TEMA 4: MATERIALES DE USO TÉCNICO.

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1 TEMA 4: MATERIALES DE USO TÉCNICO. 1.- INTRODUCCIÓN. 2.- LAS MATERIAS PRIMAS, MATERIALES Y PRODUCTOS TECNOLÓGICOS. 3.- CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES. 4.- PROPIEDADES DE LOS MATERIALES. 5.- LA MADERA PROPIEDADES DE LA MADERA PROCESO DE OBTENCIÓN DE LA MADERA CLASIFICACIÓN DE LA MADERA LA MADERA NATURAL LA MADERA ARTIFICIAL ÚTILES, HERRAMIENTAS Y MÁQUINAS UNIONES Y ACABADOS. 6.- BIBLIOGRAFÍA. 1.- INTRODUCCIÓN. Si miramos a nuestro alrededor podemos observar una gran cantidad de productos que el hombre ha creado a partir de unas necesidades o para poder mejorar su calidad de vida... Aunque muchas veces no somos conscientes de la utilidad de estos productos, estos ya forman parte de nuestra vida cotidiana. En todos ellos se utilizan madera, plástico, metal o vidrio para fabricarlos y se usan estos materiales dependiendo de una serie de propiedades que le otorgarán al producto unas características singulares. En este tema conoceremos todos los tipos de materiales que existen para la fabricación de objetos y sus características, así podremos elegir para cada uno de nuestros proyectos los materiales idóneos para cada pieza. 2.- LAS MATERIAS PRIMAS, MATERIALES Y PRODUCTOS TECNOLÓGICOS. Las materias primas son las sustancias que se extraen directamente de la naturaleza. Por tanto podemos tener varios tipos de materias primas dependiendo de su procedencia: Materias primas animales: lana, seda, pieles,... Materias primas vegetales: madera, corcho, algodón, lino, esparto,... Materias primas minerales: arcilla, arena, mármol, mineral de hierro,... Los materiales son las materias preparadas y disponibles para elaborar directamente cualquier producto. Estos materiales se obtienen mediante la transformación físico - química de las materias primas. Se puede decir que los materiales no están disponibles en la naturaleza tal cual como los conocemos nosotros, sino que antes de usarlos han sufrido una transformación. Los productos tecnológicos son los objetos, utensilios, etc., creados por el hombre para poder satisfacer sus necesidades y mejorar su calidad de vida. Para elaborar un producto tecnológico, se extraen primeramente de la naturaleza las materias primas, posteriormente, dichas materias primas se transforman en materiales, por último con estos materiales se fabrican los productos. Página 1 de 9

2 PROFESOR: JOSÉ Fco. PASTOR MARTÍNEZ IES JOSÉ MARTÍNEZ AZORÍN 1º ESO TECNOLOGÍA 3.- CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES. Como vimos al principio del tema, los objetos están fabricados por una gran variedad de materiales, que se pueden clasificar siguiendo diferentes criterios: a) Según su origen: Materiales naturales: aquellos que se encuentran en la naturaleza, como el algodón, la madera, el cobre,... Materiales sintéticos: son aquellos creados por personas a partir de los materiales naturales: el hormigón, el vidrio, el papel, los plásticos... b) Según sus propiedades: Maderas: Se obtienen a partir de la parte leñosa de los árboles. El abeto, el pino, el nogal, el roble, son algunos ejemplos. No conducen el calor ni la electricidad, son fáciles de trabajar, las aplicaciones principales son la fabricación de muebles, estructuras y embarcaciones. Maderas prefabricadas: o Tableros contrachapados: láminas de manera unida entre sí mediante resinas sintéticas. o Tableros aglomerados: mezclado virutas y restos de madera triturada que después serán encoladas a presión. o Tableros de fibras DM: molienda de las astillas se obtienen pequeños hilos leñosos que se comprimen y se unen mediante un adhesivo de resina sintética para formar el tablero. Resistentes a la humedad, superficie pulida y textura fina. Metales: Se obtienen a partir de determinados minerales. El acero, el cobre, el estaño, el aluminio son ejemplos claros. Son buenos conductores del calor y la electricidad, se utilizan para fabricar estructuras y piezas de máquinas, herramientas, elementos de unión, componentes