluciones adoptadas:
-Nuevos diseños:
un diseño
adecuado puede reducir el volumen de materia prima usada.Los botes de refresco
han reducido su peso en más de 30% en los últimos
años.
-Reciclado:
se deberán
establecer métodos para separar e identificar distintos materiales, para que
cuando el producto llegue al final de su vida útil se puedan separar y
seleccionar las piezas que lo componen.Es el caso de las piezas de
automóvil.
-Reutilización:
que
se puedan volver a usar productos o piezas.Ya se usa desde hace años en botellas
de refrescos, bolsas de supermercados y piezas de automóviles.
Residuos industriales:
Tipos de residuos:
-Residuos
inertes:
no presentan ningún riesgo
para el ambiente ni las personas,porque la naturaleza los degrada o en el
vertedero no tienen transformaciones físicas ,químicas ni biológicas
importantes.Ejemplos:escombros,fibras,gravas,cerámicas,ladrillos.Se pueden usar
como relleno en obras públicas o recubrirlos de tierra y plantas en
vertederos.
-Residuos tóxicos y peligrosos:
sustancias inflamables,corrosivas,tóxicas o
que producen reacciones químicas,originando peligros para la salud o el medio
ambiente.Pueden ser sólidos,líquidos o gaseosos.
Operaciones a realizar
con los residuos:
-Reducción en origen:
que se generen menos residuos o parte
de ellos se usen en otros procesos de fabricación.
-Tratamiento:
depende
del estado del residuo:
-Tratamientos
físicos:
separar el residuo del resto con
filtros,centrifugado,decantado…
-Químicos:
neutralizar
el residuo tóxico haciéndolo reaccionar con determinados reactivos.
-Biológicos:
para
residuos sólidos o líquidos orgánicos.Se hacen fermentar o se meten en
digestores,tanques en los que se dejan para ser transformados por
microorganismos y se descompongan en sustancias más simples y
estables.
-Incineración:
se introducen en hornos especiales, se reducen su volumen y se
obtiene energía térmica.
-Vertido controlado:
el emplazamiento del vertedero se debe
estudiar para evitar que los materiales contaminen aguas o tierras a través de
filtraciones.
