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Propiedades de los materiales

    Propiedades Mecánicas

    Son las propiedades más importantes de un material, ya que nos determinan su comportamiento frente a los esfuerzos que se le producen. En general, hablamos de la resistencia de un material y se define como su capacidad para resistir esfuerzos y fuerzas aplicadas sin romperse, deformarse o deteriorarse. Respecto a la deformación, hay que decir que todos los materiales se deforman, es decir, cambian de forma debido a las fuerzas externas.

    En relación a la resistencia y deformación de los materiales, las siguientes propiedades:
    • Dureza: oposición que sufren los materiales al rayado, penetrado, a la cortadura o a la abrasión. En la naturaleza nos encontramos materiales:
      • Duro: que oponen gran resistencia al rayado, penetrado, a la cortadura o a la abrasión. Es decir, que es difícil de rayar, taladrar, limar, cortar,...
        • Ejemplos: diamante, cuarzo (raya al vidrio), topacio (raya al acero), acero,...
      • Blando: que oponen poca resistencia al rayado, penetrado, a la cortadura o a la abrasión. Es decir, que se puede rayar, taladrar, limar o cortar con facilidad.
        • Ejemplos: talco, yeso, maderas en general, polietileno,... 


      Escala de Mohs
      Fuente: Cienciasraquel


        • Tenacidad: resistencia que opone un material a la rotura. Capacidad para absorber golpes, caídas, sin romperse. Según esta propiedad, un material puede ser:
          • Tenaz: que tiene una gran resistencia a la rotura. Tiene una gran capacidad para absorber golpes, caídas, sin romperse.
            • Ejemplos: acero, plomo, estaño,...
          • Frágil: que tiene muy poca capacidad para absorber golpes, caídas, sin romperse. Que se rompe fácilmente.
            • Ejemplos: cerámica, vidrio,...
        • Elasticidad: propiedad que tienen los materiales para deformarse y volver a su forma original cuando cesa la fuerza aplicada. 
          • Elástico: material que vuelve a su forma original después de la deformación.
            • Ejemplos: silicona, neopreno,...
        • Plasticidad: propiedad que tiene los cuerpos para adquirir deformaciones permanentes. Es decir, se deforman pero no vuelven a su forma original.
          • Plástico: material que al deformarse no retorna a su forma original.
            • Ejemplos: plomo, estaño,... 
        • Rigidez: cualidad de los materiales rígidos.
          • Rígido: material que apenas sufre deformación.
            • Ejemplos: cerámica, vidrio,...
        • Maleabilidad: facilidad de un material para extenderse en láminas sin romperse.
          • Maleable: material fácilmente deformable.
            • Ejemplos: plomo, estaño,...
        • Ductilidad: facilidad de un material para extenderse formando hilos o cables.
          • Dúctil: material que admite grandes deformaciones sin romperse.
            • Ejemplos: cobre, estaño,...



                Propiedades Eléctricas

                Determinan el comportamiento de los materiales al paso de la corriente eléctrica: 

                • Conductividad eléctrica: propiedad que tienen los materiales para transmitir la electricidad.
                  •  Conductores: materiales que conducen la electricidad y el calor.
                    •  Ejemplos: plata, cobre, oro, aluminio,...
                  •  Semiconductores: referidos a la electricidad, son materiales que conducen la electricidad en determinadas condiciones.
                    • Ejemplos: silicio, germanio,...
                  • Aislantes: materiales que no conducen (o conducen muy poco) el calor y la electricidad.
                    • Ejemplos: vidrio, teflón,...