electrónicos,... o Ferrosos: contienen hierro, son el acero y la función. o No ferrosos: no contienen hierro; son el cobre, el bronce, el latón, el cinc y el aluminio. Plásticos: Se obtienen mediante procesos químicos a partir del petróleo, gas natural y carbón; y también de las materias vegetales y las proteínas animales. Ejemplos de plásticos son: el PVC, el PET, el metacrilato. Son ligeros, malos conductores del calor y de la electricidad y sus principales aplicaciones son la fabricación de bolígrafos, bolsas, carcasas, envases... Pétreos: Se obtienen de las rocas en las canteras, como por ejemplo el mármol, el granito...son pesados y resistentes, difíciles de trabajar y buenos aislantes del calor y la electricidad. Se utilizan en encimeras, fachadas y suelos de edificios etc. Vidrios y cerámicas: Se obtiene la cerámica a partir de arcillas y arenas mediante cocción y moldeado, el vidrio se obtiene mediante mezclado de arena, caliza y sosa. Son duros y frágiles, además de gozar de transparencia (los vidrios). Se utilizan en vajillas, ladrillos, cristales, ventanas, puertas... Materiales Textiles: Se hilan y tejen fibras de orígenes vegetales, animales y sintéticos. Ejemplos: algodón, lana, nailon... Son flexibles y resistentes, fáciles de trabajar y se usan para la fabricación de ropas, toldos PROPIEDADES DE LOS MATERIALES. Las propiedades de un material se definen como el conjunto de características que hacen que se comporte de una manera determinada ante estímulos externos como la luz, el calor, la aplicación de fuerzas, el medio ambiente, la presencia de otros materiales, etc. Conductividad eléctrica, térmica y acústica. Dilatación térmica: aumento de tamaño que experimenta un material cuando aumentar Tª. Página 2 de 9

3 PROFESOR: JOSÉ Fco. PASTOR MARTÍNEZ IES JOSÉ MARTÍNEZ AZORÍN 1º ESO TECNOLOGÍA Fusibilidad: es la capacidad de un material para pasar de estado sólido a líquido al aumentar su Tª. Elasticidad: capacidad de los materiales de recuperar su forma original cuando una fuerza deja de actuar sobre ellos. Maleabilidad y ductilidad: ciertos materiales pueden extenderse en láminas e hilos, respectivamente. Resistencia mecánica: la capacidad de un material para soportar fuerzas externas sin romperse. Tenacidad: se refiere a la resistencia que ofrece un material a romperse cuando es golpeado. La propiedad contraria se denomina fragilidad. Dureza: es la resistencia que opone un material a ser rayado. Permeabilidad: es la capacidad que presentan algunos materiales para dejar que se filtren a través de ellos agua u otros líquidos. Oxidación: es la facilidad con que un material se oxida. a) Propiedades físicas: estas propiedades se ponen de manifiesto ante estímulos como la electricidad, la luz, el calor o la aplicación de fuerzas. Propiedades eléctricas: Son las que determinan el comportamiento de un material ante el paso de la corriente eléctrica. La conductividad eléctrica es la propiedad que tienen los materiales de transmitir la corriente eléctrica. Se distinguen de esta manera en materiales conductores y materiales aislantes. Todos los metales son buenos conductores de la corriente eléctrica y los materiales plásticos y maderas se consideran buenos aislantes. Propiedades ópticas: Se ponen de manifiesto cuando la luz incide sobre el material. Dependiendo del comportamiento de los materiales ante la luz, tenemos: Materiales opacos: no se ven los objetos a través de ellos, ya que no permiten el paso de la luz. Materiales transparentes: los objetos se ven claramente a través de estos, pues dejan que pase la luz. Materiales translúcidos: estos materiales permiten el paso de la luz, pero no permiten ver con nitidez lo que hay detrás de ellos. Propiedades térmicas: Determinan el comportamiento de los materiales ante el calor. La conductividad térmica es la propiedad de los materiales de transmitir el calor. Algunos materiales como los metales son buenos conductores térmicos, mientras que algunos plásticos y la madera son buenos aislantes térmicos. La dilatación, consiste en el aumento de tamaño