MATERIALES PARA LA FABRICACIÓN DE OBJETOS Etapas del desarrollo humano relacionadas con el material característico utilizado en cada una de ellas. EDAD DE PIEDRA -----------------------------------------HACHAS, FLECHAS, ARPONES, ETC EDAD DE BRONCE ----------------------------------------ALEACIÓN DE COBRE Y ESTAÑO (BRONCE) EDAD DE HIERRO ----------------------------------------- HERRAMIENTAS Y UTENSILIOS MUCHO MÁS RESISTENTES ÉPOCA ACTUAL -------------------------------------------- SILICIO? M. NATURALES CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES Los obtenidos directamente de la naturaleza y a partir de los cuales se fabrican los demás productos (madera, lana, arcilla, oro, etc.) M. ARTIFICIALES Aquellos obtenidos a partir de varios materiales, donde la mayoría de ellos sean de origen natural (el hormigón utilizado en la construcción). M. SINTÉTICOS Aquellos fabricados a partir de materiales artificiales, no se obtienen directamente de la naturaleza ni ellos, ni ninguno de sus componentes (los plásticos). 1
PROPIEDADES DE LOS MATERIALES P. SENSORIALES: Productos más o menos agradables por su tacto por el olor, por su color, por el brillo, etc. En general por aquellas características que captan nuestros sentidos. P. ÓPTICAS Lo materiales reaccionan de forma distinta cuando incide sobre ellos la luz. Clasificándose en opacos, transparentes o translucidos. Hay algunos materiales especiales que reaccionan de forma específica ante la presencia de la luz como las resistencias LDR (aumentando o disminuyendo sus valores) o las placas solares fotovoltaicas (transformándola en impulsos eléctricos). P. TÉRMICAS Comportamiento de los materiales frente al calor. Hay algunos se son buenos conductores del calor (los metales) y otros que evitan el paso a través de ellos, los denominados aislantes (madera, vidrio, plásticos, etc.) P.MAGNETICAS Capacidad que tienen algunos materiales (ferrosos y sus aleaciones) de ser atraídos por un imán o de adquirir ellos mismos propiedades magnéticas. P. QUÍMICAS Cómo reaccionan los materiales ante los agentes químicos externos. Una de las más importantes son la oxidación o corrosión (metales) la degradación (plásticos) o en general, la resistencia de los materiales al contacto con diferentes ácidos. P. MECÁNICAS Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Maleabilidad. Dureza. Fragilidad. Tenacidad. Fatiga. Maquinabilidad. Acritud. Colabilidad. Resiliencia. Dibujos y definiciones del libro de texto. 2
En qué consisten Varios ejemplos para cada uno de ellos Tecnología Industrial I ESFUERZOS A LOS QUE PODEMOS SOMETER LOS MATERIALES 1. Tracción 2. Compresión 2.1. Pandeo 3. Flexión 4. Torsión 5. Cortadura PRINCIPALES ENSAYOS EN LOS MATERIALES a) E. TRACCIÓN Estirar una probeta lentamente hasta que se rompa. Tensión de rotura σ R = F R /S La Fuerza en N y la sección en m 2 (SI) b) E. DUREZA. Incrustar sobre un material una pieza (bola, cono o pirámide) y analizar su impronta. Tipos de escalas: Brinell. Con bolas y midiendo el diámetro de la huella. Vickers. Con pirámide regular de base cuadrada, midiendo la diagonal. Rockwell. Tipo B (con bola). Tipo C (con cono) c) E. RESILIENCIA Consiste en medir la energía necesaria para romper la probeta de un materia con un solo impacto. Energía potencial inicial E pi = m g h 1 Energía potencial residual E pr = m g h 2 Energía absorbida E pi - E pr = m g h 1 - m g h 2 = m g (h 1 - h 2 ) d) E. FATIGA Resistencia de la probeta de un material a esfuerzos repetitivos y alternativos. El ensayo se realiza, flexionando y haciendo girar simultáneamente una probeta. El número de revoluciones que ha girado antes de romperse es límite de rotura por fatiga. 3
