eso tecnología 3
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ESO
El libro Tecnología 3, para tercer curso de ESO, es una obra colectiva concebida, diseñada y creada en el Departamento de Ediciones Educativas de Santillana Educación, S. L., dirigido por Teresa Grence Ruiz.
En su elaboración ha participado el siguiente equipo: Manuel Armada Simancas Roberto Blanco Gil Carlos Lamparero García Laura Muñoz Ceballos M.ª Isabel Ortiz Gandía Alberto Peña Pérez Gabriel Prieto Renieblas Inés Rouces González David Sánchez Gómez Olga Villanueva García
EDICIÓN Laura Muñoz Ceballos
EDITOR EJECUTIVO David Sánchez Gómez
DIRECCIÓN DEL PROYECTO Antonio Brandi Fernández
Las actividades de este libro no deben ser realizadas en ningún caso en el propio libro. Las tablas, esquemas y otros recursos que se incluyen son modelos para que el alumnado los traslade a su cuaderno.
Tecnología SERIE INVENTA
ESO
Índice
SABER
• Materiales de construcción.
• Propiedades de los materiales de construcción.
• Materiales pétreos.
• Materiales aglutinantes.
• Materiales compuestos.
• Vidrios y cerámicas.
• Impacto medioambiental.
SABER HACER
• Identificar materiales empleados en la construcción.
• Trabajar con materiales de construcción.
Materiales de construcción1 NOS HACEMOS PREGUNTAS. ¿Por qué
se sostienen los puentes?
Salvar una corriente de agua siempre ha sido una necesidad de las personas.
Un simple tronco basta para salvar pequeños arroyos, pero en el caso de ríos más anchos y profundos la dificultad se incrementa. Los puentes son la solución.
Y los puentes colgantes han permitido salvar grandes distancias con eficacia. Los grandes puentes aprovechan las propiedades de dos materiales clave en la historia de la tecnología: el hormigón y el acero.
Se propusieron más de 50 diseños para el puente antes de elegir el definitivo. Se emplearon 432 trabajadores durante ocho años para levantarlo.
Una pasarela situada a 44 metros de altura sobre el río comunica las dos torres separadas 61 metros (200 pies).
Las partes móviles del puente son de 1000 toneladas cada una, y pueden levantarse hasta un ángulo de más de 80° en cinco minutos.
Los cables de acero sujetan el tablero, la calzada por la que pasan más de 40 000 personas cada día.
Dos pilares con 70 000 toneladas de hormigón cada uno sujetan la estructura anclados a 7 metros de profundidad en el fondo del río.
El puente es levadizo. La parte central del tablero (situada a 8,6 metros del río) se levanta gracias a un sistema electrohidráulico más de 1000 veces cada año para dejar pasar grandes barcos.
• ¿Dónde se apoyan las torres que forman los pilares de este puente? ¿Qué elementos se sujetan a los pilares?
• Opina. El coste del puente de la Torre de Londres fue equivalente a 125 millones de euros. ¿Te parece adecuado invertir tanto dinero en un puente?
INTERPRETA LA IMAGEN?• ¿Qué puentes cercanos conoces? ¿Qué necesidad satisfacen?
• Haz un dibujo de ellos. ¿Se parecen al puente de la Torre de Londres?
• Opina. ¿Qué te parecen los peajes que se pagan en algunas autopistas, puentes o túneles a la empresa que ha realizado la obra?
CLAVES PARA EMPEZAR
Las torres situadas sobre los pilares tienen 65 metros de altura.
11 000 toneladas de acero forman las pasarelas superiores y el entramado que sujeta el tablero.
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1. Materiales de construcción ................................................................ 6 1. Materiales de construcción ...................................................................... 8
2. Propiedades de los materiales de construcción ....................................... 10
3. Materiales pétreos .................................................................................... 12
4. Materiales aglutinantes ............................................................................. 13
5. Materiales compuestos ............................................................................ 14
6. Vidrios y cerámicas ................................................................................... 15
7. Impacto medioambiental .......................................................................... 19
Proyecto. Construye un mosaico ................................................................... 24
2. Plásticos y nuevos materiales .................................................... 26 1. Materiales .................................................................................................. 28
2. Los plásticos .............................................................................................. 30
3. Clasificación de los plásticos .................................................................... 32
4. Obtención del material plástico ................................................................ 37
5. Procesado del material plástico ............................................................... 38
6. Trabajo con plásticos en el taller .............................................................. 41
7. Las fibras textiles ....................................................................................... 43
8. Nuevos materiales .................................................................................... 44
9. Impacto medioambiental .......................................................................... 49
Proyecto. Construye un avión de polietileno ................................................. 54
3. Mecanismos y máquinas ............................................................ 56 1. Mecanismos y máquinas .......................................................................... 58
2. Palancas ..................................................................................................... 60
3. Poleas y mecanismos relacionados ......................................................... 62
4. Plano inclinado, cuña y tornillo ................................................................. 64
5. Mecanismos para transmitir el movimiento ............................................ 65
6. Mecanismos de transformación ............................................................... 70
7. Simuladores de software para el estudio de mecanismos ..................... 72
8. Máquinas térmicas. Motores .................................................................... 76
Proyecto. Construye polipastos ..................................................................... 84
4. Circuitos eléctricos ..................................................................... 86 1. La corriente eléctrica ................................................................................ 88
2. Medida de magnitudes eléctricas. El polímetro ....................................... 90
3. Relación entre magnitudes eléctricas: la ley de Ohm ............................. 92
4. Potencia eléctrica ...................................................................................... 93
5. Conexiones en circuitos eléctricos .......................................................... 94
6. Control de la corriente eléctrica ............................................................... 97
7. Simuladores de circuitos electrónicos ..................................................... 100
Proyecto. Construye un juego eléctrico: el duelo .......................................... 108
5. Programación .............................................................................. 110 1. Lenguajes de programación. Processing .................................................. 112
2. Dibujar con Processing ............................................................................. 114
3. Variables y funciones ................................................................................ 120
4. Repeticiones y bucles ............................................................................... 122
5. El color en una pantalla de ordenador ..................................................... 123
6. Eventos de ratón y teclado ....................................................................... 130
7. Trabajo con imágenes ............................................................................... 136
8. Trabajo con tablas de datos. Arrays .......................................................... 138
Proyecto. Programa un editor de imágenes .................................................. 142
SABER
• Materiales.
• Los plásticos.
• Clasificación de los plásticos.
• Obtención del material plástico.
• Procesado del material plástico.
• Trabajo con plásticos en el taller.
• Las fibras textiles.
• Nuevos materiales.
• Impacto medioambiental.
SABER HACER
• Identificar plásticos a nuestro alrededor.
• Elegir el tipo de plástico adecuado a cada aplicación.
• Conocer nuevos materiales.
Plásticos y nuevos materiales2 NOS HACEMOS PREGUNTAS. ¿Cómo son los neumáticos?
Cuando John B. Dunlop rodeó en 1887 con unos tubos de goma inflados las ruedas del triciclo de su hijo para minimizar el efecto de los baches no podía imaginarse cómo iba a revolucionar el mundo del transporte.
Desde entonces nada ha sido igual. Bicicletas, coches, aviones… En todos ellos se usan neumáticos con cámara de aire elaborados con caucho artificial, el material que había descubierto Charles Goodyear en 1839.
• ¿Por qué crees que se usan en algunas competiciones neumáticos lisos? ¿Te parecen adecuados para circular con un vehículo convencional por carretera? ¿Por qué?
• Opina. La ley obliga a cambiar los neumáticos desgastados o con más de cinco años. ¿Qué te parecen estas medidas?
INTERPRETA LA IMAGEN ? • ¿Qué tipos de plásticos conoces? Piensa en objetos
cotidianos y di qué propiedades debe tener el plástico que los forma.
• La nanotecnología es un campo de las ciencias dedicado al control y manipulación de la materia a una escala menor que un micrómetro. ¿Conoces alguna de sus aplicaciones? ¿Qué ventajas supone el uso de nuevos materiales?
CLAVES PARA EMPEZAR
Anchura expresada en milímetros.
Relación (%) entre la altura existente de la llanta al suelo y la anchura del neumático.
Estructura. (R: radial, la más extendida).
Diámetro interior expresado en pulgadas. (1 pulgada 5 2,54 cm).
Peso y velocidad máximos admitidos por cada neumático. En este caso, 615 kg y 240 km/h.
Varias capas de acero, nailon y fibras textiles fortalecen la estructura.
La cubierta exterior es de caucho.
Los aros metálicos unen el neumático a la llanta.
Goma interior.
EL DIBUJO DE LOS NEUMÁTICOS
La forma del dibujo es importante. El comportamiento en condiciones de lluvia, nieve, suelos irregulares, etc., depende del tipo de dibujo del neumático. El diseño influye en la seguridad, la duración y el consumo.
Todoterreno: mejor agarre en caminos
Asimétricos: fomentan un desgaste uniforme, exterior e interior
Deportivos: usados en competición
Nieve: mejor agarre sin cadenas en climas fríos
Moto
Ecológico: facilitan la rodadura y ofrecen un menor consumo
Seguridad El neumático debe frenar adecuadamente tanto en situaciones de pavimento seco como mojado.
Duración Es un factor a tener en cuenta, sobre todo por profesionales que completan miles de kilómetros cada mes.
Consumo Un menor rozamiento entre el neumático y el suelo implica un ahorro de combustible.
La presión del neumático debe adaptarse a la carga del vehículo.
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LAS MARCHAS
Para evitar que la cadena se cruce demasiado: no combinar el plato grande con piñones grandes; ni el plato pequeño con piñones pequeños.
Subida Llano Bajada
Plato pequeño con piñones
grandes
Plato intermedio con piñones intermedios
Plato grande con piñones
pequeños
Plato
Piñón
Avance: 1 m
Avance: 2 m
Avance: 3 m
SABER
• Mecanismos y máquinas.
• Palancas.
• Poleas y mecanismos relacionados.
• Plano inclinado, cuña y tornillo.
• Mecanismos para transmitir el movimiento.
• Mecanismos de transformación.
• Simuladores de software para el estudio de mecanismos.
• Máquinas térmicas. Motores.
SABER HACER
• Identificar mecanismos presentes en máquinas.
• Construir mecanismos.
Mecanismos y máquinas3 NOS HACEMOS PREGUNTAS. ¿Cómo funciona la bicicleta?
Una bicicleta es una máquina manual que permite movernos mucho más deprisa que andando o corriendo. El movimiento proporcionado a los pedales se transmite mediante el plato, la cadena y los piñones a la rueda trasera, la rueda motriz.
En las bicicletas de montaña varios platos y piñones permiten variar la distancia recorrida con cada pedalada y poder subir cuestas con menos esfuerzo, por ejemplo.
• ¿Cuántas marchas tiene una bicicleta de tres platos y nueve piñones? ¿Deberían usarse todas las marchas? ¿Por qué?
• Dibuja un esquema señalando el sentido del movimiento de cada uno de los elementos de una bicicleta.
INTERPRETA LA IMAGEN?• Recuerda. ¿Para qué sirve una palanca? ¿Qué ventajas obtenemos al usar palancas?
• ¿Y un sistema de engranajes? ¿Qué otras máquinas conoces con engranajes?
CLAVES PARA EMPEZAR
Más velocidad, más esfuerzo.
Menos velocidad, menos esfuerzo.
El piñón gira movido por la cadena. Si elegimos un piñón con menos dientes resulta más fácil pedalear, pero se avanza menos en cada pedalada.
