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TECNOLOGÍA INDUSTRIAL – (1º Bachillerato)

BLOQUE 2: Materiales industriales

1. LA MATERIA.

El átomo

Los átomos son los componentes básicos de la materia. Un átomo está constituido por:

Una corteza donde se encuentran los electrones (con carga eléctrica negativa)

Un núcleo que es la parte central del átomo, formado por los protones y neutrones.

En el núcleo se concentra aproximadamente el 99.99% de la masa total del átomo y tiene

carga positiva. El espacio que ocupa el núcleo es enormemente reducido respecto al del átomo.

El número atómico nos dice el número de protones que tiene un átomo en su núcleo. Se

representa por la letra Z. Normalmente los átomos son neutros, tienen el mismo número de cargas

eléctricas positivas que negativas, es decir, tienen el mismo número de electrones que de

protones.

En la naturaleza hay 92 tipos de átomos diferentes. Cada uno de ellos tiene su nombre y un

símbolo con una letra, a lo sumo dos. Aunque todos los átomos de un mismo tipo tienen siempre

el mismo número de protones, no sucede lo mismo con el número de neutrones.

Al número conjunto de protones y neutrones de un átomo (a la suma de los dos) se le llama

número másico y se representa por la letra A.

Dos átomos del mismo tipo, con el mismo número de protones, pero que tengan distinto

número de neutrones, se dice que son isótopos.

Las moléculas

Los átomos no suelen encontrarse libres en la naturaleza; no suelen estar solos, sino en

compañía de otros átomos, formando moléculas.

Una molécula es una combinación de dos o más átomos que se mantienen fuertemente

unidos. Todas las moléculas de una determinada sustancia son exactamente iguales, y diferentes

a las de todas las demás sustancias.

Toda la materia que nos rodea, los millones de sustancias distintas que hay a nuestro

alrededor, está formada por moléculas que, a su vez, se forman combinando en distintas

cantidades los 92 tipos de átomos diferentes que hay.

2. ESTRUCTURA INTERNA DE LOS MATERIALES.

La materia la podemos encontrar de tres formas distintas: sólida, líquida o gaseosa. Los

científicos las llaman estados de agregación: sólido, líquido y gaseoso.

Que una sustancia esté en un estado u otro depende de cómo estén unidas entre si las

moléculas que lo forman, es decir, de cómo sea el equilibrio entre las fuerzas de atracción y

repulsión entre las moléculas y de la temperatura a la que esté el cuerpo.

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En los gases apenas hay fuerzas entre las moléculas y por eso éstas se mueven libremente.

Tienden a expandirse para ocupar el máximo volumen posible y adoptan también la forma del

recipiente donde se encuentran.

En los líquidos las fuerzas entre las moléculas son más intensas que en los gases. Por eso se

mantienen unidas, pero aún conservan gran libertad de movimiento (aunque menos que en los

gases). Tiene un volumen casi constante pero adoptan la forma del recipiente que los contiene.

En los sólidos las fuerzas entre las moléculas son muy intensas. Tanto que prácticamente no

pueden moverse, tan solo vibrar. Tiene forma y volumen constantes.

En consecuencia, los líquidos y los gases no presentan ninguna estructura interna, ya que

sus partículas componentes, sean átomos, moléculas o iones, no se ordenan de ninguna forma

concreta sino que se mueven constantemente.

Los sólidos, por el contrario, pueden presentarse en estado amorfo o formando una

estructura cristalina.

Sólidos cristalinos

Las partículas están ordenadas en una red

tridimensional (un cristal), que sigue un patrón geométrico

perfectamente definido. La mayoría de los metales

presentan una estructura cristalina.

Sólidos amorfos

Las partículas, aunque fuertemente unidas entre sí,

están desordenadas, sin seguir un patrón geométrico

determinado. Curiosamente, el vidrio es el ejemplo más

típico de sólido amorfo, ¡y nosotros solemos llamarle

cristal!

Dos o más sustancias se llaman isomorfas cuando sus cristales tienen la misma forma

poliédrica, y polimorfas cuando pueden cristalizar en más de una forma.

Cada una de las formas diversas en que puede cristalizar una sustancia polimorfa se

denomina variedad alotrópica.

2.1. ESTRUCTURAS CRISTALINAS.

Los átomos de los materiales que nos rodean no se encuentran desordenados al azar, sino

agrupados, formando estructuras repetitivas. En el caso de los metales, así como en otros

materiales, el tipo de estructura que se forma se denomina estructura cristalina.

La estructura cristalina de átomos más simple recibe el nombre de red (red cristalina). En la

estructura cristalina, el tipo de enlace que se origina entre sus átomos se denomina enlace

metálico. En este enlace, la mayoría de los electrones de las órbitas más alejadas del núcleo

tienden a abandonar los átomos y a formar una nube de electrones que es compartida por toda la

red cristalina.

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Esta nube facilita el movimiento de electrones en el interior de los metales y la transmisión de

energía eléctrica y térmica.

La estructura espacial de un sólido cristalino se construye a partir de una unidad específica

repetitiva o celda unidad, representada de forma geométrica en la figura y que se define

mediante:

Las distancias a, b, y c, que son las aristas del paralelepípedo.

Los tres ángulos , y que forman entre sí dichas aristas.

Según los valores de estas aristas y ángulos, existen siete sistemas cristalinos diferentes

(siete formas geométricas distintas de la celda unidad). Estos son: triclínico, monoclínico,

ortorrómbico, tetragonal, cúbico, hexagonal y romboédrico.

En 1848, físico francés Bravais demostró que existían catorce redes cristalinas simples.

3. MATERIALES DE USO TÉCNICO.

Si miras a tu alrededor puedes ver multitud de productos tecnológicos que el ser humano ha

creado para satisfacer sus necesidades y mejorar su calidad de vida.

En su elaboración se emplean diversos materiales, como madera, metales, plásticos, vidrio,

etc.… los cuales son elegidos según sus propiedades.

3.1. MATERIAS PRIMAS, MATERIALES Y PRODUCTOS.

Como ya sabes, 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 cocho, de la corteza del alcornoque.

El mármol, la lana, los minerales,...son materias primas.

Las materias primas, son las sustancias que encontramos directamente de la naturaleza.

Según su origen las materias primas se pueden clasificar en tres grupos:

Materias primas animales: lana, seda, pieles.

Materias primas vegetales: madera, corcho, algodón, lino...

Materias primas minerales: metales, arena, granito, mármol...

Una vez extraídas las materias primas, se transforman mediante distintos procesos, en los

distintos tipos de materiales que se utilizan para fabricar productos (mesa de madera, jarrón de

vidrio, cubo de plástico,...)

Los materiales se obtienen a partir de las materias primas mediante procesos industriales y

sirven para fabricar productos.

Un producto es cualquier objeto creado y diseñado por el hombre a partir de materiales para

cubrir sus necesidades o mejorar su vida.

Por lo tanto, los productos se fabrican a partir de distintos materiales y los materiales se

obtienen a través de las materias primas, como vemos en el ejemplo:

MATERIA PRIMA ► MATERIAL ► PRODUCTO

Tronco de árbol ► Tablero de madera ► mesa

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3.2. CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES DE USO TÉCNICO.

Atendiendo al origen de las sustancias que los forman, los materiales se pueden clasificar

en:

Materiales naturales: aquellos que se encuentran en la naturaleza. Son susceptibles de

agotarse, salvo que se reciclen. Por ejemplo: madera, lana, arcilla,...

Materiales artificiales: aquellos que se obtienen a partir de los naturales. Por ejemplo:

aglomerados de madera, hormigón, vidrio, papel...

Materiales sintéticos: son los fabricados a partir de materiales artificiales. Por ejemplo:

plásticos como la baquelita, el neopreno o las siliconas.

Los materiales más utilizados para elaborar los productos tecnológicos son:

Materiales cerámicos (cuyo origen es la arcilla o barro

cocido).

Materiales pétreos (rocas como el mármol, el vidrio, el

yeso, la pizarra,...).

Materiales textiles (encontramos tejidos naturales, como la

lana o el algodón, y artificiales, como el nylon y la lycra).

Madera (se obtiene del tronco de los árboles

y las estudiaremos con más detalle a lo largo

de la unidad).

Los metales (se obtienen de los minerales

que forman algunas rocas).

- Férricos (hierro, acero y fundición).

- No férricos (cobre, bronce, aluminio,...).

Plásticos (en su origen se obtenían de sustancias

naturales mientras que en la actualidad son

subproductos del petróleo).

3.3. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES.

Las propiedades de un material son el conjunto de características que hacen que se

comporte de una determinada manera ante fenómenos externos como la luz, el calor, fuerzas,

electricidad...

Las propiedades de los materiales se pueden clasificar en varios grupos: propiedades

eléctricas, térmicas, magnéticas, ópticas, químicas, mecánicas, tecnológicas, etc.

PROPIEDADES FÍSICAS

Propiedades eléctricas

Son las que determinan el comportamiento de un material cuando a través de él circula una

corriente eléctrica. Entre otras, podemos destacar:

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Conductividad eléctrica. Expresa la facilidad con que un material deja de pasar la corriente

eléctrica a través de él. Los materiales atendiendo a su conductividad se clasifican en:

conductores, semiconductores y aislantes. La conductividad es la propiedad inversa de la

resistividad ( =1/ ρ). La conductancia es la inversa de la resistencia (G = 1/R). Ejemplo: los

metales

Resistividad. Es la medida de la oposición de un material al paso de la corriente eléctrica.

Se expresa por la letra ρ. Ejemplo: el plástico o la madera.

Propiedades térmicas

Las propiedades térmicas determinan el comportamiento de los materiales ante el calor.

Entre otras, podemos destacar:

Dilatación o contracción térmica.- Es la propiedad que tienen ciertos materiales de

aumentar o disminuir sus dimensiones al variar su temperatura. La dilatación térmica se

expresa de tres formas distintas atendiendo a la forma geométrica del material. Por ello

podemos hablar de coeficiente de dilatación lineal (), coeficiente de dilatación superficial ()

y coeficiente de dilatación cúbica (). Por ejemplo los metales.

= L / (L ·T) ; = S / (S ·T) ; = V / (V ·T)

Conductividad térmica.- Expresa la mayor o menor facilidad con la que un material

transmite el calor a través de si mismo. Los metales son buenos conductores térmicos,

mientras que la madera y los materiales plásticos son aislantes térmicos.

Calor específico (Ce).- Es el calor necesario para elevar un grado centígrado la temperatura

de la unidad de masa del material.

Calor latente de fusión.- Es el calor necesario para transformar la unidad de masa del

material del estado sólido al estado líquido.

Fusibilidad.- Algunos materiales pueden pasar del estado sólido al líquido al elevar la

temperatura, como los metales; cuando estos materiales se funden pueden unirse consigo

mismos o con otro material; esta unión se llama soldadura.

Propiedades magnéticas

Las propiedades magnéticas representan los cambios físicos que se producen en un

material al estar sometido a un campo magnético exterior. Pueden ser de tres tipos:

Materiales diamagnéticos. Se oponen al campo magnético aplicado, de tal forma que en

su interior el campo magnético es más débil. Por ejemplo: mercurio, oro, plata, cobre…

Materiales paramagnéticos. El campo magnético en su interior es algo mayor que el

aplicado. Por ejemplo: el aluminio, magnesio, platino…

Materiales ferromagnéticos. El campo magnético es mucho mayor que el aplicado. Estos

materiales se utilizan como núcleos magnéticos en transformadores y bobinas. Estos últimos

son los más importantes.

Propiedades ópticas

Según el comportamiento de los materiales ante la luz, nos encontramos con tres tipos de

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materiales: transparentes, translúcidos y opacos

- Cuerpos transparentes: transmiten la luz, por lo que permiten ver a través de ellos (dejan

pasar totalmente la luz).

- Cuerpos translúcidos: dejan pasar la luz, pero impiden ver los objetos a su través (dejan

pasar parte de la luz).

- Cuerpos opacos: absorben o reflejan totalmente la luz, impidiendo que pase a su través (no

dejan pasar la luz).

Otras propiedades

Densidad.- La densidad es la relación entre la masa de un material y su volumen. La

densidad de los plásticos es bastante baja mientras que la densidad del acero es elevada.

Peso específico.- Es la relación existente entre el peso de una determinada cantidad de

material y el volumen que ocupa. Su unidad en el SI es el N/m3.

Conductividad acústica.- Es la capacidad de un material para conducir o no el sonido.

Algunos plásticos, la fibra de vidrio y el corcho son aislantes del sonido. Los metales, en

cambio, son buenos conductores del sonido.

PROPIEDADES QUÍMICAS

Aquellas que se refieren a las fuerzas de enlace y su comportamiento ante medios agresivos

externos. Se manifiestan cuando los materiales sufren una transformación debido a su interacción

con otras sustancias.

Oxidación. Facilidad que tiene un material a oxidarse al reaccionar con el oxígeno del aire o

el agua. Los metales son muy sensibles a la oxidación y a la corrosión.

Corrosión. Deterioro lento de un material por la acción de un agente exterior. Reacción

química o electroquímica del aire o agua salada.

Acidez y alcalinidad. Propiedad que tienen algunos materiales de formar sales al

combinarse con algún óxido. Propiedad que tienen algunos materiales de formar hidróxidos

metálicos. La acidez se expresa mediante el pH. Si es mayor que 7 es básico, si es menor

es ácido y si es igual a 7 es neutro.

PROPIEDADES MECÁNICAS

Son aquellas que determinan el comportamiento del material cuando está sometido a

fuerzas externas. Entre otras, podemos destacar:

Dureza.- Es la resistencia de un material a ser rayado. Según la escala

de Mohs, el material más duro es el diamante y el más blando el talco.

Tenacidad.- Resistencia que opone un material a su rotura cuando

está sometido a esfuerzos lentos de deformación (cuando es golpeado)

Ej.: el metal.

Fragilidad. - Tendencia de un material a sufrir, bajo una carga o

choque, una fractura sin deformación. Propiedad contraria a la

tenacidad (ej. El vidrio).

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Maleabilidad.- Capacidad de un material para deformarse en forma de planchas o láminas

(ej. aluminio)

Ductilidad.- Capacidad de un material para deformarse en forma de

hilos (ej.- cobre)

Elasticidad.- Capacidad de un material de recuperar su forma original

cuando cesa la fuerza que lo deforma (ej. algunos plásticos como el caucho son elásticos).

Plasticidad. - Es la propiedad que tiene un material de admitir

deformaciones permanentes cuando actúa sobre el una fuerza (ej. la

arcilla).

Resistencia mecánica.- Están relacionadas con la forma en que

reaccionan los materiales al actuar fuerzas sobre ellos. Los esfuerzos a aplicar pueden ser

de:

- Tracción: se denomina tracción al esfuerzo al que está sometido un cuerpo por la

aplicación de dos fuerzas que actúan en sentido opuesto, que tienden a alargar el objeto

y actúan de forma perpendicular a la superficie que lo sujeta.

- Compresión: se denomina compresión al esfuerzo al que está sometido un cuerpo por la

aplicación de dos fuerzas en sentido opuesto, que tienden a acortar el objeto y actúan

perpendicularmente a la superficie que lo sujeta.

- Flexión: se denomina flexión al tipo de deformación que presenta un cuerpo alargado en

una dirección perpendicular a su eje longitudinal, debido a la aplicación de una fuerza

paralela a la superficie de fijación. Dicho esfuerzo tiende a doblar el objeto.

- Torsión: se denomina torsión al esfuerzo al que está sometido un cuerpo que tiende a

retorcer dicho objeto. Sobre él se aplican fuerzas paralelas (que forman un par) a la

superficie de fijación.

- Pandeo: es un esfuerzo similar al de compresión, pero que se da en objetos con poca

sección y alargados, que tienden a doblarse cuando se les comprime.

- Cizalladura: es el que producen dos fuerzas sobre un material, que tratan de cortarlo. En

piezas prismáticas, las tensiones cortantes aparecen en caso de aplicación de un

esfuerzo cortante o bien de un momento torsor.

PROPIEDADES TECNOLÓGICAS

Indican la mayor o menor predisposición de un material a poder ser

trabajado de determinada forma. Entre otras, podemos destacar:

Colabilidad. Aptitud que tiene un material fundido para llenar un

molde.

Maquinabilidad (facilidad para el mecanizado). Es la facilidad o

dificultad que presenta un material a ser trabajado con herramientas

cortantes.

3.4. ENSAYOS DE PROPIEDADES

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Para saber las características específicas de los materiales debemos recurrir a una serie de

ensayos. Los ensayos pueden tener dos objetivos bien diferenciados: servir para la elección del

material destinado a un fin determinado, o para la comprobación de que el material elegido cumple

en el momento de usarlo las cualidades fijadas por las disposiciones legales vigentes. Entre otros,

los más usuales son: ensayo de dureza, de tracción, de fatiga, resiliencia, etc.

