PRIMER TRIMESTRE 2018 Empezaremos explicando lo que son las materias primas, los materiales, y un producto tecnológico. Después veremos qué son las propiedades de los materiales y por último todas las propiedades de los materiales, una a una. 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 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 CLASIFICACION DE LOS MATERIALES  Materiales naturales: son aquellos que se encuentran en la naturaleza, las personas utilizamos materiales naturales con diferente origen: mineral, vegetal o animal. 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. 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.  Otros son materiales de origen animal. Por ejemplo, el cuero o la lana que usamos en muchas prendas de vestir, en bolsos, zapatos, etc.  Materiales sintéticos: son aquellos creados por las personas a partir de materiales naturales; por ejemplo, el hormigón, el vidrio, el papel o los plásticos. 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. 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. 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. 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. Lógicamente los materiales se eligen por sus propiedades. ¿Qué son las propiedades de los materiales? Las 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. También se les puede llamar Propiedades Tecnológicas o Características de los Materiales. Veamos las propiedades de los materiales según su clasificación. Propiedades Eléctricas de los Materiales Determinan el comportamiento de un material cuando pasa por el lacorriente 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). Masaqui: Semiconductor. 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 de 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 cuerpos 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 llamadoescala 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. Los sonidos que percibimos deben superar el umbral auditivo (0 dB) y no llegar al umbral de dolor (140 dB) 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 que se oxida. La sustancia roja que se forma cuando se oxida el hierro se llamaorín 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 contaminar 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. Símbolos que las identifican estas propiedades en los materiales. NORMALIZACION DE LOS MATERIALES La Normalización o Estandarización La normalización o estandarización es la redacción y aprobación de normas que se establecen para garantizar el acoplamiento de elementos construidos independientemente, así como garantizar el repuesto en caso de ser necesario, garantizar la calidad de los elementos fabricados, la seguridad de funcionamiento y trabajar con responsabilidad social. La normalización es el proceso de elaborar, aplicar y mejorar las normas que se aplican a distintas actividades científicas, industriales o económicas con el fin de ordenarlas y mejorarlas. Se ha definido la normalización como el proceso de formular y aplicar reglas para una aproximación ordenada en una actividad específica para el beneficio y con la cooperación de todos los involucrados. Según la ISO (International OrganizationforStandarization) la normalización es la actividad que tiene por objeto establecer, ante problemas reales o potenciales, disposiciones destinadas a usos comunes y repetidos, con el fin de obtener un nivel de ordenamiento óptimo en un contexto dado, que puede ser tecnológico, político o económico. La normalización persigue fundamentalmente tres objetivos: • Simplificación: se trata de reducir los modelos para quedarse únicamente con los más necesarios. • Unificación: para permitir el intercambio a nivel internacional. • Especificación: se persigue evitar errores de identificación creando un lenguaje claro y preciso. Las elevadas sumas de dinero que los países desarrollados invierten en los organismos normalizadores, tanto nacionales como internacionales, es una prueba de la importancia que se da a la normalización. Normalización y certificación Hay que tener en cuenta que normalización y certificación no son lo mismo. Normalización consiste en elaborar, difundir y aplicar normas. Mientras que la certificación es la acción llevada a cabo por una entidad reconocida como independiente de las partes interesadas mediante la que se manifiesta la conformidad, solicitada con carácter voluntario, de una determinada empresa, producto, servicio, proceso o persona, con los requisitos mínimos definidos en las normas o especificaciones técnicas La industria moderna ha cimentado su desarrollo en un conjunto de reglas que determinan las características que deben cubrir los materiales, los productos, la maquinaria o los procedimientos. Dichas reglas implementadas adecuadamente, constituyen los estándares o normas industriales, cuya aplicación ha sido factor determinante del desarrollo científico y tecnológico, solo alcanzado por algunos países de nuestro planeta. Las normas establecen con precisión el reconocimiento de calidad, estimulando la confianza del consumidor, dan prestigio al fabricante, fomentan la organización de estructuras sólidas para el incremento de una producción masiva, simplificando los procesos y aumentando la eficiencia del trabajo, reducen los costos y aumentan los beneficios. En general se dice que una norma (una regla) es la que determina dimensiones, composición y demás características que debe poseer un material producto u objeto industrial; establecido de común acuerdo con la autoridad gubernamental competente y los principales usuarios. La cual se usará como base comparativa durante un tiempo determinado. Metrotecnia La metrotecnia es la tecnología o el conjunto de técnicas que estudia las medidas. A diferencia de la metrología, que se centra en la parte teórica y definición de medida, la metrotecnia se ocupa de la realización de la medida propiamente dicha, el uso de los instrumentos, su contracción y conservación, sus instrucciones de uso, y todo lo que tiene que ver con los trabajos de medición. La metrología como ciencia y la metrotecnia como tecnología, suelen estudiarse juntas, metrología