PROPIEDADES DE LOS MATERIALES: FÍSICAS Y MECÁNICAS

Como se ha estudiado en temas anteriores, el ser humano idea y construye productos tecnológicos para satisfacer sus necesidades y mejorar su calidad de vida.
Para fabricar productos tecnológicos es necesario seleccionar los materiales apropiados para que dicho producto cumpla su función adecuadamente. Cada material presenta distintas propiedades que lo hacen más o menos útil en cada caso, por lo que el material seleccionado debe tener las propiedades adecuadas para el producto tecnológico que se quiere construir.
Ejemplo: ¿Utilizarías hierro pesado para hacer la carrocería del coche de F1?


A) PROPIEDADES FÍSICAS
Las propiedades físicas de un material son las que posee independientemente de las condiciones del entorno.

- Densidad. Es el resultado de dividir la masa por el volumen (gr/cm3). Un material denso pesa mucho y ocupa poco volumen. Un material ligero pesa poco y ocupa mucho volumen.
- Punto de fusión. Es la temperatura a la que un sólido pasa a líquido.
- Higroscopicidad. Es la capacidad para absorber agua.
- Coeficiente de dilatación. Aumento (disminución) del volumen al aumentar (disminuir) la temperatura.
- Conductividad térmica. Es la facilidad para permitir el paso del calor. Hay materiales buenos conductores del calor y malos conductores del calor o aislantes térmicos.

PROPIEDADES MECÁNICAS.
Las propiedades mecánicas de los materiales se refieren a la capacidad de los mismos de resistir acciones de cargas o fuerzas. Las principales son:

- Plasticidad: Capacidad de un material a deformarse ante la acción de una carga, permaneciendo la deformación al retirarse la misma. Es decir es una deformación permanente e irreversible.
- Maleabilidad: Facilidad a deformarse en láminas. Es una variación plástica ante la aplicación de carga o fuerza.
- Ductilidad: Facilidad a deformarse en hilos.
- Dureza: es la resistencia de un cuerpo a ser rayado por otro. Opuesta a duro es blando. El diamante es duro porque es difícil de rayar. Es la capacidad de oponer resistencia a la deformación superficial por uno mas duro.
- Resistencia: se refiere a la propiedad que presentan los materiales para soportar las diversas fuerzas. Es la oposición al cambio de forma y a la separación, es decir a la destrucción por acción de fuerzas o cargas.
- Elasticidad: se refiere a la propiedad que presentan los materiales de volver a su estado inicial cuando se aplica una fuerza sobre él. La deformación recibida ante la acción de una fuerza o carga no es permanente, volviendo el material a su forma original al retirarse la carga.
- Plasticidad. Capacidad de adquirir deformaciones permanentes sin romperse bajo la acción de fuerzas exteriores.

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES

Vamos a presentar una clasificación de los materiales según su origen:

1) A partir de rocas y minerales se obtienen los materiales de origen mineral. Los metales, la piedra o la arena son materiales de origen mineral.
2) A partir de las plantas obtenemos los materiales de origen vegetal. El material de origen vegetal más importante es la madera, pero también existen otros que empleamos de forma habitual, como las fibras vegetales (algodón, lino, mimbre) o el corcho.
3) Otros son materiales de origen animal. Por ejemplo, el cuero o la lana que usamos en muchas prendas de vestir, en bolsos, zapatos, etc .

OTROS MATERIALES.

A) Materiales sintéticos: son aquellos creados por las personas a partir de materiales naturales; por ejemplo, el hormigón, el vidrio, el papel o los plásticos.

B) Materiales compuestos. Algunas veces necesitamos combinar las propiedades de varios tipos de materiales en uno solo, para lo cual se usan materiales compuestos. Un ejemplo de material compuesto es el tetrabrick, que está formado por capas de material plástico, cartón y aluminio. El plástico hace que sea impermeable. El cartón aporta resistencia. El aluminio conserva los alimentos sin dejar pasar la luz.

C) Aleaciones. Normalmente los materiales metálicos no se utilizan en estado puro, sino formando aleaciones. Una aleación está compuesta de dos o más elementos, siendo al menos uno metálico. Como por ejemplo:
* El acero, aleación de hierro y carbono.
* El bronce, aleación de cobre y estaño.
 

MADERAS.
a) Materia prima de la que proceden:
Las maderas se obtienen de los troncos de los árboles (pino,
roble, abeto, haya, etc.).
b) Propiedades de las maderas:
- Ligeras.
- Resistentes.
- Aislante del calor y de la electricidad.
- Fácil de trabajar.
c) Productos en los que se emplea:
Muebles, papel, cartón, construcción (vigas, escaleras), etc.
Ejemplos de maderas: contrachapado, aglomerado, fibra DM, maderas naturales (roble, pino,...).
 