Ensayo de dureza

El ensayo es realizado con elementos en forma de

esferas, pirámides o conos. Estos elementos se oprimen

contra el material y se procede a medir el tamaño de la

huella que deja. Luego se aplica una formula y se calcula el

grado de dureza. Es un ensayo fácil y no destructivo; puede

realizarse en cualquier sitio, ya que existen durímetros fácilmente transportables. Una de las

ventajas del ensayo de dureza es que los valores entregados pueden usarse para hacer una

estimación de la resistencia a la tracción. La dureza superficial puede aumentarse añadiendo al

material una capa de carbono, en un tratamiento térmico denominado cementación.

La dureza se mide por distintos procedimientos, pero los que más se utilizan son el método

Brinell, el método Vickers y el método Rockwell.

Ensayo de tracción

Este ensayo es uno de los más importantes y permite determinar las propiedades de la

tracción: resistencia a la tracción, límite elástico, alargamiento y módulo elástico.

Consiste en someter a una probeta de forma y dimensiones normalizadas a un esfuerzo de

tracción en la dirección de su eje longitudinal

hasta su rotura, estudiando su comportamiento.

En caso de que el material no se rompa y

mantenga la forma estirada, decimos que es un material plástico, y si vuelve a su forma original

sin romperse, es un material elástico.

En este ensayo se utilizan unas probetas especiales que constan de un cuerpo central y dos

cabezas laterales que las sujetan a las mordazas de una máquina. Para la realización de este

ensayo, se emplea una máquina universal de ensayos.

Los resultados obtenidos se representan en una gráfica, en cuyo eje de abscisas se reflejan

los valores de las deformaciones (L) y en el eje de coordenadas las tensiones de tracción

aplicadas (F).

La curva de tracción obtenida presenta dos zonas destacadas:

Zona elástica (OA). Se caracteriza porque al cesar las tensiones aplicadas, los materiales

recuperan su longitud original. Dentro de esta zona podemos diferenciar otras dos:

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- Zona proporcional (OA’). Observamos que se trata

de una recta, en ella las deformaciones (alargamiento

unitario, ) son proporcionales a las tensiones

aplicadas (). Se cumple la Ley de Hooke: = · E ;

= F/S ; = L/l0; L = l – l0

Donde: = Tensión aplicada (N/m2 = Pascal); F =

fuerza axial aplicada a la probeta (N); S = sección

inicial de la probeta (m2); = alargamiento unitario; E =

módulo de Young o módulo de elasticidad; L = variación de longitud de la probeta; l0 =

longitud inicial.

- Zona no proporcional (A’A). En esta zona el material se comporta de forma elástica,

pero las deformaciones y tensiones no están relacionadas matemáticamente. El punto A

señala el límite elástico o límite de fluencia.

Zona plástica (ABC). Se ha rebasado la tensión del límite elástico, de tal forma que aunque

dejemos de aplicar tensiones de tracción, el material ya no recupera su longitud original.

Diremos que el material ha sufrido deformaciones permanentes y se produce una

disminución de sección en la zona media de la probeta. Dentro de esta zona podemos

distinguir dos:

- Zona límite de rotura (AB). Zona donde se producen grandes alargamientos a pequeñas

variaciones de tensión. El límite de esta zona se denomina límite de rotura, y a la tensión

aplicada en dicho punto (punto B), tensión de rotura.

- Zona de rotura (BC). A partir del punto B el alargamiento aumenta a pesar de disminuir

la carga, también aumenta la disminución de sección hasta llegar a la rotura efectiva en el

punto C.

Ensayo de compresión

Este ensayo estudia el comportamiento de un material

sometido a un esfuerzo de compresión, progresivamente

creciente, hasta conseguir la rotura o aplastamiento, según la

clase de material.

Por lo general se someten a compresión las fundiciones,

metales de cojinetes, piedras, hormigón, etc. Las probetas

son cilíndricas para los metales y cúbicas para los no metales.

La máquina empleada para efectuar este ensayo es la misma que la utilizada en el ensayo

de tracción, la máquina universal de ensayos. El diagrama de compresión es semejante al de

tracción, pero los datos que proporciona son de signo contrario.

Con la máquina universal de ensayos, de forma análoga, se pueden realizar también

ensayos de torsión y cizalladura.

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Ensayo de fatiga

Cuando las piezas están sometidas a esfuerzos variables en magnitud y

sentido que se repiten con cierta frecuencia, se pueden romper a cargas

inferiores a las de rotura. Si el número de ciclos es muy grande, la rotura se

puede producir en la zona elástica. A este fenómeno se le conoce con el

nombre de fatiga.

Las leyes fundamentales de fatiga:

Las piezas metálicas se pueden romper con esfuerzos

unitarios inferiores a su carga de rotura, y en algunos

casos menores al límite elástico si el esfuerzo se repite

un número determinado de veces.

Para que la rotura no tenga lugar, con independencia del número de ciclos, es necesario

que la diferencia entre la carga máxima y la mínima sea inferior a un determinado valor,

llamado límite de fatiga.

Los ensayos de fatiga más habituales son los de flexión rotativa y torsión.

Ensayo de resiliencia o resistencia al choque

La resiliencia es la característica mecánica contraria a la fragilidad. La

finalidad de este ensayo dinámico por choque es la determinación de la

energía absorbida por una probeta de determinadas dimensiones, al provocar

su ruptura de un solo golpe, expresándose su resultado en Kg/mm2. Es muy importante para

conocer el comportamiento del material destinado a la fabricación de ciertas piezas y órganos de

máquinas, ya que han de estar sometidos a esfuerzos dinámicos. La resiliencia se obtiene como:

Donde: Ep = energía absorbida en la rotura; S = sección de la probeta.

Para la realización del ensayo se emplea el

péndulo de Charpy que consiste en una masa

pendular, que oscila alrededor de su eje. Al caer la

masa des de una altura, choca contra la probeta y esta

se rompe, absorbiendo una cantidad de trabajo que se

corresponde con la diferencia de energía potencial en

el instante inicial y final, relacionándola con la superficie de la probeta.

Ensayo de rigidez dieléctrica

Los ensayos de rigidez están orientados a comprobar esta característica de diversas

maneras de acuerdo al tipo de aislante o eventualmente a un artefacto eléctrico completo.

En el caso de materiales en general se coloca el aislante (que puede ser sólido, líquido o

gaseoso) entre dos electrodos con forma normalizada y se aplica la tensión de ensayo (continua o

alterna) durante un tiempo especificado registrándose si el aislante se perfora.

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En el caso de artefactos (motores, transformadores etc.) se aplica la tensión especificada

entre los conductores y la masa metálica del artefacto comprobándose que no se producen daños

en el aislamiento.

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4. LA MADERA.

La madera es una sustancia dura y resistente que constituye el tronco de los árboles; se ha

utilizado durante miles de años como combustible, como material para fabricar utensilios y armas,

para la construcción de viviendas y embarcaciones, y en los últimos tiempos también se utiliza

como materia prima para fabricar el papel.

4.1. ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN DE LA MADERA.

La madera se localiza en la estructura del tronco y las ramas de los árboles; la parte utilizada

es el tronco, de donde se toma para usos industriales mediante su talado y posterior troceado.

Como ser vivo que es, el árbol tiene un proceso de crecimiento que es apreciable en los “anillos”

que se forman cada primavera a consecuencia de la secreción de savia que se produce en esa

época. La savia nueva da una coloración especial a la madera que se forma y esta característica

queda perpetuada dando lugar a capas concéntricas (anillos) que nos permiten conocer la edad

del árbol cuando efectuamos un corte transversal completo a su tronco.

Partes del tronco

El tronco está formado por sucesivas capas que se acumulan en forma de cilindros verticales

concéntricos. En un corte transversal del tronco de un árbol se puede observar la estructura

interior del mismo, que está formada por las siguientes partes:

Corteza: es la capa más externa del árbol y está constituida por células muertas. Suele

estar reseca y tiene una textura rugosa. Se encarga de proteger el árbol contra el ataque

de agentes externos.

Cambium: es una capa limítrofe con la

corteza. Está formada por células tubulares de

paredes muy delgadas que se dividen dando

lugar a dos capas de células; una de células

internas que constituyen la albura o madera

de reciente formación, y otra de células

externas o líber que se dispone formando

parte de la corteza. Es un tejido muy delgado

que envuelve a la albura y permite la conducción de la savia descendente.

Albura: es la madera de más reciente formación y posee vasos conductores por donde se

transportan la savia ascendente. Su coloración es más clara que la del duramen, porque

contiene más savia que las demás. No obstante, llega un momento en que la capa más

interna de la albura ha sido desplazada tan lejos de la zona de crecimiento activo

(cambium), lo que provoca un cambio de color (se vuelve más oscuro), y da lugar al

duramen. La forma un número variable de los últimos anillos de crecimiento.

Duramen: es la parte del tronco, ya madura, procedente de la transformación de la albura.

Está formada por células muertas no funcionales. Se diferencia de la albura por ser más

oscura.

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Núcleo o médula: es la parte central del tronco y también la de mayor edad. Está formada

por células tubulares, en la que la mayor parte del agua es sustituida por resinas. El

tamaño de esta zona va disminuyendo al envejecer el árbol.

Desde el punto de vista industrial, el material que más interesa es el duramen, junto con la

albura, que al cortar el árbol y dejar secar su madera, adquieren el mismo color.

Composición de la madera

La madera es una sustancia fibrosa y relativamente dura que se obtiene de los troncos de los

árboles y arbustos. Está formada fundamentalmente por celulosa (50-60%) y lignina (15-25%).

La celulosa se presenta en forma de fibras, es resistente a los agentes químicos y forma la

estructura resistente de los vegetales. Está aglutinada por la lignina que es un elemento

cementante que confiere al conjunto la dureza y rigidez que la caracteriza.

La madera contiene otras sustancias (20%) como sales minerales, resinas, aceites, agua,

almidón, etc. La proporción en que se encuentran estas sustancias es diferente en cada especie

arbórea y determina en cada una de ellas sus propias características específicas y diferentes

aplicaciones.

4.2. PROPIEDADES DE LA MADERA.

La madera posee ventajas respecto a otros materiales, como, por ejemplo, la facilidad con

que se obtiene y se labra, y su baja densidad.

También presenta algunos inconvenientes, como la fácil combustibilidad y la poca resistencia

a la agresión de agentes externos, tales como hongos e insectos, los cuales pueden llegar a

destruirla.

Las propiedades de la madera están determinadas por su naturaleza fibrilar:

Baja densidad: En la madera la densidad oscila entre 0,3 y 0,8 g/cm3, lo cual indica que la

mayoría de las maderas flotan en el agua (con algunas excepciones como, por ejemplo, el

ébano). La densidad determina el empleo que pueden presentar las distintas clases de

maderas, al depender de ella la porosidad, la dureza y la resistencia mecánica.

Porosidad: Indica la mayor o menor cantidad de agua que la madera es capaz de

absorber o desprender (sudado). Ésta característica está relacionada de forma

inversamente proporcional con la densidad, de forma que las maderas más porosas son

las menos densas.

Retracción higroscópica: Está relacionada con la anterior propiedad, debido a la

capacidad de la madera de absorber agua. Es una de las propiedades que más influyen en

su comportamiento. La pérdida de agua es más fácil en la superficie del tronco que en su

interior, debido a la alimentación de la planta y a la menor evaporación en su interior.

Dureza: Es la resistencia que presenta la madera a ser rayada o penetrada por otro

cuerpo. Esta propiedad está relacionada estrechamente con la densidad. En general

cuanto más densa es una madera, mayor dureza presenta. El duramen es la parte más

dura. De la dureza de un determinado tipo de madera depende su aptitud para el labrado.

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Resistencia mecánica: La madera tiene una estructura fibrosa, en las que sus células se

agrupan en sentido paralelo al eje del tronco. Esta configuración le confiere un

comportamiento anisótropo: es decir, su resistencia mecánica es diferente según que el

esfuerzo a resistir se aplique en dirección paralela o perpendicular al sentido de las fibras.

Todas las maderas trabajan mejor a tracción y compresión cuando el esfuerzo es

paralelo al sentido de la fibra, pero no ocurre lo mismo cuando el esfuerzo es cortante o de

flexión, en cuyo caso las maderas trabajan mejor cuando el esfuerzo de cizalladura o

flexión es perpendicular al sentido de la fibra.

Conductividad térmica y eléctrica baja: Las fibras que componen la madera están

huecas y en su interior se alojan pequeñas burbujas de aire. Debido a esto, la madera se

comporta como un buen aislante térmico y eléctrico, siempre que esté seca.

Deformabilidad: Permite modificar su forma al aumentar el grado de humedad y

posteriormente someterla a presión en un molde dado.

Hendibilidad: Es la facilidad con que se abren las fibras de la madera en sentido

longitudinal. Hienden peor las maderas duras, las secas, las resinosas y con nudos. La

madera hendible es poco apta para el clavado y para realizar encajes. Si el secado es

brusco la madera tiende a abrirse.

Características estéticas: Color, veteado, olor,… Las líneas y las formas que quedan a la

vista en una pieza de madera, son las que conocemos con el nombre de vetas. Las vetas

indican el sentido de orientación de las fibras, y tienen gran importancia al trabajar la

madera, ya que la madera tiene más resistencia y flexibilidad en la dirección de las vetas.

Cada madera tiene su veta característica, algunas mas juntas, otras más separadas,

algunas más marcadas, otras menos, etc… Pero debemos de tener en cuenta que la

madera se trabaja (cepillar, lijar, barnizar, etc.) siempre en el sentido de la veta.

4.3. CLASIFICACIÓN DE LA MADERA.

Las maderas se pueden clasificar según varios criterios, uno de ellos es hacerlo según su

dureza, otro sería según al origen del que proceden.

Si las clasificamos según su dureza, tendremos:

Maderas duras: se caracterizan por presentar anillos

bastantes juntos, poca resina y nudos; en cuanto los

colores, pueden ser variados, aunque predominan los

oscuros. Destacamos entre otras: encina, olivo, haya,

roble, nogal, caoba, etc.

Maderas blandas: presentan anillos más separados,

resina y nudos más abundantes. Los colores pueden

ser claros, pálidos o castaños claros. Destacamos entre otras: pino, ciprés, abeto, etc.

Si hacemos la clasificación con respecto al tipo de árboles de donde se extrae la madera, los

podemos clasificar en dos grandes grupos:

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Árboles perennifolios (coníferas): son de hoja perenne, es decir, que permanece todo el

año. El grupo más representativo es el de las coníferas, entre las que se encuentran el

pino, el ciprés, el abeto, el tejo, etc. Se suelen ser maderas blandas y se utilizan como

madera para la construcción, debido a su gran resistencia mecánica, a la fabricación de

celulosa, construcción de estructuras, postes, etc. En España se han usado mucho debido

a su gran abundancia.

Árboles caducifolios (frondosas): se caracterizan porque pierden sus hojas en invierno.

Son maderas más difíciles de trabajar aunque de mayor dureza. Dentro de este grupo se

pueden distinguir las duras como el roble y la haya, que son utilizadas por su resistencia al

desgaste para fabricar tarima o parqué, o las blandas, en las que cabe destacar el chopo y

el eucalipto, que se utilizan para fabricar cajas de envase de frutas o pasta de papel. En

general, proporcionan madera para uso en ebanistería y artesanía, debido a su aspecto y

calidad.

4.4. OBTENCIÓN DE LA MADERA.

A partir de la madera se obtienen muchos productos además de los tablones macizos

(madera en bruto) procedentes del aserrado de los árboles, son las llamadas maderas

prefabricadas. Veamos el proceso de obtención de cada una de ellas.

Para la obtención de madera útil es necesario efectuar una serie de operaciones que vamos

a estudiar a continuación.

Apeo o talado del árbol. Éste se realiza en la explotación

forestal. Una vez marcados los árboles que tienen la edad o

dimensiones apropiadas se procede al corte. El corte se

suele hacer con sierras mecánicas. Una vez cortado el

árbol, se cortan las ramas y raíces que no se puedan

aprovechar. Por último, se quita la corteza para favorecer el secado de la madera. Se suele

recomendar que la tala de los árboles se realice en otoño o a principios de invierno.

Transporte. Se efectúa con vehículos

especiales o por arrastre con cadenas

tirado por máquinas excavadoras. En

ocasiones, si las condiciones del terreno

lo permiten, se construyen pistas de

deslizamiento hasta zonas de más fácil

acceso que permiten su transporte por carretera o ferrocarril. También se puede utiliza el río,

de forma que si la corriente es suficiente se arrojan los troncos procurando

que no se bloqueen ante posibles obstáculos, y cuando la corriente es

lenta se unen lo troncos para formar balsas.

Descortezado. Los troncos ya talados son trasportados hasta los

aserraderos. Allí se le quita la corteza que envuelve el tronco.

