materiales y procesos industriales, clase 1
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Materiales y Procesos Industriales
Objetivo
Adquisición de conocimientos básicos sobre la estructura, propiedades, tratamientos y aplicaciones de los materiales de uso en ingeniería técnica de
obras públicas.
Universidad de Managua
¿Qué son los Materiales?
• Latín: Materialis
• Sustancia con calidad útil con
propiedades térmicas, mecánica u
otros para producir bien o servicio.
¿Por qué estudiar la ciencia
de los materiales?
• Ciencia de los materiales estudia
, investiga las
propiedades, características y
estructura de materiales para buscar
el material adecuado a las
necesidades
Materiales de Ingeniería
• Las materias primas son tomadas de la tierra
• Son convertidas en material en bruto,
• Transformadas en material para ingeniería:
Cable eléctrico, Acero estructural
Concreto, Plástico, madera
• Satisfacer las necesidades de la sociedad con los productos terminados
• Regresan a la tierra como deshecho
• Ver ejemplo de proceso de Cemento
¿Porqué son necesarios los
materiales?
1. Fabricación de productos
2. Diseño de un objeto para emplearse el material que mejor se adapta a sus exigencias de uso, ya que resulta más económico.
3. Conocer los tipos de materiales susceptibles de ser empleados
4. Aprovechar los recursos disponibles del entorno como la madera, la arcilla, metales, etc
Evolución de los materiales
Relación entre proceso-estructura-Propiedad
Proceso
• Conjunto de fases por las que pasa un producto
para la transformación de los factores
productivos en productos elaborados o
semielaborados
La propiedad de un material es la cantidad de
características que determinan el comportamiento
de ese material antes las acciones
físicas, químicas, mecánica, etc.
Las propiedades diferencia un material de otro y
determina que un objeto está fabricada de material
determinado.
Propiedades
Estructura Interna de los materiales
Todo material posee una estructura
intermolecular, según arreglos atómicos de acuerdo
a la distribución de sus átomos y de la fuerzas de
enlace que se realice.
Material molécula => átomos: que se ordenan
según las fuerza de atracción en el espacio
tridimensionalmente formando redes atómicas.
Estructura Atómica
• Es indispensable e importante comprender la
estructura atómica y la forma de sus enlaces
químicos debido a las fuerzas de atracción que
se dan entre ella produciendo distintos arreglos
atómicos e iónicos.
• El átomo es la unidad estructural básica de
todos los componentes formando los bloques
estructurales de cualquier material
Arreglos atómicos
• Los arreglos permiten distinguir si los materiales son amorfos o cristalinos.• Amorfos => arreglos de corto alcance.• Cristalinos => arreglos de corto y largo alcance
• Los átomos muestran un determinado orden solo en distancia relativamente cortas.
• Los materiales cristalinos de largo alcance => sus átomos ordenados en arreglos tridimensionales que se repiten a distancias mayores de 100 nm.
Relación de niveles-dimensiones-
Propiedades de un motor
Materia Prima
• Son los recursos naturales a partir de los que obtenemos los materiales que empleamos en la actividad técnica.
Son los productos útiles para la actividad
tecnológica que se obtienen de la
transformación de las materias primas
Materiales
TIPOS DE MATERIALES
TECNOLÓGICOS
Madera
• Se obtiene de la parte leñosa de los árboles.• Se utiliza como combustible, para la industria
papelera , para la fabricación de muebles,elementos de construcción (vigas, escaleras ... ),decorativos (esculturas, marcos de fotografías)
Plástico
• Se obtienen artificialmente a partir de polímeros sintéticos en su mayoría
• Los plásticos se utilizan para fabricar tuberías, embalajes, juguetes, recipientes, revestimiento de cables.
Metales
• Se extraen de los minerales que formanparte de las rocas.
• Los metales se utilizan para estructuras ypiezas demáquinas, herramientas, elementos deunión, componentes electrónicos, marcosde ventanas, muebles...