MATERIALES PLÁSTICOS.
a) Materia prima de la que proceden:
Los plásticos proceden principalmente del petróleo
b) Propiedades de los plásticos:
- Muy ligeros.
- Aislante del calor y de la electricidad.
- Muy fáciles de moldear y dar forma.
- Se les pueden añadir sustancias (aditivos) para
modificar sus propiedades.
c) Productos en los que se emplea:
Embalajes, recipientes, tuberías, juguetes, revestimiento de
cables, neumáticos, bolsas, etc.
Ejemplos de materiales plásticos: polietileno, PVC, metacrilato, neopreno, etc.

MATERIALES METÁLICOS.
a) Materia prima de la que proceden:
Se extraen de los minerales presentes en las rocas. Cada
metal se obtiene de un determinado mineral.
b) Propiedades de los metales:
- Excelentes conductores de la electricidad y calor.
- Pesados (excepto el aluminio).
- Muy resistentes.
- Difíciles de trabajar.
- Se pueden mezclar entre sí para formar aleaciones.
c) Productos en los que se emplea:
Herramientas, piezas de máquinas, estructuras, marcos de
ventanas, componentes electrónicos, cables, tuberías, etc.
Ejemplos de materiales metálicos: hierro, acero, aluminio, cobre, plomo, titanio, etc.
MATERIALES PÉTREOS.
a) Materia prima de la que proceden:
Se obtienen de las rocas.
b) Propiedades de los materiales pétreos:
- Pesados.
- Resistentes.
- Difíciles de trabajar.
- Aislantes del calor y la electricidad.
c) Productos en los que se emplea:
Se utilizan como materiales de construcción.
Ejemplos de materiales pétreos: mármol, yeso, hormigón, pizarra, cemento, etc.
MATERIALES TEXTILES.
a) Materia prima de la que proceden:
Proceden de la lana, el algodón, la seda, el lino, etc.
b) Propiedades de los materiales textiles:
- Flexibles.
- Ligeros.
- Suaves al tacto.
- Impermeables (sólo los sintéticos).
- Aislantes del calor (sólo los sintéticos).
c) Productos en los que se emplean:
Ropa, mantas, sábanas, etc.
Ejemplos de materiales textiles: tejidos naturales (de algodón, lana, lino, etc.) y tejidos sintéticos
(lycra, poliéster, etc.).

MATERIALES CERÁMICOS.
a) Materia prima de la que proceden:
Se obtienen moldeando arcilla, cociéndola después en un horno.

Propiedades de los materiales cerámicos:
- Frágiles.
- Rígidos (duros).
- Aislantes de la electricidad.
- Buenos conductores del calor.
- Resisten altas temperaturas
c) Productos en los que se emplean:
Lavabos, bañeras, azulejos, vajilla, objetos decorativos, etc.
Ejemplos de materiales cerámicos: loza, cerámica, porcelana, gres, etc.

MATERIA PRIMAS, PRODUCTOS SEMIELABORADOS Y BIENES DE CONSUMO

Se conocen como materias primas a la materia extraída de la naturaleza que se transforma primero en productos semielaborados y finalmente en bienes de consumo.

Algunos ejemplos de materia prima de origen vegetal pueden ser la madera, el lino, algodón, corcho; de origen animal, la lana o el cuero y de origen mineral el hierro, oro, o el mármol

Las materias primas que ya han sido manufacturadas pero todavía no constituyen definitivamente un bien de consumo se denominan productos semielaborados, productos semiacabados o productos en proceso, o simplemente materiales.

Por bienes de consumo se entienden aquellos productos fabricados ya terminados y listos para ser vendidos en el mercado sin más transformación. Pueden ser de consumo inmediato (comida, por ejemplo) o duradero (vehículo, electrodomésticos...), dependiendo de si el consumo se dilata o no en el tiempo.

Un ejempo de transformación de materia prima en producto semielaborado y en bien de consumo podría ser la madera de un árbol (materia prima) se transforma primero a tablones o listones (productos semielaborados) y, posteriormente, se crea una mesa o un mueble (bienes de consumo) a partir de estos listones o tablones.

