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MATERIALES SUS PROPIEDADES
Empezaremos explicando lo que son las materias primas, los materiales, y un producto
tecnológico. Después veremos los materiales principales y por último todas las
propiedades de los materiales, una a una. Al final tienes un enlace con ejercicios para
que repases con actividades sobre las propiedades de los materiales.
Materia prima: son las sustancias que se extraen directamente de la naturaleza.
Tenemos animales (la seda, pieles, etc) vegetales (madera, corcho, algodón, etc) y
minerales (arcilla, arena, mármol, etc.)
Los materiales: Son las materias primas transformadas mediante procesos físicos y/o
químicos, que son utilizados para fabricar productos. Ejemplo de Materiales son los
tableros de madera, el plástico, láminas de metal, etc.
Los productos tecnológicos son ya los objetos construidos para satisfacer las
necesidades del ser humano. Una mesa, una viga, un vestido, etc.
El proceso sería: primero se extrae la materia prima, posteriormente se convierte en
un material, y con los materiales construimos el producto tecnológico.
Los Principales Materiales son:
Materiales Cerámicos: se obtienen moldeando la arcilla y sometiéndola después a un
proceso de cocción a altas temperaturas. Son ejemplos la cerámica y la porcelana.
Materiales Plásticos: se obtienen a partir del petróleo, el gas natural, las materias
vegetales (como la celulosa) y las proteínas animales. El celofán, el PVC y el caucho
son plásticos. Puedes saber más sobre los plásticos en este enlace: Los Plásticos.
Materiales Metálicos : se obtienen de los minerales que forman parte de las rocas.
Son metales el hierro, el acero, el cobre, el plomo, el estaño y el aluminio, entre otros
muchos. Puedes saber más sobre los materiales metálicos en este enlace: Los Metales.
Maderas : se obtienen de la parte leñosa de los árboles. El abeto, el pino y el castaño,
entre otros, son especies arbóreas aprovechables que existen en la naturaleza. Puedes
saber más sobre la madera en este enlace: Madera.
Materiales Textiles: algunos se obtienen de materias primas naturales como la lana,
el algodón y la seda; otros, como el nailon y la lycra son materiales plásticos.
Materiales Pétreos: se extraen de las rocas en diferentes formas, desde grandes
bloques hasta arenillas. Algunos materiales pétreos son el mármol, la pizarra, el vidrio o
el yeso.
Puedes saber más sobre los Materiales Textiles, Cerámicos y el Vidrio en este
enlace: Materiales Textiles, Cerámicos y el Vidrio.
Lógicamente los materiales se eligen por sus propiedades.
¿Qué son las propiedades de los materiales?
Propiedades de los materiales: son el conjunto de características que hacen que el
material se comporte de una manera determinada ante estímulos externos como la luz, el
calor, las fuerzas, etc.
Veamos las propiedades de los materiales según su clasificación.
Propiedades Eléctricas de los Materiales
Determinan el comportamiento de un material cuando pasa por el la corriente
eléctrica.
Una propiedad eléctrica es la llamada conductividad, que es la propiedad que tienen
los materiales para transmitir la corriente eléctrica. En función de ella los materiales
pueden ser:
Conductores : Lo son si permiten el paso de la corriente fácilmente por ellos
Aislantes: Lo son si no permiten fácilmente el paso de la corriente por ellos.
Semiconductores : se dicen que son semiconductores si solo permiten el paso de la
corriente por ellos en determinadas condiciones. (Por ejemplo si son conductores a
partir de una temperatura determinada y por debajo de esa temperatura son aislantes).
Propiedades Mecánicas
Estas quizás son las más importantes, ya que nos describen el comportamiento de los
materiales cuando son sometidos a las acciones de fuerzas exteriores. Una propiedad
muy general de este tipo es la resistencia mecánica, que es la resistencia que presenta un
material ante fuerzas externas. Algunas más Concretas son:
Elasticidad: propiedad de los materiales de recuperar su forma original cuando deja
de actuar sobre ellos la fuerza que los deformaba. Un material muy elástico, después de
hacer una fuerza sobre el y deformarlo, al soltar la fuerza vuelve a su forma original. Lo
contrario a esta propiedad sería la plasticidad.
Plasticidad: propiedad d los cuerpos para adquirir deformaciones permanentes.
Maleabilidad: facilidad de un material para extenderse en láminas o planchas.
Ductilidad: propiedad de un material para extenderse formando cables o hilos.
