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INSTITUCION EDUCATIVA
POLICARPA SALAVARRIETA
MODULO MATERIALES
DE USO TECNICO
NOMBRE DEL ESTUDIANTE
GRADO 7°
MATERIALES DE USO TÉCNICO
Si miras a tú alrededor, puedes ver muchos productos tecnológicos, que el ser
humano ha creado para satisfacer sus necesidades y mejorar su calidad de vida:
prendas de vestir, aparatos electrodomésticos, medios de transporte, casas,
etc.
Como estos productos forman parte de nuestra vida cotidiana, en ocasiones no
nos detenemos en observar qué materiales se han utilizado para su fabricación
viendo así que en un mismo objeto intervienen a la vez diversos tipos de
materiales como: Madera, plástico, vidrio, metal, etc.
Los objetos que nos rodean están fabricados con distintos materiales. Los
materiales son sustancias útiles que sirven para construir los objetos que
nos rodean. La goma, el metal, el plástico, el vidrio, la madera… son materiales.
¿De dónde se extraen estos materiales?
Las Materias Primas
El mármol, al igual que otras rocas, se extrae de las canteras, la lana se obtiene de las
ovejas, los metales de diversos minerales, y el corcho, de la corteza del alcornoque. El
mármol, la lana, los minerales,...son MATERIAS PRIMAS.
Las MATERIAS PRIMAS o primeras, son las sustancias que encontramos directamente de la
naturaleza.
Procedencia de las materias primas
Los materiales que se encuentran en la naturaleza y se emplean para la fabricación de
objetos reciben el nombre de materias primas. Las materias primas se pueden obtener
de:
Según su origen las materias primas se pueden clasificar en tres grupos:
Materias primas de origen Animal. Lana, seda, pieles. Sus pieles son empleadas
para fabricar multitud de productos de cuero. También se emplea muchísimo
su pelo para fabricar fibras textiles. El pelo de oveja (la lana) es el más empleado.
Materias primas de origen Vegetal. Madera, corcho, algodón, lino. De los
vegetales, Se emplean sus semillas (el caso del algodón), sus tallos (lino y
maderas) y sus hojas (esparto).
Materias primas de origen Mineral. Arena, granito, mármol. De la superficie o el
interior de la Tierra. Son los minerales y las rocas, tales como: los minerales de
hierro y de cobre, la arcilla para fabricar cerámica, la arena de cuarzo para fabricar
vidrio, etc. El agua empleada en la elaboración de alimentos y bebidas, productos
químicos, hormigón, papel, etc. El petróleo para la obtención de plásticos y
combustibles como gasolina, gasóleo, etc. El aire. A partir del aire se obtiene
nitrógeno, que se emplea para fabricar amoníaco, ácido nítrico, fertilizantes, etc.
Actividad No. 1
Clasifica las siguientes materias primas de acuerdo a su origen.
Petróleo – Algodón – Arena – Lana – Mármol – Madera – Corcho – Piel – Lino – Arcilla
– Esparto - Mineral de hierro – Agua – Seda.
Materia Prima de origen
Animal
Materia Prima de Origen
Vegetal
Materia Prima de Origen
Mineral
Los Materiales
Una vez extraídas las materias primas, se transforman mediante distintos procesos
químicos y físicos, en los distintos tipos de materiales (planchas de madera, vidrio,
Plástico,...) que se utilizan para fabricar productos.
Los Materiales son el resultado de las transformaciones de las materias primas
El papel y los libros que utiliza a diario no se encuentran así en la naturaleza. Tampoco
el lápiz que utilizas para trabajar crece de esta forma en la naturaleza. Tanto el papel
como el lápiz son objetos hechos de madera. La madera es una materia prima
que sí se encuentra en la naturaleza y que ha sido transformada en estos productos
(papel y lápiz).
Las materias primas se pueden transformar en distintos tipos de materiales que se
utilizan en las industrias para elaborar productos para el consumo directo:
El papel, las planchas de madera, el plástico, el metal, el vidrio, un ovillo de algodón, el
nailon… son algunos ejemplos de materiales que se obtienen a partir de materias
primas. Estos materiales no se encuentran en la naturaleza tal y como los vemos, sino
que proviene de materias primas que han sufrido una transformación.
Clasificación de los Materiales Según su Origen
Materiales Naturales: aquellos que se encuentran en la naturaleza. Aunque esto
materiales se encuentran en la naturaleza, para poder hacer uso de ellos se deben
prospectar, localizar, extraer y obtener. Son susceptibles de agotarse, salvo que se
reciclen. Madera, lana, arcilla, Mármol, Algodón, petróleo, etc.
Hay que ser conscientes de que se tiene que hacer un uso racional de estos
materiales, ya que si bien algunos de ellos son renovables (lana, madera…), hay
otros que no lo son (petróleo, Minerales de metales,…) y dejarán de existir con el
paso del tiempo.