que experimentan los materiales con el calor, la contracción consiste en la disminución de tamaño que experimentan los materiales cuando se desciende la temperatura y la fusibilidad es la propiedad de los materiales de pasar del estado sólido al líquido al elevar la temperatura. Propiedades mecánicas: Describen el comportamiento de los materiales cuando se los somete a la acción de fuerzas exteriores. o La elasticidad es la propiedad de los materiales de recuperar su tamaño y forma originales cuando deja de actuar sobre ellos la fuerza que los deformaba. o La plasticidad es la propiedad de los cuerpos para adquirir deformaciones permanentes cuando actúa sobre ellos una fuerza. o La dureza, se define como la resistencia que opone un material a ser rayado. o La tenacidad y fragilidad, son la resistencia o fragilidad que ofrecen los materiales a romperse cuando son golpeados. o La resistencia mecánica, es la propiedad de algunos materiales de soportar fuerzas sin romperse, es decir es la que presenta un cuerpo ante fuerzas externas: Tracción Compresión Cizalladura Flexión Torsión Propiedades acústicas: Son las propiedades que determinan el comportamiento de los materiales ante un estímulo externo como el sonido. La conductividad acústica es la propiedad de los materiales a transmitir el sonido. Página 3 de 9

4 Propiedades químicas: Se manifiestan cuando los materiales sufren una transformación debido a su interacción con otras sustancias. o Oxidación: Es la propiedad química que más nos interesa, pues es la facilidad que tiene un material de oxidarse, es decir, de reaccionar con el oxígeno del aire o del agua. Los metales son los materiales que más fácilmente se oxidan. Propiedades ecológicas: según el impacto que los materiales producen en el medio ambiente, se clasifican en: o Reciclables: son los materiales que se pueden reutilizar. El vidrio, el papel, el cartón, el metal y los plásticos son ejemplos de materiales reciclables. o Tóxicos: Esto materiales son nocivos para el medio ambiente, ya que pueden resultar venenosos para los seres vivos y contaminan el agua, el suelo y la atmósfera. o Biodegradables: Son aquellos materiales que con el paso del tiempo se descomponen de forma natural. o Renovables: Son las materias primas que existen en la naturaleza de forma ilimitada, como el sol, las olas, las mareas, el aire... y por el contrario están las no renovables, pues pueden agotarse, como el petróleo, el carbón, Otras propiedades: o La densidad, es la relación que existe entre la masa de un objeto y su volumen. o La porosidad, es la propiedad que presentan los materiales que tienen poros (huecos en su estructura) e indica la cantidad de líquido que dicho material puede absorber o desprender. La madera y los materiales pétreos y cerámicos son porosos. o La permeabilidad, es la propiedad de los materiales que permiten filtrar a través de ellos líquidos. Los que no permiten el paso de los líquidos se denominan impermeables. 5.- LA MADERA. La madera es una materia prima de origen vegetal, que constituye los tallos leñosos (troncos) de árboles y arbustos. Está formada por fibras de celulosa (sustancia que conforma el esqueleto de los vegetales), y lignina que le proporciona rigidez y dureza. En el siguiente esquema vemos cuales son las partes del árbol: Médula: Parte central. Sin resistencia. Duramen: Madera seca, consistente de color oscuro. De donde se obtiene la mayor parte de la madera de uso. Albura: o leño. Madera de reciente formación menos resistente que el duramen. Cámbium: Capa fina y transparente que sigue a la albura. Corteza: Capa exterior del tronco. Protege a la planta del exterior PROPIEDADES DE LA MADERA. La madera es un material fuerte al tiempo que elástico, moldeable, agradable al tacto, de variedades de una gran atractivo, buen aislante, cálido y capaz de admitir una gran cantidad de terminaciones y acabados. Y además presenta las siguientes propiedades: La densidad de la madera es menor que la del agua. Está comprendida entre 0,3 g/cm³ y 0,9 g/cm³. La madera seca es un buen aislante eléctrico. Es un material poroso. Los cambios de humedad afectan a la madera: se hincha cuando aquella aumenta y se contrae cuando disminuye. Esto hace que la madera pueda sufrir deformaciones. Es un buen aislante térmico, aunque arde con facilidad. Es un conductor acústico. Página 4 de 9