Un pequeño engranaje se sitúa a mayor o menor distancia del piñón ayudado por un resorte para mantener tensa la cadena, cuya longitud es fija aunque cambiemos de marcha.
La cadena transmite el movimiento desde el plato hasta los piñones.
El plato se mueve de manera solidaria con el eje que gira al dar pedales.
El eje de la rueda trasera está unido solidariamente a los piñones. Así, cuando un piñón gira, también lo hace la rueda.
El pedal impulsado por las piernas actúa moviendo una biela que transmite el movimiento al plato.
La rueda delantera no tiene elementos motrices. Gira arrastrada por la rueda trasera.
Al apretar la manilla de los frenos se tensa un cable que mueve dos pequeñas zapatas. Estas aprietan la goma o un disco que frena el giro de la rueda.
Las marchas se cambian girando los puños o accionando palancas en el manillar. El número de marchas posibles de una bicicleta se obtiene multiplicando el número de platos (1, 2 o 3) por el número de piñones (entre 5 y 10).
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SABER
• Lenguajes de programación. Processing.
• Dibujar con Processing.
• Variables y funciones.
• Repeticiones y bucles.
• El color.
• Eventos de ratón y teclado.
• Trabajo con imágenes.
• Trabajo con tablas de datos. Arrays.
SABER HACER
• Desarrollar programas con un lenguaje de programación textual.
• Programar un editor de imágenes.
Programación5 NOS HACEMOS PREGUNTAS. ¿Cómo se producen escenas «imposibles» en el cine?
Ya sea en el ámbito de la animación infantil, de las películas de terror, de acción o de ciencia ficción, el ordenador lleva unos años desempeñando un papel clave. Paisajes de otros mundos, juguetes que hablan y gesticulan, transformaciones «mágicas» o creación de seres imaginarios son algunos ejemplos.
• ¿Qué elementos de la imagen te parecen generados mediante ordenador? ¿Crees que las películas que emplean escenas generadas mediante ordenador son más fáciles de desarrollar? ¿Por qué?
• ¿Qué ventajas añade la técnica de captura de movimiento frente a la generación completa de imágenes mediante el ordenador?
INTERPRETA LA IMAGEN?• ¿Qué es el software de dibujo en 3D? ¿Cómo pueden generarse dibujos en 3D?
• Opina. Hay quien dice que la introducción del ordenador en el cine ha tenido consecuencias negativas. ¿Qué te parece a ti?
CLAVES PARA EMPEZAR
La técnica del croma, el uso de fondos verdes, permite cambiar el paisaje de fondo sobre el que aparecerá el actor en la escena final.
Los animales voladores y otras criaturas fantásticas se programan diseñando polígonos que forman una malla sobre la que luego se «acoplan» la piel, las alas…
El escáner en 3D permite digitalizar la información de objetos reales con el fin de introducirlos luego en escenas generadas por ordenador.
El rodaje de películas en alta definición añade dificultad, pues cada escena ocupa decenas y decenas de gigabytes.
Muchos paisajes se crean mediante software 3D capaz de incluir fuentes de luz, texturas variadas e incluso se simula la gravedad para que la caída de las ramas de los árboles sea más o menos acusada.
El movimiento de figuras humanas emplea la técnica denominada «captura de movimientos». El actor se mueve con una serie de sensores incorporados que trasladan la información a un ordenador, para integrar luego al actor en la escena.
En muchos paisajes «fantásticos» se usan como base imágenes de paisajes reales.
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6. Control de circuitos electrónicos ............................................... 146 1. Un mundo digital ....................................................................................... 148
2. Funciones lógicas ...................................................................................... 150
3. ¿Qué es Arduino? Computación física ..................................................... 152
4. El software de Arduino .............................................................................. 154
5. Salidas digitales ......................................................................................... 157
6. Sonidos ...................................................................................................... 163
7. Entradas digitales ...................................................................................... 166
Proyecto. Construye un reloj digital ............................................................... 176
7. Sensores ...................................................................................... 180 1. ¿Qué son los sensores? ............................................................................ 182
2. Sensores de luz ......................................................................................... 184
3. Sensores de infrarrojos ............................................................................. 190
4. Sensores de posición ................................................................................ 194
5. Sensores de temperatura ......................................................................... 195
6. Sensores de sonido ................................................................................... 199
7. Sensores de proximidad ........................................................................... 202
8. Sensores de distancia. Ultrasonidos ......................................................... 204
Proyecto. Construye un sensor para medir el nivel de un depósito ............. 208
8. Control automático y robótica ................................................... 212 1. Máquinas automáticas y sistemas de control ......................................... 214
2. ¿Qué es un robot? ..................................................................................... 215
3. Motores de corriente continua, DC .......................................................... 216
4. Servomotores o servos ............................................................................. 222
5. Relés .......................................................................................................... 225
6. Señales periódicas .................................................................................... 227
Proyecto. Construye un robot siguelíneas ..................................................... 232
9. Publicación en internet ............................................................... 236 1. Internet, servidores web y gestores de contenidos ................................ 238
2. ¿Qué es un blog? ....................................................................................... 240
3. Edición en WordPress ............................................................................... 246
4. Páginas web estáticas con WordPress ..................................................... 251
Proyecto. Crea un blog colaborativo .............................................................. 258
ANEXO Referencia para programar en el IDE de Arduino .......................................... 260
60 Hz tiempo base
Contador para dividir por 6
Contador para dividir por 10
SABER
• Un mundo digital.
• Funciones lógicas.
• ¿Qué es Arduino? Computación física.
• El software de Arduino.
• Salidas digitales.
• Sonidos.
• Entradas digitales.
SABER HACER
• Montar circuitos electrónicos y controlarlos mediante un ordenador a través de una controladora.
• Elaborar programas para controlar circuitos.
Control de circuitos electrónicos6 NOS HACEMOS PREGUNTAS. ¿Cómo funciona un reloj digital?
La invención de los relojes digitales en 1956 constituyó una auténtica revolución. Por primera vez se podían fabricar relojes baratos y exactos, con una desviación de unos pocos segundos en un mes respecto al tiempo verdadero.
Hoy día, sin embargo, la electrónica se emplea no solamente en los relojes digitales, sino también en muchos relojes analógicos.
• Elabora un esquema simplificado en tu cuaderno explicando el funcionamiento de un reloj digital. Complétalo añadiendo los dígitos para el día del mes.
• ¿Serías capaz de generar las letras del alfabeto empleando un display de 7 segmentos? ¿Puedes representar todas las letras?
INTERPRETA LA IMAGEN?• ¿Qué es un chip? ¿Qué otros componentes electrónicos conoces?
• Señala qué hitos han hecho posible fabricar aparatos relativamente complejos como un reloj digital.
CLAVES PARA EMPEZAR
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EL DISPLAY DE 7 SEGMENTOS
En un reloj digital se emplean 7 segmentos que pueden activarse o no, para representar los dígitos del 0 al 9. Un chip 7447 permite hacerlo.
0 1 2 3 456 7 89
Una pequeña batería proporciona la energía necesaria a los circuitos. La batería puede durar varios años.
Otros componentes electrónicos reducen la frecuencia de la señal.
Un oscilador marca el tiempo en sucesivos intervalos en los relojes portátiles. Así se generan 60 señales por segundo, habitualmente.
La pantalla de cristal líquido o de led muestra la información. Se han añadido otras funciones: calendario, alarma, cronómetro…
Para marcar los segundos se emplean dos contadores-divisores que dividen la frecuencia de la señal. El primero la divide entre 10 y obtiene 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 como resultado.
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Otro circuito indica al reloj que tras el dígito 23 de las horas debe volver al 00.
Un convertidor de 7 segmentos genera el número adecuado en la pantalla.
El display de los minutos se genera de manera análoga al de los segundos.
El segundo contador obtiene 0, 1, 2, 3, 4, 5 como resultado.
Otro convertidor de 7 segmentos genera el número en la pantalla.
La señal de 1 s puede utilizarse directamente para mostrar el paso de los segundos en el reloj.
Contador para dividir
por 2
Contador para dividir
por 6
Contador para dividir
por 6
Convertidor a display de 7 segmentos
Convertidor a display de 7 segmentos
Convertidor a display de 7 segmentos
Contador para dividir
por 10
Contador para dividir
por 10
Contador para dividir
por 10
Convertidor a display de 7 segmentos
Convertidor a display de 7 segmentos
Convertidor a display de 7 segmentos
Señal de 1 Hz
Señal de 1 Hz
La señal de salida oscila entonces con una frecuencia de 1 minuto.Para generar los dígitos
de las horas se emplea un divisor por 10 y otro por 2.
Varios botones permiten reajustar el reloj.
La señal oscila con una frecuencia de una hora.
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SABER
• ¿Qué son los sensores?
• Sensores de luz.
• Sensores de infrarrojos.
• Sensores de temperatura.
• Sensores de posición.
• Sensores de sonido.
• Sensores de proximidad.
• Sensores de distancia.
SABER HACER
• Construir circuitos electrónicos con sensores y controlarlos mediante un ordenador.
• Desarrollar programas capaces de controlar el funcionamiento de un circuito dotado de sensores.
Sensores7 NOS HACEMOS PREGUNTAS. ¿Cómo funcionan las pantallas táctiles?
Desde 2010 las tabletas han revolucionado por completo el mundo de los dispositivos informáticos «de mano», pues la pantalla táctil resulta muy intuitiva y cómoda.
Las pantallas táctiles hacen que sean muy manejables y fáciles de usar. Y la posibilidad de conectarse a Internet de manera inalámbrica ofrece múltiples opciones.
En pocos años han aparecido en el mercado muchas tabletas, la mayoría con el sistema Android lanzado en 2008 o con iOS.
• ¿Qué elemento de las pantallas táctiles de teléfonos y tabletas permite detectar cuándo se ha tocado la pantalla?
• ¿Cómo se determina qué punto de una pantalla táctil tocamos?
INTERPRETA LA IMAGEN?• ¿Qué ventajas tiene el uso de pantallas táctiles?
• Muchos adolescentes pasan varias horas cada día «pegados» a tabletas y teléfonos. ¿Te parece una buena idea? ¿Por qué?
CLAVES PARA EMPEZAR
Un micrófono incorporado permite realizar búsquedas a partir de la voz.
Para mejorar la precisión se pueden emplear algunos tipos de lápices.
Los altavoces reproducen el sonido, aunque la salida de auriculares ofrece mejor calidad.
El aspecto de la pantalla depende del sistema operativo empleado. Para tabletas los más utilizados son Android e iOS.
Las pantallas multitáctiles son capaces de detectar toques simultáneos en diferentes áreas de la pantalla. Esto permite reducir el zoom en una foto pellizcándola, por ejemplo.
Los dispositivos con tecnología 3G disponen de una antena para tener conexión a Internet desde cualquier sitio; no solamente donde hay una red wifi disponible.
Algunas tabletas tienen una ranura donde conectar una tarjeta de memoria, habitualmente de tipo micro SD.
¿CÓMO FUNCIONA UNA PANTALLA TÁCTIL?
La capa superficial de la pantalla protege la superficie.
Sobre la pantalla LCD se incluye una trama de hilos conductores que actúan a modo de sensor.
La pantalla es de tipo LCD. Es el elemento que más energía consume.
Al aplicar presión con el dedo varía el voltaje en cada una de las esquinas de la tableta.
Un detector en cada esquina determina el voltaje y permite conocer a qué distancia de ella se ha pulsado la pantalla.
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SABER
• Máquinas automáticas y sistemas de control.
• ¿Qué es un robot?
• Motores de corriente continua, DC.
• Servomotores o servos.