Materiales Artificiales: son los que fabricamos las personas. Para ello, utilizamos
materiales naturales que luego convertimos en artificiales. Por ejemplo, con la
madera fabricamos papel y con minerales fabricamos vidrio aquellos que se
obtienen a partir de otros que se encuentran en la naturaleza. Por ejemplo:
aglomerados y Contrachapados de madera, plásticos, cobre, aluminio, cerámica,
cristal, acero, lycra, teflón.
Materiales Sintéticos: Se obtienen mediante combinaciones de varias sustancias
químicas procedentes del petróleo, del carbón y de otros productos químicos; los
más utilizados son los plásticos como el PVC, goma espuma, las fibras como el
Nylon o el poliéster, Acrílico, polietileno, celuloide la celulosa, la cera y el caucho
natural.
Actividad No. 2
Clasifica los siguientes materiales según su origen.
Nailon – Madera – Plástico – Lana – Acero – Arcilla – Acrílico – Cobre – Papel – Seda
– Cartón – Nylon
Materiales Naturales Materiales Artificiales Materiales Sintéticos
Clasificación de los Materiales según sus Propiedades
Los objetos que nos rodean están fabricados con una gran variedad de materiales que
podemos clasificar de diferentes formas; por ejemplo, por su origen. Sin embargo, el
criterio más adecuado para clasificar materiales es por sus propiedades.
Material Aplicaciones Propiedades Ejemplos Obtención
Madera
Muebles. Estructuras.
Embarcaciones.
No conduce el
calor ni la
electricidad. Fácil
de trabajar.
Pino. Roble.
Haya.
A partir de
árboles.
Cerámica y
Vidrio
Vajillas. Ladrillos,
tejas. Ventanas,
puertas. Cristales.
Duro. Frágil.
Transparente
(solo vidrio).
Loza. Porcelana.
Vidrio.
Cerámica: a partir
de arcillas y
arenas por
moldeado y
cocción. Vidrio: se
obtiene
mezclando y
tratando arena,
caliza y sosa.
Metal
Clips. Cuchillas.
Cubiertos.
Estructuras.
Buen conductor
del calor y la
electricidad. Dúctil
y maleable.
Acero. Cobre.
Estaño. Aluminio.
A partir de
determinados
minerales.
Plástico
Bolígrafos. Carcasas
de electrodomésticos.
Envases.
Ligero. Mal
conductor del
calor y la
electricidad.
PVC. PET.
Porexpán (corcho
blanco).
Metacrilato.
Mediante
procesos
químicos, a partir
del petróleo.
Pétreos
Encimeras. Fachadas
y suelo de edificios.
Pesados y
resistentes.
Difíciles de
trabajar. Buenos
aislantes del calor
y la electricidad.
Mármol. Granito.
Se obtienen de
las rocas, en
canteras.
Textiles
Ropa. Toldos.
Flexibles y
resistentes.
Fáciles de
trabajar.
Algodón. Lana.
Nailon.
Se hilan y tejen
fibras de origen
vegetal, animal o
sintético.
Madera
Metales
Plásticos
Pétreos
Cerámicos y Vidrios
Textiles
Actividad No. 3
1. Completa.
Las maderas se obtienen de .
Los materiales plásticos se obtienen a partir del _.
Los materiales metálicos se extraen de los .
Los materiales pétreos se extraen de las .
Los materiales cerámicos se obtienen moldeando y luego cociéndola a
altas temperaturas. .
Los materiales textiles son los que se utilizan para fabricar .
2. Nombra 5 productos tecnológicos elaborados con madera. Por ejemplo: una
silla.
3. Mira las etiquetas de algunas de tus ropas. ¿de qué materiales de que están
hechas?
4. Relaciona cada material con el grupo al que pertenece.
PVC
Mármol
Arcilla
Seda
Bronce
Contrachapado
1 INPOLSA - SINCELEJO
Propiedades de los Materiales
1. ELECCIÓN DE UN MATERIAL: Cuando seleccionamos un material para una determinada aplicación y queremos
conocer cómo se va a comportar se recurre al estudio de sus propiedades y
características técnicas. Estas propiedades dependen de los átomos y moléculas que lo forman y de cómo se
agrupan y se distribuyen.
Algunos materiales son muy conocidos y se saben
cuales son sus propiedades y cual va a ser su
comportamiento en su aplicación posterior, no obstante
para todos los materiales que se utilizan en la
fabricación de los diferentes productos, es necesario
hacer un análisis amplio de todas las propiedades y
características para elegir el que mejor se adapte a
nuestras exigencias y posibilidades de trabajo, económicas, de espacio, etc.