Pétreos
• Se extraen de las rocas.
• Son materiales pétreos el mármol, lapizarra, el vidrio, el yeso, el cemento y lascales.
• Normalmente se utilizan como materialesde construcción.
TIPOS DE MATERIALES TECNOLÓGICOS
CERÁMICOS
TEXTILES
Se obtienen moldeando arcillas y sometiéndoladespués a un proceso de cocción a altastemperaturas en un horno.
Un ladrillo y una teja, una vajilla e, incluso, uninodoro son productos fabricados con materialescerámicos
Estos materiales se utilizan en forma de hilospara elaborar tejidos. Pueden ser naturales osintéticos.
Son materiales textiles la lana, el algodón, laseda, el lino, o el nailon y la lycra.
PROPIEDADES DE LOS MATERIALES
• Cada material tiene unas propiedades que:
lo diferencian de los demás
determinan lo que puede hacerse
con él
TIPOS DE PROPIEDADES
Color
Textura
Brillo
SENSORIALES
Transparencia
Oxidación
Conductividad
eléctrica
Conductividad
térmica
FISICO-QUÍMICAS
Dureza
Tenacidad
Fragilidad
Elasticidad
Plasticidad
Resistencia
mecánica
MECÁNICAS
Fusibilidad
Ductilidad
Maleabilidad
TECNOLÓGICAS
Toxicidad
Reciclabilidad
Biodegradabilidad
ECOLÓGICAS
PROPIEDADES DE LOS MATERIALES
PROPIEDADES SENSORIALES
• Son las que están relacionadas con la impresión que produce el material en nuestros sentidos.
Color.
Transparencia/opacidad
Acabado superficial y Textura.
Brillo.
Características ópticas
PROPIEDADES SENSORIALES
• Son las que están relacionadas con la impresión que produce el material en nuestros sentidos.
Olor que se desprende del material.
Sonoridad.
Características Acústicas
Características Olfativas
PROPIEDADES FISICO-QUÍMICAS
• Son las que están relacionadas con el comportamiento
del material frente a acciones externas.
Ópticas: Según el comportamiento de los materiales
frente a la luz se clasifican en:
transparentes, translúcidos y opacos.
Corrosivas: Hace referencia al comportamiento de un
material cuando es sometido a la acción de agentes
atmosféricos o químicos.
Térmicas: Hace referencia del comportamiento del
material frente al calor
PROPIEDADES FISICO-QUÍMICAS
• Son las que están relacionadas con el comportamiento del material frente a acciones externas.
Propiedades Eléctricas
Conductividad: Un material tiene alta conductividad
eléctrica cuando deja pasar la corriente eléctrica por él.
Entonces decimos que es conductor.
Resistividad: Un material tiene alta resistividad eléctrica
cuando se opone al paso de la corriente eléctrica por él.
Entonces decimos que es aislante.
PROPIEDADES FISICO-QUÍMICAS
• Son las que están relacionadas con el comportamiento del material frente a acciones externas.
Propiedades Magnéticas : son aquellos cambios físicos que
se producen cuando un cuerpo esta sometido a un campo
magnético.
Diamagnéticas: Las líneas del campo magnético generado
por un campo inductor son de sentido contrario a éste
Paramagnéticas: Las líneas del campo magnético generado
por un campo inductor son del mismo sentido a éste.
Ferromagnéticas: Es cuando el material , a determinadas
temperaturas, adquiere un campo magnético intenso en
presencia de un campo exterior inductor y queda como
consecuencia de esta acción Imantado
PROPIEDADES MECÁNICAS
• Son las que están relacionadas con el comportamiento
del material cuando se somete a esfuerzos.
Dureza: Un material es duros o blando dependiendo de si
otros materiales puede rayarlo.
Tenacidad: Es la resistencia que opone un material a su
rotura cuando este esta sometido a esfuerzos lentos y de
deformación
Fragilidad: Un material es frágil si cuando le damos un
golpe se rompe.