• El relé.
• Señales periódicas.
SABER HACER
• Utilizar motores en proyectos tecnológicos.
Control automático y robótica8 NOS HACEMOS PREGUNTAS. ¿Qué información obtiene un coche de su entorno?
Los coches inteligentes ya están aquí. Han llegado para quedarse. Atrás quedaron los vehículos que no respondían a las condiciones del entorno. Luces que se encienden automáticamente, frenos ABS que evitan que el coche derrape, asistentes para el aparcamiento… La lista es casi interminable, con muchas de las mejoras encaminadas a reforzar la seguridad de los ocupantes y de los peatones.
• ¿Qué elementos automáticos de la imagen te parecen más útiles de cara a la seguridad de los ocupantes del vehículo?
• ¿Cómo recibe el conductor la información que le ofrecen los distintos sensores mencionados?
INTERPRETA LA IMAGEN?• ¿Qué componentes electrónicos pueden emplearse en los circuitos involucrados?
• ¿Qué utilidad tienen este equipamiento automático para el conductor? ¿Y otros no mencionados, como el control de velocidad de crucero?
CLAVES PARA EMPEZAR
La luz de carretera puede encenderse de noche automáticamente cuando no hay vehículos que nos preceden o que se dirigen hacia nosotros.
Un sensor de luz situado en el parabrisas conecta las luces del vehículo al atardecer o a la entrada de un túnel.
En el interior el climatizador mantiene la temperatura en el valor ajustado.
Un sensor de lluvia activa el limpiaparabrisas y adapta su ritmo a la intensidad de la lluvia.
Un radar avisa detecta si el vehículo se sale del carril por un despiste del conductor o si se duerme.
Un sensor de proximidad mediante ultrasonidos emite señales acústicas o luminosas cuando nos aproximamos demasiado a otro vehículo al aparcar.
En algunos coches el motor se detiene si el vehículo se para en un semáforo para ahorrar combustible. Y arranca automáticamente al pisar el embrague o el acelerador.
Los sistemas de asistencia a la frenada (ABS) y control de estabilidad adaptan el giro de las ruedas en caso de frenadas bruscas o curvas cerradas tomadas a una velocidad excesiva.
Los airbags se activan si se produce una colisión.
Un sensor de combustible cierra la entrada al depósito si intentamos echar gasolina en un vehículo diésel, por ejemplo.
Un sensor de presión avisa cuando existe un pinchazo o cuando el neumático se desinfla.
Un sensor de luz en los espejos retrovisores oscurece el cristal para evitar reflejos de los vehículos que nos siguen.
Sensores repartidos por el motor y los diversos mecanismos avisan de posibles averías en el panel de control.
Una cámara infrarroja ayuda a detectar peatones en la oscuridad y evitar atropellos.
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En el apartado Saber más se incluyen contenidos de especial relevancia, aunque no son esenciales para el desarrollo de la unidad.
Cuando es necesario, se incluyen capturas de pantalla y otras imágenes que ilustran los procedimientos paso a paso.
Una o varias actividades activan los conceptos previos de los estudiantes relacionados con la unidad.
Se incluye teoría (SABER) y prácticas o procedimientos (SABER HACER).
Varias actividades sirven para afianzar los contenidos presentados gráficamente.
Doble página de introducción a la unidad
Páginas de desarrollo de los contenidos
Incluye contenidos de otros cursos o estudiados en unidades anteriores en el apartado Recuerda.
Los contenidos y definiciones esenciales aparecen destacados con un fondo de color.
La doble página inicial presenta de manera gráfica una aplicación de los contenidos de la unidad y que usamos prácticamente a diario.
La introducción a cada unidad se presenta a partir de una pregunta.
El apartado Presta atención recoge contenidos esenciales para el estudio de la unidad.
Te encantará SABER HACER CONTIGO porque:
SABER
• Materiales.
• Los plásticos.
• Clasificación de los plásticos.
• Obtención del material plástico.
• Procesado del material plástico.
• Trabajo con plásticos en el taller.
• Las fibras textiles.
• Nuevos materiales.
• Impacto medioambiental.
SABER HACER
• Identificar plásticos a nuestro alrededor.
• Elegir el tipo de plástico adecuado a cada aplicación.
• Conocer nuevos materiales.
Plásticos y nuevos materiales2 NOS HACEMOS PREGUNTAS. ¿Cómo son los neumáticos?
Cuando John B. Dunlop rodeó en 1887 con unos tubos de goma inflados las ruedas del triciclo de su hijo para minimizar el efecto de los baches no podía imaginarse cómo iba a revolucionar el mundo del transporte.
Desde entonces nada ha sido igual. Bicicletas, coches, aviones… En todos ellos se usan neumáticos con cámara de aire elaborados con caucho artificial, el material que había descubierto Charles Goodyear en 1839.
• ¿Por qué crees que se usan en algunas competiciones neumáticos lisos? ¿Te parecen adecuados para circular con un vehículo convencional por carretera? ¿Por qué?
• Opina. La ley obliga a cambiar los neumáticos desgastados o con más de cinco años. ¿Qué te parecen estas medidas?
INTERPRETA LA IMAGEN ? • ¿Qué tipos de plásticos conoces? Piensa en objetos
cotidianos y di qué propiedades debe tener el plástico que los forma.
• La nanotecnología es un campo de las ciencias dedicado al control y manipulación de la materia a una escala menor que un micrómetro. ¿Conoces alguna de sus aplicaciones? ¿Qué ventajas supone el uso de nuevos materiales?
CLAVES PARA EMPEZAR
Anchura expresada en milímetros.
Relación (%) entre la altura existente de la llanta al suelo y la anchura del neumático.
Estructura. (R: radial, la más extendida).
Diámetro interior expresado en pulgadas. (1 pulgada 5 2,54 cm).
Peso y velocidad máximos admitidos por cada neumático. En este caso, 615 kg y 240 km/h.
Varias capas de acero, nailon y fibras textiles fortalecen la estructura.
La cubierta exterior es de caucho.
Los aros metálicos unen el neumático a la llanta.
Goma interior.
EL DIBUJO DE LOS NEUMÁTICOS
La forma del dibujo es importante. El comportamiento en condiciones de lluvia, nieve, suelos irregulares, etc., depende del tipo de dibujo del neumático. El diseño influye en la seguridad, la duración y el consumo.
Todoterreno: mejor agarre en caminos
Asimétricos: fomentan un desgaste uniforme, exterior e interior
Deportivos: usados en competición
Nieve: mejor agarre sin cadenas en climas fríos
Moto
Ecológico: facilitan la rodadura y ofrecen un menor consumo
Seguridad El neumático debe frenar adecuadamente tanto en situaciones de pavimento seco como mojado.
Duración Es un factor a tener en cuenta, sobre todo por profesionales que completan miles de kilómetros cada mes.
Consumo Un menor rozamiento entre el neumático y el suelo implica un ahorro de combustible.
La presión del neumático debe adaptarse a la carga del vehículo.
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• Clasifica en uno de los tres tipos de plásticos diferentes los objetos de la imagen.
• Para alguno de ellos comprueba que se cumple el método anterior para identificarlos.
INTERPRETA LA IMAGEN?
SABER HACER
Identificar tipos de plásticos
Se pincha
con un
clip al rojo
Se funde
No se funde
¿Se
estira?
NO
SÍ
Zapatillas: suela de caucho (CA) y horma de policloruro de vinilo (PVC).
Jersey: poliamidas. Impermeable:
policloruro de vinilo (PVC).
Botones: fenoles (PF).
Estuche: poliamidas.
Bolígrafo transparente: poliestireno (PS).
Forro del libro: polietileno (PET).
Goma de borrar: caucho (CA).
Gafas de sol: policarbonato (PC).
Faros: metacrilato (PMMA).
Neumático de las ruedas: caucho (CA).
Mangos del manillar: poliuretano (PUR).
Botella de agua de bici: polietileno (PET).
Espuma del asiento: poliuretano (PUR).
Casco para la cabeza: policarbonato (PC).
Mochila: polímero impermeabilizado con policloruro de vinilo (PVC).
Termoplásticos(al cortarlo da astillas)
Termoestables(al cortarlo da virutas)
Elastómeros
PLá
STI
Co
Observa algunos usos de distintos plásticos en la siguiente imagen:
Poliamidas
Son un tipo de polímero que puede ser natural y encontrarse en materiales de origen animal, como la lana y la seda, o sintéticos, como el nailon.
SABER MáS 4obtención del material plástico
Existen muchos métodos industriales más complicados para la fabrica-ción de plásticos, pero el proceso general se puede resumir de la si-guiente forma. El monómero es introducido en una máquina llamada reactor, junto con un disolvente y un catalizador o activador de la reacción química, a una presión y temperatura controladas. Observa un esquema del proceso:
9 ¿Qué materia prima se emplea para elaborar los plásticos?
10 ¿Cómo se fabrica un plástico? Elabora un esquema explicando el proceso.
El material plástico obtenido puede tener forma de bolitas, gránulos o polvos.
Disolvente
Polímero líquido
Polímero en polvo
Catalizador El producto de la reacción se separa del disolvente y se seca.
Secadora Trituradora
Monómero
ACTIVIDADES
SABER HACER
obtener un plástico. Alcohol polivinílico
1. Echa una cucharada de cola blanca en un vaso y disuélvela con otra cucharada de agua hasta que obtengas una disolución homogénea.
2. Añade dos cucharadas de alcohol de 96° y agita suavemente. Añade un poco más de alcohol si es necesario y continúa agitando.
3. Analiza el aspecto de la solución. Has obtenido un gel muy viscoso.
4. Añade agua para que no se te pegue. Haz una pelota y déjala secar.
Lava bien tus manos y los objetos utilizados cuando hayas terminado.
PRESTA ATENCIÓN
¡Acabas de obtener alcohol polivinílico!
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Plásticos y nuevos materiales 2
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Nanocompuestos de carbono
El carbono está presente en la mayor parte de los compuestos que for-man los seres vivos. Cuando varios átomos de carbono se unen se forman redes cristalinas, cuyas propiedades varían según la forma cris-talina en que se encuentre; es decir, según cómo estén enlazados los átomos. Por ejemplo, el diamante y el grafito son estructuras sólidas, pero presentan propiedades muy diferentes a pesar de que ambas están constituidas exclusivamente por átomos de carbono.
La industria de los compuestos de carbono ha evolucionado mucho en los últimos años. En la siguiente tabla aparecen diferentes formas en las que se puede presentar y algunas de sus aplicaciones:
8Nuevos materiales
Los nuevos materiales están permitiendo fabricar de otra manera los productos que ya tenemos. Pero van mucho más allá: están abriendo las puertas de objetos y procesos de producción novedosos, más especiali-zados, relativamente más respetuosos con el medio ambiente y, sobre todo, mucho más prácticos.
Fibra de carbono
La fibra de carbono es una fibra sintética constituida por finos filamentos de 5-10 nm de diámetro y compuesta principalmente por carbono que tiene una elevada resistencia.
Cada filamento de carbono está formado por la unión de miles de fibras de carbono.
Los átomos de carbono están unidos entre sí de modo que otorgan a la fibra alta resistencia en función de su volumen, lo que proporciona a este material alguna de sus propiedades:
• Es muy flexible.• Tiene una elevada resistencia mecánica.• Es frágil.• Su densidad es baja.• Es un buen aislante térmico. • Es resistente a numerosos agentes corrosivos. • Es resistente a las variaciones de temperatura y con propiedades ignífugas. • Tiene un elevado precio de producción.
