LOS MATERIALES, NATURALES Y ELABORADOS

MATERIALES

Son sustancias útiles que nos sirven para fabricar los objetos que nos rodean.

En el ambiente de la construcción, un material puede ser un bloque de materia oun componente que se utiliza para edificar ya sea un edificio o cualquier otra construcción.

El uso que se le da al término en la ingeniería, define a los materiales como sustancias concualidades útiles que pueden ser térmicas, mecánicas o de otra clase.

LOS MATERIALES SE PUEDEN CLASIFICAR SEGÚN SU ORIGEN

• Materiales naturales o materias primas: Son aquellos que se obtienen directamente de lanaturaleza, como plantas, animales, rocas y suelo. Se utilizan tal cual como seencuentran, sin sufrir alteraciones provocadas por el hombre, por ejemplo: arena, agua,piedras, petróleo, lana, madera, algodón, caucho, etc.

• Materiales elaborados o artificiales: Aquellos materiales naturales que necesitan de unproceso de transformación para poder ser utilizados, como el papel, cartón, hormigón,plástico, goma, nylon y cuero.

MATERIALES NATURALES“ORIGEN VEGETAL”

Los materiales de origen vegetal se obtienen de las plantas. Porejemplo, el algodón y la madera.

MATERIALES NATURALES “ORIGEN ANIMAL”

Los materiales de origen animal provienen de los animales. Porejemplo, el cuero que se obtiene de la piel de los animales y laseda que se obtienen de los gusanos de seda.

MATERIALES NATURALES “ORIGEN MINERAL”

Los materiales de origen mineral se obtienen de minerales yrocas. Por ejemplo, el hierro y el mármol, metales no férricos(cobre, plomo, aluminio, zinc)

MADERA

Composición: La madera está compuesta básicamentepor celulosa (50 a 60%), lignina (15 a 25%) que es la queda rigidez y dureza al árbol y otros como resina, almidón,taninos, agua, etc.

Propiedades de la madera: La madera tiene unaestructura fibrosa en la que sus células se agrupan ensentido paralelo al eje del árbol. Esto le confiere uncomportamiento anisótropo. Dureza: Es la mayor omenor resistencia que oponen los cuerpos a ser rayadoso penetrados. Las maderas fibrosas son las mas duras ylas porosas las mas blandas. Las más duras tiene tonososcuros y anillos de crecimientos muy juntos.

Resistencia mecánica: Capacidad de un material parasoportar esfuerzos sin deformarse ni romperse.

PROPIEDADES MECÁNICAS DE LA MADERA

Tipos de esfuerzos 1 Tracción. Se produce cuando sobreun material actúan dos fuerzas que tiene la mismadirección y sentido opuesto que tienden a estirarlo. Lamadera tiene una elevada resistencia a la tracción en ladirección paralela a la fibra y muy baja en direcciónperpendicular a ella. 2. Compresión. Se producecuando sobre un material actúan dos fuerzas que tienenla misma dirección y sentido opuesto que tienden aaplastarlo. La madera tiene una resistencia a lacompresión elevada en el dirección paralela a la fibra ybaja en el sentido perpendicular a ella. 3. Flexión. Seproduce cuando sobre un material actúan los efectoscombinados de tracción y compresión sobre carasopuestas del mismo En general, la madera resiste muybien los esfuerzos de flexión, sobre todo las maderasjóvenes y verdes

4. Cizalladura. Se produce cuando sobre un material actúan dos fuerzas iguales con lamisma dirección y sentido contrario situadas en el mismo plano y actuando en el planode sección del material tendiendo a cortarlo. La madera tiene una resistencia a lacizalladura muy baja en dirección paralela a la fibra y una resistencia moderada en ladirección perpendicular. 5 Torsión. Se produce cuando sobre un material actúan dosfuerzas iguales con la misma dirección y sentido, situadas en planos paralelos yactuando en el plano de sección del elemento.

Propiedades eléctricas y térmicas: La madera es un buen aislante eléctrico y térmicocuando está seca.