5 Presenta buena resistencia mecánica a los esfuerzos de tracción, compresión y flexión. Es dúctil, maleable y tenaz, es decir es deformable (láminas) y opone gran resistencia a romperse y deformarse. La madera es renovable, biodegradable y reciclable PROCESO DE OBTENCIÓN DE LA MADERA. La madera se obtiene talando árboles, operación denominada tala. La tala de los árboles debe hacerse de forma controlada, ya que es una de las pocas fuentes de energía que podemos renovar. Sería necesario plantar un árbol por cada uno que se talase. Hay dos formas: - 1º talado por zonas: se delimita una zona y se cortan todos los árboles que contiene. Esta zona se debe repoblar con nuevos árboles de la misma especie y esperar a que tengan el tamaño adecuado para volver a talar. - 2º talado individual: se talan, intercalados, los árboles que tienen la edad adecuada. De esta forma se rompe menos el hábitat de las especies animales que viven en la zona. Por supuesto por cada árbol plantado debe plantarse uno nuevo. La madera sufre una serie de transformaciones desde que se tala el árbol hasta que se llega a sus formas comerciales. Estas transformaciones son: 1. Talado: mediante sierras mecánicas o hachas. 2. Poda: en el mismo lugar en el que se tala el árbol, se eliminan todas las ramas y raíces. 3. Transporte: los troncos son transportados por carretera, ferrocarril o por agua a la serrería. 4. Descortezado: se produce en la cadena de rodillos en la serrería. 5. Tronzado: los troncos se cortan en tablas o tablones de determinadas medidas. se llevan a cabo en la serrería. No todos los troncos se despiezan de la misma manera, depende de las características del tronco (grietas y heridas) y del uso que se le quiera dar a la madera. En el aserradero se genera una gran cantidad de restos de madera que se reciclan, bien como combustible, bien como materia prima para la producción de derivados. 6. Secado: se reduce la cantidad de agua de la madera antes de trabajarla. Evitando así deformaciones y variaciones en sus dimensiones. La madera seca es más duradera y ligera. El secado se puede llevar a cabo de manera natural, al aire libre, o de manera artificial, en unos grandes hornos por los que circula aire caliente y húmedo, o bien combinando ambos procedimientos. 7. Cepillado: con este proceso se eliminan las irregularidades, y se da a la madera un buen acabado CLASIFICACIÓN DE LA MADERA. Los almacenes y tiendas especializadas en madera tienen a la venta gran variedad de maderas y derivados de ésta, que es importante distinguir para utilizar las más adecuadas en cada momento. Existen tantas variedades de madera como tipo de árboles. Sin embargo, no todas son adecuadas para trabajos de carpintería; en algunos casos son demasiado blandas o se deterioran con facilidad. Además, se pueden utilizar tableros realizados con fibras prensadas y recubiertos de una fina lámina de madera maciza para abaratar su costo LA MADERA NATURAL. La madera natural es la que se obtiene directamente de los troncos de los árboles y, una vez debidamente cortada, se utiliza en la industria. La madera natural se clasifica en: duras y blandas. a) Las maderas duras: son más caras y difíciles de trabajar, por lo que se emplean para fabricar parqué y tarimas para los suelos, mangos de herramientas, muebles, etc. Proceden de árboles de hoja caduca. Su crecimiento es muy lento y desarrollan troncos muy gruesos, además contienen poca resina. Presentan una gran variedad de colores y son compactas y muy resistentes a esfuerzos mecánicos. Las más empleadas son el haya, el roble, el nogal, la caoba, etc. b) Las maderas blandas: son más baratas y se pueden trabajar más fácilmente que las duras. Con ellas se fabrican tablas para embalajes, vigas para la construcción, los marcos de las puertas y ventanas, etc. Proceden de árboles de hojas persistentes con forma de aguja y crecimiento rápido. Sus maderas son muy resinosas y suelen presentar u color pálido o castaño claro. Las más empleadas son el chopo, el pino, el abeto, etc LA MADERA ARTIFICIAL. Página 5 de 9