La fibra de carbono suele combinarse con otros materiales para formar compuestos. Por ejemplo, para reforzar materiales plásticos. Así se ob-tienen los denominados plásticos reforzados con fibra de carbono (PRFC). Estos tienen múltiples aplicaciones:
Equivalencia entre la micra y el metro:
1 nm 5 1026 m
RECUERDA
La fibra de carbono es más resistente y mucho más ligera que numerosos metales.
Aplicaciones de la fibra de carbono
Industria aeroespacial Industria automovilística Industria naval
Energía eólica Artículos deportivos Artículos de consumo
Propiedades Aplicaciones
Grafeno
Consiste en una capa finísima de átomos de carbono.
• Buen conductor de la electricidad.
• Excelente conductor del calor.
• Ligero.
• Transparente.
• Muy duro.
Circuitos integrados. Papel electrónico flexible.
Fulereno
Tiene una estructura muy similar a la de un balón de fútbol.
• Puede actuar como un conductor en determinadas condiciones.
• Propiedades magnéticas.
• Resistente.
• Propiedades biológicas.
Medicina. Su estructura permite que la bola se rompa al contactar con determinadas sustancias presentes en las proximidades de células infectadas, liberando el medicamento contenido en su interior.
Nanotubos
Tienen una estructura espectacularmente larga con relación a su diámetro.
• De 10 a 100 veces más resistentes que su equivalente en acero.
• Ligeros.
• Conducen electrones casi instantáneamente sin producir pérdidas de energía.
Pantallas multitáctiles. Detectan simultáneamente varios puntos de contacto.
Diamante Grafito
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Plásticos y nuevos materiales 2
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Los apartados Saber hacer muestran procedimientos sencillos que deben dominarse para asimilar los contenidos de cada unidad.
4
Proyecto
Para el desarrollo del proyecto:
• Se detalla los materiales y herramientas que se necesitan.
• Hay esquemas e instrucciones para el desarrollo.
• Las imágenes muestran el proceso paso a paso.
Indica qué materiales se emplean para el proyecto o el software que se utiliza.
Páginas con actividades finales
Se incluyen actividades variadas:
Repasa lo esencial. Para afianzar los contenidos.
Practica. Para aplicar los conceptos aprendidos.
Amplía. Actividades con mayor nivel de dificultad.
Fácil
Media
Difícil
Propone las sesiones correspondientes a cada parte del proceso hasta su finalización.
Trabajo de las competencias
Se incluyen uno o varios documentos y actividades de trabajo que fomentan la reflexión del estudiante, que debe interrelacionar los contenidos de la unidad con sus opiniones propias.
Incluye trabajo específico de las competencias, poniendo énfasis en la competencia matemática, científica y tecnológica.
Tras presentar información con diferente estructura (texto, tablas, gráficos…), se incluyen actividades sobre la información presentada.
Competencias
A lo largo del libro, diferentes iconos señalan e identifican la competencia concreta que se trabaja en cada actividad o apartado.
Competencia matemática, científica y tecnológica
Comunicación lingüística
Competencia social y cívica
Competencia digital
Conciencia y expresión artística
Aprender a aprender
Iniciativa y emprendimiento
Construye un avión de polietileno
Toma distintos tipos de envases: envase de yogur, bandeja de alimentos, embalaje, plancha de porexpán… Observa que todos ellos están formados con el mismo material (polietileno), lo único que los diferencia es su densidad; es decir, su relación entre su masa y el volumen que ocupan. Cuanto menos densos son, se vuelven también más
frágiles y menos resistentes mecánicamente hablando. Compruébalo tú mismo intentando romper con las manos cada uno de estos materiales. Para este proyecto vamos a utilizar unas bandejas de conservación de alimentos. Comprobarás que son suficientemente resistentes para nuestro objetivo.
El montaje
Acopla las piezas según el esquema:
¡A volar!
1. Comprueba cómo planea tu avión.
2. Coloca clips y/o pinzas sujetapapeles en los sitios adecuados y ensaya con él, de forma que consigas, por ejemplo:
• Que haga círculos sobre sí mismo.
• Que se mantenga más tiempo planeando.
• Que suba más alto.
• Que vaya más rápido.
• Que aterrice en picado o sobre la parte inferior…
¿Qué necesitas?
Materiales
• Bandejas de porexpán de las de envasado de alimentos.
• Clips.
• Sujetapapeles.
Herramientas
• Regla.
• Tijeras.
• Cúter.
Los planos y las piezas
1. El planeador que vas a construir lo conforman tres piezas. El tamaño del mismo dependerá del de las bandejas que consigas reciclar. Fotocopia el esquema y auméntalo o redúcelo, proporcionalmente tanto como sea necesario.
3. Recorta las piezas correspondientes con unas tijeras bien afiladas.
2. Recorta de la fotocopia cada una de las partes y traspásalas a la bandeja con ayuda de un bolígrafo o rotulador fino.
4. Realiza los cortes necesarios ayudándote de un cúter, para engarzar las piezas.
ACTIVIDADESACTIVIDADES
42 Si aumentas las vueltas de la bobina, ¿funciona mejor el micrófono?
a) Prueba a conectar tu «micrófono» a la salida de altavoces. ¿Oyes algo? ¿Por qué crees que sucede esto?
b) El nuestro tiene conectados los dos cables de la bobina al jack. ¿Cuántos cables llevan los cascos que utilizas conectados a tu mp3 o teléfono? ¿Por qué?
43 USa laS TIC. Usa una aplicación para realizar infografías o murales virtuales, como Glogster, y elabora un panel en el que se muestren distintos tipos de conectores y cables de audio y/o vídeo.
42 Si aumentas las vueltas de la bobina, ¿funciona mejor el micrófono?
a) Prueba a conectar tu «micrófono» a la salida de altavoces. ¿Oyes algo? ¿Por qué crees que sucede esto?
b) El nuestro tiene conectados los dos cables de la bobina al jack. ¿Cuántos cables llevan los cascos que utilizas conectados a tu mp3 o teléfono? ¿Por qué?
43 USa laS TIC. Usa una aplicación para realizar infografías o murales virtuales, como Glogster, y elabora un panel en el que se muestren distintos tipos de conectores y cables de audio y/o vídeo.
ACTIVIDADES
65 Hemos construido el avión con un material reciclado de unas bandejas de conservación de alimentos.
a) Si no lo hubiéramos hecho así, ¿qué hubiera ocurrido con esas bandejas? ¿Adónde hubieran ido a parar? ¿Cuánto tiempo tardarían en desaparecer?
b) Investiga y reflexiona en el impacto medioambiental que tienen los plásticos. ¿Existen otros materias alternativos cuyo uso tenga consecuencias menos negativas para el medio ambiente?
66 USa laS TIC. Sube con tus compañeros a una planta del cole algo elevada y lanzad desde la ventana vuestros planeadores.
a) Coloca en el suelo una cinta métrica y unas cartulinas a modo de pista de aterrizaje. Marca el lugar donde el avión aterrice y mide el alcance. Con ayuda de un cronómetro o un teléfono (dentro de la app del reloj todos tienen una opción de cronómetro) mide el tiempo de vuelo de cada uno de los aparatos.
b) Con esos datos y una hoja de cálculo elabora unas gráficas de vuelo.
EL PROCESO TECNOLÓGICO
Identificación del problema
Diseño y construcción de un planeador de porexpán.
Exploración de ideas
Investigación de distintos tipos de polietileno y sus características.
Diseño y construcción
Fases explicadas en el libro.
Comprobación Fase de ensayo determinada en el libro.
¿Dónde encontrar los materiales?
Material reciclado de bandeja de conservación de alimentos.
PLANIFICACIÓN
actividadTiempo (sesiones)*
1. Fotocopiar planos
2. Traspasar a las cajas
3. Cortar piezas y prepararlas
4. Montar
5. Ensayos
*Suponiendo grupos de trabajo por parejas y sesiones de 50 minutos.
0 1 2 3
Plásticos y nuevos materiales 2PROYECTO Trabajo cooperativo
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Practica
40 toma varias muestras de plásticos (un vaso de yogur, una bolsa de basura, una botella, un tapón) y emplea los siguientes métodos para comprobar el tipo de plástico.
PlásticoSonido
al golpearloRayado con
una uñaDensidad Llama
LDPE Sordo Muy fácil Flota Azul pálido
HDPE Sordo Fácil Flota Azul pálido
PSAgudo Imposible Se hunde Genera
carboncillo
PP Sordo Imposible Flota Azul pálido
PVc Sordo Imposible Se hunde Mucho humo
41 Si te dan dos trozos de plástico transparente, uno de policarbonato (Pc) y otro de polietileno (PE), ¿cómo puedes saber cuál es cuál?
42 ¿Podríamos fabricar la tapa de un bolígrafo por inyección? ¿cómo fabricarías el cuerpo tubular?
43 completa en tu cuaderno la tabla justificando por qué se han empleado las técnicas citadas.
Objeto Técnica Justificación
tubería Extrusión
Botella Soplado
rollo de film transparente Laminado
Parachoques Inyección
Dispositivo eléctrico Compresión
red de pesca Hilado
Bandeja de bombones Moldeado al vacío
44 El invernadero de la foto está fabricado con perfiles de PVc. indica cómo se han moldeado. ¿Qué material elegirías para los cristales?
45 indica qué técnica de fabricación emplearías para obtener los siguientes productos y di por qué.
46 ¿cómo debes cortar un tubo de plástico?
47 ¿Qué diferencia hay entre la cola de contacto de caucho y el látex?
48 ¿Qué adhesivo podemos emplear para unir polietileno y polipropileno? ¿Y para pegar poliuretano expandido con metacrilato?
49 ¿cuál es la propiedad fundamental de un superconductor? ¿cómo puede un superconductor hacer levitar un tren?
50 Señala cuál es el ciclo de vida de una botella de detergente desde la obtención de las materias primas hasta su conversión en un forro polar.
amPLía
51 El poliestireno no flota en el agua, pero el poliestireno expandido sí. ¿cómo explicas esta diferencia?
52 La sandwichera de la fotografía está fabricada con varios tipos de plástico que cumplen una función determinada. indica cuáles son y cuál es la función que desempeñan.
53 El contenedor amarillo de basura es adecuado para los envases de plástico, las latas, el aluminio y los briks. averigua cómo se separan los envases de plástico del resto de los desechos para poder reciclarlos.
Plásticos y nuevos materiales 2ACTIVIDADES FINALES
rEPaSa Lo ESEnciaL
25 ¿Qué diferencia hay entre los materiales naturales y los sintéticos? Pon ejemplos de cada uno.
26 ¿cuáles son las propiedades generales de un plástico?
27 indica qué plástico es transparente, no flota en el agua, no conduce ni el calor ni la electricidad, no se corroe y resiste los golpes cientos de veces mejor que el vidrio.
28 indica de qué plástico está formado cada objeto:
29 ¿Qué plástico emplearías para fabricar los siguientes objetos?
a) Un vaso de usar y tirar.
b) Un bolígrafo.
c) Una esponja.
d) Un saco de dormir.
30 relaciona en tu cuaderno el objeto con el plástico de que está elaborado.
a) Medias de mujer. d Policarbonato.
b) Bolsas de basura. d Poliestireno.
c) Envase de yogur. d Nailon.
d) Lentes. d Metacrilato.
e) Anuncio luminoso. d Polietileno.
f ) Caña de pescar. d Elastán.
g) Suela de zapatos. d Resina de poliéster.
h) Bañador. d Caucho.
i ) Caja de tarta helada. d Poliestireno expandido.