Dureza: es la resistencia que opone un material a dejarse rayar por otro. El más duro
es el diamante. Los diamantes solo se pueden rayar con otro diamante. Para medir la
dureza de un material se utiliza la escala de Mohs, escala de 1 a 10, correspondiendo la
dureza 10 al material más duro.
Tenacidad: es la resistencia que ofrece un material a romperse cuando es golpeado.
Fragilidad: seria lo contrario a tenaz. Es la propiedad que tienen los cuerpo de
romperse fácilmente cuando son golpeados. El metal es tenaz y el vidrio es frágil y
duro.
Aquí puedes ver una escala de la dureza de los materiales llamado escala de Mohs
Propiedades Térmicas
Determinan el comportamiento de los materiales frente al calor.
Conductividad térmica: es la propiedad de los materiales de transmitir el calor,
produciéndose, lógicamente una sensación de frió al tocarlos. Un material puede ser
buen conductor térmico o malo.
Fusibilidad: facilidad con que un material puede fundirse (pasar de líquido a solido o
viceversa).
Soldabilidad: facilidad de un material para poder soldarse consigo mismo o con otro
material. Lógicamente los materiales con buena fusibilidad suelen tener buena
soldabilidad.
Dilatación: es el aumento de tamaño que experimenta un material cuando se eleva su
temperatura.
Nota: Las juntas de dilatación (separación) se hacen para que al aumentar de
volumen por el calor el material pueda alargarse sin curvarse.
Propiedades Ópticas
Se ponen de manifiesto cuando la luz incida sobre el material.
Materiales opacos: no se pueden ver los objetos a través de ellos.
Materiales transparentes: los objetos se pueden ver a través de ellos, pues dejan
pasar los rayos de luz.
Materiales translúcidos: estos materiales permiten el paso de la luz, pero no dejan
ver con nitidez a través de ellos. Por ejemplo el papel de cebolla.
Propiedades Acústicas de los Materiales
Determinan la respuesta de los materiales ante el sonido.
Conductividad acústica: es la propiedad de los materiales de transmitir el sonido
Decibelímetro: mide el sonido en decibelios
Propiedades Magnéticas de los Materiales
Ponen de manifiesto el comportamiento frente a determinados metales.
Magnetismo: es la capacidad de atraer a otros materiales metálicos
Propiedades Químicas de los Materiales
Se manifiestan cuando los materiales sufren una transformación debida a su
interacción con otras sustancias. El material se transforma en otro diferente (reacción
química)
La oxidación: es la facilidad con la que un material se oxida, es decir, reacciona en
contacto con el oxigeno del aire o del agua. Los metales son los materiales que más se
oxidan. Si un material se oxida con el agua se puede decir que se corroe en lugar de se
oxida.
La sustancia roja que se forma cuando se oxida el hierro se llama orín y es muy
tóxica. No llevarse las manos a la boca después de tocarla.
Propiedades Ecológicas de los Materiales
Según el impacto que producen los materiales en el medio ambiente , se clasifican en:
Reciclables: son los materiales que se pueden reciclar, es decir su material puede ser
usado para fabricar otro diferente.
Reutilizable: Se puede volver a utilizar pero para el mismo uso.
Tóxicos: estos materiales son nocivos para el medio ambiente, ya que pueden resultar
venenosos para los seres vivos y contaminan el agua, el suelo o la atmósfera.
Biodegradables: son los materiales que la naturaleza tarda poco tiempo en
descomponerlos de forma natural en otras sustancias.
Aquí te dejamos los símbolos que las identifican en los materiales.
MATERIALES DE LA CONSTRUCCION
Vamos hacer un análisis de los materiales más usados en la construcción. Materiales
pétreos, cerámicos, aglomerantes, metálicos, vidrios, etc. También analizamos las
propiedades de cada uno de ellos y su uso en la construcción. Al final tienes un enlace a
un juego para repasar los materiales de construcción estudiados.
Los materiales de construcción. Clasificación y Tipos
- Materiales pétreos: son las piedras y rocas naturales y sus derivados. Los más
usados en la construcción son la roca caliza, el mármol, el granito, la pizarra y los áridos
(piedras de diferentes tamaños).
- Cerámicos y vidrios: Proceden de materias primas arcillosas que se someten a un
proceso de cocción en un horno a altas temperaturas. Los más usados en construcción
son las baldosas y azulejos, ladrillos refractarios, loza sanitaria, vidrio, lana de vidrio,
ladrillos, bovedillas, tejas.