6 Llamamos maderas artificiales a aquellas obtenidas por medios industriales, teniendo como materia prima la madera natural y adhesivos especiales (pegamentos). A este tipo de maderas se le llaman también derivados de la madera, estos NO se obtienen directamente del corte de los troncos, sino a partir de láminas fibras o virutas de madera prensadas y encoladas. Entre estos derivados se encuentran: a) Las maderas prefabricadas: son fáciles de trabajar, tienen amplia gama de medidas y acabados y no son atacados por parásitos. Además la mayoría de ellas están elaboradas con restos de maderas, lo que contribuye a la protección del medio ambiente y hace que resulten económicamente más rentables. Destacan las siguientes: Tableros contrachapados: formados por varias chapas finas de madera que se superponen, se encolan y se prensan. Muy sensibles a la humedad y a la temperatura. Tableros aglomerados: se elaboran con virutas de madera adheridas entre sí con cola y prensadas. Tableros de fibra: se obtienen moliendo las astillas, las fibras obtenidas de la pasta de madera, se encolan y se prensan en caliente formando un conglomerado. Los tableros aglomerados de fibras se fabrican con diferentes grados de densidad: media (DM) y baja (DB). Son muy resistentes a la humedad y no se pudren. Táblex: se obtienen a partir de restos de maderas: residuos procedentes del aserradero, recortes sobrantes, tablas y listones en desuso b) Materiales celulósicos: son aquellos que han sido elaborados con la celulosa de la madera. El papel: es el más importante. El proceso de fabricación del papel es el siguiente: la madera se tritura y se mezcla con agua y productos químicos para ser transformados en pasta de celulosa, esta es prensada y laminada a máquina hasta convertirla en una banda de papel. El cartón: está constituido, o bien por una plancha gruesa de pasta de papel endurecida, o bien por un conjunto de varias hojas de papel superpuestas y adheridas que forman una sola hoja gruesa. Papel de seda. Cartulina ÚTILES, HERRAMIENTAS Y MÁQUINAS. Para fabricar un objeto de madera se han de seguir una serie de operaciones ordenadas que requieren el manejo de determinadas herramientas, útiles y máquinas. Página 6 de 9

7 1.- Medir 2.- marcar y trazar 3.- cortar 4.- perforar 5.- tallar y rebajar 6.- debastar y afinar 7.- unir piezas 8.- pintar UNIONES Y ACABADOS. Las piezas pueden unirse de muchas formas, dependiendo del efecto que queramos conseguir: Pegado o encolado: con la cola de contacto o con pegamento termofusible. Página 7 de 9

8 Con clavos o grapas: tienen el inconveniente de que la unión es difícil de desmontar y, además, estropean la madera. Con tornillos: esta forma de unión tiene la ventaja de que es desmontable. Ensambles: antes de unir las piezas, hay que dar la forma adecuada a la zona de cada una de las piezas por donde se va a producir la unión. Bisagras: constan de dos hojas de metal unidas mediante un eje común que permite el giro de estas. El acabado de piezas es necesario tanto para proteger su superficie como para mejorar o cambiar su aspecto. Los acabados en madera se hacen mediante cuatro operaciones: Limado. Esta operación se emplea para redondear esquinas y aristas, realizar hendiduras o rebajar un poco una pieza que no encaja bien. Para limar se emplean limas y escofinas; las primeras son fundamentalmente para metales y las segundas para madera. Preparación de las superficies. Toda superficie necesita una preparación antes de aplicar sobre ella cualquier forma de acabado. Esta preparación consiste básicamente en alisar la superficie, limpiarla y tapar las grietas o hendiduras. Las superficies se alisan lijándolas, con lo que se eliminarán las posibles marcas, rugosidades y manchas que pudieran tener. Los huecos, grietas y hendiduras, así como las uniones entre las piezas se rellenan con pasta de madera. Lijado. Se lleva a cabo con papel de lija, a mano o con ayuda de una lijadora. Se emplea para pulir la superficie de la madera y conseguir una textura lisa y suave. Recubrimiento de superficies. Puede llevarse a cabo mediante pintado, barnizado. 