CRITERIOS PARA LA ELECCIÓN DE ADECUADA DE MATERIALES Propiedades Se debe tener un conocimiento amplio y profundo de las propiedades de los materiales para así poder fabricar un objeto concreto con el mejor resultado. Por ejemplo, en la fabricación de una prenda textil, habrá que tener en cuenta diferentes aspectos, como: si es para mujer o para hombre, si se va a utilizar como prenda de trabajo, la edad de las personas a las que va dirigida, etc. Esfuerzos Se debe conocer a que esfuerzo o esfuerzos va a estar sometido el objeto durante su uso Como premisa y siempre dentro de un uso lógico, nos debemos de poner SIEMPRE el caso más desfavorable. Por ejemplo, una silla está diseñada para una sola persona, pero en alguna ocasión puede haber más de una? Otro ejemplo podría ser la primera planta de una sala de fiesta. La capacidad de la misma ha podido estar prevista para 100 personas pero en alguna ocasión, pudieran estar 120? Un mismo objeto o pieza puede estar sometido simultáneamente a diferentes esfuerzos. Po ejemplo, el pilar de una vivienda con viento lateral, una farola cuando sopla el viento, el trampolín de la figura del libro. Diseño Un mismo objeto, utilizado de una manera o utilizado de otra puede ser más o menos eficaz. Por ejemplo un tablón de sección rectangular, resiste mejor la flexión colocado de canto, que plano. 4
USO RACIONAL DE LOS MATERIALES Los materiales que se emplean para fabricar los productos pueden ser de dos tipos: Renovables. Materiales en los que con un uso racional no se agotan, la naturaleza los regenera. Madera, algodón papel, etc. No renovables. Materiales extraídos del interior de la Tierra, que su consumo continuado a lo largo del tiempo acabará por agotarlos. Hierro, aluminio, cobre, etc. En general, el uso excesivo e indiscriminado de las materias primas puede acarrear dos grandes problemas a) El agotamiento prematuro de dichas materias primas b) Excesivo deterioro del medio ambiente Soluciones adoptadas para aminorar estos problemas: Diseño de nuevos productos. Nuevos diseños de objetos o mejora de los ya existentes, para que con menos cantidad de material puedan resistir igual o mejor los esfuerzos a los que están sometidos. Vigas, botes de refrescos, etc. Reciclado. Cuando se diseñen los productos se deberán tener en cuenta el establecer métodos para que cuando el producto fabricado llegue al final de su vida útil se puedan separar y seleccionar con facilidad las piezas que lo componen para así poder ser reciclados sus materiales. Por ejemplo los automóviles. Reutilización. Consiste en volver a utilizar los productos en su totalidad o por piezas, siempre con unas condiciones de seguridad e higiene óptimas. Por ejemplo en algunas botellas de refrescos, algunas piezas de automóviles, envases de GLP (butano, propano, etc.) 5
RESIDUOS INDUSTRIALES La sociedad industrial actual genera cantidad de residuos, unos se pueden reciclar o reutilizar pero otros muchos NO. Clasificación de los residuos: Inertes. Son aquellos que no presentan ningún riesgo ni para las personas ni para el medio ambiente. Por ejemplo: escombros, fibras textiles, cerámicas, etc. Tóxicos y peligrosos. Son aquellos que pueden originar peligros para la salud o el medio ambiente. Pueden ser inflamables, corrosivas, tóxicas, etc. Pueden estar en estado sólido, líquido o gaseoso. Operaciones a realizar con los residuos: 1. Reducción en origen 2. Tratamientos. 2.1. Tratamientos físicos 2.2. Tratamientos químicos 2.3. Tratamientos biológicos 3. Incineración 4. Vertidos controlados 6
ESFUERZOS TRACCIÓN COMPRESIÓN FLEXIÓN 7
TORSIÓN PANDEO CIZALLADURA O CORTADURA 8
DISEÑO ESFUERZOS COMBINADOS 9
VIGAS Y PILARES 10
Botes y botellas 11