31 ¿Qué plásticos se emplean en un equipo de esquí?
a) Botas. e) Gorro.
b) Esquí. f ) Guantes.
c) Bastón. g) Gafas.
d) Mono.
32 Un buceador emplea diferentes plásticos en su equipo. relaciona en tu cuaderno los mismos con las características que los hacen apropiados para esa aplicación:
a) Aletas de polietileno. d Flexible y aislante térmico.
b) Gafas de policarbonato. d Tejido resistente.
c) Traje de neopreno. d Flexible y flota en el agua.
d) Tubos de respiración d Transparente y de caucho. resistente al impacto.
e) Chaleco hinchable d Flexible y resistente de nailon. a la presión.
33 Describe el proceso de moldeado de compresión de plásticos. Haz un dibujo y pon un ejemplo de un objeto fabricado con esta técnica.
34 Describe el proceso de moldeado por extrusión de plásticos. Haz un dibujo y pon un ejemplo de un objeto fabricado con esta técnica.
35 ¿Qué herramientas pueden emplearse para cortar plásticos?
36 ¿Para qué sirven las lijas de agua?
37 Los pegamentos de cianocrilato también se llaman universales.
a) ¿Por qué crees que es así?
b) ¿Podemos pegar poliestireno con ellos?
38 indica en tu cuaderno si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones.
a) El caucho es un elastómero que puede emplearse como adhesivo.
b) Un polímero es una macromolécula.
c) Los plásticos termoestables pueden curarse (fundirse) varias veces, lo que facilita su reciclado.
d) Los termoplásticos resisten mejor las temperaturas que los termoestables porque su estructura molecular es en forma de red.
39 completa en tu cuaderno una tabla como esta en la que aparezcan alguno de los nuevos materiales que hemos estudiado y algunas de sus propiedades y aplicaciones.
Material Propiedades Aplicaciones
A
E F
B CD
AB C
D E F
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59 COMPRENSIÓN LECTORA. Contesta.
a) ¿Por qué es conveniente separar el tapón de los envases?
b) ¿Cuál es el objetivo de la recogida de tapones?
60 COMPRENSIÓN LECTORA. ¿Por qué dice el texto que el plástico de casi todos los tapones y tapaderas es valioso?
61 Observa la imagen y contesta.
1
4
7
2
5
3
6
PET
CDPE
Otros
HDPE
PP
PVC
PS
a) ¿Qué significan estos símbolos?
b) Identifica los plásticos que hay en la cocina de tu casa. Casi siempre suelen aparecer en los envases las siglas comerciales que los identifican o el número.
c) ¿A qué tipo de plástico corresponden los tapones de las botellas? ¿Y las botellas?
62 Calcula.
a) Teniendo en cuenta el número de tapones necesarios para conseguir 100 000 €, ¿cuál es el valor de cada tapón?
b) Busca en casa algunos tapones, pésalos y calcula la masa aproximada de un tapón. ¿Cuántos tapones necesitas para conseguir una tonelada de tapones?
63 Cada año se producen 100 millones de toneladas de plástico en todo el mundo. Elabora un mural como este que refleje cómo deberíamos actuar para reducir el consumo de materiales plásticos.
1 Reutilizar las bolsas para hacer la compra.
2 Procurar comprar alimentos envasados en vidrio.
3 Reutilizar los envases de vidrio para guardar comida.
64 TOMA LA INICIATIVA. Ahora, contesta.
a) ¿Podrías emprender una campaña para concienciar a más gente frente a esta iniciativa? ¿Cómo lo harías?
b) Elabora una presentación multimedia con fotos y vídeos.
FORMAS DE PENSAR. Análisis ético. ¿Cómo conseguirías reciclar más plásticos?
Recoge tapones de plástico: reciclaje y solidaridad
[…] El plástico de casi todos los tipos de tapones y tapaderas es valioso y bueno para ser reciclado (de botellas de bebidas, de mantequilla, de aceite, de detergentes, tarros, envases…).
Un inconveniente es que en el contenedor amarillo (de envases) está mezclado con los demás tipos de plástico y ensuciado con restos de alimentos, limpiadores, etc.
Es un plástico valioso, pero a nivel particular no compensa recogerlo, pues lo pagan hasta 300 euros por tonelada. Sin embargo, si mucha gente se une para recopilar tapones, se pueden conseguir muchas toneladas.
En España han aparecido varias iniciativas para recoger tapones y tapaderas de plástico para destinar los ingresos
a proyectos solidarios. Mucha gente, en colegios, empresas y comercios, está recogiendo tapones gracias a la colaboración de millones de personas […].
Uno de los proyectos más exitosos es el de la fundación SEUR para ayudar a una niña con una cardiopatía congénita que gracias a la ayuda de la gente está recibiendo tratamiento. [Será operada en Boston tras conseguir en menos de un año 168 285 000 tapones, con un valor de unos 100 000 euros].
Ayudar es tan simple como coleccionar este tipo de tapones y tapaderas de plástico y llevarlos a algún centro que los recoja para algún proyecto.
Fuente: Pepe Galindo. http://blogsostenible.wordpress.com
Plásticos y nuevos materiales 2
RESUELVE UN CASO PRÁCTICO. Analizar el uso de la fibra de carbono
54 ¿Cómo se obtiene la fibra de carbono? ¿A qué crees que es debido su nombre?
55 Contesta.
a) ¿Cuánto disminuyó entre los años 1970 y 1980 el precio de un kilogramo de fibra de carbono?
b) ¿A qué crees que es debido que el precio del kilogramo de fibra de carbono haya disminuido a lo largo de los años?
56 Contesta. En el año 2000:
a) ¿Qué cantidad de fibra de carbono se consumió en el sector automovilístico?
b) ¿Cuál era el precio por kilogramo?
c) ¿Cuánto se invirtió en fibra de carbono en el sector automovilístico ese año?
57 Compara ambas gráficas entre los años 2004 y 2008 y contesta.
a) ¿Entre estos años qué sector aumentó el consumo de fibra de carbono?
b) ¿Cuál fue el consumo de fibra de carbono durante el año 2004?
c) ¿Cuál fue el incremento total del consumo?
d) ¿Cuál era el precio por kilogramo de fibra de carbono en estos años?
58 Investiga sobre cualquier material deportivo, por ejemplo una raqueta, y mira sus componentes.
a) ¿Todas las raquetas están fabricadas con fibra de carbono?
b) ¿Con qué otros materiales se fabrican?
c) ¿Qué diferencia hay entre una raqueta y otra?
El éxito de la fibra de carbono comenzó a principios de la década de 1970 debido a la necesidad de la industria aeroespacial de materiales más resistentes y más ligeros. Desde entonces, el consumo de este material ha aumentado, y su precio ha disminuido.
Para fabricar la fibra de carbono se parte de un polímero llamado poliacrilonitrilo. Este se somete a alta temperatura, de tal modo que se van formando anillos y se van liberando los átomos de hidrógeno del polímero.
A continuación se sigue aplicando calor hasta que también se liberan los átomos de nitrógeno y se obtiene una estructura formada casi totalmente por carbono puro.
En la última década se han encontrado múltiples aplicaciones para las fibras de carbono: en aviones, embarcaciones, automóviles, centrales eólicas, artículos deportivos…
Precio (€/kg) Consumo (millones de kg)
250
1970
Industria
aeroespacial Deporte
y consumoIndustria
naval
Industria
automovilística
Energía eólica
1980 1990 2000 2004
60
50
40
30
20
10
02008
50
0
130120110100
908070605040302010
2004
Electrónica Construcción Energía eólicaIndustria naval Industria automotriz Artículos de deporteIndustrial Perforaciones petroleras Industria aeroespacial
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 20130
Consumo (millones de kg)
300
200
150
100
SABER HACER Competencia científica
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5
SABER
• Materiales de construcción.
• Propiedades de los materiales de construcción.
• Materiales pétreos.
• Materiales aglutinantes.
• Materiales compuestos.
• Vidrios y cerámicas.
• Impacto medioambiental.
SABER HACER
• Identificar materiales empleados en la construcción.
• Trabajar con materiales de construcción.
Materiales de construcción1
Se propusieron más de 50 diseños para el puente antes de elegir el definitivo. Se emplearon 432 trabajadores durante ocho años para levantarlo.
Una pasarela situada a 44 metros de altura sobre el río comunica las dos torres separadas 61 metros (200 pies).
Las partes móviles del puente son de 1000 toneladas cada una, y pueden levantarse hasta un ángulo de más de 80° en cinco minutos.
Los cables de acero sujetan el tablero, la calzada por la que pasan más de 40 000 personas cada día.
Dos pilares con 70 000 toneladas de hormigón cada uno sujetan la estructura anclados a 7 metros de profundidad en el fondo del río.
El puente es levadizo. La parte central del tablero (situada a 8,6 metros del río) se levanta gracias a un sistema electrohidráulico más de 1000 veces cada año para dejar pasar grandes barcos.
6
NOS HACEMOS PREGUNTAS. ¿Por qué se sostienen los puentes?
Salvar una corriente de agua siempre ha sido una necesidad de las personas.
Un simple tronco basta para salvar pequeños arroyos, pero en el caso de ríos más anchos y profundos la dificultad se incrementa. Los puentes son la solución.
Y los puentes colgantes han permitido salvar grandes distancias con eficacia. Los grandes puentes aprovechan las propiedades de dos materiales clave en la historia de la tecnología: el hormigón y el acero.
• ¿Dónde se apoyan las torres que forman los pilares de este puente? ¿Qué elementos se sujetan a los pilares?
• Opina. El coste del puente de la Torre de Londres fue equivalente a 125 millones de euros. ¿Te parece adecuado invertir tanto dinero en un puente?
INTERPRETA LA IMAGEN?• ¿Qué puentes cercanos conoces?
¿Qué necesidad satisfacen?
• Haz un dibujo de ellos. ¿Se parecen al puente de la Torre de Londres?
• Opina. ¿Qué te parecen los peajes que se pagan en algunas autopistas, puentes o túneles a la empresa que ha realizado la obra?
CLAVES PARA EMPEZAR
Las torres situadas sobre los pilares tienen 65 metros de altura.
11 000 toneladas de acero forman las pasarelas superiores y el entramado que sujeta el tablero.
7
1 Materiales de construcción
A tu alrededor hay edificios, puentes, parques o túneles donde se em-plean diversos materiales:
ACTIVIDADES
1 Observa en el entorno de tu casa o del instituto algunas obras en edificios. Identifica en ellas algunos de los materiales que se han utilizado.
2 ¿Conoces algún otro ejemplo de cada uno de los grupos en los que hemos clasificado los materiales de construcción?
MA
TER
IALE
S D
E C
ON
STR
UC
CIÓ
N
Mármol
Cemento
Hormigón
Teja
Pino
Aluminio Hierro
Acero
Vidrio
Ladrillo
Asfalto
Yeso
Arena
PizarraMateriales pétreos
Son las piedras naturales. Pueden presentarse en forma de bloques o gránulos.
Materiales compuestos
Son productos formados por la mezcla de materiales con diferentes propiedades pero fácilmente distinguibles entre sí.
Maderas
Se obtienen a partir de árboles.
Materiales aglutinantes
Son productos pulverizados que cuando se mezclan con agua, y bajo la acción del aire, se endurecen. Este proceso se conoce como fraguado.
Cerámicas y vidrios
Están compuestos por minerales que cambian su organización molecular al ser sometidos a elevadas temperaturas.
Materiales metálicos
Se obtienen a partir de minerales.