                Conductividad de los materiales


                Propiedades Térmicas

                Determinan el comportamiento de los materiales frente al calor: 

                • Conductividad térmica: capacidad de los materiales para transmitir el calor (relacionada con la conductividad eléctrica).
                  •  Conductores: materiales que conducen el calor.
                    •  Ejemplos: plata, cobre, oro, aluminio,...
                  • Aislantes: materiales que aislan del frío y del calor.
                    • Ejemplos: madera, amianto,...
                • Dilatación: aumento de tamaño que se produce en un material cuando aumenta la temperatura.
                • Fusibilidad: facilidad con la que un material puede fundirse.
                  • Punto de fusión: temperatura a la cual el material pasa de estado sólido a líquido.
                    • Ejemplos: mercurio: -39ºC; aluminio: 660 ºC; wolframio: 3410 ºC


                Propiedades ópticas

                Las propiedades ópticas se ponen de manifiesto cuando la luz incide sobre el material:

                • Transparencia: cualidad de transparente.
                  • Transparente: material que deja pasar la luz y a través del cual se puede ver nítidamente.
                    • Ejemplos: vidrio, metacrilato,...
                • Translucidez: cualidad de translúcido.
                  • Translúcido: material que deja pasar la luz, pero que no deja ver nítidamente los objetos.
                    • Ejemplos: papel, cuarzo,...
                • Opacidad: cualidad de opaco.
                  •  Opaco: material que impide el paso de la luz.
                    •  Ejemplos: plomo, acero,...
                • Reflexión: se da en los materiales que reflejan la luz.
                  • Reflectante: que reflecta la luz.
                  • Ejemplos: metales (con superficies pulidas)
                • Refracción: se da en materiales transparentes cuando cambian la dirección de la luz.
                  • Refractante: material que refracta la luz.
                  • Ejemplos: agua, metacrilato,...

                    Propiedades relacionadas con el agua

                    Comportamiento de los materiales frente al agua o a la humedad:

                        • Conductividad hidráulica (permeabilidad / impermeabilidad): facilidad con que un material deja pasar el agua a través de él.
                          • Impermeable: no deja pasar el agua a través de él.
                          • Permeable: deja pasar el agua a través de él.
                        • Higroscopicidad: es la capacidad de los materiales para absorber el agua (humedad atmosférica).
                          • Higroscópico: material que tiene tendencia a absorber agua.
                            • Ejemplo: las maderas
                          • Hidrófugo: material que evita la humedad o repele el agua.
                            • Ejemplos: asfalto, alquitrán, betún,...

                        Propiedades relacionadas con el fuego 

                        Comportamiento de los materiales frente al fuego:

                        • Combustibilidad: cualidad de combustible
                          •  Inflamable: material que arde con mucha facilidad.
                            • Ejemplos: combustibles, plásticos,...
                          • Combustible: material que puede arder.
                            • Ejemplos: maderas
                          • Incombustible: material que no arde. Que no se puede quemar.
                            • Ejemplos: acero, aluminio,...
                          • Ignífugo: material que protege contra el fuego.
                            • Ejemplos: lanas de vidrio, óxidos de aluminio,..

                        Propiedades químicas

                        Por las cuales los materiales sufren transformaciones, convirtiéndose en otros materiales:

                        • Oxidación: facilidad con la que un material se oxida en contacto con agua o aire.
                          • Oxidable: que se oxida.
                            • Ejemplos: acero, aluminio,...
                          • Inoxidable: que no se oxida.
                            • Ejemplos: acero inoxidable, latón,..