16

Troceado y despiece (aserrado). Una vez descortezado el tronco se procede a al troceado

en piezas más

pequeñas,

obteniéndose

productos terminados

(tablones, puntales

para minería, etc.) o semielaborados, que en cortes posteriores se emplearán para otras

aplicaciones, como la carpintería. Atendiendo al uso que se le quiera dar, se selecciona el tipo

de troceado más conveniente, influyendo en esta decisión las grietas y heridas que se

observen en el árbol. Hay dos métodos generales para hacer esto: el aserrado simple

(aserrado transversal) y el aserrado por cuartos (aserrado radial).Muchas veces se usa una

combinación de ambos para evitar el desperdicio.

Los aserraderos suelen emplear varios tipos de sierra: alternativa, circular, de cinta y con

rodillos. Los aserraderos actuales combinan varias de estas técnicas y, en algunos casos, se

utilizan ordenadores para seleccionar el troceado con mayor rendimiento.

Desaviado o eliminación de la savia residual.

Secado. La madera es un material formado por células tubulares, que contiene,

fundamentalmente agua. Un tronco recién talado contiene mucha agua en su interior, que va

perdiendo a lo largo del tiempo. Pero aún seco, en su interior las células muertas son capaces

de retener agua procedente de la humedad ambiente o de la lluvia. Esta pérdida o captación

de agua provoca en el tronco contracciones y dilataciones muy perjudiciales. Como la pérdida

de agua es más fácil en la superficie del tronco que en su interior, se produce una diferencia

de dilataciones que en piezas de cierta dimensión pueden provocar fisuras profundas. Con el

fin de evitar estos inconvenientes, es preciso eliminar el agua del interior de la madera,

procediéndose al secado. Éste se puede hacerse de forma natural o artificial.

El secado natural se realiza colocando las maderas en una pila, de

forma que queden espacios entre ellas para que pueda circular el

aire . Tienen que estar aisladas del suelo y protegidas para evitar el

agua y el sol. Esta forma de secado es muy lenta y depende de

múltiples factores: la humedad ambiental, el grosor de la madera, la

temperatura, etc. Mediante este procedimiento las maderas blandas

tardan alrededor de dos años en secarse y las maderas duras

un año aproximadamente.

El secado artificial se efectúa introduciendo la madera

apilada por medio de vagonetas en el interior de hornos de

vapor seco, normalmente de túnel, dentro del cual se suceden

los diferentes tipos procesos de secado. También se consigue

el secado por métodos químicos, por inmersión o por

17

calentamiento eléctrico.

Existe también un secado mixto que consiste en combinar el secado natural y el secado

artificial.

Cepillado: Tiene como objetivo principal eliminar cualquier irregularidad y mejorar el aspecto

final.

Una vez realizados estos tratamientos, la madera está lista para su comercialización. Sin

embargo, incluso después del secado, la madera todavía puede torcerse y combarse cuando se

use.

4.5. OBTENCIÓN DE MADERAS PREFABRICADAS.

La madera prefabricada se obtiene como resultado de la manipulación de la madera maciza,

por encolado, laminado, prensado, etc. Respecto a la madera maciza, presenta ventajas e

inconvenientes:

- Sus principales ventajas son que es más barata y abunda en

el mercado con una gran variedad de revestimientos. Este

tipo de madera permite obtener tablas y tableros de las

dimensiones y grosores deseados.

- Sus principales inconvenientes son una menor resistencia

mecánica y una peor calidad.

Los tipos de madera prefabricada que más se comercializan son los siguientes:

Tableros aglomerados: Están formados por la unión virutas de madera y resinas sintéticas

fenólicas. La mezcla se comprime entre rodillos y se

seca entre placas metálicas sometida a alta presión y

calor. La proporción de materiales es de un 90% de

virutas y un 10% de cola.

Como las partículas se entrecruzan, la madera aglomerada tiene propiedades similares de

resistencia en las dos direcciones. Resiste muy mal la humedad. La madera aglomerada se

corta y se trabaja a máquina fácilmente. Los tableros aglomerados se utilizan también

cubiertos con otros materiales (plásticos y chapas de madera dura) aumentando su resistencia

y su aspecto decorativo. Son productos económicos y se suministran en forma de planchas de

diferentes espesores, por lo que se utilizan mucho en la construcción de mobiliario.

Tableros contrachapados: Están formados por la unión de chapas o láminas de madera

encoladas, de forma que se van alternando los sentidos de las fibras

(vetas) de cada lámina que se añade. Esto da una resistencia

uniforme al material y se consiguen de este modo tableros muy

estables y de gran resistencia.

Las láminas o chapas de madera se cortan de los troncos en

máquinas desarrolladoras. El desarrollado tiene la ventaja de que las

láminas pueden llegar a tener grandes dimensiones. Los

18

contrachapados elaborados por cortes rotatorios pueden carecer de vetas, por lo que los

contrachapados para uso decorativo suelen cortarse con máquinas de corte plano, donde la

cuchilla corta capa tras capa de madera en delgadas rebanadas.

Aunque es muy estable, la madera contrachapada no es inmune a la combadura, ya que las

tracciones de las chapas nunca son iguales. Cuanto mayor sea el número de chapas, más

resistente será la madera contrachapada.

Una ventaja importante de la madera contrachapada es que es relativamente barata y se

puede conseguir láminas mucho más grandes que las maderas naturales y en gran variedad

de grosores. Las chapas decorativas de madera dura también se pueden agregar a un

material base o corazón barato. Los recubrimientos plásticos también se usan para dar

superficies resistentes al agua. Otra ventaja de la madera contrachapada es que es flexible y

se puede moldear en curvas.

En los tableros contrachapados se usan, generalmente, el pino, el nogal, sapeli, roble, abedul,

etc. Algunos artículos que utilizan e ste tipo de tableros son: las raquetas de ping-pong, sillas,

paneles decorativos con maderas duras, etc.

Tableros alistonados: Se obtiene uniendo piezas de madera

maciza encoladas entre sí. Se consiguen tableros de las

dimensiones que se necesiten. También se recubren con chapas

de madera decorativa. Con este procedimiento se fabrican las

actuales puertas de paso, e incluso de entrada macizas.

Tableros de fibra: Están formados por fibras de madera muy finas (a

las que se le ha quitado la lignina) aglutinadas con resina sintética y

prensadas a altas temperaturas. Tienen una superficie mejor acabada

que los tableros aglomerados. Conocidos comercialmente por DM

(mediana densidad). Se mecanizan perfectamente y permiten todo tipo

de acabados. Se emplean para fabricar fondos de armario, cajones y partes traseras de

cuadros.

Madera prensada: La madera prensada se fabrica con fibras de madera a las que se le

somete a gran temperatura y presión. Aquí no se emplea adhesivo, sino la propia lignina que

contienen las fibras de madera. La madera prensada tiene una cara lisa (normalmente

chapada con madera natural o plástico) y otra rugosa. La madera prensada tiene muy poca

rigidez y es especialmente propensa a combarse. Algunos de los productos fabricados con

madera prensada son: paneles perforados para colgar objetos, parte trasera de muebles,

cajones, etc.

Materiales celulósicos: Como se dijo anteriormente, estos materiales se obtienen a partir de la

celulosa de la madera. Hay muchos tipos de, pero el más importante es el papel. El papel se

obtiene del siguiente modo:

- Se tritura la madera y se mezcla con agua y otros productos químicos.

19

- Se obtiene una pasta de celulosa que se prensa y lamina en máquinas.

- Se obtiene una lámina de papel que se debe secar.

Otros materiales celulósicos son: cartón, cartulina,…

En la actualidad se utiliza mayor cantidad de madera prefabricada que maciza, debido a su

menor coste, fácil manipulación y estabilidad.

4.6. APLICACIONES DE LA MADERA.

La madera se ha utilizado tradicionalmente en la construcción en columnas y vigas, aunque

actualmente ha sido sustituida por el hormigón y el acero. Sigue utilizándose en:

Puertas, ventanas, marcos, muebles. Las de gran resistencia mecánica (pino, abeto,

cedro).

Muebles, carpintería interior. Las que presentan veteados vistosos y admiten un buen

pulido (haya, fresno, nogal, roble).

Muebles de lujo, esculturas, instrumentos musicales. Las exóticas (caoba, ébano).

También se laminan en chapas delgadas, 0,4 – 0,6 mm, para revestir tableros de maderas

más baratas.

4.7. ACABADOS Y TRATAMIENTOS DE LA MADERA.

Como ya se ha comentado anteriormente, la madera está formada por células tubulares, lo

que provoca que se pueda volver a introducir agua en su interior. Está absorción puede producir,

aparte del hinchamiento, un caldo de cultivo para hongos y parásitos, como la carcoma, que

acortan la vida de la madera, por lo que es necesario el tratamiento con productos que eviten la

entrada de agua en el interior y que además puedan desinfectarla.

Como elementos hidrófugos se utilizan productos derivados de la nafta y breas, aplicados

generalmente por inmersión. Para la eliminación de hongos y parásitos se utilizan soluciones

salinas, fundamentalmente de sulfato de cobre o fluoruros de sodio, también aplicados por

inmersión.

Aparte de estos tratamientos, en muchas ocasiones se persigue obtener un aspecto más

decorativo en la madera, realzando sus propiedades naturales.

La primera fase para este procedimiento es la limpieza y tapado de grietas y poros, para lo

cual se procede a su lijado o pulido manual o mecánico después de reparados los defectos.

Para el tapado de grietas y poros se puede utilizar materiales sintéticos de color y textura similar al

de la madera a tratar o preparar una pasta con la propia viruta procedente del lijado, mezclada con

cola.

El siguiente paso es efectuar un lijado fino para preparar la superficie y aplicar barniz

<<tapaporos>> con brocha, siguiendo el sentido de la veta. Cuando esta capa está bien seca se

pueden aplicar los tratamientos finales de laca o barniz, con brocha o <<muñequilla>>, también

en sentido de la veta.

Cuando el color de la madera no es el deseado, se puede efectuar un teñido, aplicando los

productos de teñido antes del primer lijado. El caso más frecuente es el de oscurecer la madera,

20

para lo cual se emplean líquidos penetrantes tipo nogalina o anilina. En el caso de tener que

aclarar el tono, se trata las maderas con productos oxidantes.

Otros tratamientos que se aplican a las maderas es el recubrimiento con materiales para

protegerlas del fuego. Normalmente se utilizan fosfatos y sulfatos aplicados por inmersión, con

brocha o pistola. Estos tratamientos no impiden que la madera arda, pero retrasan su combustión,

lográndose en ocasiones un comportamiento superior al de las estructuras metálicas.

4.8. RECICLADO DE LA MADERA Y CUIDADO DEL MEDIO AMBIENTE.

Reciclar la madera significa cuidar nuestros bosques y nuestro aire, con lo cual ganamos

calidad de vida.

La madera se puede reciclar de diversos modos:

Reutilizando trozos que han sobrado de otros trabajos para trabajos nuevos o empleando

la madera de proyectos que ya no interesan.

Triturando la madera para fabricar maderas prefabricadas.

Triturando la madera para fabricar papel, cartón,…

La explotación de los árboles para la obtención de madera da lugar a graves problemas

medioambientales, porque si no se realiza la tala con unos criterios medioambientales, puede

producirse una sobreexplotación que genera deforestación, pérdida de bosques primarios y,

desertificación.

Aparte del reciclaje podemos cuidar el medio ambiente del siguiente modo…

No comprar muebles de maderas duras (que suelen ser tropicales). Con lo cual cuidamos

selvas como las del Amazonas.

Reutilizando y reciclando el papel y el cartón.

21

LOS METALES. Los materiales metálicos los utiliza el ser humano desde tiempos prehistóricos y están

presentes en todas las actividades económicas hoy en día.

Entre sus propiedades cabe destacar las siguientes:

Brillo característico.

Más densos y pesados que otros materiales.

Gran resistencia mecánica. Soportan grandes esfuerzos, presiones y golpes.

Suelen ser tenaces, maleables y dúctiles, por eso es fácil darles forma.

Son buenos conductores de la electricidad y del calor.

Obtención

Los metales son materiales que se obtienen a partir de minerales que forman parte de las

rocas. Por ejemplo, el metal hierro se extrae de minerales de hierro como la magnetita o la

siderita.

Los minerales que se extraen de las minas, se componen de dos partes:

Mena: es la parte útil del mineral, de la que se extrae el metal.

Ganga: es la parte no útil del mineral. Esta parte se desecha. La ganga debe separarse de

la mena.

Alguno de los más importantes son la bauxita, de la que se extrae el aluminio y el mineral de

hierro, del que se extrae el hierro.

La rama de la técnica que el ser humano ha desarrollado para obtener el metal de los

minerales se llama metalurgia. Existe una rama de la metalurgia que trabaja sólo con minerales de

hierro que se llama siderurgia.

Las propiedades de los metales puros, como la dureza, la resistencia a la corrosión, la

tenacidad, la ductilidad, elevada conductividad térmica y eléctrica, etc. mejoran considerablemente

cuando se mezclan con otros metales y no metales formando aleaciones.

Los metales y las aleaciones más usados actualmente en la industria son: el acero, el aluminio

y las aleaciones ultraligeras.

Tipos de metales

Los Metales se pueden dividir en dos grandes grupos:

Metales ferrosos: Son aquellos metales que contienen hierro como componente

principal. Entre estos están…

- El hierro puro.

- El acero.

- La fundición.

Metales no ferrosos: Son aquellos metales que no contienen hierro o contienen muy poca

cantidad de hierro. Hay muchos:

- El cobre.

- El aluminio.

- El bronce.

22

- El cinc.

- El plomo, etc.

Hay un tipo de metales no ferrosos que destacan por su valor económico, llamados

metales nobles, los cuales son: oro, plata y platino.

5.1. METALES FERROSOS.

El metal más empleado hoy en día es el hierro, pues es abundante y tiene buenas

propiedades.

Los metales férricos más importantes son:

Hierro puro (Fe): No presenta buenas propiedades mecánicas, por lo que tiene muy

pocas aplicaciones técnicas (se usa en electricidad y electrónica por sus propiedades

magnéticas). Tiene un porcentaje de carbono (C) menor del 0,003%.

Acero: Es una aleación de hierro y carbono (que no es un metal). El acero tiene un

contenido en carbono que oscila entre el 0,03 y el 1,76%.

Fundición: Es una aleación de hierro y carbono que tiene un contenido en carbono que

oscila entre el 1,76 y el 6,67%.

Diferencias entre el acero y la fundición

1. La fundición tiene más carbono que el acero

2. La fundición es más dura que el acero, es decir, es más difícil de rayar.

3. La fundición es más resistente a la oxidación y al desgaste que el acero.

4. La fundición es muy frágil. Si se intenta deformar se fractura.

Aplicaciones de los metales ferrosos

Acero Fundiciones

Herramientas Cacharros de cocina y cubiertos Electrodomésticos Elementos de estructuras metálicas Tornillos, tuercas, clavos, …

Farolas Tapas de alcantarillas Motores…

5.1.1. OBTENCIÓN DEL HIERRO.

Como características más importantes cabe indicar que el hierro tiene el símbolo químico

Fe, tiene un peso específico de 7,68 Kg/dm3, un punto de fusión 1535 ºC y un calor específico de

0,11 Kcal/Kg· ºC.

Se conoce como proceso siderúrgico al conjunto de operaciones que es preciso realizar

para llegar a obtener un metal férrico de unas determinadas características. El proceso siderúrgico

engloba desde la extracción del mineral de hierro en las minas hasta la obtención del producto

final.

El hierro es un metal que forma parte de la corteza terrestre (5%); nunca se presenta en

estado puro, sino combinado formando óxidos, hidróxidos, carbonatos y sulfuros. Según el

contenido en hierro se distinguen distintos tipos:

23

El mineral que se extrae de la mina contiene una parte con el componente de hierro,

llamada mena (elementos aprovechables), y otra parte compuesta por sustancias no ferrosas

llamada ganga (elementos no aprovechables) tales como roca, sílice,… Los minerales más

utilizados industrialmente son la magnetita y la hematites.

El mineral de hierro en forma de óxido, es necesario someterlo a unas operaciones

preparatorias. Estas tienen por objeto aumentar el porcentaje de hierro del mineral y mejorar sus

condiciones físicas (porosidad) para facilitar su posterior reducción. El tamaño de los trozos,

porcentaje de polvos y la cantidad de la ganga influyen también en el proceso.

Con el fin de separar la ganga se utilizan los métodos de separación hidromecánica,

flotación o separación magnética. Estas operaciones suelen ser:

Lavado, para eliminar la tierra y otras impurezas que contenga el mineral.

Triturado, de los trozos demasiados grandes de mineral.

Sinterizado, que consiste en aglomerar los trozos demasiados pequeños y el mineral en

polvo, formando trozos de tamaño medio, lo que permite en mayor aprovechamiento del

mineral.

El material que se obtiene, desmenuzado en forma de bolitas, posee una concentración de

hierro próxima al 70%. Éste debe llevarse a un alto horno para obtener una mayor concentración.

En él sucede un proceso siderúrgico llamado reducción, que consiste en eliminar el

oxígeno del mineral de hierro para que quede el hierro libre. Para ello se emplean unos materiales

que reciben el nombre de reductores, siendo el más empleado en carbón de coque, que se

obtiene de la destilación de la hulla.