MATERIALES

Los materiales son las sustancias que componen cualquier cosa o producto

Desde el comienzo de la civilización , los materiales junto con la energía han sido utilizados por el hombre para mejorar su nivel de vida. Como los productos están fabricados a base de materiales , estos se encuentran en cualquier parte alrededor nuestro .Los mas comúnmente encontrados son madera , hormigón , ladrillo , acero , plástico , vidrio , caucho , aluminio , cobre y papel . Existen muchos mas tipos de materiales y uno solo tiene que mirar a su alrededor para darse cuenta de ello . Debido al progreso de los programas de investigación y desarrollo , se están creando continuamente nuevos materiales.

La producción de nuevos materiales y el procesado de estos hasta convertirlos en productos acabados , constituyen una parte importante de nuestra economía actual. Los ingenieros diseñan la mayoría de los productos facturados y los procesos necesarios para su fabricación . Puesto que la producción necesita materiales , los ingenieros deben conocer de la estructura interna y propiedad de los materiales , de modo que sean capaces de seleccionar el mas adecuado para cada aplicación y también capaces de desarrollar los mejores métodos de procesado.

Los ingenieros especializados en investigación trabajan para crear nuevos materiales o para modificar las propiedades de los ya existentes . Los ingenieros de diseño usan los materiales ya existentes , los modificados o los nuevos para diseñar o crear nuevos productos y sistemas . Algunas veces el problema surge de modo inverso : los ingenieros de diseño tienen dificultades en un diseño y requieren que sea creado un nuevo material por parte de los científicos investigadores e ingenieros.

La búsqueda de nuevos materiales progresa continuamente . Por ejemplo los ingenieros mecánicos buscan materiales para altas temperaturas , de modo que los motores de reacción puedan funcionar mas eficientemente . Los ingenieros eléctricos procuran encontrar nuevos materiales para conseguir que los dispositivos electrónicos puedan operar a mayores velocidades y temperaturas .

DIBUJO A MANO ALZADA: ESBOZO Y CROQUIS. DIBUJO DELINEADO; PLANOS.

El dibujo a mano alzada es el que se efectúa a pulso, sin la ayuda de instrumentos auxiliares de dibujo.

El esbozo es un dibujo a mano alzada que representa la primera expresión gráfica de una idea.

El croquis es el dibujo a mano alzada de un objeto que mantiene sus proporciones e incorpora los datos completos sobre su forma y dimensiones.

El dibujo delineado es el que se realiza utilizando instrumentos de dibujo: regla, juego de escuadras, compás...

Los planos son representaciones de un objeto mediante un dibujo delineado, de modo que proporcionan los datos necesarios para su construcción , en cuanto a su forma y dimensiones. Deben guardar proporción matemática con las del objeto real (representación a escala)

PREVENCIÓN DE RIESGOS LABORALES.

Trabajar en el aula taller o en cualquier lugar donde se realicen trabajos similares, obliga a seguir una serie de normas de prevención de accidentes, además de crear una condiciones de trabajo que cuiden nuestra salud. En este vídeo queda recogido perfectamente todo lo relacionado con las prevención de riesgos laborales

http://www.youtube.com/watch?v=fj7e-uE_5NY

JUEGO DE ESCUADRAS.

En la entrada anterior y dentro de los instrumentos de dibujo técnico, citamos el juego de escuadras, formado por la escuadra y el cartabón, que se utilizan para medir y trazar líneas horizontales, verticales, inclinadas. Pueden llevar graduados centímetros y milímetros. Ahora las explicaremos con más detalle, y colgaremos un vídeo para que veáis de forma clara y precisa como se trazan líneas parelelas y perpediculares con ellas.
Las escuadras que se usan en dibujo técnico son dos:
- La escuadra propiamente dicha, que tiene forma de triángulo isósceles (dos lados iguales, que forman entre ellos un ángulo de 90º y un ángulo de 45º con la hipotenusa.
- El cartabón. Tiene forma de triángulo rectángulo escaleno (catetos desiguales. Tiene tres ángulos desiguales de 90°, 60° y 30° y que se emplea en dibujo lineal para el trazado de ángulos, rectas perpendiculares o paralelas a otras dadas. Suele ser un instrumento auxiliar de la escuadra.

ALGUNOS INSTRUMENTOS DE DIBUJO TÉCNICO.

La regla T.

La regla T recibe ese nombre por su semejanza con la letra T. Posee dos brazos perpendiculares entre sí. El brazo transversal es más corto. Se fabrican de madera o plástico. Se emplea para trazar líneas paralelas horizontales en forma rápida y precisa. También sirve como punto de apoyo a las escuadras y para alinear el formato y proceder a su fijación.


