MATERIALES EN INGENIERIA.

PERSPECTIVA HISTORICA DE LOS MATERIALES.

Probablemente la importancia de los metales en nuestra cultura es mayor que lo que habitualmente se cree. Prácticamente cada segmento de nuestra vida cotidiana está influido en mayor o menor parte por los materiales.

Como por ejemplo transporte, vivienda, comunicación recreación y alimentación.

Históricamente, el desarrollo y la evolución de las sociedades han estado íntimamente vinculados a la capacitación de sus miembros para producir y conformar los materiales necesarios para satisfacer sus necesidades.

CIENCIA E INGENIERIA DE LOS MATERIALES.

Se encarga de investigar la relación entre la estructura y las propiedades de los materiales y se fundamentan en las relaciones propiedades – estructuras, diseña y proyecta la estructura del material para conseguir un conjunto predeterminado de propiedades.

PROPIEDADES DE LOS METALES.

Podemos considerar las propiedades de un material en dos categorías “MECANICAS Y FISICAS”

LAS PROPIEDADES MECANICAS.-

Describen la forma en que el material responde a una fuerza aplicada, incluyendo resistencia, rigidez y ductilidad. sin embargo a menudo estamos interesados en la manera en que se comporta el material al ser expuesto a un golpe repentino e intenso (impacto) sometido a aplicaciones de cargas cíclicas en el tiempo(fatiga). Expuesto a altas temperaturas o sujeto a condiciones abrasivas (desgaste.) las propiedades mecánicas también determinan la facilidad con la cual se puede deformar un material para llegar a una forma útil.

LAS PROPIEDADES FISICAS.-

Que incluyen en el comportamiento eléctrico, magnético, óptico, térmico, elástico y químico dependen tanto de la estructura como el procesamiento de un metal.

Incluso minúsculas modificaciones de la estructura causan cambios profundos en la conductividad eléctrica de muchos materiales semiconductores.

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Materiales orgánicas.-Se les denomina así cuando contienen células animales o vegetales. Estos materiales pueden usualmente disolverse en líquidos orgánicos como los alcoholes y los tretracloruros. No se disuelven en agua y no soportan altas temperaturas. Algunos de los representantes de este grupo son: plásticos productos del petróleo: gasolina y queroseno madera papel hule piel ¿qué son los aditivos alimentarios y por qué son necesarios? “cualquier sustancia, que, normalmente, no se consuma como alimento en sí, ni se use como ingrediente característico en la alimentación. Algunos aditivos alimentarios ayudan a mantener los alimentos frescos y saludables.

Los materiales inorgánicos son aquellos en los que, por lo general, no se encuentra presente el carbono, excepto los carbonatos, el monóxido, el dióxido de carbono, el diamante, el grafito y los fulerenos. Materiales inorgánicos

TR Ácido TR Agregados inorgánicos TR Agua TR Colorantes inorgánicos TR Compuestos inorgánicos de arsénico TR Cristal TR Grava TR Metal TR Pigmentos inorgánicos TR Sílice

¿Qué son los aditivos alimentarios y por qué son necesarios?

“cualquier sustancia, que, normalmente, no se consuma como alimento en sí, ni se use como ingrediente característico en la alimentación. Algunos aditivos alimentarios ayudan a mantener los alimentos frescos y saludables.

Antioxidantes: Evitan la oxidación de los alimentos e impiden el enrancia miento y la decoloración.

Se usan en:

Productos horneados, cereales, grasas y aceites, y en aderezos para ensaladas.

Conservantes

Limitan, retardan o previenen la proliferación de microorganismos.

Ejemplos.- Bacterias, levadura, hongos que están presentes en los alimentos.

El dióxido de azufre y los sulfitos. Ayudan a evitar los cambios de color en frutas y verduras secas.

Propio nato cálcico. Evita que salga moho en el pan y en alimentos horneados.

Nitratos y nitritos (sales potásicas y sódicas) se utilizan como conservantes en el procesamiento de

carnes, como el jamón y las salchichas.

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Polímeros

Provienen del petróleo. Un 4% se convierte en plástico después de un proceso de “cracking” y “reforming”, se

tienen las moléculas simples: etileno y benceno

Son moléculas lineales o ramificadas, formadas por la repetición de grupos funcionales (monómeros) que se

componen de C,H,O,N

Proteínas

Macromoléculas de alto peso molecular formadas por cientos de unidades de aminoácidos unidos por un enlace

llamado peptirico.

Ejemplos: Albumina (proteína del huevo)

Gelatina (extraída de uniones de Queratina (cabello y unas) Polímeros naturales

ENZIMAS

Proteínas cuya función es de catalizador (acelera o retrasa una reacción) es de vital importancia para todos los

sistemas vivos

Ejemplos:

Ureasa (encima que actúa sobre la urea que es un producto de desecho de metabolización)

Pepsina, Tripsina (actúa en el proceso de digestión).

HORMONAS

Substancias químicas producidas por el organismo para controlar numerosas funciones corporales.

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ESTRUCTURA CRISTALINA Y SUS CONSECUENCIA EN SUS PROPIEDADES.

Donde sí se distinguen claramente unidades aisladas, es en los llamados materiales orgánicos, en donde aparece el concepto de entidad molecular (molécula), formada por átomos enlazados entre sí, pero en donde la unión entre las moléculas, dentro del cristal, es mucho más débil (cristales moleculares). Son generalmente materiales más blandos e inestables que los inorgánicos.

Estructura cristalina de un material orgánico: cinnamida

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En las proteínas también existen unidades moleculares como en los materiales orgánicos, pero mucho más grandes. Las fuerzas que unen estas moléculas son también similares, pero su empaquetamiento en los cristales deja muchos huecos que se rellenan con agua no ordenada y de ahí su extrema inestabilidad.

Estructura cristalina de una proteína: AtHal3

En la estructura cristalina (ordenada) de los materiales inorgánicos, los motivos repetitivos son átomos o iones enlazados entre sí, de modo que generalmente no se distinguen unidades aisladas y de ahí su estabilidad y dureza (cristales iónicos, fundamentalmente)

Estructura cristalina de un material inorgánico: el alfa-cuarzo

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Los distintos modos de empaquetamiento en un cristal dan lugar a las llamadas fases polimórficas (fases alotrópicas para los elementos), que confieren a los cristales (a los materiales) distintas propiedades. Por ejemplo, de todos son conocidas las distintas apariencias y propiedades del elemento químico Carbono, que se presenta en la Naturaleza en dos formas cristalinas muy diferentes, el diamante (carbono puro) y el grafito (carbono puro):

Hexagonal o romboédrica (grafito)

Cúbica o hexagonal (diamante);

El grafito es negro, blando y un lubricante excelente, lo que sugiere que sus átomos deben estar distribuidos (empaquetados) de un modo que puedan entenderse sus propiedades. Sin embargo, el diamante es transparente y muy duro, por lo que debe esperarse que sus átomos estén muy fijamente unidos. En efecto, sus estructuras sub-microscópicas (a nivel atómico) dan cuenta de sus diferencias: Diamante, con estructura muy compacta Grafito, con estructura atómica en láminas

El carbono es un elemento químico de número atómico 6 y símbolo C. Es sólido a temperatura ambiente. Dependiendo de las condiciones de formación puede encontrarse en la naturaleza en distintas formas alotrópicas, carbono amorfo y cristalino en forma de grafito o diamante.

EL DIAMANTE CON UNA ESTRUCTURA MUY COMPACTA. EL GRAFITO CON UNA ESTRUCTURA ATOMICA EN LÁMINAS