Para elegir un material de forma adecuada se deben valorar los siguientes
parámetros, es decir que cosas debemos de tener en cuenta:
PROPIEDADES: se tendrán en cuanta las propiedades
físicas, químicas, mecánicas, etc. del material, es decir
su dureza, su elasticidad, su peso, si es conductor o
aislante, si es o no transparente, etc.
(estas propiedades las veremos en el
siguiente punto)
FORMA DE TRABAJO: también hemos de tener en cuenta si
ese material se puede trabajar con facilidad, si tenemos las
herramientas y maquinas necesarias para trabajar con el, etc.
PROVISION: hay que tener
muy en cuenta si es o no un
material abundante, si se puede adquirir con
facilidad en el mercado, si se puede utilizar material de desecho, etc.
2 INPOLSA - SINCELEJO
Podemos encontrar el
material elegido con
PRECIO: muy importante es conocer el precio del
material, ya que va a condicionar el precio del
producto elaborado, también hay que tener en cuenta el
precio o el coste del mantenimiento posterior del
material.
MEDIOAMBIENTE: no hay que olvidar el
comportamiento, de este material utilizado,
sobre el medioambiente; si es o no tóxico, si se
puede reciclar, si es biodegradable, etc.
Actividad No. 4
Vuelve a leer este apartado y relaciona los parámetros a tener en cuenta a la hora
de elegir un material con las propiedades o características a los que hacen
referencia.
PRECIO Comprobar que el material sea reciclable.
MEDIOAMBIENTE Saber si el material conduce la corriente eléctrica.
FORMA DE TRABAJO
PROPIEDADES
PROVISIÓN
facilidad en le mercado.
Hay que estudiar las
máquinas y herramientas
que tenemos para dar forma
al material.
Coste del mantenimiento
del material tras la
construcción del objeto.
3 INPOLSA - SINCELEJO
2. PROPIEDADES GENERALES:
Ahora que ya sabemos los parámetros que hay que analizar para elegir
correctamente un material vamos a conocer cuales son las propiedades generales
de los materiales que nos van a ayudar a conocer en profundidad el material, para
elegirlo correctamente.
2.1. Propiedades físicas: definen el comportamiento de un material en función
de la estructura y ordenación de los átomos que lo componen, las más
importantes son:
ELECTRICAS
Comportamiento del
material frente a la
electricidad, puede ser
aislante o conductor
MAGNÉTICAS
Si el material atrae o es
atraído por imanes o
partículas de hierro.
TÉRMICAS
Si aísla del calor y del
frío, si soporta bien las
altas temperaturas.
OPTICAS
Como se comporta el
material frente a la luz, si
es transparente, opaco,
refleja o absorbe la luz.
2.2. Propiedades químicas: se refieren a la composición química del material y
a la resistencia a la agresión de agentes químicos y ambientales:
OXIDACION
Deterioro del material por
el efecto de la
meteorología.
CORROSIÓN
Como le afecta al
material el contacto con
productos químicos.
ACIDEZ /BASICIDAD
Como reacciona el
material en contacto con
sustancias ácidas.
4 INPOLSA - SINCELEJO
2.3. Tecnológicas y de fabricación: son las que hacen que un material pueda ser
utilizado en un proceso de fabricación:
COLABILIDAD
Posibilidad de fundirse y
adaptarse a un molde
para darle forma.
MECANIZADO
Si se le puede dar forma
con máquinas y
herramientas.
TEMPLABILIDAD
Mejorar su dureza y
resistencia calentando y
enfriando el material
(sólo metales)
2.4. Internas: características de un material:
DENSIDAD
Es la relación entre la masa y el volumen de un
material. El mismo peso
ocupa diferente Volumen
si utilizamos otro
material
PESO ESPECÍFICO
Relacionado con la densidad, es la fuerza
necesaria para mover un
peso de un material en
relación al volumen que
ocupa.
2.5. Externas: no dependen del material, sino de otros aspectos relacionados con
la utilidad posterior; los sentidos, el precio, etc.:
ESTÉTICA
Depende del gusto del
consumidor, el color, la
textura, el diseño, etc.
Ejemplo la seda
PRECIO
El coste del material
condiciona su elección.
5 INPOLSA - SINCELEJO
Merecen tener una consideración especial, por su importancia, las propiedades
mecánicas, por lo que se detallarán en el siguiente apartado.