6.- BIBLIOGRAFÍA. TECNOLOGÍAS Editorial Oxford. WEB: 1. Tecno (actividades): 2. ZONA CLIC (actividades): (Biblioteca de actividades - buscar actividades - act. tecno 1º ESO) ACTIVIDADES 1.- Clasifica estos materiales según sean matariles naturales o artificiales: Madera - papel plástico petróleo agua - hormigón nailon - lana. 2.- Clasifica estas materias primas según sea su origen: Corcho- arena- lana- esparto- mármol- madera- seda- piel- algodón lino arcilla- mineral de hierro. 3.- Empareja cada material o producto con la matera prima de que se origina: Hoja de papel Botella de plástico Pañuelo de seda Estantería Jersey de lana Ovillo de algodón Libro madera petróleo lana seda algodón 4.- Completa: Las maderas se obtienen de. Los materiales plásticos se obtienen a partir del. Los materiales metálicos se extraen de los que forman parte de las. Los materiales pétreos se extraen de las. Los materiales cerámicos se obtienen moldeando y luego cociéndola a altas. 5.- Relaciona cada material con el grupo al que pertenece: PVC Madera Mármol Materiales metálicos Página 8 de 9

9 Arcilla Materiales plásticos Seda Materiales pétreos Bronce Materiales cerámicos Contrachapado Materiales textiles 6.- Une con la definición correcta: TRACCIÓN Esfuerzo que retuerce un objeto. COMPRESIÓN Esfuerzo que acorta un objeto o cuerpo FLEXIÓN Esfuerzo que alarga un cuerpo. TORSIÓN Esfuerzo que produce que un cuerpo se flexione. 7.- Escribe si son VERDADERAS o FALSA las siguientes afirmaciones, y aquellas afirmaciones que sean falsas, indicar por qué lo son: a) Si acorto un muelle estoy empleando un esfuerzo de tracción. b) Si utilizar un destornillador realizo un esfuerzo de torsión. c) Si juego con un yoyo estoy aplicando una fuerza de flexión. d) Si me subo a un trampolín realizo un esfuerzo de flexión. e) Si acorto un muelle estoy aplicando un esfuerzo de compresión. f) Si juego con un yoyo estoy empleando un esfuerzo de tracción. g) Si escurres una fregona estás aplicando una fuerza de torsión. 8.- Nombra 5 productos tecnológicos elaborados con madera. Por ejemplo: una silla: 9.- Marca la casilla que corresponda a cada material: MATERIAL RECICLABLE TÓXICO BIODEGRADABLE Papel Mercurio Plástico Fruta Vidrio 10.- Cuáles son las dos sustancias principales que forman la madera? 11.- Anota en tu cuaderno las partes que componen el tronco del árbol, comenzando desde la capa más externa. Realiza un dibujo Indica si las siguientes afirmaciones acerca de la madera son verdaderas. En caso contrario, explica por qué no: a) Es un buen conductor del calor y de la electricidad. b) Es un aislante acústico. c) Es un material reciclable, biodegradable, renovable Cuál crees que puedes más caro, un tablero de pino, o de haya?, Por qué? 14.- A qué llamamos madera natural? Clasifica las siguientes maderas naturales, según sean maderas duras o maderas blandas: El chopo, el haya, el abeto, la caoba, el roble, el pino, el cerezo. 15. Indica cuatro formas comerciales en las que se presenta la madera natural En qué consiste el contrachapado?, Cómo se forma el aglomerado?, Y un tablero de DM? 17.- Qué ventajas ofrece la utilización de maderas prefabricadas? 18.- Nombra los útiles y herramientas para medir, trazar y marcar Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas; en caso contrario, explica por qué no los son: a) Los serruchos se utilizan para cortar maderas de grandes dimensiones con poca precisión. b) Con la segueta se pueden realizar cortes tanto rectos como curvos Indica los distintos útiles y herramientas que se tipifican en los siguientes apartados: a) Herramientas para perforar. b) Herramientas para desbastar. c) Útiles para sujetar. d) Máquinas-herramientas para serrar. Página 9 de 9