PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALES EN GENERAL

Las propiedades de un material se pueden definir como aquella serie de características que determinan el comportamiento de ese material ante las acciones físicas, químicas, mecánicas, etc., siendo dichas propiedades lo que diferencian un material de otro y lo que determina que un objeto esté fabricado de un material determinado.

Por ejemplo, un martillo deberá realizado de un material duro, el faro de un coche tendrá que estar realizado de un material transparente, un tobogán deberá estar fabricado de un material liso

1.1.- Generalidades

1.1.- Generalidades

Necesidad de los Materiales

Los materiales son necesarios para la fabricación de productos.

En el diseño de un objeto ha de emplearse el material que mejor se adapta a sus exigencias de uso y que resulta más económico.

Es necesario conocer los tipos de materiales susceptibles de ser empleados.

El ser humano viene utilizando diversos materiales desde épocas ancestrales, aprovechando los recursos disponibles de su entorno, como madera, arcilla, metales, etcétera.

Para designar las edades prehistóricas los historiadores utilizan el nombre del material que se usaba predominantemente en ellas.

1.1.- Generalidades

OBTENCIÓN DE LOS MATERIALES La mayoría de los materiales de los cuales están

fabricados los objetos no se encuentran directamente en la naturaleza, sino que se elaboran a partir de otras sustancias que son las que se extraen de la naturaleza. Por ejemplo, el plástico no se encuentra en la naturaleza, el cristal tampoco, el papel tampoco, etc…

1.1.- Generalidades

OBTENCIÓN DE LOS MATERIALES Es por esta razón por la que podemos distinguir entre:

-Materias primas: Son materias primas los recursos naturales a partir de los que obtenemos los materiales usados en la actividad técnica. madera, etc…

-Materiales: Son los productos útiles para la actividad tecnológica que se obtienen de la transformación de las materias primas

Por ejemplo: Petróleo, arena, plástico, cristal, papel, etc.

1.1.- Generalidades

a. Clasificación de los Materiales

Materiales naturales Se encuentran en la naturaleza. Constituyen los materiales básicos para fabricar los

demás productos. En ocasiones estos recursos son limitados y se pueden

agotar, en otras ocasiones pueden reciclarse o reutilizarse.

1.1.- Generalidades

a. Clasificación de los Materiales

Materiales artificiales Se obtienen a partir de otros materiales que se encuentran

en la naturaleza y no han sufrido transformación previa. También reciben este nombre los productos fabricados con varios materiales que sean en su mayoría de origen natural.

Son artificiales el hormigón y los bloques de hormigón, que son productos artificiales, fabricados a partir de arena (en un 50%; material natural), grava (en un 30%; material natural), cemento (en un 20%; material artificial) y agua (material natural).

1.1.- Generalidades

1.1.- Generalidades

1.1.- Generalidades

1.1.- Generalidades

a. Definición

En el contexto de la física moderna se entiende por materia cualquier campo, entidad, o discontinuidad traducible a fenómeno perceptible que se propaga a través del espacio-tiempo a una velocidad igual o inferior a la de la luz y a la que se pueda asociar energía. Así todas las formas de materia tienen asociadas una cierta energía pero sólo algunas formas de materia tienen masa.

Son aquellas que determinan la formación en el espacio de un material dependiendo de su resistencia, rugosidad, aspecto, utilidad, etc.

1.2.- Propiedades Físicas

b. Formas y Dimensiones¿Tienen los Materiales Forma?, En su principio los que

llamaremos materiales tecnológicos no tienen forma por si mismo. Es la Ingeniería la que proporciona la forma de diseño que se le confiere. El Ejemplo mas grande en construcción es el Concreto, adopta la forma y Dimensión diseñada por el Especialista (Ingeniero)

1.2.- Propiedades Físicas

c. Peso Especifico El peso específico de una sustancia se define

como su peso por unidad de volumen. Como aclararemos en otro apartado, esta definición es considerada hoy día como obsoleta y reprobable, siendo su denominación correcta la de densidad de peso.

Se calcula dividiendo el peso de un cuerpo o porción de materia entre el volumen que éste ocupa

1.2.- Propiedades Físicas

c. Porosidad La porosidad es la capacidad de un material de

absorber líquidos o gases.

1.2.- Propiedades Físicas

d. Permeabilidad La permeabilidad es la capacidad de un material para que un

fluido lo atraviese sin alterar su estructura interna. Se afirma que un material es permeable si deja pasar a través de él una cantidad apreciable de fluido en un tiempo dado, e impermeable si la cantidad de fluido es despreciable.

La velocidad con la que el fluido atraviesa el material depende de tres factores básicos: la porosidad del material; la densidad del fluido considerado, afectada por su temperatura; la presión a que está sometido el fluido.

1.2.- Propiedades Físicas

e. Capilaridad La capilaridad es una propiedad de

los líquidos que depende de su tensión superficial (la cual a su vez, depende de la cohesión o fuerza intermolecular del líquido), que le confiere la capacidad de subir o bajar por un tubo capilar.

Cuando un líquido sube por un tubo capilar, es debido a que la fuerza intermolecular (o cohesión intermolecular) entre sus moléculas es menor a la adhesión del líquido con el material del tubo (es decir, es un líquido que moja). El líquido sigue subiendo hasta que la tensión superficial es equilibrada por el peso del líquido que llena el tubo

1.2.- Propiedades Físicas

f. Higroscopia La capacidad de algunas sustancias de absorber o ceder

humedad al medioambiente. También es sinónimo de higrometría, siendo esta el estudio de la humedad, sus causas y variaciones (en particular de la humedad atmosférica).