En el alto horno se introducen:

El mineral de hierro en forma de óxido.

El reductor, coque, que además de actuar como reductor, proporciona con su combustión

el calor necesario para alcanzar las temperaturas de fusión del mineral.

El fundente (generalmente, pieza caliza), cuya misión consiste en combinarse con la

ganga que acompaña al mineral de hierro. De la combinación del fundente y ganga, se

obtiene un producto denominado escoria, que en estado líquido se separa de la masa

24

fundida de hierro debido a su menor densidad.

El mineral de hierro, el coque y el fundente, se cargan en el horno por la parte superior

llamada tragante, y va descendiendo a zonas de mayor temperatura a medida que va

comenzando la reducción, llegando a la parte más ancha del horno llamada vientre en estado

liquido.

El hierro fundido se combina con el carbono, formando el arrabio, que desciende hasta el

crisol. Cuando esta mezcla llega a la bigotera, se extraen por ésta las escorias formadas por el

fundente y ganga.

En este proceso químico aparte del arrabio y de las escorias, también se producen gases

que son eliminados por una salida de la parte alta de la cuba del horno. Los gases se recuperan

por el valor

energético que

contienen y las

escorias se utilizan

para fabricar

asfaltos.

Cuando han

salido las escorias

se abre la piquera,

que se encuentra en

el fondo del crisol,

denominado solera

y se deja salir del

horno el arrabio líquido que se carga en unos contenedores especiales llamados torpedos en los

que se transporta.

El arrabio es un producto frágil y quebradizo con muchas impurezas que no tiene

aplicación industrial, por lo que es preciso someterlo a otros procedimientos para transformarlo en

hierro dulce, acero o fundición. El arrabio contiene mucho hierro pero a su vez un alto contenido

en carbono.

5.1.2. EL HIERRO DULCE.

El hierro dulce, como hemos visto, es aquel cuyo contenido en carbono es inferior al 0,1 %.

En estas condiciones puede considerarse químicamente puro. Es un material de color plateado,

de gran permeabilidad magnética, dúctil y maleable. Admite la forja, por lo que también se le

denomina hierro forjado. Puede obtenerse por procedimientos electrolíticos. No tiene muchas

aplicaciones industriales por sus malas propiedades mecánicas (resulta muy poroso, se oxida con

gran facilidad y presenta con frecuencia grietas internas). Se usa en electricidad y electrónica por

sus propiedades magnéticas (formando lo que se conoce como ferritas).

5.1.3. ACERO.

25

El acero es una aleación hierro-carbono cuya composición corresponde a cantidades de

carbono inferiores al 1,76%, además de contener otras impurezas o metales.

A diferencia de la mayoría de aleaciones, el acero no se obtiene por fusión y mezcla de sus

componentes. Para obtener acero es preciso eliminar las impurezas que tiene el arrabio

principalmente fósforo y azufre, así como reducir el porcentaje de carbono que suele estar entre el

3% y el 5%, lo cual se consigue por medio del afino.

Aunque existen varios procedimientos de afino, en la actualidad los dos más empleados son

el convertidor o procedimiento LD y el horno eléctrico. En ambos casos se obtiene acero de

excelente calidad.

Afino con convertidor o procedimiento LD

El arrabio en estado liquido transportado en los torpedos, se vacía en un recipiente

denominado cuchara, que lo vierte en el horno de afino que recibe el nombre de convertidor.

Además del arrabio, en el convertidor se echa chatarra, fundentes (cal) y ferroaleaciones que se

funden con el arrabio.

Dentro del convertidor se inyecta

oxígeno a presión a través de una lanza,

con lo que se consigue quemar las

impurezas y el exceso de carbono del

arrabio, convirtiéndose en acero.

Después de esto se inclina el horno y se saca la escoria que flota sobre la masa líquida. A

continuación se vierte el acero sobre la cuchara.

Con el acero procedente del convertidor se realiza la colada, que puede ser de tres tipos:

convencional, continua o de lingoteras.

Al final de la misma se obtienen unos productos denominados desbastes, que pueden ser

de dos tipos, largos (bloom) o planos (slab). Los desbastes pasan a los trenes de laminación,

donde se obtienen las distintas formas comerciales de los aceros: chapas, pletinas, alambres,

perfiles estructurales, etc.

Afino en hornos eléctricos

Es un procedimiento costoso, pero los aceros obtenidos son de mejor calidad que los

obtenidos en el convertidor LD. Se produce un acero muy homogéneo, sin impurezas y con una

composición precisa.

El acero se obtiene a partir de cuatro productos: chatarra, ferroaleaciones y fundente (cal),

que se introducen directamente en el horno.

Puede alcanzar altas temperaturas, lo que le hace adecuado para fundir cualquier aleación

ferrosa y otras, incluso de metales que funden a muy alta temperatura.

El calor necesario para la fusión del metal se obtiene de un arco eléctrico formado entre los

electrodos de grafito.

En primer lugar se introduce en el horno la chatarra más el fundente. A continuación se

26

saca la escoria, se añade carbón de coque que se emplea como reductor para evitar la oxidación

del metal, y se sigue calentando toda la masa. Luego se le añaden las ferroaleaciones.

Finalmente se vierte todo el acero fundido sobre una cuchara especial que lo llevará al

área de colada.

Proceso de transformación del acero

El acero fundido que se obtiene a partir de cualquiera de los procedimientos anteriores

recibe el nombre de colada. Para su posterior transformación, se utilizan tres procesos básicos

a) Colada convencional: consiste en verter el acero líquido sobre moldes con la forma de la

pieza que se desea obtener. Posteriormente, se deja enfriar el metal y más tarde se extrae

la pieza.

b) Colada sobre lingoteras: si en un momento determinado la demanda de productos ferrosos

es baja, lo que se hace es colarlo (solidificarlo) en el interior de lingoteras (moldes

prismáticos de fundición y secciones cuadradas) y dejarlo enfriar. Posteriormente, se

extrae de la lingotera hasta que la demanda aumente.

c) Colada continua: es el procedimiento de colada más moderno y económico que existe.

Consiste en verter el acero líquido sobre un molde sin fondo ni tapadera, con forma curva y

sección

transversal

con la

forma

geométric

a del

producto a

obtener. El

acero

líquido, a

medida

que se va

desplazan

do. El

acero líquido, a medida que se va desplazando se va solidificando. Finalmente, se corta a

la medida deseada. De las máquinas de colada continua se obtienen distintos productos

que dependen de la forma del molde:

Desbastes planos (planchones). Se destinan a la fabricación de chapas.

Desbastes de sección cuadrada. Se dedican a la fabricación de perfiles y carriles.

Palanquillas de sección cuadrada. Más pequeña que la de los anteriores. Se

destinan a la producción de perfiles redondos.

Dependiendo del ancho estos productos se denominan también bloom, si son estrechos y

27

slab, sin son más anchos.

Estos productos se obtienen al hacerlos pasar por unos trenes de laminación. La

laminación consiste en hacer pasar el material (acero solidificado) entre dos rodillos o

cilindros que giran a la misma velocidad pero de sentido contrario. De esta manera se

reduce la sección transversal y se aumenta la longitud. Existen dos tipos de laminación:

Laminación en caliente: la temperatura del material suele ser de unos 1000 ºC.

Laminación en frio: se realiza a temperatura ambiente.

La cantidad de trenes de laminación, así como la forma de los rodillos, dependerá del

producto que se quiera obtener. En cualquier caso, siempre habrá uno o varios trenes

desbastadores y secciones de enfriamiento.

Tipos de aceros y aplicaciones

El acero es sin duda, la aleación más útil para el ser humano. Como sabemos los aceros

son aleaciones de hierro y de carbono (entre el 0´03 y el 1´76 %) a las que se pueden añadir otros

materiales (manganeso, níquel, silicio, cromo, vanadio, etc.) según las propiedades del tipo de

acero que se desee lograr. Se aplican en muchos campos industriales.

Hay dos tipos de aceros:

Aceros comunes. Hechos sólo con hierro y carbono. Dependiendo del porcentaje de

carbono, estos aceros poseen unas características determinadas, de manera que a

medida que aumenta el contenido en carbono, aumenta la dureza y la resistencia a la

tracción y disminuye la plasticidad (maleabilidad y ductilidad).

Los de bajo contenido en carbono son dúctiles y maleables, mientras que los de alto

contenido son frágiles y duros. Estos aceros admiten bien los trabajos de forja y laminación

y son aptos para tratamientos térmicos.

Acero bajo en carbono: los aceros producidos con un contenido bajo en carbono entre el

0,1 y el 0,3% se clasifican como aceros bajos en carbono. Se pueden cortar y trabajar con

máquina fácilmente, son muy fáciles de soldar y poco resistentes a la corrosión. Debido a

su ductilidad y su resistencia a la tracción permite tratamientos mecánicos en frío. Este

tratamiento lo vuelve menos dúctil y más frágil. Se emplean en estructuras (alambres,

barras, láminas, vigas…), material de ferretería (clavos, tornillos, tuercas…) y piezas

forjadas y moldeadas.

Acero con contenido medio en carbono: estos aceros contienen entre un 0,4% y un 0,5%

de carbono. Por tanto, son más duros y menos dúctiles que los aceros bajos en carbono.

Son muy tenaces y tienen una resistencia elevada a la tracción. Se usan para la

fabricación de productos tenaces y resistentes al desgaste tales como, herramientas

(martillos, hachas, llaves…)

Acero con gran contenido en carbono: estos aceros tienen un contenido de carbono que

oscila del 0,5 al 0,7%. Son materiales muy duros y frágiles. Se usan principalmente para

herramientas cortantes y productos que tienen que resistir el desgaste (hoja de guillotina,

28

formones, brocas, muelles…).

Aceros aleados o especiales. Si en el proceso de afino se incorporan al baño de acero

elementos como el níquel, cromo, molibdeno, vanadio, cobalto, etc. obtenemos aceros

especiales o aleados que normalmente se utilizan para aplicaciones concretas debido a

sus cualidades específicas. Dependiendo de los elementos que añadimos al acero, éstos

pueden mejorar ciertas propiedades:

Nombre del elemento Propiedades que mejoran

Cobalto Dureza, aumenta sus propiedades magnéticas. Disminuye la templabilidad.

Cromo Resistencia a la oxidación y corrosión, dureza, tenacidad. Favorece la templabilidad.

Manganeso Dureza, resistencia al desgaste y a la tracción. Aumenta la templabilidad.

Molibdeno Dureza, tenacidad. Aumenta la templabilidad.

Níquel Resistencia a la corrosión, resistencia a la tracción. Aumenta la templabilidad.

Silicio Elasticidad, aumento de la conductividad magnética

Vanadio Dureza, resistencia a la fatiga, la tracción y al desgaste.

5.1.4. LA FUNDICIÓN.

Las fundiciones son aleaciones de hierro y carbono con mayor contenido que el acero (entre

el 1,76 y el 6,67%) y adquieren su forma directamente de la colada. Es un material muy frágil y

quebradizo con una capa exterior muy dura. Tienen una resistencia elevada a la compresión, pero

resistencia baja a la tracción. No se someten a procesos de deformación ni en frío ni en caliente,

no son dúctiles ni maleables y no pueden forjarse ni laminarse. Son poco tenaces, pero

resistentes al desgaste por rozamiento. Son fáciles de moldear y se emplean en la fabricación de

piezas de gran tamaño. Al tener más carbono resisten mejor la corrosión y los cambios de

temperatura.

Su fabricación es más sencilla que la del acero, ya que su punto de fusión es más bajo y,

por tanto, la mecanización resulta más fácil. Las piezas de fundición, por su fácil fabricación, son

más baratas que las de acero.

Obtención de la fundición

El arrabio procedente del alto horno que se va a destinar a fundiciones se transporta en los

torpedos y se cuela en unos moldes denominados lingoteras, donde al solidificar queda en forma

de lingotes.

El arrabio se introduce en un horno de cubilote, colocando capas alternas de arrabio y de

coque mezclado con fundente (piedra caliza). Una vez lleno el horno se inyecta aire por unas

toberas lo que facilita su combustión, cayendo el metal fundido en la parte inferior del horno

denominado crisol, a través de los huecos que deja el coque al quemar. Cuando el metal está

fundido se deja salir a la escoria por un conducto y posteriormente se recoge la fundición en

29

estado líquido en una cuchara y se vierte en los moldes con la forma adecuada de las piezas que

se desea obtener. Este proceso está en desuso.

Clasificación y aplicaciones de las fundiciones

Las características de una fundición no dependen solamente de su composición química,

sino del proceso de elaboración. Ambas formas van a determinar la manera de presentar el

carbono (combinado, en forma de grafito laminar, esferoidal, etc.)

Su clasificación se hace atendiendo al aspecto de la fractura (color y forma que tiene

cuando se rompe), propiedades y composición. Se clasifican en:

Fundiciones ordinarias. Hechas sólo con hierro y carbono y algunas pequeñas

impurezas (parte de otro material). No se pueden trabajar en la forja. Por el aspecto que

presenta su fractura se pueden clasificar en:

- Fundición blanca: presenta todo o parte del carbono que contiene en forma de carburo

de hierro o cementita, siendo éste el constituyente más duro de los aceros. Pero tiene

el inconveniente de ser muy frágil. Su fractura es de un color blanco brillante, de ahí su

nombre. Tiene una dureza muy alta y es casi imposible de mecanizar. Se fabrican

engranajes para automóviles y maquinaria agrícola.

- Fundición gris: presenta todo o parte del carbono en forma de finas láminas de grafito,

repartidas entre la masa de hierro. Tiene grano fino. Es fácil de mecanizar y su dureza

es menor que la anterior. Se emplea para la mayoría de las piezas mecánicas que han

de servir de soporte o de alojamiento de mecanismos (ejemplo: carcasa de motores,

bancadas de máquinas, etc.).

- Fundición atruchada: sus propiedades son intermedias entre la fundición blanca y la

gris. Recibe el nombre por su color, parecido al de las truchas.

Fundiciones aleadas. Hechos con hierro, carbono y otros elementos en mayores

proporciones con los cuales mejoran sus propiedades. Las propiedades mecánicas son

mejores que las de las fundiciones ordinarias.

Fundiciones especiales. Se obtiene a partir de las fundiciones ordinarias, mediante

tratamientos térmicos adecuados o añadiendo algún elemento químico.

5.2. METALES NO FERROSOS.

Aunque los metales ferrosos son los más utilizados, el resto de los metales (los no ferrosos)

son cada día más imprescindibles.

Los materiales no férricos son más caros y difíciles de obtener que los férricos, sin embargo

presentan algunas propiedades que los hacen necesarios: son más difíciles de oxidar, conducen

mejor la electricidad y el calor, funden a temperaturas más bajas, son más fáciles de mecanizar,

etc. Se pueden clasificar según su densidad en:

Pesados: son aquellos cuya densidad es igual o mayor a 5 Kg/dm3. Se encuentran en este

grupo el cobre, el estaño, el plomo, el cinc, el níquel, el cromo y el cobalto entre otros.

Ligeros: tienen una densidad comprendida entre 2 y 5 Kg/dm3. Los más utilizados son el

30

aluminio y el titanio.

Ultraligeros: su densidad es menor a 2 Kg/dm3. Se encuentran en este grupo el berilio y el

magnesio, aunque el primero de ellos raramente se encuentra en estado puro, sino como

elemento de aleación.

Todos estos metales no ferrosos, es estado puro, son blandos y poseen una resistencia

mecánica bastante reducida.

Para mejorar sus propiedades, los metales puros suelen alearse con otros. Las aleaciones de

productos no ferrosos tienen gran cantidad de aplicaciones:

Monedas (fabricadas con aleaciones de cobre, níquel y aluminio)

Filamentos de bombillas (wolframio)

Material de soldadura de componentes electrónicos (estaño-plomo)

Recubrimientos (cromo, níquel, cinc)

Etcétera.

Los metales no ferrosos más importantes son: cobre, estaño, plomo, cinc, aluminio, titanio y

algunas de sus aleaciones.

5.2.1. METALES PESADOS.

Cobre

El cobre es un metal puro y el tercer metal más importante del mundo.

Su símbolo químico es Cu, su peso específico 8,94 Kg/dm3 y su punto de

fusión 1083 ºC. Es un metal de color rojo brillante, muy resistente a la

corrosión, conduce muy bien el calor y la electricidad, es muy dúctil y

maleable. Se obtiene de minerales como la cuprita, la calcopirita y la malaquita. Cuando se

oxida se recubre de una capa de carbonato llamada cardenillo que la protege de la oxidación

posterior.

Se ha usado desde la antigüedad para hacer armas, adornos, monedas, etc. Hoy se usa en

conductores eléctricos, bobinas, alambiques y conducciones de gas y agua, así como otros usos

en construcción.

Existen dos métodos de obtención del cobre: por vía húmeda y por vía seca.