ALUMINIO

Elemento químico metálico, de símbolo Al, númeroatómico 13, peso atómico 26.9815, que pertenece algrupo IIIA del sistema periódico. El aluminio puro esblando y tiene poca resistencia mecánica, pero puedeformar aleaciones con otros elementos para aumentar suresistencia y adquirir varias propiedades útiles. Lasaleaciones de aluminio son ligeras, fuertes, y de fácilformación para muchos procesos de metalistería; sonfáciles de ensamblar, fundir o maquinar y aceptan granvariedad de acabados. Por sus propiedades físicas,químicas y metalúrgicas, el aluminio se ha convertido enel metal no ferroso de mayor uso.

El aluminio es el elemento metálico más abundante en laTierra y en la Luna, pero nunca se encuentra en formalibre en la naturaleza. Se halla ampliamente distribuido enlas plantas y en casi todas las rocas, sobre todo en lasígneas, que contienen aluminio en forma de minerales dealuminio silicato.

Cobre

Elemento químico, de símbolo Cu, con número atómico 29; unode los metales de transición e importante metal no ferroso. Suutilidad se debe a la combinación de sus propiedades químicas,físicas y mecánicas, así como a sus propiedades eléctricas y suabundancia. El cobre fue uno de los primeros metales usados porlos humanos.

La mayor parte del cobre del mundo se obtiene de los sulfurosminerales como la calcocita, covelita, calcopirita, bornita yenargita. Los minerales oxidados son la cuprita, tenorita,malaquita, azurita, crisocola y brocantita. El cobre natural, antesabundante en Estados Unidos, se extrae ahora sólo en Michigan.El grado del mineral empleado en la producción de cobre ha idodisminuyendo regularmente, conforme se han agotado losminerales más ricos y ha crecido la demanda de cobre. Haygrandes cantidades de cobre en la Tierra para uso futuro si seutilizan los minerales de los grados más bajos, y no hayprobabilidad de que se agoten durante un largo periodo.

ZINC

El zinc es un metal de color entre blanco azulado y grisplateado. Es duro y frágil a la mayoría de temperaturas,pero se puede hacer maleable por calentamiento a entre100 y 150 grados Celsius.

El zinc se utiliza principalmente como un agente anti-corrosiva en productos de metal. Se utiliza en el procesode galvanización. La galvanización es el recubrimientode otros metales con hierro o acero. Aproximadamente lamitad del zinc que se usa en el mundo es paragalvanización. La galvanización se utiliza para fabricartela metálica, barandillas, puentes colgantes, postes deluz, techos de metal, intercambiadores de calor ycarrocerías de coches.

El zinc se usa como un ánodo en otros metales, enparticular los metales que se utilizan en trabajoseléctricos o que entran en contacto con agua de mar.

Resistencia

Fragilidad

Colabilidad

Tenacidad

Resiliencia

Fatiga

Ductibilidad

Maquinabilidad

Fluencia Maleabilidad

Dureza

Elasticidad

Plasticidad

PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS METALES

MATERIALES ELABORADOS (ARTIFICIALES)

Son los que fabricamos las personas. Para ello, utilizamosmateriales naturales que luego convertimos en artificiales. Porejemplo, con la madera fabricamos papel y con mineralesfabricamos vidrio.

MATERIALES ELABORADOS (ARTIFICIALES)

El plástico y el cartón son materiales artificiales. Los plásticos sefabrican con petróleo y el cartón se fabrica con madera.

ACERO

El acero es básicamente una aleación de combinación de hierroy carbono (alrededor de 0.05% hasta menos de un 2%). Algunasveces otros elementos de aleación específicos tales como el Cr(cromo) o Ni (Níquel) se agregan con propósitos determinados.

CLASIFICACIÓN DEL ACERO

Los diferentes tipos de aceros seclasifican de acuerdo a los elementos dealeación que producen distintos efectosen el acero.

Aceros aleados

Estos aceros contienen una proporcióndeterminada de vanadio, molibdeno yotros elementos, además de cantidadesmayores de manganeso, silicio y cobreque los aceros al carbono normales.