Haya
8
Adobe
El adobe es una mezcla de arcilla, arena y paja, moldeada en forma de ladrillo y secada al aire, que se emplea en la construcción de paredes o muros aportando consistencia a los mismos.
SABER MÁS
ACTIVIDADES
3 ¿Qué ventajas crees que aporta el cemento en la construcción de edificios? Busca en internet en qué época se empezaron a utilizar cada uno de estos materiales.
En la construcción de los primeros edificios de piedra no se utilizaba cemento.
Los egipcios utilizaban adobe para construir casas, fortalezas y pirámides.
Los romanos fueron los primeros en utilizar cemento en sus edificaciones.
Posteriormente se construyeron castillos y fortalezas muy resistentes utilizando cemento y ladrillo.
La aparición del hormigón y del acero
nos ha permitido realizar grandes edificaciones.
Evolución de los materiales de construcción
El cemento o el hormigón armado son los materiales aglutinantes más empleados en la actualidad. Pero ¿es posible levantar puentes o edifi-cios sin emplear «pegamento»? Los antiguos egipcios ya lo demostra-ron con pirámides de gran altura que se conservan en pie 4500 años después de edificarse. Igualmente, los romanos levantaron construccio-nes sin cemento hace 2000 años.Observa cómo han evolucionado la forma de vida y las construcciones a lo largo del tiempo gracias a la aparición de los materiales de construcción.
9
Materiales de construcción 1
Densidad
La densidad es una de las propiedades más importantes a la hora de elegir un material u otro para la construcción.
Resistencia a la compresión
Los materiales pétreos y cerámicos son muy resistentes a la compre-sión. En algunos casos, como el vidrio, incluso más que el acero.
Los pilares de una vivienda deben ser muy resistentes a esfuerzos de compresión.
2 Propiedades de los materiales de construcción
MasaDensidad 5
Volumen
RECUERDA
SABER HACER
Comparar la densidad de diferentes materiales
Si fabricas tres columnas iguales de acero, vidrio y hormigón, de 15 cm de diámetro y 30 cm de altura, cada una de ellas tendrá un peso diferente en función de la densidad de cada material.
Observa la tabla. ¿Qué columna es la más pesada? ¿Cuál es la más ligera?
Acero
41,3 kg 13,3 kg 12,7 kg
Vidrio Hormigón
30 c
m
15 cm
30 c
m
15 cm
30 c
m
15 cm
Material Densidad (kg/m3)
Acero 7800
Vidrio 2500
Hormigón 2400
RECUERDA
SABER HACER
Comparar la resistencia a la compresión de diferentes materiales
Si tomamos las tres columnas iguales de acero, vidrio y hormigón del ejemplo anterior, cada una de ellas tendrá una resistencia diferente.
La resistencia a la compresión indica la fuerza máxima que soporta el material de una determinada sección antes de romperse. La unidad que se emplea para medir esta resistencia es el megapascal (MPa).
MaterialResistencia
a la compresión (MPa)
Acero 440
Vidrio 1000
Hormigón 50
441 MPa440 MPa
Acero
1001 MPa
Vidrio
1000 MPa50 MPa 51 MPa
Hormigón
10
Resistencia a la tracción
El comportamiento de un material cuando actúan sobre él fuerzas que tienden a estirarlo es importantísimo en muchas aplicaciones.
Los materiales pétreos, en general, son poco resistentes a la tracción. So-portan mucho mejor los esfuerzos de compresión que los de tracción. Sin embargo, los perfiles laminados de acero empleados en la construc-ción de edificios son muy resistentes a la tracción.
Los materiales pétreos se rompen cuando sobrepasan el límite de resis-tencia a la tracción. En cambio, los metales, debido a su ductilidad, solo sufren un estrechamiento en su parte central.
Otras propiedades
Además, los materiales empleados en construcción muestran, en gene-ral, las siguientes características:
• Son duros: es decir, no se rayan fácilmente, por lo que son muy re-sistentes al desgaste y a la fricción.
• Son frágiles: se rompen con facilidad al recibir un golpe seco. Es el caso del vidrio, que es muy frágil.
• Son resistentes a la corrosión: aguantan muy bien condiciones medioambientales agresivas, como humedad, cambios de temperatu-ra, etc., y son muy duraderos.
• Son económicos: la materia prima empleada es muy abundante, de ahí que su precio no sea elevado. Es el caso del yeso natural, la arena o la arcilla. Sin embargo, el transporte a largas distancias encarece bastante el precio de la materia prima.
RECUERDA
ACTIVIDADES
4 ¿Por qué se construyen los pilares de una vivienda con hormigón y no con acero si el segundo es más resistente?
5 Señala las ventajas de utilizar los materiales pétreos, compuestos o cerámicos en la construcción de una casa frente a otros materiales: metales, madera, plásticos...
SABER HACER
Comparar la resistencia a la tracción de diferentes materiales
La resistencia a la tracción indica la fuerza máxima de tracción que puede soportar un material de una determinada sección.
Observa las pruebas realizadas con columnas de acero, vidrio y hormigón.
¿Qué material es más resistente a la tracción?
MaterialResistencia
a la tracción (MPa)
Acero 450
Vidrio 50
Hormigón 7
51 MPa
Vidrio
50 MPa7 MPa
Hormigón
8 MPa
450 MPa 451 MPa
Acero
11
Materiales de construcción 1
Materiales pétreos
Propiedades Aplicaciones
Roca caliza (carbonato de calcio)
• Permeable al agua.
• Menos resistencia y durabilidad que el resto de materiales pétreos.
• Muros de edificios.
• Fabricación de cemento.
Mármol
• Presenta una gama muy variada de colores.
• Se puede tallar, tornear y pulir, por lo que adquiere un bonito acabado.
• Suelos.
• Recubrimiento de paredes.
• Ornamentación en paredes y fachadas.
Granito (cuarzo, feldespato y mica)
• Puede tener varias coloraciones: gris, negro, amarillo, rojizo o verde.
• Pavimentos.
• Muros de edificios.
• Encimeras de cocina.
Pizarra (arcilla, cuarzo, mica y feldespato)
• Estructura laminar, por lo que se corta bien en forma de losetas.
• Se presenta en diferentes colores: negro, verde, gris o azul.
• Impermeable.
• Cubiertas de edificios.
Áridos
• Aportan resistencia a una mezcla. • Pavimentos de carreteras.
• Elaboración de mortero y hormigón.
Los materiales pétreos son piedras naturales de origen mineral. La ma-yoría de ellos se utilizan sin apenas transformación. Podríamos resumir el proceso de obtención en los pasos siguientes, que en muchos casos se realizan en la misma cantera, el lugar de donde se extraen.
3Materiales pétreos
1. Extracción. Las rocas se arrancan de la corteza terrestre en la cantera con máquinas o explosiones controladas.
3. Cortado. Los bloques demasiado grandes se cortan para darles el tamaño adecuado.
2. Transporte. Parte de las rocas se llevan a las trituradoras para conseguir trozos homogéneos.
4. Almacenamiento. Las rocas se pulen, se eliminan irregularidades y se almacenan para su posterior uso.
12
4Materiales aglutinantes
Los materiales aglutinantes son productos pulverizados que, cuando se mezclan con agua, sufren unas transformaciones químicas que produ-cen su endurecimiento al aire o bajo el agua. Este proceso se conoce como fraguado. Ejemplos: el cemento y el yeso.
SABER HACER
Elaborar una figura de yeso
1. Prepara los materiales: agua, yeso en polvo, aceite y un molde.
4. Unta con un poco de aceite el molde para que no se pegue el yeso y vierte la mezcla.
2. Toma dos recipientes iguales de agua y yeso y ve añadiendo el yeso poco a poco en el agua.
5. Espera unos 20 minutos para que el yeso fragüe y desmolda con cuidado para que no se agriete.
3. Deja que el yeso precipite y, a continuación, remueve la mezcla hasta que quede uniforme.
6. Decora como quieras.
Si la mezcla queda muy líquida, puedes añadir un poco más de yeso.
PRESTA ATENCIÓN
Si el yeso es de alta calidad, con gran pureza y grano muy fino se denomina escayola.
PRESTA ATENCIÓN
Aglutinantes Propiedades Aplicaciones
Yeso
• Muy abundante.
• Al mezclarse con agua, se endurece (fragua) al poco tiempo.
• Buen acabado (en forma de escayola).
• Recubrimiento de techos y paredes.
• Molduras (escayola).
• Tabiques.
• Muebles.
Cemento (yeso, caliza y arcilla)
• Al mezclarse con agua, se endurece (fragua) al poco tiempo.
• Fabricación de mortero y hormigón.
• Recubrimiento de paredes (enfoscados).
• Suelos.
13
Materiales de construcción 1
Los materiales compuestos son productos formados por la mezcla de materiales con diferentes propiedades, pero fácilmente distinguibles entre sí. Ejemplos: el asfalto, el mortero y el hormigón.
5Materiales compuestos
El peso en la parte superior somete a la viga a esfuerzos de tracción.Barras de acero tensadas
Armado Pretensado
Tipos de hormigón
El hormigón es una mezcla en diferentes proporciones de cemento, arena, grava y agua que se endurece con el tiempo. El principal incon-veniente es su baja resistencia a la tracción. Para mejorar la resistencia del hormigón a la tracción se emplea:
• El hormigón armado. Para construir una estructura de hormigón armado se fabrica un encofrado de madera (molde) y se colocan barras de acero. Luego, sobre este molde se vierte la masa de hormigón y, al fraguar, se retira el molde de madera.
• El hormigón pretensado. En él se incluyen cables de acero que se tensan con gatos antes de verter el hormigón en el encofrado. Cuan-do el hormigón fragua, se liberan los tensores de las sujeciones.
El hormigón no resiste la tracción de la cara inferior.
El hormigón pretensado resiste mejor las tracciones y compresiones que el hormigón armado.
Compuestos Propiedades Aplicaciones
Mortero (cemento, arena y agua)
• Fácil de elaborar.
• Se endurece (fragua) al poco tiempo.
• Aglutinante para pegar ladrillos, baldosas, etc.
• En algunas ocasiones también se utilizan en recubrimiento de paredes (enfoscados).
Hormigón (cemento, arena, agua y grava)
• Se endurece (fragua) al poco tiempo.
• Resistente al fuego.
• Duradero.
• Resistente a la compresión.
• Resistente a la tracción (hormigón armado), muy resistente a la tracción (hormigón pretensado).
• Vigas.
• Pilares.
• Cimientos.
• Estructuras en general.
Mezclas asfálticas (alquitrán y áridos)
• Impermeables. • Aglutinantes.
• Pavimentos en carreteras.
• Recubrimientos de patios y tejados.
Barras de acero
14
A continuación se le da forma, ya que el vidrio es un material plástico y moldeable antes de enfriarse y soli-dificar completamente.
La fabricación de vidrio plano se realiza mediante el proceso de vi-drio flotado. Esta técnica emplea un baño de metal de estaño fundido.
6Vidrios y cerámicas
La característica común de los vidrios y las cerámicas es que están com-puestos por minerales que cambian su organización molecular al ser so-metidos a elevadas temperaturas. Esto explica los cambios en las propie-dades del material durante el proceso de elaboración. La diferencia entre ellos es que los vidrios se moldean en caliente y las cerámicas en frío.
Vidrios
El vidrio es un material obtenido a partir de la fusión de arena, álcali y óxidos metálicos (que aportan color y estabilidad).
Obtención de la lana de vidrio
Se hacen pasar hilos de vidrio fundido por un horno de aire frío. Las fibras luego son aglutinadas con resinas formando un fieltro o colchón.