Proceso de obtención del cobre por vía seca

Se utiliza cuando el contenido de cobre supera el 10%. El procedimiento consiste en triturar

y moler el mineral, y una vez triturado, introducirlo en una cuba de agua para separarlo de la

ganga por flotación. El mineral concentrado se lleva a un horno, donde se oxida parcialmente (el

hierro, pero no el cobre) y a continuación, se mete en un horno de reverbero, donde se funde, al

cual se le añade fundente para que reaccione con el óxido de hierro y forme escoria. De todo este

proceso se consigue cobre al 40%, si se quiere obtener el 99% es necesario un proceso de

electrolítico. Este proceso es el más utilizado.

Proceso de obtención del cobre por vía húmeda

Se emplea cuando el contenido en cobre del mineral es inferior al 10%. El procedimiento

31

consiste en triturar todo el mineral y añadirle ácido sulfúrico. Luego, mediante un proceso de

electrólisis, se obtiene el cobre.

Sus aleaciones principales son:

Bronce. Aleación de cobre y estaño, tanto más dura cuanto más estaño contiene. Tienen

buena resistencia a la corrosión. Se utiliza en esculturas,

campañas, engranajes, etc.

Latón. Aleación de cobre y cinc usada para hacer canalizaciones,

tornillos, grifos, válvulas de gas y agua, bisagras, etc.

Cuproníquel. Aleación de cobre y níquel que se utiliza en monedas y contactos eléctricos.

Estaño

Su símbolo es el Sn, su peso específico 7,28 Kg/dm3 y su punto de fusión 231 ºC. Se

conoce desde la antigüedad pero se consideraba una variante del plomo. El estaño es un metal de

aspecto blanco brillante, muy resistente al aire, fácil de fundir y de trabajar. Es poco dúctil, muy

maleable en frío y en caliente se torna quebradizo. Se obtiene de la casiterita que es un óxido de

estaño, pero su riqueza en estaño es muy baja.

Se emplea, aleado con plomo o con plata, para soldadura blanda.

También para recubrir el hierro, obteniendo hojalata, y para recubrir el cobre,

pues al no ser tóxico puede usarse en instrumentos de alimentación. Aleado

con el cobre forma el bronce.

Proceso de obtención

Es necesario concentrarlo por su baja riqueza. Para ello se tritura y se lava. Después se

somete a un proceso de tostación para eliminar los sulfuros. A continuación se reduce en un horno

de reverbero, usando antracita. Se moldea en bloques.

El proceso de afino se lleva a cabo en una cuba electrolítica, el ánodo está formado por

planchas de estaño bruto y el cátodo por láminas de estaño puro.

Plomo

Su símbolo químico es Pb, su peso específico 11,34 Kg/dm3 y su punto de fusión 327 ºC.

Era conocido en la antigüedad pero se comenzó a utilizar a escala industrial en el S. XIX. El

mineral más empleado es la galena. Es de color gris metálico, blando, maleable, pesado y muy

frágil. Buen conductor térmico y eléctrico. Se oxida con facilidad, formando una capa de carbonato

básico que lo autoprotege.

Su elevada densidad lo hace opaco a las radiaciones electromagnéticas por lo que se usa

en instalaciones médicas de radiología y centrales nucleares.

Resiste bien los ácidos sulfúrico y clorhídrico, pero es atacado por el ácido nítrico y el vapor

de azufre. Por su comportamiento con los ácidos se utiliza para fabricar recipientes que hayan de

contenerlos. Se usa en la industria del vidrio como aditivo porque le da mayor peso y dureza. La

fabricación de acumuladores constituye la principal utilización del plomo. Las aleaciones de plomo

y estaño se usan en soldadura blanda.

32

El plomo es un veneno ya que el organismo es incapaz de eliminarlo. La intoxicación de

plomo y sus derivados se denomina saturnismo.

Proceso de obtención

5.2.2. METALES LIGEROS.

Aluminio

Su símbolo químico es Pb, su peso específico 2,7 Kg/dm3 y su punto de fusión 660 ºC. Es el

metal más abundante de la naturaleza. El aluminio es un metal de color plateado claro, baja

densidad, es muy resistente a la oxidación, buen conductor del calor y la electricidad y fácil de

mecanizar (muy dúctil y maleable). El mineral del que se obtiene el aluminio es la bauxita.

Al contacto con el aire se cubre rápidamente con una capa dura y transparente de óxido de

aluminio que resiste la posterior acción corrosiva, Es por esto, por lo que los materiales hechos de

aluminio no se oxidan.

Por su baja densidad y su conductividad relativamente alta se

utiliza como sustituto del cobre en cables de conducción eléctrica de

gran longitud. Con el se fabrican productos muy variados, desde latas

de refrescos, como fuselajes de aviones, ventanas, maquinaria,

utensilios de cocina, envoltorios de alimentos, etc.

Se emplea en aleaciones ligeras, tan resistentes como el acero y mucho menos pesadas.

Las más conocidas son:

Duraluminio (aluminio+ bronce): se usa en bases de sartenes, llantas de coche,

bicicletas, etc.

Aluminio + magnesio: se emplea mayoritariamente en aeronáutica y en automoción.

La obtención del aluminio a partir de la bauxita, precisa de gran cantidad de energía, por lo

que es importante su reciclado.

Titanio

Su símbolo químico es Ti, su peso específico 4,45 Kg/dm3 y su punto de fusión 1800 ºC. Su

mineral más común es el rutilo. Se encuentra abundantemente en la naturaleza ya que es uno de

los componentes de todas las rocas de origen volcánico. Es un metal blanco plateado que resiste

mejor la oxidación y la corrosión que el acero inoxidable. Es ligero, muy duro y de gran resistencia

mecánica. Las propiedades mecánicas son análogas, e incluso superiores, a las del acero, pero

tiene la ventaja de que las conserva hasta los 400 °C.

Dada su baja densidad y sus altas prestaciones mecánicas, se emplea en: estructuras y

33

elementos de máquinas en aeronáutica (aviones, cohetes, misiles, transbordadores espaciales,

satélites de comunicaciones, etc.), herramientas de corte (nitrato de titanio), aletas para turbinas

(carburo de titanio) y pinturas antioxidantes (en forma de óxido y pulverizado).

Se está utilizando en odontología como base de piezas dentales y en la unión de huesos,

así como en articulaciones porque la incrustación de titanio en el hueso del cuerpo humano no

provoca rechazo alguno y, pasado algún tiempo, se produce una soldadura de manera natural.

También se emplea para recubrimiento de edificios.

Proceso de obtención

El proceso de extracción es muy complejo por lo que encarece extraordinariamente el

producto final.

El método de obtención del titanio que más se emplea en la actualidad es el método Kroll,

que consta de:

Cloración: se calienta el mineral al rojo vivo y se le añade carbón obteniendo tetracloruro

de titanio.

Transformación: El compuesto se introduce en un horno a 800 ºC y se introduce un gas

inerte y magnesio. Se forma titanio esponjoso.

Obtención: El titanio esponjoso se introduce en un horno eléctrico y se le añade fundente,

el resultado es titanio puro.

5.2.3. METALES ULTRALIGEROS.

Magnesio

Su símbolo químico es Mg, su peso específico es 1,74 Kg/dm3 y su punto de fusión 650 ºC.

Los minerales de magnesio más importantes son: carnalita (es el más empleado y se halla en

forma de cloruro de magnesio, que se obtiene del agua del mar), dolomita y la magnesita. El

metal puro no se encuentra en la naturaleza. Tiene un color blanco brillante, parecido al de la

plata. Es maleable y poco dúctil.

Tiene gran afinidad por el oxígeno y reacciona rápidamente

cuando está pulverizado. Debido a esto se emplea en pirotecnia por

su combustión casi explosiva. Forma aleaciones ultraligeras (aluminio-

magnesio) por su densidad extraordinariamente baja. Se utilizan en la

fabricación de bicicletas, automóviles, llantas y motocicletas de competición. Además, el metal se

adiciona para eliminar el azufre del acero y el hierro.

Procedimiento de obtención

Dependiendo del mineral se obtiene por:

Electrólisis: se aplica al cloruro de magnesio fundido.

Por reducción: consiste en introducir el mineral en un horno eléctrico, al que se le añade

fundente para provocar la eliminación de oxígeno. Así se libera el magnesio metálico.

5.3. TRATAMIENTOS DE LOS METALES PARA MEJORAR SUS PROPIEDADES.

34

Los metales se pueden someter a una serie de tratamientos para potenciar sus propiedades:

dureza, resistencia mecánica, plasticidad para facilitar su conformado,...

Existen cuatro clases de tratamientos:

Tratamientos térmicos. El metal es sometido a procesos térmicos en los que no varía su

composición química, aunque sí su estructura cristalina.

Tratamientos termoquímicos. Los metales se someten a enfriamientos y calentamientos,

pero además se modifica la composición química de su superficie exterior.

Tratamientos mecánicos. Se mejoran las características de los metales mediante

deformación mecánica, con o sin calor.

Tratamientos superficiales. Se mejora la superficie de los metales sin variar su

composición química másica. En estos tratamientos, a diferencia de los termoquímicos, no es

necesario llevar a cabo calentamiento alguno.

Los tratamientos no deben alterar de forma notable la composición química del metal pues,

en caso contrario, no sería un tratamiento, sino otro tipo de proceso.

Tratamientos térmicos

Son operaciones de calentamiento y enfriamiento de los metales que tienen por objeto

modificar su estructura cristalina (en especial, el tamaño del grano). La composición química

permanece inalterable.

Existen tres tratamientos fundamentales:

- Recocido. El metal se calienta durante cierto tiempo a una temperatura determinada y, a

continuación, se enfría lentamente. Se consigue una mayor plasticidad para que pueda ser

trabajado con facilidad. La temperatura y la duración de este tratamiento dependerán del

grado de plasticidad que se quiera comunicar al metal.

- Temple. Consiste en el calentamiento del metal, seguido de un posterior enfriamiento

realizado de forma brusca. Con esto se consigue obtener un metal muy duro y resistente

mecánicamente. El endurecimiento adquirido por medio del temple se puede comparar al que

se consigue por deformación en frío.

- Revenido. Se aplica exclusivamente a los metales templados, pudiendo considerarse como

un tratamiento complementario del temple. Con ello se pretende mejorar la tenacidad del

metal templado, a costa de disminuir un poco su dureza.

Tratamientos termoquímicos

Los tratamientos termoquímicos consisten en operaciones de calentamiento y enfriamiento

de los metales, completadas con la aportación de otros elementos en la superficie de las piezas.

Los más relevantes son:

- Cementación. Consiste en la adición de carbono a la superficie de un acero que presente un

bajo contenido en carbono a una cierta temperatura. Se obtiene así una dureza superficial

muy elevada.

35

- Nitruración. Es un proceso de endurecimiento del acero por absorción de nitrógeno a una

temperatura determinada. Además, proporciona una buena resistencia a la corrosión. Se

utiliza para endurecer piezas de maquinaria (bielas, cigüeñales, etc.); también herramientas,

como brocas, etcétera.

- Cianuración. Es un tratamiento intermedio entre los dos anteriores. Se utiliza no solamente

en aceros con bajo contenido en carbono (como en el caso de la cementación), sino también

en aquéllos cuyo contenido en carbono sea medio o alto, cuando se pretende que adquieran

una buena resistencia.

- Carbonitruración. Consigue aumentar la dureza de los aceros mediante la absorción

simultánea de carbono y nitrógeno a una temperatura determinada. La diferencia con el

tratamiento anterior radica en que la carbonitruración se realiza mediante gases, y la

cianuración por medio de baños. Se emplea en piezas de gran espesor.

- Sulfinización. Mediante la inmersión del metal en un baño especial se consigue incorporarle

una capa de carbono, nitrógeno y, sobre todo, azufre. Con este tratamiento se aumenta

considerablemente la resistencia al desgaste de los metales, a la vez que se disminuye su

coeficiente de rozamiento.

Tratamientos mecánicos

Mejoran las características de los metales por deformación mecánica, con o sin calor. Existen

los siguientes tratamientos mecánicos:

- Tratamientos mecánicos en caliente, también denominados forja. Consisten en calentar

un metal a una temperatura determinada para, luego, deformarlo golpeándolo fuertemente.

Con esto se afina el tamaño del grano y se eliminan del material sopladuras y cavidades

interiores, con lo que se mejora su estructura interna.

- Tratamientos mecánicos en frío. Consisten en deformar el metal a la temperatura

ambiente, bien golpeándolo, o por trefilado o laminación. Estos tratamientos incrementan la

dureza y la resistencia mecánica del metal y, también, acarrean una disminución en su

plasticidad.

Tratamientos superficiales

Los más utilizados son:

- Metalización. Se proyecta un metal fundido, pulverizándolo sobre la superficie de otro. Con

esto se consigue comunicar a la superficie de un metal las características de otro diferente.

- Cromado. Se deposita cromo electrolíticamente sobre el metal; de esta manera, se

disminuye su coeficiente de rozamiento y se aumenta su resistencia al desgaste.

5.5. IMPACTO AMBIENTAL DE LOS MATERIALES METÁLICOS.

La evaluación y valoración del impacto ambiental producido por la extracción, transformación,

fabricación y reciclado de materiales metálicos constituye una técnica generalizada en todos los

países industrializados y, especialmente en la Unión Europea. Este impacto se produce:

Durante la extracción de los minerales. Si esta extracción se realiza a cielo abierto, el

36

impacto todavía puede ser mayor, ya que puede afectar a determinados hábitats.

Durante la obtención de los distintos metales. Las emisiones que salen de las fábricas

destinadas a la obtención de metales dañan a la atmósfera. La contaminación acústica

causada por los aparatos de estas fábricas. Tenemos diversos tipos de impactos.

En particular, en el proceso de obtención del hierro se obtienen humos y gases residuales

que se producen como consecuencia de la combustión del coque y de los gases producidos

en la reducción química del mineral de hierro que, en un elevado porcentaje, se recogen en

un colector situado en la parte superior del alto horno. Estos gases son, principalmente,

dióxido de carbono, monóxido de carbono y óxidos de azufre.

Residuos

La industria, para fabricar los productos que usamos diariamente, genera gran cantidad de

residuos. Muchos de estos residuos pueden ser reciclados, pero otros no.

Los residuos industriales se pueden clasificar en inertes y tóxicos:

- Residuos inertes.

Son aquellos que no presentan ningún riesgo para el ambiente ni para las personas, bien

porque la propia naturaleza se encarga de degradarlos o porque, una vez depositados en

el vertedero, no experimentan transformaciones físicas, químicas o biológicas importantes.

- Residuos tóxicos y peligrosos.

Son aquellas sustancias inflamables, corrosivas, tóxicas o que pueden producir reacciones

químicas (si su concentración es mayor de un valor determinado), originando peligros para

la salud o para el medio ambiente. Estos residuos pueden ser: sólidos, líquidos o

gaseosos.

Durante el proceso de reciclado. El impacto ambiental es mucho menor que en la

obtención de minerales, pero también es importante.

37

5. LOS PLÁSTICOS.

Son unos materiales relativamente modernos, ya que su uso generalizado no comienza hasta

mediados del siglo XX, aunque la existencia de estos materiales se conoce desde antes.

Los plásticos son unos

materiales formados por

polímeros, es decir, por moléculas

muy largas (macromoléculas) que

se forman por la unión de muchas

moléculas pequeñas que reciben

el nombre de monómeros. Por ejemplo el PVC o policloruro de vinilo es un polímero formado por

la unión de muchas moléculas de cloruro de vinilo que serían los monómeros. El proceso industrial

que forma los plásticos a partir de los monómeros se llama polimerización.

Para formar estas grandes moléculas es preciso añadir determinados compuestos químicos,

llamados catalizadores, que provocan que se unan estas moléculas en grandes cadenas hasta

formar las macromoléculas. Dependiendo de como se unan estas cadenas, las propiedades del

plástico varían.

Existen muchos métodos industriales de fabricación de plástico. Durante la fabricación se le

pueden añadir a los plásticos diversas sustancias (aditivos y pigmentos) para variar su aspecto o

sus propiedades. El material plástico obtenido puede tener forma de bolitas, gránulos o polvos que

después se procesan y moldean para convertirlas en láminas, tubos o piezas definitivas del objeto.

Según su procedencia los plásticos pueden ser naturales o sintéticos. Los naturales se

obtienen de materias primas vegetales (como la celulosa o el látex) o animales (como la caseina).

Los sintéticos son los más abundantes, se fabrican a partir de derivados del petróleo, el gas

natural o el carbón.

6.1. PROPIEDADES DE LOS PLÁSTICOS.

Es difícil generalizar sobre las propiedades de los plásticos debido a la gran variedad de

estos que existe. Por ellos, las propiedades y características más significativas de la mayoría de

los plásticos son estas:

Conductividad eléctrica nula. Los plásticos conducen mal la electricidad, por eso se emplean

como aislantes eléctricos; lo vemos, por ejemplo, en el recubrimiento de los cables.