CLASIFICACIÓN DE ACEROS ALEADOS

• Estructurales:

Son aquellos aceros que se emplean para diversaspartes de maquinas, tales como engranajes, ejes ypalancas. Además se utilizan en las estructuras deedificios, construcción de chasis de automóviles,puentes, barcos. El contenido de la aleación variadesde un 0.25 % a un 6%.

• Para herramientas:

Aceros de alta calidad que se emplean enherramientas para cortar y moldear metales y no-metales.

• Especiales:

los aceros de aleación especiales son los acerosinoxidables y aquellos con un contenido de cromogeneralmente superior al 12%. Estos aceros de grandureza y alta resistencia a las altas temperaturas y ala corrosión.

ACEROS INOXIDABLES

Los aceros inoxidables contienencromo, níquel y otros elementos dealeación, que mantienen brillantes a laherrumbre y oxidación a pesar de laacción de la humedad o de ácidos ygases corrosivos. Algunos acerosinoxidables son muy duros; otros sonmuy resistentes y mantienen esaresistencia durante largos periodos atemperaturas extremas. El aceroinoxidable se utiliza para las tuberías ytanques de refinerías de petróleo oplantas químicas.

ACEROS AL CARBÓN

Mas del 90% de todos los aceros son aceros al carbón. Estosaceros contienen diversas cantidades de carbono y menos del1.65% de manganeso, el 0.60% de silicio y 0.60% de cobre.Entre los productos fabricados de aceros al carbono figuranmaquinas, carrocerías de automóvil, la mayor parte de lasestructuras de construcción de acero, cascos de buques.

CLASIFICACIÓN DE ACEROS AL CARBÓN

A) Acero al bajo carbono: tambiénconocido como el acero suave odulce tiene menos de 0.30% decarbono.

B) Acero al medio carbono: tiene de0.30% a 0.60% de carbono. Esgeneralmente utilizado enaplicaciones que requieren unaresistencia más elevada.

C) Acero al alto carbono: tiene más de0.60% de carbono. Se utiliza por logeneral para partes que requierenresistencia mecánica, dureza, yresistencia al desgaste.

LATÓN

El latón, es una aleación de Cobre y Zinc quese realiza en crisoles o en un horno dereverbero a una temperatura de fundición deunos 980 ºC. Las proporciones de Cobre yZinc pueden ser variadas para crear unrango de latones con propiedades variables.En los latones industriales el porcentaje deZn se mantiene siempre entre el 30 y 40%.Su composición influye en las característicasmecánicas, la fusibilidad, y la capacidad deconformación por fundición, forja,estampación y mecanizado.

USOS DEL LATÓN

a) Autopartes

b)Piezas para maquinaria en general.

c)Válvulas de bombas de alta y baja presión,rotores, accesorios para vapor, cojines de fricción, barras de deslizamiento

d) Bulonería: tuercas, tornillos y arandelas.

e)Fabricación de piezas para el armado de productos industrializados en general.

f)Fabricación de candados y cerraduras.

Eléctrico.a) Morsetería

VIDRIO

Vidrio (industria), sustancia amorfa fabricada sobre todo a partir desílice (SiO2) fundida a altas temperaturas con boratos o fosfatos.También se encuentra en la naturaleza, por ejemplo en la obsidiana, unmaterial volcánico, o en los enigmáticos objetos conocidos comotectitas. El vidrio es una sustancia amorfa porque no es ni un sólido niun líquido, sino que se halla en un estado vítreo en el que las unidadesmoleculares, aunque están dispuestas de forma desordenada, tienensuficiente cohesión para presentar rigidez mecánica. El vidrio se enfríahasta solidificarse sin que se produzca cristalización; el calentamientopuede devolverle su forma líquida. Suele ser transparente, pero tambiénpuede ser traslúcido u opaco. Su color varía según los ingredientesempleados en su fabricación.

El vidrio fundido es maleable y se le puede dar forma mediantediversas técnicas. En frío, puede ser tallado. A bajas temperaturas esquebradizo y se rompe con fractura concoidea (en forma de concha demar).