Son higroscópicos todos los compuestos que atraen agua en forma de vapor o de líquido de su ambiente, por eso a menudo son utilizados como desecantes.

Algunos de los compuestos higroscópicos reaccionan químicamente con el agua como los hidruros o los metales alcalinos. Otros la atrapan como agua de hidratación en su estructura cristalina como es el caso del sulfato de sodio. El agua también puede adsorberse físicamente. En estos dos últimos casos, la retención es reversible y el agua puede ser desorbida. En el primer caso, al haber reaccionado, no se puede recuperar de forma simple.

1.2.- Propiedades Físicas

a. Calor Especifico

Se define el calor específico (C) de una sustancia como la cantidad de energía calorífica que es preciso aportar a la unidad de masa de dicha sustancia para elevar su temperatura en un grado, sin que se presenten cambios de fase. Se mide en J / (kg . K) en el Sistema Internacional, aunque también suele ser frecuente expresarlo en cal / (g . °C). Así, la energía calorífica, Q, que será necesario comunicar para que una masa m de una determinada sustancia pase de una temperatura T1 a otra mayor T2 será:

Q = m. C . (T2 - T1)

1.3.- Propiedades Térmicas

b. Dilatación La mayoría de los materiales aumentan de

tamaño (se dilatan) al aumentar su temperatura, siempre que no se produzcan cambios de fase. El origen de la dilatación térmica reside en que al aumentar la temperatura aumentan las vibraciones de las partículas (moléculas, átomos o iones) del material, lo que da origen a una mayor separación entre ellas.

1.3.- Propiedades Térmicas

c. Transmisión de Calor La transmisión del calor por conducción se

verifica a través de los cuerpos desde los puntos de mayor a los de menor temperatura, y se debe a los choques de los átomos y de las partículas sub atómicas entre sí.

Las unidades de la conductividad térmica K en el Sistema Internacional son W/(m.K).

La conductividad térmica depende fundamentalmente de:

- La naturaleza de los cuerpos.

- La fase en la que se encuentran.

- La composición.

- La temperatura.

1.3.- Propiedades Térmicas

d. Reflexión del Calor

Según el comportamiento de los materiales frente a la luz se clasifican en: transparentes, translúcidos y opacos. Como materiales transparentes podemos distinguir el cristal y algunos tipos de plásticos.

Es la protección de un material al incremento de calor sin modificar su estructura física – química. Este tipo de propiedad puede ser limitada por temperatura

1.3.- Propiedades Térmicas

a. Transmisión y Reflexión del Sonido

Es una parte de la Física de un material que es transmitida y otra absorbida, la parte absorbida se disipa bajo otras formas de energía

1.4.- Propiedades Acústicas

a. Reflexión de la luz: Cada uno de los objetos da una reflexión y absorción, en forma parcial o total. En superficies lisas y brillantes se refleja más que en las rugosas.

b. Transmisión de la luz: Se da por medio de elementos transparentes como los vidrios, cada uno en mayor o menor grado.

c. Color: Cuando la luz incide en la superficie de un mineral, parte de ella se refleja y parte se refracta. Si la luz no sufre absorción, el material es incoloro. Los materiales son coloreados porque absorben ciertas longitudes de onda de la luz y el color es el resultado de una combinación de aquellas longitudes de onda que llegan al ojo.

1.5.- Propiedades Ópticas

a. Composición Química: es necesario saber los componentes de los materiales para conocer sus propiedades.

b. Estabilidad: la capacidad de ciertos materiales de oponerse a los agentes exteriores que quieran alterar sus propiedades.

1.6.- Propiedades Químicas

Están relacionadas con la forma en que reaccionan los materiales cuando actúan fuerzas sobre ellos. Las más importantes son:

a. Elasticidad. Capacidad que tienen algunos materiales para recuperar su forma, una vez que ha desaparecido la fuerza que los deformaba.

1.7- Propiedades Mecánicas

b. Plasticidad. Habilidad de un material para conservar su nueva forma una vez deforma-do. Es opuesto a la elasticidad.

1.7- Propiedades Mecánicas

c. Ductilidad. Es la capacidad que tiene un material para estirarse en hilos (por ejemplo, cobre, oro, aluminio, etcétera).

1.7- Propiedades Mecánicas

d. Maleabilidad. Aptitud de un material para extenderse en láminas sin romperse (por ejemplo, aluminio, oro, etc.).Aluminio

1.7- Propiedades Mecánicas

e. Dureza: Oposición que ofrece un cuerpo a dejarse rayar o penetrar por otro o, lo que es igual, la resistencia al desgaste.

1.7- Propiedades Mecánicas

f. Tenacidad. Resistencia que opone un cuerpo a su rotura

cuando está sometido a esfuerzos lentos de deformación.

1.7- Propiedades Mecánicas

g. Fluencia. Deformación (que puede llegar a la rotura) de un

material sometido a cargas variables, inferiores a la de rotura, cuando actúan un cierto tiempo o un número de veces.

1.7- Propiedades Mecánicas

h. Rigidez: cuando no se deforman los materiales

i. Isotropía: capacidad de ciertos materiales de producir la misma resistencia frente a fuerzas en diferentes sentidos. Lo contrario es la anisotropía como la madera.

1.7- Propiedades Mecánicas