Conductividad térmica baja. Los plásticos suelen transmitir el calor muy lentamente, por eso

suelen usarse como aislantes térmicos; por ejemplo, en los mangos de las baterías de

cocina. Aunque la mayoría no suele resistir temperaturas elevadas.

Resistencia mecánica. Para lo ligeros que son, los plásticos resultan muy resistentes. Esto

explica por qué se usan junto a las aleaciones metálicas para construir aviones y por qué casi

todos los juguetes están hechos de algún tipo de plástico.

Combustibilidad. La mayoría de los plásticos arde con facilidad, ya que sus moléculas se

componen de carbono e hidrógeno. El color de la llama y el olor del humo que desprenden

38

suele ser característico de cada tipo de plástico.

Resistencia química. Casi todos los plásticos resisten muy bien el ataque de agentes químicos,

como los ácidos, que alteran los materiales, en especial a la mayoría de los metales. Con los

plásticos se construyen tuberías, ventanas, encimeras, depósitos para contener ácidos, etc.

Baja densidad. La mayoría de los plásticos son materiales poco densos, esto es, pesan poco, y

esta es la razón por la que se fabrican muchas piezas de los coches, juguetes, recipientes

como tubos, etc.

Elasticidad. Algunos plásticos son muy elásticos (se estiran mucho antes de romperse), Esta

propiedad hacen que se puedan emplear para fabricar ruedas de coche, suelas para zapatos,

trajes de buzo, gomas elásticas, etc.

Temperatura de fusión. Los plásticos tienen una temperatura de fusión muy baja lo que hace

que su uso sea limitado en la fabricación de objetos que precisen una alta resistencia al

calor. Esta propiedad también tiene sus ventajas. Al tener un punto de fusión bajo, hay que

emplear poca energía térmica para derretirlo, lo que facilita algunos procesos de fabricación

como el doblado, el moldeo, la inyección, etc.

Bajo costo de producción. Podríamos destacar lo económicos que son, salvo excepciones, lo

sencillo de sus técnicas de fabricación y la facilidad que tienen para combinarse con otros

materiales, con lo que es posible crear materiales compuestos con mejores propiedades,

como el poliéster reforzado con fibra de vidrio.

Fáciles de trabajar y moldear.

Suelen ser impermeables. No dejan pasar los líquidos.

Propiedades ecológicas. Algunos son biodegradables y fáciles de reciclar, otros no, y si se

queman son contaminantes.

6.2. TIPOS DE PLÁSTICOS. APLICACIONES.

La forma en la que se unen las distintas cadenas de polímeros hace que el plástico se

comporte de una forma o de otra, dando lugar a tres tipos de plásticos: termoplásticos,

termoestables y elastómeros.

6.2.1. TERMOPLÁSTICOS.

Son aquellos que se ablandan cuando se calientan,

volviendo a endurecerse al enfriarse. Este proceso puede repetirse

todas las veces que se quiera. Las cadenas de polímero están

unidas débilmente entre si, por lo que al calentar se rompe esta unión, pudiendo separarse unas

de otras y por lo tanto el plástico se ablanda. Al enfriarse el plástico conserva la nueva forma que

se le haya dado.

La temperatura máxima a la que pueden estar expuestos no supera los 150 ºC, salvo el

teflón, que se utiliza como recubrimiento en ollas y sartenes.

39

Son plásticos de este tipo el PVC (policloruro de vinilo), el polietileno (PE), el poliestireno

(PS), el polipropileno (PP), el metacrilato (PMMA), el nailon (PA), el celofán y el teflón.

6.2.2. TERMOESTABLES.

Los plásticos termoestables sufren un proceso

denominado curado cuando se les da la forma aplicando presión

y calor. Durante este proceso, las cadenas de polímeros se entrecruzan, dando un plástico rígido

y más resistente a las temperaturas que los termoplásticos, pero más frágiles al mismo tiempo. Si

se vuelve a calentar se descompone y se quema.

Las cadenas de polímero están tan fuertemente unidas que al calentar se descompone

antes el polímero que la unión entre cadenas. No pueden volver a ablandarse y reciclarse

mediante calor.

Plásticos de este tipo son el poliuretano (PUR), la baquelita (PH), la melamina, la resina de

poliéster (UP) y la resina epoxi.

40

6.2.3. ELASTÓMEROS.

Las macromoléculas de los plásticos elastómeros forman

una red que puede contraerse y estirarse cuando estos

materiales son comprimidos o estirados, por lo que este tipo de

plásticos son muy elásticos.

No soportan bien el calor y se degradan a temperaturas medias, lo que hace que el

reciclado por calor no sea posible.

De este tipo son el caucho (natural y sintético), el neopreno y la silicona.

6.3. FABRICACIÓN DE OBJETOS DE PLÁSTICOS.

Para fabricar un plástico son necesarios los siguientes elementos:

a) Materia básica: son los monómeros que formarán parte del polímero. Se comercializan

en forma de gránulos que se llaman granza, polvo, líquido (resina), láminas, bloques, etc.,

para posteriormente ser utilizado para la fabricación de objetos.

b) Cargas: son otros materiales que se añaden para abaratarlo o mejorarlo, como fibra de

vidrio, papel y fibras textiles.

41

c) Aditivos: mejoran las cualidades del polímero, como transparencia, color, etc.

d) Catalizadores: utilizables en algunos casos, su misión es acelerar el proceso de

polimerización.

Una vez que disponemos de los materiales anteriores, se mezclan convenientemente y

mediante el aporte de calor pasan a un estado pastoso (plástico) y según el tipo de plástico y

objeto que va a construirse, se emplean varias técnicas dependiendo del tipo de plástico y del

objeto que se quiera fabricar.

Todas las técnicas tienen en común que es necesario calentar el plástico e introducirlo en un

molde. La diferencia de cada una de las técnicas de procesado está en la manera de dar forma al

polímero.

Entre las diversas técnicas de moldeo, podemos destacar: moldeo por compresión, por

inyección, por extrusión, por extrusión y soplado, por termoconformación (por vacío) y por

calandrado.

6.3.1. MOLDEO POR COMPRESIÓN.

La fabricación por compresión se aplica fundamentalmente con plásticos termoestables,

como la baquelita. Se coloca el plástico

en un molde de acero y se calienta para

que se vuelva pastoso. Con una prensa

neumática o hidráulica se aplica presión

para que el plástico tome la forma del

molde. A continuación se deja enfriar y se extrae del molde. Se usa mucho para fabricar piezas

que deban resistir altas temperaturas (mangos o asas de cacerolas o sartenes...) o deban ser

buenos aislantes eléctricos (portalámparas, cajas de fusibles...).

Es un proceso que se utiliza para la fabricación de grandes series de piezas de forma no

muy complicada.

6.3.2. MOLDEO POR INYECCIÓN.

Es uno de los procedimientos más empleados y consiste en inyectar el plástico,

normalmente termoplástico, en un molde por medio de una máquina llamada inyectora (similar a

la extrusionadora).

El material en forma de gránulos se introduce en la tolva, y un tornillo de grandes

dimensiones (husillo) lo desplaza a través de un tubo caliente, donde se funde. Posteriormente se

introduce a presión en el interior de un molde metálico para que tome la forma deseada. Cuando

se enfría, se abre el molde

y se extrae la pieza.

Se trata una de las

técnicas más comunes ya

que permite realizar

42

formas complicadas con medidas muy precisas. Hay numerosos ejemplos: platos y vasos de

camping, carcasas de objetos (teléfonos móviles), cubos, juguetes, engranajes de plástico, etc.

6.3.3. MOLDEO POR EXTRUSIÓN.

Este proceso consiste

en fabricar perfiles largos de

sección uniforme. Para ello

se utiliza una máquina

especial, llamada

extrusionadora.

La extrusión consiste en hacer pasar una masa de plástico fluido a través de un orificio. La

forma de este orificio, la boquilla, determina la forma del producto final.

El plástico en forma de gránulos, generalmente termoplástico, se introduce en un tubo

caliente. Un tornillo de grandes dimensiones desplaza el material fundido hasta un molde que

tiene la forma que se quiere obtener. Finalmente, el material se introduce en un túnel, donde se

enfría lentamente.

Mediante la extrusión se fabrican tubos, mangueras, canalones, aislantes de cables de

cobre, perfiles de todo tipo, etc.

6.3.4. MOLDEO POR EXTRUSIÓN Y SOPLADO.

Mediante una extrusionadora se le da una forma tubular al plástico fundido. A continuación

se introduce en un molde y se

inyecta aire comprimido en su

interior hasta que se adapta a la

forma de las paredes.

Esta técnica se utiliza para

fabricar todo tipo de envases y otros objetos huecos como botellas de agua o refrescos, botes de

champú o detergente, juguetes (balones), etc.

6.3.5. MOLDEO POR CONFORMADO AL VACÍO (TERMOCONFORMADO).

Se coloca una lámina de plástico (normalmente termoplástico) sobre el molde del objeto que

queremos fabricar. Mediante resistencias eléctricas (o

fuente de calor infrarroja) se calienta la lámina hasta

reblandecerla. A continuación se pone en contacto el

molde y la lámina caliente y se extrae el aire que hay

entre ellos, para que el plástico se adapte a las paredes

del molde. Se utiliza para fabricar objetos con paredes

muy finas como vasos y platos desechables, envases para alimentos, máscaras, juguetes, etc.

6.3.6. MOLDEO POR CALANDRADO.

Se utiliza una máquina llamada calandradora. Mediante una tolva se introduce plástico

fundido en la parte superior de la calandradora y se hace pasar entre unos rodillos que le dan la

43

forma de lámina o placa continua. Finalmente se enfría esta

lámina haciéndola pasar por un baño de líquidos o una corriente

de aire. Este proceso se usa, sobre todo, para fabricar láminas de

PVC, láminas de invernadero, carpetas, etc.

6.4. IDENTIFICACIÓN DE LOS PLÁSTICOS.

Los plásticos son unos de los materiales que resultan más

difíciles de identificar. Debido a esto los fabricantes han llegado a

un acuerdo para designarlos.

Podrás ver en muchos objetos de plástico un anagrama formado por tres flechas curvadas y

en el centro una cifra. Las flechas son un símbolo de reciclado y la cifra identifica el tipo de

plástico. En la siguiente figura aparecen los símbolos de los plásticos que se pueden reciclar y una

tabla con la equivalencia de algunas cifras con el tipo de plástico.

1 PET Polietileno tereftalato

2 HDPE Polietileno de alta densidad

3 PVC Policloruro de vinilo

4 LDPE Polietileno de baja densidad

5 PP Polipropileno

6 PS Poliestireno

7 Otros

Pero los plásticos casi nunca se emplean en forma pura, sino mezclados con aditivos y

colorantes que hacen que su identificación sea, a veces, muy difícil. Para identificarlos se le

pueden someter a ensayos (de dureza, de densidad, observando la llama, etc.).

6.5. IMPACTO AMBIENTAL DE LOS MATERIALES PLÁSTICOS.

Una de las propiedades importantes de los plásticos son las propiedades ecológicas, es

decir, el impacto que la fabricación o uso de un material causa en el medio ambiente.

Dentro de estas propiedades cabe destacar el problema que supone la eliminación de los

plásticos del medio ambiente una vez que ya han sido utilizados.

Aunque algunos plásticos pueden ser descompuestos de forma natural (plásticos

biodegradables) por las bacterias del suelo o la luz solar, la gran mayoría de estos materiales son

especialmente resistentes a ser destruidos por la naturaleza.

Para eliminar los plásticos se puede recurrir a tres métodos:

Incineración: quemar los plásticos produce gran cantidad de energía que se puede

aprovechar, aunque produce gran contaminación de la atmósfera.

Reciclado químico: se someten a un tratamiento químico en el que se recuperan los

constituyentes originales del plástico para poder fabricar otra vez plástico nuevo. Este

procedimiento es costoso (en la mayoría de los casos es más barato fabricar el plástico

nuevo a partir del petróleo).

Reciclado mecánico: algunos plásticos se pueden triturar y volverlos a utilizar para

fabricar objetos nuevos o para producir un aglomerado de plástico.

44

6. MATERIALES TEXTILES.

Se conocen como materiales textiles o tejidos a los que están formados por fibras

entrelazadas que constituyen hilos. Como sabemos, con estos hilos se fabrican multitud de telas

que se destinan a usos conocidos como vestimenta, tapicería, cortinas, etc.

La industria textil es el sector de la economía dedicado a la producción de ropa, tela, hilo, fibra

y productos relacionados. Está dividida en distintos subsectores textiles, los cuales citamos a

continuación:

Producción de fibras. Las fibras son las materias primas básicas de toda producción

textil, dependiendo de su origen, las fibras son generadas por la agricultura, la ganadería,

la química o la petroquímica.

Hilandería. Es el proceso de convertir las fibras en hilos.

Tejeduría. Es el proceso de convertir hilos en telas.

Tintorería y acabados. Son los procesos de teñir y mejorar las características de hilos y

telas mediante procesos físicos y químicos.

Confección. Es la fabricación de ropa y otros productos textiles a partir de telas, hilos y

accesorios.

Alta costura. El sector dedicado a la confección de artículos de lujo. Aunque produce

cantidades menores de artículos, estos son de gran valor y crean las modas que

determinan la dirección del mercado.

7.1. CLASIFICACIÓN DE LAS FIBRAS TEXTILES.

Se denomina fibra textil a los materiales compuestos de filamentos y susceptibles de ser

usados para formar hilos o telas, bien sea mediante tejido o mediante otros procesos físicos

(trenzado) o químicos.

El tejido, una de las primeras actividades artesanales, ya se practicaba en el neolítico, como

lo demuestran los fragmentos de fibras de lino hallados en los restos de poblados lacustres de

Suiza. En el antiguo Egipto los primeros textiles se tejían con lino; en la India, Perú y Camboya

con algodón; en Europa meridional con lana y en China con seda.

Atendiendo a su origen, las fibras textiles se pueden clasificar en:

Naturales.

- De origen vegetal.

- De origen animal.

- De origen mineral.

Artificiales.

Sintéticas.

Atendiendo a su composición, las fibras textiles se pueden clasificar en:

Orgánicas.

Inorgánicas.

7.1.1. FIBRAS NATURALES.

45

Se extraen de materias primas vegetales, animales o minerales. En la mayoría de los casos,

las fibras se limpian, se desenredan, se estiran, se tiñen y se trenzan para formar hilos de

diferentes longitud y grosor que, por último, se entrecruzan para fabricar tejidos.

Fibras de origen vegetal

Las fibras vegetales provienen principalmente de celulosa, que, a diferencia de las

proteínas de las fibras de origen animal, es resistente a los álcalis. Estas fibras son asimismo

resistentes a la mayoría de los ácidos orgánicos, pero los ácidos minerales fuertes las destruyen.

La utilización incorrecta de la mayoría de los blanqueadores puede debilitar o destruir estas fibras.

Algodón

Procede del fruto de esta planta de la familia de las Malváceas. Aunque su

color natural es el blanco, se puede teñir de una gran variedad de colores. Es

elástico y flexible, buen aislante térmico, resistente a los ácidos, ligero y

permeable. Absorbe fácilmente el sudor y en general el agua. Tienden a

encoger y desteñir.

Lino

Se obtiene del tallo de la planta del mismo nombre de la familia de las

Lináceas. Es elástico y flexible, buen conductor térmico (por lo que sus tejidos

son frescos) y resistente al cloro y a las lejías (álcalis). Tiene una alta

resistencia mecánica y es muy elástico. Suele arrugarse con facilidad.

Esparto

Se extrae de la hoja de una planta herbácea (Stipa tenacísima). Es muy

duro, tenaz, resistente y carece de suavidad. Se utiliza en la industria del

calzado (suelas para calzado), artículos de artesanía, decoración y

cordelería (como el cáñamo).

Fibras de origen animal

El componente principal del pelo, la lana y la piel protectora de los animales es la

queratina. Las fibras del pelo y de la lana no son continuas y si están destinadas a la fabricación

de productos textiles deben hilarse. También pueden convertirse en fieltro.

El componente principal de la seda es la fibroína proteínica. Algunos insectos y arañas

producen filamentos continuos de seda en sus abdómenes.

Lana

Procede, principalmente, del pelo de las ovejas. Su color natural puede ser blanco, negro, gris

pardo o amarillo, pero se tiñe con facilidad. Es muy elástica y bastante resistente a la acción de

los ácidos. Su resistencia mecánica es relativamente baja y disminuye con la humedad. La lana se

obtiene después de esquilar a las ovejas.

Seda

Se trata de una sustancia líquida, segregad a por determinadas orugas,

que se solidifica en contacto con el aire formando hilos finísimos. El

46

gusano de seda es el único insecto que produce la seda auténtica utilizada en los productos

textiles. Presenta una elevada resistencia y elasticidad y es un buen aislante térmico y eléctrico.

Se descompone rápido con el calor y la luz también la descompone.