SABER MÁS
A continuación, el vidrio se pasa por un horno de templado para que no se rompa debido a un enfriamiento brusco.
Finalmente se corta.En el horno a 1500 °C
se funde la mezcla de arena, álcali y óxidos metálicos.
Se mezclan los componentes.
Metal líquido.
Para que la superficie sea lisa y libre de imperfecciones se pule al fuego en el mismo baño de flotación. De esta
manera se obtiene un vidrio con ambos lados planos y paralelos entre sí.
Álcali Óxidos metálicos
Sobre el metal líquido se vierte el vidrio fundido, que flota sobre él, de manera que el vidrio se extiende formando una película plana y de grosor homogéneo.
1
2
3
5
4
Vidrios Propiedades Aplicaciones
Vidrio plano
• Transparente.
• Muy resistente a la compresión.
• Resistente a la corrosión.
• Aislante eléctrico.
• Frágil.
• Duro.
• Ventanas, puertas.
• Fachadas de edificios.
• Instrumentos de laboratorio.
• Vasos, platos.
• Decoración.
Lana de vidrio
• Excelente aislante térmico.
• Excelente aislante acústico.
• Capa aislante en muros y techos.
Arena
15
Materiales de construcción 1
Cerámicas
Las cerámicas se obtienen a partir de la mezcla de varios materiales:• Arcilla: plástica y moldeable si el grano es muy fino y está húmeda.
Cuando se seca, se vuelve rígida, y al cocerla a una temperatura ele-vada (900-1200 °C) se vuelve vítrea.
• Feldespato: reduce la temperatura necesaria para cocer la cerámica.• Arena: actúa como relleno.
Se pueden añadir otras sustancias que aumentan la resistencia de la cerámica frente al calor, obteniéndose cerámica refractaria. Son ma-teriales muy duros, frágiles, aislantes del calor y de la electricidad, resis-tentes a las elevadas temperaturas y a los ataques químicos, y fáciles de moldear.
Las baldosas, los azulejos y la loza sanitaria se fabrican a partir de arcillas especiales a las que se aplica un tratamiento de vidriado o es-maltado que aporta una gran dureza superficial al material, a la vez que permite diseños y colores muy variados.
En el grupo de los cerámicos se incluyen numerosos elementos emplea-dos en casi todos los edificios:
ACTIVIDADES
6 Completa en tu cuaderno:
Los materiales cerámicos derivados de arcillas se emplean en la fabri cación de para muros,
para los entresuelos, para los tejados, para el recubrimiento
de suelos y para hornos y chimeneas.
Cerámicas Propiedades Aplicaciones
Ladrillos
• Duros.
• Baratos.
• Muros.
• Fachadas.
Tejas
• Duras.
• Impermeables.
• Baratas.
• Tejados.
Bovedillas
• Resistentes a la flexión.
• Baratas.
• Entresuelos.
Ladrillos refractarios
• Duros.
• Resistentes a elevadas temperaturas.
• Hornos.
• Chimeneas.
Baldosas y azulejos
• Buen acabado, con superficie lisa.
• Duros.
• Suelos.
• Recubrimiento de paredes.
Loza sanitaria
• Dura.
• Muy resistente a la corrosión.
• Saneamientos de baños.
16
1 Se parte de una arcilla suficientemente húmeda como para ser plástica y moldeable con facilidad.
2 La arcilla se muele para conseguir un tamaño de grano uniforme.
5 Por último, los ladrillos se secan al aire libre o en secadores de túnel. Tras el secado, se introducen en un horno, donde se cuecen a temperaturas que oscilan entre los 900 y 1000 °C.
3 La masa de arcilla sale por un orificio con la forma del ladrillo.
4 Se cortan con una cuchilla.
Moldeado con ladrillos
• El moldeado del ladrillo o la teja se realiza mediante el procedimien-to de extrusión.
• También pueden fabricarse ladrillos mediante moldeado por com-presión. Se introduce una porción de arcilla dentro de un molde y se aplica presión. Los ladrillos fabricados por compresión son más uni-formes que los que se fabrican mediante extrusión, por lo que se em-plean para las fachadas.
SABER HACER
Elaborar un cuadro con arcilla
1. Toma un trozo de arcilla y amásala para volverla maleable.
4. Introduce en uno de los lados dos presillas, para colgar el cuadro.
2. Aplástala en forma de plancha.
5. Modela las flores y pégalas en uno de los lados.
3. Recorta un rectángulo del tamaño que quieras.
6. Una vez seca la composición, pinta con témperas de colores.
Si no has terminado de modelar, envuelve la figura en un trapo húmedo para evitar que se seque.
PRESTA ATENCIÓN
17
Materiales de construcción 1
SABER HACER
Identificar materiales empleados en la construcción
En la edificación de esta vivienda se han empleado los materiales más comunes de construcción: el hormigón, el acero, el ladrillo, la teja, el vidrio, la madera y la piedra natural y artificial.
• Clasifica los materiales de construcción que aparecen en el dibujo en función del grupo al que pertenecen.
• ¿Aprecias otros materiales no mencionados en el texto de esta página?
INTERPRETA LA IMAGEN?
Techos. Sobre las viguetas se colocan bovedillas de cerámica. Los techos se cubren con escayola o yeso.
Suelos. Se allana, se nivela con hormigón y se cubre con baldosas de cerámica o parqué de madera.
Estructura. Compuesta de pilares, vigas y viguetas que pueden ser de hormigón armado o de acero.
Cubierta. Es un soporte estructural de acero o madera sobre el que se superpone un material aislante de fibra de vidrio y luego se cubre con tejas o pizarra.
Muros interiores. Pueden elaborarse con ladrillo o con paneles prefabricados de yeso o madera. Si están levantados con ladrillos, es necesario aplicar yeso para alisar la superficie.
Muros externos. Normalmente es un doble muro de ladrillo con una cámara interior que puede rellenarse con un material aislante como la fibra de vidrio.
Cimientos. Son de hormigón y soportan el peso del edificio.
Ventanas. En ellas se emplea el vidrio que también se utiliza como cerramiento exterior del edificio. Es necesario colocar una barra para sujetar los ladrillos de la parte superior del hueco de la ventana. Esta barra, dintel, suele ser una vigueta de hormigón pretensado, de hormigón armado, o bien, una alineación de ladrillos colocados verticalmente.
18
El cemento se emplea para la construcción de edificios y carreteras, pero es necesario que su fabricación respete la naturaleza y el entorno de las personas.
7Impacto medioambiental
7 Elabora un resumen con las fases de la vida de una botella de vidrio.
8 Opina. ¿Está justificado el daño medioambiental con los beneficios sociales y económicos obtenidos de la construcción?
ACTIVIDADES
Obtención de la materia prima para la fabricación del cemento. Se extrae de minas y de canteras, que mueven una gran cantidad de tierra, generan mucho polvo y alteran el paisaje.
Transporte y fabricación del cemento. Las cementeras producen el 5 % de las emisiones globales de dióxido de carbono (CO2), la principal causa del calentamiento global.
Separación de los envases en casa y recogida en el contenedor correspondiente
Transporte a fábrica
Fábrica de envases de vidrioFábrica envasadora
Distribuidora
Puntos de venta Consumo
REUTILIZAR
RECICLAR2
3
45
6
7 1
Reutilización y reciclaje del vidrio.
Para reducir el impacto ambiental es fundamental que sigas estos pasos:
• Reutilizar. Por ejemplo, compra líquidos en botellas de vidrio retornable.
• Reciclar. Separa los envases en casa y échalos en el contenedor correspondiente para que se puedan fabricar nuevos productos utilizando el material obtenido de los primeros.
NOS COMPROMETEMOS
19
Materiales de construcción 1
ACTIVIDADES FINALES
REPASA LO ESENCIAL
9 ¿Cuáles son las características generales de los materiales empleados en construcción?
10 Indica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones y razona por qué.
a) El vidrio es más pesado que el acero.
b) Dos columnas iguales, una de acero y otra de hormigón, pesan lo mismo.
c) El hormigón es más ligero que el vidrio.
11 Investiga cómo se obtiene el brillo característico del mármol.
12 Relaciona en tu cuaderno los materiales con sus aplicaciones.
a) Caliza. Fabricación de cemento.
b) Granito. Pavimentación de exteriores.
c) Mármol. Cubierta de suelos y paredes de interiores.
d) Pizarra. Cubiertas de tejados.
e) Áridos. Componente de relleno de hormigones.
13 EXPRESIÓN ESCRITA. Explica brevemente con tus palabras lo que significa el fraguado del cemento.
14 Completa la tabla en tu cuaderno.
Aglutinantes Propiedades Aplicaciones
Yeso
Al mezclarse con agua, se endurece (fragua) al poco tiempo.
15 Indica los elementos que aparecen fabricados con hormigón en la foto de esta vivienda en construcción. Explica las diferencias que hay entre ellos.
16 Investiga, mencionando sus diferentes etapas, cómo se prepara y se utiliza el hormigón armado en una obra.
17 Copia en tu cuaderno el siguiente esquema y describe las fases para la fabricación de vidrio plano.
18 Completa en tu cuaderno.
a) Los se utilizan en las fachadas.
b) Las tejas se utilizan en los tejados porque son .
c) Para recubrir las paredes utilizamos .
d) La loza sanitaria es dura y resistente a la .
19 Identifica en la imagen algunos de los materiales necesarios para construir un edificio.
20 Clasifica los materiales empleados en la construcción de un edificio en función del grupo de materiales de construcción al que pertenecen.
Pétreos
Aglutinantes
Compuestos
Cerámicos y vidrios
Metálicos
Madera
21 ¿Qué medidas tomarías para reducir el impacto ambiental provocado por el uso de los materiales de construcción?
5
4
31
2
a) Granito.
b) Pizarra.
c) Mármol.
d) Caliza.
e) Áridos.
20
PRACTICA
22 Clasifica cada uno de los objetos en los diferentes tipos de materiales empleados en construcción.
a) Lavabo. e) Ventana.
b) Suelo de mármol. f ) Tejas.
c) Lana de vidrio. g) Viguetas.
d) Carretera. h) Cimientos.
23 Indica de qué material están fabricados los siguientes elementos.
a) Una presa de un embalse.
b) El pavimento de una carretera.
c) Las paredes de un castillo medieval.
d) Un tabique de una vivienda.
e) El suelo de una cocina.
f ) El tejado de un refugio de montaña.
24 Los pilares y las vigas de los edificios se pueden construir con hormigón armado. Esto significa que el pilar o la viga de hormigón tiene en su interior barras de acero colocadas longitudinalmente. ¿Por qué este material compuesto es resistente a tracción y a compresión?
25 Si el techo de un edificio pesa 16 000 kg y está sostenido por dos columnas de acero, ¿cuántas columnas de hormigón del mismo tamaño sería necesario colocar para sustituir a las de acero? (Recuerda que la resistencia del hormigón es nueve veces menor que la del acero).
26 Busca a tu alrededor (techos, paredes, etc.) e identifica dónde se ha empleado el yeso o la escayola.
27 USA LAS TIC. Visita la siguiente página web:
http://www.guggenheim-bilbao.es/el-edificio
Selecciona la opción «Construcción» y observa las fotografías de las fases de construcción del museo.
a) ¿Cuánto duró el proceso?
b) ¿Qué materiales reconoces de los que se emplean en cada fase de construcción?
28 ¿Por qué las viguetas se construyen con hormigón pretensado?
29 ¿Por qué el hormigón pretensado no se hace a pie de obra?