Vidrio: mezcla de sílice (arena) con potasa o sosa y pequeñas cantidades de otras
bases, y a la cual pueden darse distintas coloraciones mediante la adición de óxidos
metálicos.
- Materiales aglutinantes: al mezclarse con agua sufren transformaciones químicas. Se
utilizan para unir otros materiales. El yeso y el cemento son los más utilizados.
- Materiales compuestos: formados por la mezcla de diferentes materiales con
diferentes propiedades. Los más usados son el mortero, el hormigón, el hormigón
impreso y las mezclas asfálticas.
El mortero es una mezcla de arena, cemento y agua.
El hormigón es una mezcla de cemento, piedras de diferentes tamaños (áridos) y agua.
Sobre el hormigón impreso y las mezclas asfálticas tienes un enlace en la parte de
abajo que te habla sobre él.
- Materiales metálicos: se obtienen a partir de minerales del metal. Hay dos tipos los
ferrosos procedentes del hierro y no ferrosos. Los ferroso más usado son el acero y la
fundición y los no ferrosos el cobre y el aluminio. Aquí tienes una presentación sobre
los metales: Los Metales
- Materiales Plásticos: Hoy en día se usan mucho en construcción por sus
propiedades y su coste reducido. Son materiales orgánicos formados por polímeros
(macromoléculas) constituidos por largas cadenas de átomos que contienen
fundamentalmente carbono. Entre ellos tenemos el PVC, el poliestireno, melanina,
poliuretano, etc. Más sobre los plásticos en este enlace: Plásticos.
Aquí puedes aprender más sobre:
Materiales Pétreos, vidrios, cerámicos y aglomerantes
Propiedades de los materiales de construcción
- Densidad: en general los materiales de construcción son de densidad media.
- Resistencia a la compresión: los pétreos y cerámicos son muy resistentes a la
compresión
- Resistencia a la tracción: nos indica la fuerza máxima de tracción que puede
soportar un material.
- Otras propiedades: duros, frágiles, resistentes a la corrosión, económicos.
El esquema muestra los materiales de construcción y sus propiedades:
LOS METALES
Los metales son materiales que tienen múltiples aplicaciones. Pero... ¿Qué son los
Metales?.
Metales se llaman a aquellos materiales que son buenos conductores del calor y la
electricidad, poseen alta densidad, tienen una elevada capacidad de reflexión de la luz, y
son sólidos en temperaturas normales (excepto el mercurio).
Se extraen de los minerales de las rocas. Metales como el oro, la plata y el cobre,
fueron utilizados desde la prehistoria, por eso son materiales muy importantes en la
Tecnología.
Los materiales metálicos cuyo componente principal es el hierro se llaman ferrosos,
el resto se llaman no ferrosos. Otro tipo de metales, pero que no son de uso en la
industria, serían los llamados metales preciosos.
Ejemplo de Materiales Metálicos son el acero, la fundición, el bronce, el latón, etc.
Los Materiales Metálicos son metales transformados mediante procesos físicos y/o
químicos, que son utilizados para fabricar productos. La gran mayoría de los metales los
podemos encontrar en la naturaleza mezclados con otros elementos, es por eso que
necesitamos someterlos algún proceso de limpieza antes de su utilización.
Algunos de los procedimientos de trabajo más habituales sobre los materiales
metálicos son: fundición y moldeo, deformación, corte y mecanizado.
Vamos a conocer los tipos de materiales metales más importantes. Es importante
que conozcas las propiedades de las que vamos hablar que tiene cada uno de los
materiales. Algunas de ellas son las siguientes:
Maleabilidad: facilidad de un material para extenderse en láminas o planchas.
Ductilidad: propiedad de un material para extenderse formando cables o hilos.
Dureza: es la resistencia que opone un material a dejarse rayar por otro.
Tenacidad: es la resistencia que ofrece un material a romperse cuando es golpeado.
Fragilidad: seria lo contrario a tenaz.
Metales Más Importantes y Usados
FERROSOS
Los principales minerales de los que se extrae el hierro son:
- Hematita (mena roja): 70% de hierro
- Magnetita (mena negra): 72.4% de hierro
- Siderita (mena café pobre): 48.3% de hierro
- Limonita (mena café): 60-65% de hierro
La mena café es la mejor para la producción de hierro, existen grandes yacimientos de
este mineral en Estados Unidos y en Suecia. En todo el mundo se pueden encontrar
grandes cantidades de pirita, pero no es utilizable por su gran contenido de azufre.