Cuero

El cuero se obtiene a partir de la piel o pellejo de determinados animales (cabra,

oveja, buey, camello, vaca, reptiles, peces y aves) mediante el proceso de

curtido. Dicho proceso conlleva una serie de operaciones, principalmente el

salado y el secado, el ablandado en agua, el depilado y descarnado. El cuero se

emplea para una amplia gama de productos. La variedad de pieles y de sistemas de procesado

producen cueros suaves como telas o duros como suelas de zapato.

Fibras de origen mineral

Amianto

El amianto es un mineral que se halla en todos los lugares del mundo. Este mineral se extrae en

minas a cielo abierto y tiene una estructura fibrosa.

Se trata de un mineral que convenientemente tratado permite obtener de

él fibras resistentes al fuego, por lo que es utilizado para confeccionar

prendas ignífugas. Otro uso es combinado con cemento, dando lugar al

fibrocemento (Uralita). Se ha descubierto que la fibra de amianto, que se

empleaba en el pasado en aislamientos y protecciones ignífugas, es cancerígena, por lo que

actualmente está dejando de utilizarse.

Metales

Algunos metales, como el oro, la plata y el cobre, debido a su ductilidad, se utilizan en forma de

hilos para trajes regionales, de luces y relacionados con el culto religioso.

7.1.2. FIBRAS ARTIFICIALES.

Las fibras obtenidas de productos naturales se las denomina fibras artificiales. Las fibras

textiles artificiales poseen propiedades semejantes a las de las fibras naturales. Aunque pueden

obtenerse a partir de proteínas vegetales presentes en determinadas plantas (cacahuete, maíz o

soja), generalmente derivan de la celulosa y de la caseína.

La celulosa, un hidrato de carbono complejo, es el componente básico de las paredes de las

células vegetales. De color blanco, sin olor ni sabor, sus aplicaciones industriales no se reducen al

campo textil; se emplea, asimismo, en la fabricación de papel, plásticos o explosivos.

Por su parte, la caseína es una proteína rica en fosfatos, que se encuentra presente en la

leche de los mamíferos; por la acción de enzimas se transforma en paracaseína insoluble (queso).

Rayón

El rayón, la más común de las fibras artificiales, se elabora a partir de la celulosa extraída de la

pulpa de algunos árboles como los abetos. Desde su obtención, a finales del siglo XIX, se ha

utilizado en numerosos productos textiles. Al principio fue denominado seda artificial por su

47

parecido con la seda en su forma filamentosa, pero la composición química del rayón y la seda es

totalmente diferente.

El rayón puede obtenerse de dos modos: por el proceso viscosa y por el cuproamónico. Los dos

tipos de rayón más consumidos son:

La seda viscosa, o seda artificial común.

La seda al acetato o acetato de celulosa.

7.1.3. FIBRAS SINTÉTICAS.

Las fibras sintéticas se elaboran mediante síntesis químicas, a través de un proceso

denominado polimerización. En la actualidad, la mayoría de las fibras sintéticas se fabrican a partir

de derivados petroquímicos y están formadas por polímeros muy largos parecidos a los plásticos

en su estructura.

Las fibras sintéticas se fabrican dando forma de filamentos a los líquidos dentro de un

ambiente que hace que se solidifiquen. A continuación se tratan para conseguir ciertas cualidades,

como resistencia al calor y a la humedad, facilidad de tinción y elasticidad.

Las fibras sintéticas, como el nailon, el poliéster, la lycra (poliuretano), son materiales

plásticos. Se caracterizan por su gran duración, resistencia e impermeabilidad. Actualmente, en la

fabricación de fibras textiles se emplea una mezcla de fibras naturales y sintéticas.

Poliamidas

Las poliamidas resultan de la combinación de ácidos con dos grupos funcionales y aminas,

también con dos grupos.

La fibra más conocida es el nylon, descubierta en 1938. Fue la primera fibra completamente

sintética, producida en el laboratorio a partir de cuatro elementos (nitrógeno, hidrógeno, oxígeno y

carbono). Es una fibra elástica, que se utiliza en todo tipo de fabricaciones textiles y también para

filtros y usos deportivos (hilos de pescar, encordados de raquetas).

Ventajas: tienen una gran resistencia, brillo y elasticidad, no siendo atacada por insectos,

putrefacción o abrasión.

Inconvenientes: son fibras termoplásticas (se deforman con el calor) y absorben muy poco la

humedad, produciendo alergias a pieles sensibles.

Poliéster

Los poliésteres son polímeros derivados de ácidos, también con dos grupos funcionales y

alcoholes, igualmente con dos grupos alcohólicos. La fibra más conocida es el tergal. Se suelen

mezclar mucho con la lana.

Acrílicas

Se obtienen por polimerización del acrilonitrilo. Sus propiedades son parecidas a las del poliéster.

Son muy resistentes a la luz y a la intemperie. Se emplean mayoritariamente en géneros de punto.

La fibra más conocida es el leacril.

Poliuretano

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Se obtiene del uretano. Estas fibras tienen una enorme elasticidad por lo que se usan en la

confección de prendas de corsetería, bañadores y prendas deportivas. La fibra más conocida es la

lycra.

Fibra de vidrio

Las fibras largas se obtienen haciendo pasar vidrio fundido a presión por una hilera y a

continuación ser aglutinados por adhesivos derivados de las siliconas, formado un fieltro. Este tipo

de fibra posee una gran resistencia a temperaturas elevadas y es un buen aislante térmico. Se

comercializa en forma de mantas o paneles de diferentes espesores. Se emplea en la fabricación

de tejidos incombustibles como telones de teatro, cortinas ignífugas… Su mayor aplicación es

mediante su mezcla con resinas de poliéster como piscinas, depósitos, carrocerías, etc.

7.2. FABRICACIÓN DE HILADOS.

Fabricación de hilados de lana

La lana sucia que se obtiene después de esquilar tiene una espesa capa grasienta: mugre,

segregadas por las glándulas sebáceas del animal, además contiene semillas, excrementos y

restos de vegetales.

El lavado de la lana se hace con soluciones tibias de jabón blando, soda Solvay y detergente.

Luego se la deseca.

La fabricación de hilados de lana es complicada comprendiendo:

- El cardado: son cilindros dentados rotatorios que abren los vellones orientando las fibras.

- El peinado: alinea las fibras según su eje longitudinal.

- Las hebras de la lana peinada son unidas, retorcidas y estiradas hasta lograr un hilo fino y

resistente.

Fabricación de hilados de lino, cáñamo y yute

Del tallo de varios vegetales se extraen fibras textiles, en cuya composición química predomina la

celulosa. Unas de estas plantas son cáñamo, yute y lino.

Los hilados de lino son resistentes, aunque poco elásticos. Se tiñen con dificultad. Por su tacto

suave y fresco se emplean en vestimenta, sabanas y manteles. Cáñamo y yute son fibras de uso

industrial, para fabricar sogas, cordeles delgados, bolsas de arpillera y plantillas de alpargatas.

Las fibras de cáñamo y yute son bastante gruesas, rígidas y ásperas. Su color es amarillento.

La elaboración de estos hilados se cumple en etapas sucesivas:

- Fermentación, dentro de agua tibia, para destruir las sustancias gomosas que agrupan las

fibras. Como esta operación se efectuaba a orillas del río se la denomina el enriado.

- Lavado y subsiguiente secado de las fibras aisladas.

- Agramado, que es un peinado para eliminar las fibras rotas y enroscadas. Con ellas se hace la

estopa.

Fabricación de seda

La seda bruta es rígida, áspera y de color amarillento.

Se la puede tratar de dos formas:

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- Se la puede lavar con jabón, así eliminando casi totalmente la ceresina. Se obtiene la seda

cruda o semicocida, que es blanca y brillante pero poco flexible.

- Si se la trata con soluciones calientes de soda Solvay, la ceresina y los filamentos de fibroina

se separan completamente. Se obtiene la seda desgomada o cocida, que tiene blancura,

suavidad al tacto y elasticidad, gracias a su menor diámetro.

Fabricación de hilados de algodón

En la desmontadora, cilindros dentados rotativos separan las semillas de las fibras, que son

arrastradas por corrientes de aire.

Las semillas quedan recubiertas de fibras cortas llamadas Linter. Una vez desprendidas sirven de

materia prima para elaborar derivados de la celulosa: pinturas de Duco, celuloide y sedas

artificiales.

La fabricación de hilados de algodón comprende:

- Cardado

- Peinado

- Retorcido

- Estirado

En el gaseado el hilado circula a gran velocidad cerca de una llama que quema las pelusillas

superficiales.

El algodón común, ligeramente amarillo y graso al tacto, si se lava con soluciones concentradas

de hidróxido de sodio se obtiene el algodón mercerizado, suave, lustroso y de alta resistencia a la

tracción. Además se tiñe fácilmente y retiene mejor la coloración. Con algodón mercerizado se

hacen los "hilos de coser".

Fabricación de hilados de fibras artificiales o sintéticas

Rayón (fibra artificial)

El proceso de obtención del rayón consiste, en primer lugar, en disolver la celulosa, empleando

para ello distintos disolventes que darán lugar a los diferentes tipos de rayones. A continuación, se

realiza un proceso de extrusión llamado hilado, que consiste en hacer pasar la masa pastosa

obtenida a través de una hilera con orificios de boquillas finas, y de esta forma transformarla en

finos filamentos. Una vez secos, los filamentos se retuercen, quedando listos para el proceso de

hilado.

Fibras sintéticas

La mayoría de las fibras sintéticas son termoplásticas, algunas suficientemente

estables por encima de su punto de fusión, para permitir hilarlas directamente a partir

del polímero fundido. El proceso de fabricación consiste en hacer pasar una masa

fluida, por gravedad o presión, a través de unas hileras que forman las fibras del

espesor adecuado. Estas fibras, al contacto con el aire u otros productos, se secan y

constituyen los hilos para ser tratados posteriormente. Dentro de las fibras sintéticas,

las acrílicas son las más resistentes, el nylon y el propileno polimerizado las menos resistentes.

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7.3. TEJIDOS.

Una vez confeccionadas las fibras textiles se forman hilos largos, finos y resistentes que

entrecruzándolos se forman tejidos como telas, paños, y otros.

La fabricación de las telas posee las siguientes etapas:

Obtención de las fibras textiles, por extracción si son naturales, o por elaboración si son

artificiales.

Conversión de las fibras textiles en hilados.

Tejidos de los hilados.

Procesos complementarios: blanqueo, teñidos, abrillantado y estampado, aplicados a los

hilados o a los tejidos.

Para obtener un tejido es preciso entrecruzar debidamente uno o varios hilos los cuales

pueden ser del mismo tipo de fibra o una mezcla (natural y sintética), con el fin de conseguir

mejores propiedades. Según la forma de realizar el entrecruzamiento pueden formarse diferentes

clases de tejidos:

Tejidos de punto: formados por un solo hilo entrelazado consigo mismo (máquinas

tricotosas).

Tejidos de encaje: los hilos se anudan y retuercen dando lugar a tejidos abiertos que

forman figuras (encaje de bolillos).

Tejidos clásicos: mediante el entrecruzamiento de gran número de hilos (trama y

urdimbre) en un telar.

7.4. TINTE O TEÑIDO DE MATERIALES TEXTILES.

El tinte es una sustancia que comunica el color más o menos permanente a otros materiales.

Sin embargo, no todas las sustancias coloradas son tintes.

Por lo general los tintes son solubles en agua, aunque algunos lo son solamente durante la

aplicación, después de la cual se convierte en insolubles.

Dependiendo del mecanismo de penetración de las sustancias coloradas en la estructura

interna de las fibras, este color puede ser más o menos resistente al lavado.

Si lo color es completamente resistente al lavado y a la luz, se llama sólido, si el color se

elimina o pierde intensidad fácilmente, constituye un tinte fugitivo.

Tintes naturales y sintéticos

Antiguamente se usaban materiales naturales tales como el azafrán, la cochinilla y los tintes

derivados de plantas o de animales. Para lograr los colores se utilizaban diferentes métodos.

La gran parte de los tintes naturales necesitan fijadores para obtener un buen resultado. Los

colorantes artificiales han logrado bajar la producción de los tintes naturales ya que sus tonos son

más variados y más brillantes.

Los colorantes sintéticos fueron uno de los resultados que más sobresalieron de los avances

de la química, además fue la primera producción comercial de un producto químico orgánico

sintético.

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El empleo más importante de los tintes consiste en el teñido del algodón, lana, lino y seda

natural. El cuero fue uno de los primeros materiales que se coloró y ha retenido más que ninguna

otra materia el empleo de los tintes naturales, aunque existen muchos colorantes textiles sintéticos

y otros específicos para el cuero. Debido a la dificultad de penetración en la compacta estructura

del cuero, la coloración superficial por pulverización o por brocha se emplea en gran escala.

Las fibras creadas a base de celulosa pueden ser teñidas con los colorantes que

comúnmente se utilizan para las fibras naturales, aunque esto en la mayoría de los casos es poco

satisfactorio y hasta irrealizable, por esta razón en la actualidad existen colorantes especiales para

teñir estas telas.

En las fibras sintéticas, la incorporación de un colorante al polímero permite teñir el material

antes de su hilado, lo que se traduce en un óptimo nivel de estabilidad cromática en la fibra, que,

además de no desteñir, elimina la necesidad de recurrir a posteriores operaciones de fijado del

tinte.

7.5. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES TEXTILES.

7.5.1. PROPIEDADES MATERIALES TEXTILES NATURALES.

Ventajas

Poseen un tacto suave debido a su gran capacidad de absorción de la humedad, que hace

que no acumulen electricidad estática y sean unas fibras muy confortables.

Son tejidos cálidos en invierno y frescos en verano.

Se lavan con facilidad. Su buen comportamiento ante los detergentes hace que sean

resistentes a lavados repetidos.

No producen alergias.

Inconvenientes

Su estructura provoca que se arruguen fácilmente.

Cuando los periodos de exposición a la luz son largos, pierden resistencia y amarillean.

Los tejidos de algodón encogen en los primeros lavados debido a la distensión del tejido

tras su proceso de fabricación.

Son tejidos más caros.

7.5.2. PROPIEDADES MATERIALES TEXTILES SINTÉTICOS.

Ventajas

Gran duración y resistencia a todos los agentes (químicos, insectos, etc.).

Fácil cuidado (muchos no necesitan planchado, se quita la suciedad fácilmente).

Suficiente resistencia y elasticidad.

Tintabilidad, es decir, que se le pueda aplicar color de forma permanente.

Son más baratos.

Inconvenientes

Tienen poca higroscopicidad (absorben muy poco la humedad), con lo que producen

sensación de frío en invierno y calor en verano.

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En algunos (como los acrílicos) se da el fenómeno del “piling”

Producen alergias en pieles sensibles.

7.6. IMPACTO AMBIENTAL DE LOS MATERIALES TEXTILES.

Cuando vamos a una tienda a comprar ropa y calzado debemos ser conscientes de que ésta

ha llegado hasta allí después de múltiples procesos de producción que tienen unas implicaciones

medioambientales y sociales. La gran cantidad de ropa que se produce conlleva una explotación

de los recursos naturales, que en su mayoría no se van a recuperar mediante el reciclaje.

A lo largo del ciclo de vida de la ropa, los puntos donde se producen mayores impactos

ambientales son en la obtención de materias primas y la producción de los tejidos, cuyo mayor

problema radica en el uso de tintes y blanqueo del tejido.

Aunque tradicionalmente la ropa sólo se producía con fibras textiles naturales, hoy en día se

utilizan cada vez más las fibras artificiales, que se obtienen mediante síntesis química, y las fibras

sintéticas, que se obtienen mediante síntesis química a partir de derivados del petróleo, recurso

no renovable, y que generan un gran impacto ambiental en su producción.

Recientemente numerosas empresas, instituciones y particulares dentro del mundo de la

moda han comenzado a entender la importancia de la ética empresarial. Un amplio abanico de

iniciativas sobre reciclaje, condiciones laborales, mejoras del impacto ambiental, etc., se han

puesto en marcha en todo el mundo.

Existen empresas que producen y comercializan determinados artículos realizados con

algodón ecológico y otros materiales textiles más sostenibles que los convencionales (cáñamo,

lino ecológico, etc.).

La actividad que llevan a cabo las organizaciones y empresas de recuperación y reciclaje de

textiles, proporciona ventajas por utilizar productos reciclados.

Entre estos beneficios tenemos:

Disminuir la contaminación en general y el consumo de energía.

Utilizar menos combustibles fósiles en su producción.

Reducir el volumen de residuos sólidos en los vertederos.

Ahorrar materia prima virgen.

7.7. RECICLAJE DE MATERIALES TEXTILES.

El reciclaje de los residuos textiles evita que éstos se acumulen en los vertederos, además

de darles un nuevo aprovechamiento a sus materiales.

Los residuos textiles pueden ser utilizados para la elaboración de nuevas materias primas.

Para ello se necesita clasificar por tipos de fibras (lana, poliéster, algodón, seda, nylon, etc.) para

posteriormente desmontar las piezas y volver a hilar. Los nuevos hilados pueden ser usados por el

sector de la confección para la fabricación de piezas nuevas (por ejemplo, trapo de limpieza para

distintas industrias).