PROPIEDADES MECÁNICAS
• Son las que están relacionadas con el comportamiento
del material cuando se somete a esfuerzos.
Elasticidad: Un material es elástico cuando, al aplicarle
una fuerza se estira, y al retirarla vuelve a la posición
inicial.
Plasticidad: Un material es plástico cuando al retirarle la
fuerza continua deformado
Resistencia mecánica o resilencia :Es la resistencia
que opone un material a golpes y esfuerzos bruscos
sin romperse.
PROPIEDADES MECÁNICAS
• Son las que están relacionadas con el
comportamiento del material cuando se somete
a esfuerzos.
Fatiga: Es la deformación que en algunos casos
puede llegar a la ruptura de un material
sometido a cargas variables , (inferiores a las
de rotura) cuando éstas actúan por un largo
período de tiempo o por un numero de veces
determinado.
PROPIEDADES TECNOLÓGICAS
• Son las que están relacionadas con el comportamiento
de los materiales durante la fabricación.
Fusibilidad: Es la capacidad de los materiales de pasar
del estado sólido al líquido cuando son sometidos a
una temperatura determinada.
Ductilidad: Es la capacidad de los materiales de
transformarse en hilos cuando se estiran.
Maleabilidad: Es la capacidad de los materiales de
transformarse en láminas cuando sin romperse.
Maquinabilidad: Es la capacidad de los materiales
de ser trabajados por maquinas-herramientas sin
que estos produzcan deformaciones en el material
PROPIEDADES ECOLÓGICAS
• Son las que están relacionadas con la mayor o menor
nocividad del material para el medio ambiente.
Toxicidad: Es el carácter nocivo de los materiales para el
medio ambiente o los seres vivos.
Reciclabilidad: Es la capacidad de los materiales de ser
vueltos a fabricar. Biodegrabilidad: Es la capacidad de los materiales de, con el
paso del tiempo, descomponerse de forma natural en
sustancias más simples.
RECICLADO Y REUTILIZACIÓN
• Los recursos de la Tierra son ilimitados y, si no se usan correctamente, pueden agotarse sin encontrar otros que los sustituyan.
Las formas de prolongar la vida de estos recursos
son dos:
RECICLAR
REUTILIZAR
RECICLADO Y REUTILIZACIÓN
• RECICLAR es
recuperar lo que se tira, para después de darle el tratamiento
adecuado, poder volver a ser utilizado.
REUTILIZAR esno tirar lo que ya hemos usado y volverlo a utilizar .
ENERGÍA
Y
MATERIAS PRIMAS
EL RECICLAJE AHORRA
EJEMPLOS: RECICLAJE DEL VIDRIO
EJEMPLOS: RECICLAJE DEL PAPEL
EJEMPLOS de REUTILIZACIÓN
• Las bolsas del supermercado.
Los envases de vidrio.
El papel escrito por una cara.
Propiedad mecánica de los materiales
Retroalimentación
Defina:
• Estructura Cristalina
• Cristal
• Amorfo
• Proceso
• Materia
• Materia Prima
Estructura Atómica
Isotopo
Masa Atómica
Partículas Sub
atómicas
Configuración
electrónica
Protón
Neutrón
Electrón
Características principales de:
• Polímeros
• Arcilla
• Metal
• Materiales compuestos
• Semiconductores o electrónicos
• Pétreo
• Madera
• Textil
Analice y Resuelva:
¿Qué es el diagrama esfuerzo
deformación?
¿Cuáles son los elementos del
diagrama?
Relación de dureza con resistencia
mecánica
Diferencia entre material frágil y dúctil
http://www.slideshare.net/PaulCuellarLo
bato/propiedades-generales-de-los-
materiales-ciencia-de-los-
materiales?qid=80344116-d07b-4836-
89a6-
74536169c373&v=qf1&b=&from_searc
h=6