30 USA LAS TIC. Busca información en revistas, enciclopedias, internet, etc., y señala cuáles han sido los materiales utilizados para fabricar los siguientes monumentos.
a) Pirámides aztecas (México).
b) Castillo de Belmonte (Cuenca).
c) Molinos de Campo de Criptana (Ciudad Real).
d) Taj Mahal (India).
31 USA LAS TIC. Busca en periódicos, revistas e internet y elabora un mural que refleje las ventajas de reutilizar y reciclar las botellas de vidrio.
AMPLÍA
32 ¿Qué función cumple la fibra de carbono o la de vidrio en los materiales compuestos?
33 En la fabricación de porcelana sanitaria, por ejemplo para un lavabo, se realiza el moldeado mediante la técnica de collage. Averigua en qué consiste esta técnica y explícala.
34 Compara las características de peso y resistencia de un edificio con estructura de acero y otro con estructura de hormigón armado.
Materiales de construcción 1
A B
C D
21
RESUELVE UN CASO PRÁCTICO. Comprender cómo se usa el hormigón
35 EXPRESIÓN ESCRITA. Explica con tus palabras y de manera breve cómo se elabora un pilar de hormigón armado.
36 Resume con un título cada una de las fases necesarias para elaborar un pilar de hormigón armado.
37 ¿Cuáles son los componentes del hormigón armado?
a) ¿Qué se consigue al añadir varillas metálicas al hormigón?
b) ¿Por qué se usa el hormigón en elementos estructurales que soportan grandes cargas?
38 Cuando un camión de hormigón llega a una obra, este debe verterse por completo en un espacio corto de tiempo.
a) ¿Qué ocurriría si los obreros se marchasen y dejasen la mitad del hormigón sin echar en los pilares hasta el día siguiente?
b) ¿Por qué tienen esa forma los camiones hormigonera?
39 Si usamos un saco de cemento de 30 kg:
a) ¿Qué cantidad aproximada de arena necesitamos para elaborar hormigón?
b) ¿Y de grava?
c) ¿Qué ingrediente faltaría por añadir?
40 EXPRESIÓN ESCRITA. Explica la siguiente expresión.
a) Los obreros tuvieron que darse prisa para extender el hormigón por toda la superficie del suelo antes de que fraguase.
b) ¿Crees que el hormigón siempre fraguará en el mismo tiempo? ¿Cómo podremos conseguir que tarde algo más de tiempo en fraguar?
41 Un camión transporta 6 m3 de hormigón a una obra en la que se quiere recubrir una capa de 20 cm de espesor.
a) ¿Cuántos metros cuadrados se podrán cubrir con cada viaje del camión?
b) ¿Cuántos viajes con un camión de 10 m3 de capacidad habría que realizar para cubrir por completo un área de 200 m2?
SABER HACER Competencia científica
El hormigón es uno de los materiales más empleados en la construcción. Es un material muy resistente capaz de soportar grandes cargas. Por eso se elaboran con él pilares, vigas, cimientos…
1. Habitualmente el hormigón se elabora en fábricas. Las materias primas son cemento, arena, grava y agua. (La proporción de los tres primeros componentes suele ser 1, 2, 3).
2. A continuación se transporta en camiones llamados hormigoneras hasta el lugar de uso.
3. En la obra el hormigón se vierte usando canalizaciones directamente sobre la superficie, o bien se vierte en moldes elaborados previamente con madera o hierro. El hormigón armado se consigue añadiendo varillas de acero.
4. Una vez fraguado el hormigón, se retira el molde.
22
42 COMPRENSIÓN LECTORA. Resume cada texto con pocas palabras.
43 Busca información en los textos e indica:
a) Cuántos kilómetros tiene el nuevo trazado.
b) Cuál es el presupuesto del mismo.
c) A qué velocidad se podrá circular por el nuevo trazado.
d) Entre qué poblaciones transcurre el nuevo trazado.
44 ¿Por qué el tramo de Despeñaperros ha ocasionado tantos accidentes?
45 Escribe en tu cuaderno cuáles de los siguientes elementos formarán parte del nuevo trazado.
• Túneles. • Viaductos.• Puentes colgantes. • Puertos de montaña.
46 ¿Cuáles serán las ventajas del nuevo trazado?
47 El tramo de Despeñaperros tiene mucho tráfico. ¿Cómo crees que podría solucionarse el problema de los numerosos atascos?
a) Limitando el número de viajes que una persona puede realizar al año.
b) Construyendo viaductos y túneles.
c) Construyendo un trazado alternativo por otra zona con un impacto medioambiental menor.
d) Cobrando un elevado peaje para reducir el número de conductores que eligen esta vía para pasar del centro y norte de España hacia Andalucía.
48 ¿Qué medidas adoptarías para minimizar los riesgos medioambientales del proyecto?
49 El mapa muestra el antiguo trazado y el nuevo. ¿Será más rápido el nuevo trayecto? ¿Por qué?
50 TOMA LA INICIATIVA. ¿Te parece una buena idea construir viaductos de este tipo?
FORMAS DE PENSAR. Análisis ético. ¿Construirías un viaducto como el de Despeñaperros?
El paso de Despeñaperros está a la cabeza [en Jaén] en número de accidentes
El último informe sobre carreteras del Real Automóvil Club de España, el RACE, sitúa el paso de Despeñaperros de la autovía A-4, en Santa Elena [Jaén], a la cabeza en el recuento de calzadas con mayor número de accidentes mortales y graves por salida de vía. […] La zona a la que se alude discurre entre los kilómetros 230,5 y 265, desde el límite con Ciudad Real hasta que se pasa el término municipal de Santa Elena. Este hecho hace que realizar este trayecto sea una experiencia al volante de las más peligrosas de España. […]
Si se cruzan los resultados obtenidos por el RACE con las estadísticas de la DGT, el resultado no hace más que confirmar el peligro del paso de Despeñaperros.
La A-4 aparece, año tras año, en la lista de los puntos negros de las carreteras de la provincia de Jaén, con varias víctimas mortales a consecuencia de accidentes en los kilómetros 246,2, 248,5, 249,2, 255,1 y 257,5, todos en esta zona caracterizada por su sinuoso trazado, muy transitada y donde los reducidos límites de velocidad impuestos por las autoridades […] se sobrepasan a menudo tanto por turismos como por camiones. […]
Fuente: Jesús Palacios, 2007. http://turismodejaen.wordpress.com
Fomento aprueba el estudio informativo de una nueva autovía en Despeñaperros
La A-4 contará, a la altura de Despeñaperros, con dos calzadas de nuevo trazado […], y cuyas obras conllevarán una inversión estimada en 191,05 M€. […]
La actuación tiene una longitud de 9,4 km cuyo trazado se inicia en la localidad de Santa Elena (Jaén), en el punto kilométrico (p.k. 257) de la A-4, y finaliza en Venta de Cárdenas (Ciudad Real), p.k. 244.
[Velocidad de proyecto: 100 km/h. (120 km/h en el 80 % del trazado); 6 viaductos y 3 túneles].
Ministerio de Fomento, 22/11/2007.
Nota: El último tramo se inauguró en 2012. La inversión total aproximada ha sido de unos 245 M€.
Materiales de construcción 1
Venta de Cárdenas
Nuevo trazado
Santa Elena
PARQUE NATURAL DE DESPEÑAPERROS
23
Herramientas
• Pala y espátula.
• Un recipiente de aluminio para el «encofrado».
• Dos recipientes de plástico de distintos tamaños para hacer el mortero y la pasta.
• Cepillo de raíces.
• Un vaso.
• Tenazas.
• Martillo.
• Barreño.
• Guantes y gafas de protección.
• Pinzas.
• Lápiz blando.
Ya has visto que en la construcción de un edificio o un puente intervienen muchos materiales. Ahora vamos a utilizar algunos de ellos, aunque evidentemente no para construir una vivienda. Te proponemos realizar un escudo con el mosaico de tu logotipo para que lo coloques donde tú prefieras.
La galletaPrimero tienes que hacer el soporte del mosaico. Para ello utiliza como molde un recipiente de aluminio redondo. Si lo prefieres, tu soporte puede tener otra forma; todo depende del «encofrado» que elijas.
Confección del mortero. La «dosificación» del mortero será 1:4:0,5. Es decir, 1 parte de cemento, 4 de arena y 0,5 de agua.
1. Utiliza el recipiente grande para elaborar el mortero. Empieza mezclando las 4 parte de arena con la parte de cemento.
2. Abre una especie de cráter en el centro y vierte el agua.
3. Remueve el mortero con una espátula hasta conseguir una pasta homogénea.
Vertido del mortero y curado de la galleta.
1. Llena hasta alcanzar una altura de aproximadamente 2 cm.
2. Si quieres puedes colocar un alambre para luego colgarlo.
3. Deja que el mortero fragüe y endurezca y desmolda a las 48 horas de su confección.
4. Pásale un cepillo para eliminar las partes sueltas y límpiala adecuadamente.
Las teselasLas teselas se obtienen de la fractura y corte de otro material de construcción: el gres.
1. Utiliza un barreño para que caigan los trozos de azulejo.
2. Sujeta el azulejo con una mano y golpéalo con la parte fina del martillo.
¿Qué necesitas?Materiales
• Cemento.
• Arena.
• Alambre.
• Agua.
• Gres de colores.
• Adhesivo cementoso (pegoland o similar).
• Escayola.
Construye un mosaico
¿Dónde encontrar los materiales?
En establecimientos de bricolaje y materiales de construcción.
Utiliza guantes y gafas de protección para obtener las teselas.
PRESTA ATENCIÓN
3. Para conseguir piezas más pequeñas, sujeta un trozo con las tenazas y golpea con el martillo sobre la tenaza.
PROYECTO Trabajo cooperativo
24
Materiales de construcción 1
EL PROCESO TECNOLÓGICO
Identificación del problema
Elaboración de un mosaico usando materiales de construcción.
Exploración de ideas
Teselas. Mosaicos romanos y árabes. Métodos de construcción. Soportes y materiales de unión.
Diseño y construcción
Fases explicadas en la unidad.
Comprobación Ensayos explicados en la unidad.
PLANIFICACIÓN
ActividadTiempo (sesiones)*
1. Elaborar el soporte
2. Obtener las teselas
3. Colocar las teselas
4. Unir las teselas
5. Limpiar y acabar
0 1 2 3 4 5
ACTIVIDADES
51 En el proyecto has trabajado con lechadas, pastas y morteros. ¿En qué se diferencian entre sí? ¿Y el hormigón? ¿Qué otro material se añade en su elaboración? ¿Por qué?
52 USA LAS TIC. Utiliza un programa de diseño gráfico para confeccionar tu logo. Juega con las posibilidades de pixelado de la imagen para obtener «mosaicos virtuales».
* Sesiones de 50 minutos trabajando por parejas.
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Unir las teselas.
1. Lo harás con una lechada de escayola.
Para ello solo tienes que espolvorear la escayola sobre una lámina de agua hasta que consigas la consistencia de una pasta fluida. Puedes añadir colorantes en función de tu dibujo.
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3. Deja secar unos minutos y luego limpia el mosaico con un paño húmedo.
2. Con la ayuda de una espátula, rellena con esta pasta los espacios entre tesela y tesela y elimina el sobrante.
El mosaicoSobre el soporte puedes dibujar con un lápiz blando o calcar directamente el motivo que hayas elegido.
Pegar las teselas a la superficie de cemento.
1. Echa un poco de pasta adhesiva sobre cualquier superficie y ve mojando las teselas.
2. Coloca las teselas sobre la galleta dejando una separación de 1 o 2 mm entre unas y otras. Puedes ayudarte de unas pinzas.
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