El hierro por sí solo no se suele utilizar como material, es por eso que se le añade
carbono para darle mayor dureza y mejorar sus propiedades.
El hierro puede aceptar determinadas cantidades de carbón diluidas (carbono), estas
cantidades nunca son superiores al 4%. En los casos en los que se rebasa el 4% de
carbono el hierro es de muy baja calidad. Veamos los metales ferrosos más utilizados.
Acero : es una aleación de hierro y carbono donde la cantidad de carbono no supera el
2% de la cantidad en la aleación. Es un material dúctil, tenaz, maleable, se puede soldar
fácilmente, conductor térmico y eléctrico. Su mayor problema es que se corroe y oxida
fácilmente, por eso se le suelo añadir una capa protectora de cromo y/o níquel. Por
ejemplo un acero 18/10 es un acero con 18% de Cromo y el 10% de níquel. Para saber
más sobre el acero y el acero inoxidable te recomendamos este enlace: Acero
Inoxidable.
Usos: tiene multitud de usos como cuberterías y utensilios de cocina, vigas, puentes,
tirantes, chasis y carrocerías de coches, piezas de unión, herramientas, etc.
Fundición: es una aleación de hierro y carbono con un porcentaje en carbono superior
al 2% del total de la aleación, pero sin superar el 4%. Es un material muy duro, con gran
resistencia al desgaste, de color gris oscuro, resistente a la corrosión. Los principales
problemas de la fundición es que no es ni dúctil ni maleable y no se puede soldar, solo
se les puede dar forma fundiendo el material en un molde y luego dejándolo enfriar. La
ventaja frente al acero es que es más barato.
Usos: carcasas de motores y maquinaria, tapaderas de alcantarillado, farolas, patas
de las mesas, etc.
El Hierro Forjado: también llamado hierro dulce, es hierro con un porcentaje muy
bajo en carbono (entre el 0,05% y el 0,025%) siendo una de las variedades de uso
comercial con más pureza en hierro. Es un material poco tenaz y puede soldarse
mediante forja (dar forma al metal mediante fuego y el martillo, como los herreros). Es
duro, maleable y fácilmente y fácilmente maleable con otros metales, sin embargo es un
material relativamente frágil.
Usos: se utiliza en la construcción de grandes estructuras como puentes, para
fabricar rejas, puertas, cerraduras y pestillos.
NO FERROSOS
El aluminio: se extrae únicamente del mineral conocido con el nombre de bauxita.
Es un mineral muy abundante en la naturaleza, de color blanco plateado. Presenta una
alta resistencia a la corrosión, es muy blando, muy maleable, dúctil, soldable y tiene
baja densidad. También es conductor eléctrico y térmico.
Usos: cables de líneas eléctricas de alta tensión, fabricación de aviones, automóviles
y bicicletas debido a su baja densidad (peso). También se emplea en carpintería metálica
para fabricar puertas y ventanas, en útiles de cocina y botes de bebidas.
El Cobre: se obtiene a partir de los minerales cuprita, calcopirita y malaquita. Es de
color rojizo y brillo intenso, maleable, dúctil, blando y se oxida fácilmente. A partir de
cobre se pueden obtener varias aleaciones, las más conocidas son el latón (cobre y zinc)
y el bronce (cobre y estaño).
Usos: cables eléctricos, hilos de telefonía, bobinas de motores, tuberías, calderas,
radiadores y también para aplicaciones decorativas, bisutería y artesanía.
El Plomo: se obtiene de la galena y es de color gris plateado, blando y pesado (muy
denso). Tiene gran plasticidad, es maleable, dúctil, conductor del calor y tóxico por
inhalación. Posee la propiedad de poder ser forjado y martilleado cuando está muy
caliente (al rojo vivo) y que se enfría muy rápidamente.
Usos: se utiliza en la fabricación de baterías y acumuladores y forma parte de
algunas gasolinas. En la industria del vídreo se utiliza para dar dureza al vídreo y
también se utiliza para la fabricación de armas.
El Níquel: el mineral más usado para la extracción del níquel es la niquelita aunque
aparece en algunos meteoritos. El níquel es de color blanco plateado, duro, maleable y
dúctil.
Usos: se emplea como protector y revestimiento ornamental de otros metales, en
especial de aquellos que se corroen como el hierro y el acero. El cuproníquel (cobre y
níquel) se utiliza para la fabricación de las monedas.