                        UNIDAD 4: Materiales

                        1. Introducción
                        El hombre a lo largo de la historia ha utilizado la naturaleza para satisfacer sus necesidades y mejorar sus condiciones de vida. Para ello ha fabricado multitud de objetos tecnológicos que le permiten vivir mejor y con mayor comodidad. Estos objetos tecnológicos no estaban como tales en la naturaleza sino que los hemos fabricado. 
                        En esta unidad veremos cómo el hombre ha utilizado los recursos naturales para extraer las materias primas que luego ha transformado en materiales de uso técnico y finalmente mediante el proceso de elaboración ha obtenido los productos tecnológicos. 
                        2. Recursos naturales
                        Los recursos naturales son aquellos recursos que se encuentran en la naturaleza sin que el hombre los haya modificado, pero que son útiles y tienen valor para él, porque permiten el desarrollo y el bienestar de la sociedad. Ejemplos: árboles, bosques, minas, canteras, pozos de petróleo y gas natural, animales, etc.
                        3. Materias primas
                        Las materias primas son materias que se extraen directamente de la naturaleza (recursos naturales) y que son útiles y tienen valor para el hombre. 
                        Las materias primas se clasifican según su origen en tres grandes grupos:
                         • Materias primas de origen animal: se obtienen de animales a los que se cría. Algunos ejemplos de este tipo de materias primas son: la lana (de la oveja), la seda (del gusano de seda), las pieles (de la vaca), etc.
                         • Materias primas de origen vegetal: se obtienen de las plantas, mediante recolección después de su plantación. Pertenecen a este tipo: el algodón (se recolecta de la planta del algodón), la madera (de los árboles), el lino (de la planta del lino), el corcho (de la corteza del alcornoque), etc. 
                        • Materias primas de origen mineral: se extraen de canteras, minas, o pozos. Son de origen mineral la arena, el mármol, el mineral de hierro, el mineral de cobre, el petróleo, la pizarra, etc. 


                        4. Materiales de uso técnico
                        Los materiales de uso técnico son los materiales que se obtienen a partir de las materias primas por el proceso llamado transformación y que son útiles y tienen valor para el hombre. 
                        Algunos ejemplos de materiales de uso técnico son: el papel (de la transformación de la madera), el plástico (de la transformación del petróleo), el cobre (de la transformación de los minerales de cobre), el vidrio (de la transformación de la arena), el hierro y el acero (de la transformación del mineral de hierro en los altos hornos), etc. 
                        Los materiales de uso técnico más utilizados se clasifican en seis grupos:
                            1. Materiales de maderas: se obtienen de la parte leñosa de los árboles. Pueden ser de dos tipos: 
                                   . naturales (pino, roble, haya, cerezo, etc.) 
                                   . prefabricadas (contrachapado, aglomerado, tableros de fibras).
                         
                            2. Materiales plásticos: se obtienen a partir del petróleo. Ejemplos: celofán, PVC, etc. 
                            3. Materiales metálicos: se obtienen de los minerales metálicos. Hay de dos tipos
                                 • los que contienen hierro o ferrosos (hierro, acero y fundición) 
                                 • los que no contienen hierro o no ferrosos (aluminio, cobre, plata, plomo, estaño, etc.) 
                            4. Materiales pétreos: se obtienen a partir de los minerales de las rocas. Ejemplos: vidrio, yeso, cemento, pizarra, etc. 
                            5. Materiales cerámicos: se obtienen cociendo arcilla a altas temperaturas en un horno. Ejemplos: cerámica y porcelana.
                            6. Materiales textiles: son de dos tipos: 
                                  . Naturales: se obtienen a partir de animales y plantas como los hilos de lana, seda, algodón o lino 
                                 • Artificiales: se obtienen en transformaciones industriales, principalmente del petróleo, como los     hilos de nailon, la licra o el poliéster.
                        5. Productos tecnológicos
                        Los productos tecnológicos son los objetos fabricados o elaborados por el hombre a partir de los materiales de uso técnico para satisfacer sus necesidades y mejorar su calidad de vida.
                        Hay muchísimos ejemplos que utilizamos a diario: libros (se fabrican con papel), botellas (se fabrican con vidrio o plástico), mesas y sillas (se fabrican con madera, acero, aluminio o plástico), etc. 

                        Siguiendo la misma clasificación que hemos utilizado para los materiales tendremos:
                        1. Productos de maderas: muebles, puertas, ventanas, papel, cartón, etc.
                        2. Productos plásticos: botellas, bolígrafos, carpetas, envases, etc. 
                        3. Productos metálicos: máquinas, coches, estructuras, herramientas, etc. 
                        4. Productos pétreos: botellas de vidrio, escayola, baldosas de mármol, etc.
                        5. Productos cerámicos: tejas, ladrillos, azulejos, baldosas, vajillas, etc. 
                        6. Productos textiles: pantalones, chaquetas, abrigos, ropa, colchas, manteles, cortinas, tapicerías, etc.