Actividad No. 5
Busca y escribe las distintas propiedades de los materiales (palabras en rojo y
mayúsculas de este apartado) en su grupo correspondiente:
TECNOLOGICAS EXTERNAS FISICAS INTERNAS QUIMICAS
3. PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS MATERIALES:
El estudio de las propiedades mecánicas de un material tiene por finalidad
conocer como se va a comportar frente a las acciones o esfuerzos que a los que se
les va a someter en su uso, las más importantes son las
siguientes:
COHESIÓN: es la oposición de los átomos y moléculas de
los materiales a ser separados. (Ejemplo: la plastilina y el
barro tienen muy poca cohesión)
ELASTICIDAD: capacidad de un material a recuperar
su forma y dimensiones iniciales después de cesar el
esfuerzo al que estaba sometido. (Ejemplo: la goma,
los muelles,…)
PLÁSTICIDAD: es la cualidad de un material que una vez de
formado al ser sometido a una fuerza este material no recupera
su forma inicial, se dice que son materiales plásticos. (Ejemplo: el barro, algunos plásticos, la cera, etc.)
DUREZA: oposición de un material a ser rayado o
penetrado (Ejemplo: el diamante es el material más duro ya
que puede rayar a todos los demás)
TENACIDAD: resistencia que
presenta un material para soportar esfuerzos que lo
deforman hasta su rotura.
6 INPOLSA - SINCELEJO
FRAGILIDAD: facilidad con que un material se rompe con
la acción de un golpe o un impacto (Ejemplo: el vidrio o la
cerámica)
FATIGA: es la capacidad de un material a soportar sin
romperse esfuerzos repetitivos. (Ejemplo: un eje de un motor,
un amortiguador, una correa de transmisión, etc.)
RESILIENCIA: Resistencia que ofrece un material a la rotura por
golpe o por impacto. (Ejemplo: el material del que se fabrican los
paragolpes de los vehículos o el metal de una campana)
Actividad No. 6
Localiza las 8 propiedades mecánicas de los materiales mencionadas en este
apartado.
R E S I L I E N C I A Q W F A
S D F G H J K L Ñ A S D F A G
H J K L Z Ñ X C V T B N M T Z
X C V B Q W E N M E R T Y I C
Q W E R T Y U I O N P A S G O
P L A S T I C I D A D D F A H
A S D F G H J K L C Ñ D Q W E
E R T Y U I O P A I S U D F S
G H J K L Ñ Z X C D A R S D I
F G H J K L M N B A V E C A O
F R A G I L I D A D Z Z X C N
Z X E L A S T I C I D A D B N
4. ENSAYOS DE MATERIALES:
Los ensayos son un conjunto de pruebas destinadas a conocer el comportamiento
de los materiales frente a unas determinadas condiciones de trabajo. Sirven para
determinar la calidad del material y para detectar posibles fallos. Hay dos tipos de ensayos; los destructivos, en los que el material al que se le
somete al ensayo queda inservible y no destructivos, aquellos que el material
puede ser utilizado después del ensayo.
Vamos a ver solamente cuatro ensayos que son los más comunes y fáciles de
comprender:
- Ensayo de TRACCIÓN: se somete a una probeta (una barra
de material) a un esfuerzo de tracción, es decir se tira de la
probeta en direcciones opuestas hasta ver la fuerza que
soporta sin estirarse y posteriormente estirarse sin romperse.
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V F
El péndulo de Charpy es una máquina para ensayar la dureza de los materiales.
En los ensayos de tracción se somete a una probeta a fuerzas de dirección opuesta hasta ver cuando se estira y se rompe.
La escala de Mohs refleja la fatiga de los distintos materiales de la naturaleza.
La plasticidad es la propiedad de un material para recuperar su forma y dimensiones iniciales, después de un esfuerzo.
La tenacidad es la resistencia de un material a soportar esfuerzos que lo deforman hasta su rotura.
El vidrio es un material frágil.
La corrosión es una propiedad física de los materiales.
El precio es una propiedad de los materiales que no es importante si el material es bueno.
Una de las propiedades tecnológicas es la colabilidad.
La capacidad de conducir la corriente eléctrica es una propiedad
física.
- Ensayo de RESILIENCIA: Sirve para determinar la resistencia a los golpes o
impactos bruscos de un material. Se mide con una máquina llamada Péndulo de
Charpy.
- Ensayo de DUREZA: se utiliza para saber la resistencia de un material a ser
rayado o penetrado y se realiza midiendo la fuerza que se precisa
para rayar cada material con un
objeto punzante y midiendo
también la profundidad de la raya
o la penetración. Se establece una
escala de dureza que va del uno el talco como más blando al 10 el diamante
como material más duro de la naturaleza, esta escala se llama escala de Mohs.
- Ensayo de FATIGA: se someten los materiales a esfuerzos en máquinas que
reproducen artificialmente el mismo trabajo que va a realizar el material en el
producto definitivo, de esta manera se puede saber cada cuanto tiempo hay que
cambiar la correa del coche antes
de que se rompa o cuando hay que
cambiar el cable de un ascensor, etc.
Actividad No. 7
Responde si son verdaderas o falsas las siguientes frases, marca con una X en la
casilla correspondiente.
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