La regla paralela.
Es un instrumento para medir y trazar líneas rectas, su forma es rectangular, plana y tiene en sus bordes grabaciones de decímetros, centímetros y milímetros.
Por lo general son de madera o plástico. Aunque son preferibles las de plástico transparente para ver las líneas que se van trazando. Sus longitudes varían de acuerdo al uso y oscilan de 10 a 60 centímetros Las más usuales son las de 30 centímetros.


Juego de escuadras.

Esta formado por la escuadra y el cartabón, que se utilizan para medir y trazar líneas horizontales, verticales, inclinadas. Pueden llevar graduados centímetros y milímetros.
Las escuadras que se usan en dibujo técnico son dos:
- La escuadra propiamente dicha, que tiene forma de triángulo isósceles (dos lados iguales, que forman entre ellos un ángulo de 90º y un ángulo de 45º con la hipotenusa.
- El cartabón. Tiene forma de triángulo rectángulo escaleno (catetos desiguales. Tiene tres ángulos desiguales de 90°, 60° y 30° y que se emplea en dibujo lineal para el trazado de ángulos, rectas perpendiculares o paralelas a otras dadas. Suele ser un instrumento auxiliar de la escuadra.


Escalimetro
Para medir distancias en línea recta se emplea el escalímetro, que consiste en reglillas graduadas a diferentes escalas, que sirven para calcular distancias reducidas o ampliadas. Alguna escalas: 1:20,1:25, 1:50,1:75, 1:100, 1:125.


El compás.
Es un instrumento de precisión que se emplea para trazar arcos, circunferencias y transportar medidas. Está compuesto por dos brazos articulados en su parte superior donde está ubicada una pieza cilíndrica llamada mango por donde se toma y maneja con los dedos índice y pulgar. Uno de los brazos tiene una aguja de acero graduable mediante un tornillo de presión y una tuerca en forma de rueda. El otro brazo posee un dispositivo que permite la colocación de portaminas u otros accesorios.



Lápices.
Los lápices son elementos esenciales para la escritura y el dibujo. Están formados por una mina de grafito y una envoltura de madera. Pueden ser de sección redonda o hexagonal. Para dibujar son mejores los hexagonales porque facilitan la sujeción entre los dedos y evitan que se ruede al dejarlos sobre la mesa de dibujo. La mina de los lápices posee varios grados desde el más duro hasta el más blando. Con los de mina dura se trazan líneas finas de color gris y las más blandas líneas gruesas y de color negro. Están clasificados por letras y números. La H viene de la palabra hard que significa duro, la F significa firme y la B de black que significa negro. Los más duros son: 4H, 3H, 2H y H. Los intermedios son: HB y F. Los más blandos son: B, 2B, 3B y 4B.


Goma de borrar.
Las gomas de borrar se emplean para hacer desaparecer trazos incorrectos, errores, manchas o trazos sobrantes. Por lo general son blandas, flexibles y de tonos claros para evitar manchas en el papel.
Antes de borrar debe asegurarse de que está limpia y si hemos de borrar partes pequeñas, trazos sobrantes o líneas cercanas, debemos usar la plantilla auxiliar del borrado de acero laminado.
Para eliminar del papel las partículas de grafito se usa una goma pulverizada dentro de una almohadilla llamada borrona.


Portaminas o lapiceros.
Los portaminas son de metal o plástico y aloja en su interior la mina o minas que se deslizan mediante un resorte hacia afuera, que han de servir para escribir o trazar. Las minas son de distinta dureza. Aventaja a los lápices por el afilado de la mina y su resguardo.




El transportador.
Es un instrumento utilizado para medir o transportar ángulos. Son hechos de plástico y hay de dos tipos: en forma de semicírculo dividido en 180º y en forma de círculo completo de 360º.
Los números están dispuestos en doble graduación para que se puedan leer de derecha a izquierda y de izquierda a derecha, según donde esté la abertura del ángulo

REPRESENTACIÓN DE OBJETOS. TECNOLOGÍA Y DIBUJO TÉCNICO.

Cuando se necesita trasladar una idea de un invento, es necesario indicar datos y medidas para su construcción. Para ello se utiliza el lenguaje gráfico, llamado dibujo técnico.
El dibujo técnico es imprescindible en una gran variedad de profesiones: la arquitectura, el diseño, la ingeniería, etc. Todos los proyectos , se deben poner en planos realizados según la técnica del dibujo técnico, desde una simple casa, los coches, aviones, han tenido que ser realizados previamente en dibujos técnicos. También facilita el aprendizaje y ejecución de programas en ordenador (auto cad, corel, etc. )

El dibujo técnico es un lenguaje convencional de carácter universal, sujeto a reglas específicas, que permite transmitir la información necesaria para la construcción de un objeto.