                        6. Propiedades de los materiales
                        Cada material tiene unas propiedades que:
                        a) Lo diferencian de los demás
                        b) Determinan su uso
                        Propiedades físicas:
                        Nos indican como es un material y cómo se comporta frente a estímulos externos como la luz, el calor o la electricidad. Algunas de ellas son:
                        a) Densidad: relación entre la masa de un material y su volumen.

                        b) Conductividad eléctrica, térmica o acústica: capacidad de los materiales para dejar pasar o no la corriente, el calor o sonido. Los materiales se clasifican en aislantes, si no permiten su paso o
                        conductores si lo permiten.
                        La conductividad térmica lleva asociado la contracción o dilatación (capacidad de los materiales de aumentar o disminuir su volumen en función de la temperatura) y la fusibilidad, capacidad de los materiales de cambiar de estado al pasar cierta temperatura.
                        c) Propiedades ópticas: Según el comportamiento de los materiales frente a la luz se clasifican en: transparentes, translúcidos y opacos


                        d) Porosidad:  Atendiendo a los huecos entre partículas. Los materiales pueden ser permeables (como la arena) o impermeables (como la arcilla).
                        Propiedades mecánicas:
                        Relacionadas con el comportamiento del material cuando se le somete a esfuerzo. Algunas de ellas son:
                        a) Dureza: resistencia de un material a ser rayado. Escala de Mohs: 10 diamante a 1 talco (menos duro).


                        b) Tenacidad/Fragilidad: Capacidad de un material de absorber energía (golpes) sin romperse (absorbe energía). Un material es frágil si cuando le damos un golpe se rompe.

                        c) Maleabilidad: es la capacidad de los materiales de deformarse en finas láminas cuando se les comprime.


                        d) Ductilidad: es la capacidad de los materiales de deformarse en finos hilos cuando se les tracciona.

                        e) Elasticidad: es la propiedad de los materiales de recuperar su forma original cuando cesa la fuerza que los deforma.

                        f) Plasticidad: es la propiedad de un material de deformarse permanentemente al cesar la fuerza que los deforma.


                        g) Resistencia mecánica: es la propiedad de un material de aguantar esfuerzos sin romperse. Los esfuerzos pueden ser de tracción, compresión, flexión, corte o cizalladura o torsión.
                        Propiedades químicas:

                        a) Oxidación y corrosión: es la propiedad de algunos materiales que tienen para reaccionar con el oxígeno del aire para formar óxidos, estos en contacto con el agua no se depositan sobre el material, sino que se disuelve (corroe).


                        Propiedades ecológicas:
                        Son las que están relacionadas con la mayor o menor nocividad del material para el medio ambiente.
                        a) Reciclabilidad: Es la capacidad de los materiales de recuperarse y reaprovecharse una vez usados.
                        b) Biodegrabilidad: Es la capacidad de los materiales de, con el paso del tiempo, descomponerse de forma natural en sustancias más simples.
                        c) Toxicidad: Es el carácter nocivo de los materiales para el medio ambiente o los seres vivos.

                        7. Elección de materiales
                        Al elegir un material para una determinada aplicación, habrá que tener en cuenta los siguientes factores:
                        a) El precio.
                        b) Sus propiedades: resistencia, dureza, flexibilidad, resistencia al calor, conductividad eléctrica, térmica...
                        c) Las posibilidades de fabricación: las máquinas y herramientas de las que se dispone, la facilidad con que se trabaja...
                        d) Su disponibilidad: la abundancia del material, la proximidad al lugar donde se necesita...
                        e) Su impacto sobre el medio ambiente: si contamina, o es tóxico, o biodegradable

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