y metrotecnia, dado que las referencias mutuas son constantes, hay que tener en cuenta que la metrotecnia no define magnitudes, ni sistemas de unidades; se ocupa desde el punto de vista práctico de las mediciones. Partiremos de un sistema de unidades, el sistema internacional de unidades, definido y consolidado que aquí no discutiremos. Instrumento de medición Las reglas son los instrumentos de medición más populares. Un instrumento de medición es un aparato que se usa para comparar magnitudes físicas mediante un proceso de medición. Como unidades de medida se utilizan objetos y sucesos previamente establecidos como estándares o patrones, y de la medición resulta un número que es la relación entre el objeto de estudio y la unidad de referencia. Los instrumentos de medición son el medio por el que se hace esta lógica conversión. Características principales Las características importantes de un instrumento de medida son: • Precisión: es la capacidad de un instrumento de dar el mismo resultado en mediciones diferentes realizadas en las mismas condiciones • Exactitud: es la capacidad de un instrumento de medir un valor cercano al valor de la magnitud real • Apreciación: es la medida más pequeña perceptible en un instrumento de medida • Sensibilidad: es la relación de desplazamiento entre el indicador de la medida y la medida real Tipos Se utilizan una gran variedad de instrumentos para llevar a cabo mediciones de las diferentes magnitudes físicas que existen. Desde objetos sencillos como reglas y cronómetros hasta los microscopios electrónicos y aceleradores de partículas. A continuación se indican algunos instrumentos de medición existentes en función de la magnitud que miden: Para medir masa: • balanza • báscula • espectrómetro de masa • catarómetro Para medir tiempo: • calendario • cronómetro • Reloj de arena • reloj • reloj atómico • datación radiométrica Para medir longitud: • Cinta métrica • Regla graduada • Calibre • vernier • micrómetro • reloj comparador • interferómetro • odómetro • el metro metalico Para medir ángulos: • goniómetro • sextante • transportador Para medir temperatura: • termómetro • termopar • pirómetro Para medir presión: • barómetro • manómetro • tubo de Pitot Para medir velocidad: • velocímetro • anemómetro (Para medir la velocidad del viento) • tacómetro (Para medir velocidad de giro de un eje) Para medir propiedades eléctricas: • electrómetro (mide la carga) • amperímetro (mide la corriente eléctrica) • galvanómetro (mide la corriente) • óhmetro (mide la resistencia) • voltímetro (mide la tensión) • vatímetro (mide la potencia eléctrica) • multímetro (mide todos los valores anteriores) • puente de Wheatstone • osciloscopio Para medir volúmenes • Pipeta • Probeta • Bureta • Matraz aforado Para medir peso • dinamometro • bascula • barometro • pluviometro • catarometro Para medir otras magnitudes: • barometro • pluviometro • catarometro • Caudalímetro (utilizado para medir caudal) • Colorímetro • Espectroscopio • Microscopio • Espectrómetro • Contador geiger • Radiómetro de Nichols • Sismógrafo • pHmetro (mide el pH) • Pirheliómetro • Luxómetro (mide el nivel de iluminación) • Sonómetro (mide niveles de presión sonora) • Dinamómetro (mide la fuerza) OBTENCION DE MINERALES ¿QUE SON LOS MINERALES? Los minerales son elementos o Compuestos químicos naturales, homogéneos por su Composición y estructura y forman parte de las rocas y las micas. Se encuentran en la naturaleza en estado sólido o liquido. Los minerales son recursos naturales no renovables, por ello se hace necesario una explotación controlada de los yacimientos minerales, ya que podemos compararlos como un depósito bancario y su duración dependerá del manejo que se haga de él. ¿QUE MÉTODOS SE UTILIZAN PARA LA EXTRACCIÓN DE MINERALES? En el proceso de extracción minera se utilizan diferentes métodos y técnicas, veamos algunos de ellos: Extracción de mineral a cielo abierto: se realiza cuando el yacimiento puede ser explotado en la superficie; tales son los casos de las minas de hierro en Cerro Bolívar y El Pao o las minas de bauxita en Los Pijiguaos en Guayana. Extracción de mineral del subsuelo: cuando se trata de excavar a cierta profundidad para extraer el rnineral, por lo general el carbón se extrae en esa forma. Extracción por cernido: se refiere a la búsqueda de minerales en la tierra o arena, cerniéndola y pasándola por corrientes de agua como lo hacen los mineros al buscar diamantes u otras piedras preciosas. Extracción por bombeo: se refiere a la remoción de grandes cantidades de arena desde el fondo de los ríos para obtener diamantes, otras piedras preciosas u oro. ¿COMO SE CLASIFICAN LOS MINERALES? Tipos de minerales a) Minerales metálicos Metales abundantes: hierro, aluminio, cromo, manganeso, titanio, magnesio. Metales escasos: cobre, plomo, zinc, estaño, tungsteno, oro, plata, platino, uranio, mercurio, molibdeno. b) Minerales no metálicos Minerales para fertilizantes y aplicaciones químicas (industrias químicas): cloruro de sodio, nitrato, azufre. Materiales para la construcción y edificación: cemento, grava, arena, yeso, amianto. Roca triturada. Combustibles fósiles: petróleo, carbón, gas natural. Agua: el recurso más importante. Obtención del metal El metal al igual que otros minerales se extrae de las rocas, podemos decir que el metal se puede extraer de dos diferentes tipos de minerales: -La calcopirita -La malaquita La extracción del metal se da en las canteras a cielo abierto o sea no tapadas sino al aire libre haciendo un agujero en el suelo.Pero si el yacimiento es profundo, la excavación se da bajo tierra en estos dos tipos se usan los explosivos para excavar en la roca. En el lugar de donde obtenemos el metal,el metal se encuentra unido a otros tipos de minerales útiles como la mena y minerales no utilizados como la ganga. Este último como no tiene utilidad se separa del metal. Después se extrae la mena mediante: -La metalurgia: es el conjunto de industrias que se encargan de la extracción y trasformación de los minerales metálicos. -Siderurgia:rama de metalurgia que trabaja con los materiales ferrosos.Incluye el proceso de extracción.