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Algunas de las fibras recuperadas y recicladas también pueden ser utilizados en la

fabricación de acolchados de muebles y colchones, rellenos aislantes, soportes para alfombras,

filtros, etc.

El reciclaje de los residuos textiles evita que éstos se

acumulen en los vertederos, además de dar continuidad al ciclo

de vida del producto. Sin embargo, con las nuevas costumbres de

consumo y moda la mejor opción para la ropa de la que nos

deshacemos y que está en buen estado, es siempre la

reutilización.

Esta ropa que muchas veces es tratada como basura, puede ser reutilizada, siempre y

cuando haya separado selectivamente por los ciudadanos, por ello los que quieran deshacerse de

ropa y otros textiles del hogar que estén en buen estado, pueden donarlos o bien depositarlos en

los contenedores específicos de ropa usada que hay instalados en la vía pública o llevarlo a los

puntos limpios de su municipio.

Muchas entidades sin ánimo de lucro se dedican a la recogida de ropa usada, que después

de pasar por un proceso de manipulación, son entregadas a grupos necesitados ó

comercializadas en mercadillos como ropa de segunda mano o vendidas como trapos de limpieza.

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8. MATERIALES DE LA CONSTRUCCIÓN.

Los materiales de la construcción se emplean desde que el ser humano busca cobijo de las

inclemencias del tiempo: lluvia, frío o sol.

Los materiales empleados en la construcción de viviendas, edificios y grandes obras de

ingeniería se pueden clasificar en:

Pétreos.

- Aglutinantes.

Cerámicos.

- Cerámicas

- Vidrios.

Otros (madera, metales, plásticos, etc.).

Del conocimiento las propiedades y características de cada uno de ellos, depende en muchos

casos, la elección entre uno u otro material en la construcción de viviendas, edificios, etc.

8.1. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES DE LA CONSTRUCCIÓN.

Cada tipo de material posee una serie de características que le hacen más adecuado para

una u otra aplicación. Algunas de las propiedades más importantes de los materiales de la

construcción son la densidad, la resistencia a la compresión y a la tracción, dureza, fragilidad,

resistencia a la corrosión, etc.

Densidad

Se puede decir que, en general, los materiales de la construcción son de densidad media.

Son menos pesados que algunos metales. Ejemplos: Hormigón (2400 Kg/m3), Vidrio (2500

Kg/m3), Acero (7800 Kg/m3).

Resistencia a la compresión

Los materiales pétreos y cerámicos son muy resistentes a la compresión, en algunos casos,

más que el acero, como por ejemplo el vidrio.

Los pilares de una vivienda deben ser resistentes a esfuerzos de compresión. El acero aun

siendo más resistente a este esfuerzo que el hormigón, no se utiliza para este fin, ya que es más

caro y pesado que éste. (Datos: hormigón →50 MPa; acero →440 MPa; vidrio →1000 MPa).

Resistencia a la tracción

La resistencia a la tracción indica la fuerza que un material es capaz de soportar antes de

romperse, cuando se le somete a estiramientos. Los materiales pétreos, cerámicos y vítreos son

poco resistentes a la tracción. En el caso del hormigón, se refuerza con una armadura de acero

para aumentar esta resistencia (hormigón armado). (Datos: hormigón →7 MPa; acero →50 MPa;

vidrio →450 MPa).

Dureza

La dureza es la resistencia que opone un material a ser rayado por otro. Los materiales

empleados en la construcción no se rayan fácilmente, por lo que son muy resistentes al desgaste

y a la fricción.

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Fragilidad

La fragilidad es la facilidad que tiene un material a romperse sin que se deforme

plásticamente. Las cerámicas y el vidrio son muy frágiles.

Resistencia a la corrosión

Los materiales de la construcción aguantan muy bien condiciones medioambientales

agresivas, como humedad, cambios de temperatura, etc., y son muy duraderos.

8.2. MATERIALES PÉTREOS.

Existe un amplio abanico de materiales que se obtienen directamente de la naturaleza y

tienen múltiples aplicaciones en la construcción. Es el caso de algunas rocas y minerales.

La piedra natural es el material de construcción más antiguo que han usado los seres

humanos. Estas piedras naturales que pueden presentarse en forma de bloques o losetas, o

también como gránulos. Algunos de los materiales pétreos más utilizados son:

La arena

La arena está formada por fragmentos muy pequeños de rocas. Se emplea

mucho en construcción para elaborar otros materiales: mortero, hormigón,

pavimento para carreteras, etc.

La grava

La grava es un material formado por trozos de roca más grandes que la arena. Añade

consistencia a diferentes mezclas utilizadas en la construcción. Mezclándola con arena, agua y

cemento se elabora hormigón.

El mármol

El mármol es una roca caliza de estructura cristalina. En la naturaleza aparece

con vetas y colores muy variados, y es muy compacto. Con mármol se fabrican

baldosas, mesas, encimeras de cocina y, en general, superficies que tengan que

soportar bastante peso. También se utiliza para esculpir estatuas, pues una vez

pulido tiene un grano muy fino y u brillo sedoso.

El granito

El granito es una roca compuesta, de gran dureza, y que puede ser de

diversos colores: blanco, negro, rosa, verde, etc. Se utilizan para construir

escalinatas, base de estatuas, pavimento, zócalos, columnas para edificios,

etc.

8.2.1. AGLOMERANTES Y PRODUCTOS DERIVADOS.

AGLOMERANTES

Los aglomerantes utilizados en la construcción son materiales que, una vez que se han

mezclado con agua, tienen la propiedad de endurecerse, por lo que son muy usados en las obras.

Los aglomerantes utilizados en la construcción se agrupan en yesos, cementos y cal, y se

utilizan para la fabricación de masas, que una vez endurecidas, podrán formar parte de la

estructura, unir materiales cerámicos, enlucir exteriores, etc.

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El yeso

Es el material aglomerante más antiguo, pues fue muy usado por los

árabes e, incluso, en las pirámides egipcias. Se obtiene por la

deshidratación y reducción de unas piedras denominadas aljez (yeso

natural o sulfato cálcico hidratado), es decir, por la extracción del agua que

contienen y la molienda posterior.

El yeso blanco, es un polvo blancuzco, que se mezcla con un volumen

igual de agua y que fragua (se endurece) al secarse. Se emplea para

elaborar una pasta muy utilizada en el recubrimiento de techos y paredes, y

para elaborar molduras y figuras empleando moldes.

La escayola es un tipo de yeso que se obtiene tras un proceso llamado

calcinación, y tiene más calidad y resistencia que el yeso. Ésta, como es más fina, puede usarse

para molduras, ornamentación y decoración de techos.

Ambos no son resistentes al agua y fraguan en pocos minutos, pero no adquieren un

endurecimiento aceptable hasta pasadas unas cuantas horas, al secarse.

El cemento

El cemento es el conglomerante de mayor importancia en la construcción. Es un material que

se fabrica con yeso, caliza y arcilla. Esta fabricación se realiza mediante un proceso de

calcinación de calizas y arcillas. Cuando la mezcla resultante (clinker) se enfría, se muele y se le

añade una pequeña proporción de yeso, convirtiéndose en un polvo de color gris. Existen

diferentes clases de cemento, con características y aplicaciones particulares, aunque el más

conocido es el cemento Pórtland.

Los cementos Portland normales se clasifican en tres categorías: P-250, P-350 y P-450 (la P

proviene de su nombre y el número indica los kilogramos por centímetro cuadrado que resisten

cuando se hace un conglomerado en condiciones normales).

Otro tipo de cemento es el cemento rápido, que comienza a

endurecerse al cabo de pocos minutos y que finaliza este proceso antes de

media hora. Sólo existe una categoría que se designa con las letras NR-20.

El cemento se comercializa a un precio muy razonable, porque las

materias primas que se necesitan para su producción son muy abundantes y

baratas. Su uso es muy simple y versátil, y es uno de los principales

elementos de construcción. Los edificios de muchas plantas y otras

estructuras no serían posibles sin este material.

El fraguado (endurecimiento) del cemento se produce por efecto del agua, y puede durar

varias horas según se trate de cemento rápido o no. El total endurecimiento se produce con el

paso del tiempo, cuando se evapora toda el agua de la mezcla.

La cal

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Se obtiene por la calcinación de rocas calcáreas, y se puede encontrar en

polvo o en forma pastosa. Puede ser aérea o hidráulica, y se usa únicamente

para el blanqueo de paredes o para conglomerados que no necesiten mucha

resistencia.

PRODUCTOS DERIVADOS

El mortero

Es una mezcla de arena, cemento y agua. Se emplea de aglomerante de ladrillos y baldosas,

a los que les confiere mayor resistencia a los esfuerzos. La resistencia a las agresiones de los

agentes atmosféricos, como el agua y el viento, de una construcción, depende en gran medida de

la calidad del mortero y de que el proceso de endurecimiento se haya realizado óptimamente.

El hormigón

El hormigón es una masa formada por cemento, arena, agua y grava (trozos de roca de

mayor tamaño que la arena). Es uno de los materiales más empleados en la construcción.

El hormigón debe amasarse en la hormigonera para conseguir una

mezcla homogénea y que la grava quede bien recubierta de pasta de

cemento. Debido a su carácter pastoso, una vez amasado se vierte

directamente, o bien en un molde o encofrado construido previamente

(generalmente con madera o moldes metálicos), hasta que el material

pierde toda su humedad y se seca totalmente.

Una vez fraguada la masa, es muy resistente a la compresión, a los agentes atmosféricos y

al fuego. Otra de sus características principales es su impermeabilidad.

Si al interior de la masa de hormigón se incorporan armaduras a base de varillas de acero, se

obtiene el hormigón armado, que es mucho más resistente a determinados esfuerzos (flexión y

tracción). Este tipo de hormigón es especialmente importante en la construcción de edificios.

Cuando las varillas se tensan antes del endurecimiento del hormigón, se obtiene hormigón

pretensado, y si se realiza después, hormigón postensado.

También se utilizan elementos de hormigón prefabricados, de formas y medidas diversas:

desde bloques de hormigón para la construcción de cerramientos, muros, jardineras o adoquines,

hasta elementos de grandes dimensiones, como las vigas de los puentes o viaductos, que se

deben transportar en vehículos especiales y se colocan con grúas muy potentes.

El asfalto

El asfalto es una mezcla de minerales e hidrocarburos de color negro, que se suele mezclar

con cal. Su principal característica es su alto poder de impermeabilidad, y que se aplica fundido

sobre la arena y la grava para compactarlas e impermeabilizarlas.

Mezclado con arena y cal, se emplea sobre todo para el recubrimiento de pavimentos, hasta

el punto de que llamamos genéricamente asfalto a las carreteras y calzadas. El asfaltado de las

vías y calles es una técnica que se conoce desde el siglo XIX, época en que comenzaron a

58

aparecer los vehículos a motor con ruedas neumáticas, de modo que podemos decir que coches y

asfalto son dos inventos que van de la mano.

8.3. MATERIALES CERÁMICOS Y VIDRIOS.

8.3.1. MATERIALES CERÁMICOS.

Los materiales cerámicos son aquellos que están formados por una mezcla que tiene como

base la arcilla o el caolín (junto con colorantes, desengrasantes, etc.) y que se cuecen a altas

temperaturas en un horno. La arcilla se forma a causa de la desintegración de rocas que

contienen, principalmente, feldespato. Gracias a que está compuesta de partículas de un tamaño

muy reducido, presenta una gran plasticidad (al contrario que la arena), con lo cual puede

moldearse con facilidad.

Algunos de estos materiales se utilizan desde la antigüedad; de hecho, son los materiales

constructivos más extendidos y antiguos del mundo, debido a la abundancia de terrenos arcillosos

en casi todas las zonas del planeta.

Hay muchos tipos de piezas cerámicas y cada una se adecua a la función que debe

desarrollar. En la actualidad, estos materiales son, entre otras cosas, una alternativa al empleo de

materiales metálicos.

Características de los materiales cerámicos

Resistencia a las altas temperaturas, por lo que son buenos aislantes del fuego.

Gran resistencia a la corrosión y a los efectos de la erosión que causan los agentes

atmosféricos.

Alta resistencia a casi todos los agentes químicos.

Gran poder de aislamiento, térmico y eléctrico.

Cerámicas refractarias

Se pueden añadir otras sustancias para aumentar la resistencia de la cerámica frente al

calor, obteniéndose cerámica refractaria. Son materiales muy duros, frágiles, aislantes del calor y

de la electricidad, resistentes a las elevadas temperaturas y a los ataques químicos, y fáciles de

moldear.

El moldeado del ladrillo o la teja se realiza mediante el procedimiento

de extrusión. La masa de la arcilla sale por un orificio con la forma del ladrillo

y después se corta con una cuchilla.

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 1000º C.

También pueden fabricarse comprimiendo una porción de arcilla dentro de un molde. Los

ladrillos fabricados por compresión son más uniformes que los que se

fabrican mediante extrusión, por lo que se emplean para las fachadas.

Las bovedillas son piezas de diferentes formas y dimensiones

que se utilizan en la construcción del forjado (superficie horizontal que

59

divide en plantas un edificio). Rellenan el hueco entre las viguetas, apoyándose en un saliente

inferior de las mismas denominado ala. También se fabrican de hormigón.

Cerámicas vítreas

Por efecto de la cocción, la arcilla sin aditivos se agrieta, se contrae y se deforma. Resulta,

además, porosa y permeable. Por eso se le agregan otras sustancias que disminuyan estos

efectos, o se le da una capa de esmalte o barniz que la impermeabilice.

Las baldosas, azulejos, barro de alfarería y loza sanitaria se fabrica a partir de arcillas

especiales a las que se aplica un tratamiento de vidriado o esmaltado que aporta una gran dureza

superficial al material, a la vez que permite diseños y colores muy variados.

La porcelana es de color blanco, muy dura y frágil. Entre sus propiedades destaca la de

ser un buen aislante de la electricidad, por lo que se emplea en la industria eléctrica.

También se utiliza para fabricar vajillas y figuras decorativas.

Azulejos. Son piezas cerámicas de poco grosor que se utilizan para cubrir paredes,

aunque también se pueden emplear para pavimentar. Están recubiertos de una capa de

esmalte (un barniz aplicado de una forma muy peculiar que da unas características

semejantes al vidrio).

El barro de alfarería se utiliza para fabricar distintos tipos de recipientes, figuras, tejas,

baldosas, azulejos y sanitarios.

Gres. El gres se diferencia de los azulejos en que su masa es más compacta, lo que le

proporciona mayor dureza e impermeabilidad. Es ideal para el suelo.

8.3.2. EL VIDRIO.

El vidrio es un material que se obtiene de la fusión (a unos 1500º C) de arena, cal y sosa

(carbonato sódico, Na2CO3), y que se enfría posteriormente a temperatura ambiente. Los vidrios

son materiales transparentes, duros, resistentes a la corrosión y se les puede dar forma con

facilidad (plástico y moldeable). También son muy buenos aislantes de la

electricidad. Resultan muy frágiles y aguantan mejor los esfuerzos de

compresión que los de tracción.

El proceso de obtención se realiza fundiendo las materias primas

previamente trituradas, para lo cual se emplean hornos que alcanzan

temperaturas superiores a los 1300 ºC. En estado fundido se le da la

forma correspondiente, en láminas o bien en formas huecas, mediante soplado, y después se deja

enfriar. En su fabricación tiene gran importancia la velocidad de enfriamiento del material. Si se

enfría rápidamente, resulta muy quebradizo; y un enfriamiento demasiado lento lo vuelve opaco.

En construcción, el vidrio se emplea en ventanas, en recubrimientos de exteriores y como

aislante en forma de lana de vidrio. Existe una gran variedad de vidrios utilizados en construcción.

Cada uno de ellos está especialmente diseñado para conseguir determinadas propiedades:

antirrobo, antibala, resistente al fuego, aislamiento térmico y acústico, efectos decorativos, etc.

60

La fabricación de vidrio plano se realiza mediante el proceso de vidrio flotado. Esta técnica

emplea un baño de metal de estaño fundido. Sobre el metal líquido se vierte el vidrio fundido, que

flota sobre él, de forma que el vidrio se extiende formando una película plana y de grosor

homogéneo.

A continuación, el vidrio se pasa por un horno de templado para que no se rompa debido a

un enfriamiento brusco.

Tipos de vidrio

Hay muchos tipos de vidrio, cada uno con diferentes propiedades.

El vidrio impreso tiene marcas o dibujos producidos por rodillos. Se usa en decoración.

El vidrio armado tiene varillas metálicas en su interior, lo que le

protege contra las posibles roturas.

El vidrio óptico es el de mayor calidad y pureza. Tiene aplicación

en óptica y oftalmología.

El vidrio de seguridad, que se emplea fundamentalmente en la

industria del automóvil, sigue un proceso de enfriamiento especial,

el templado, que le confiere su gran resistencia.

El vidrio refractario, de gran resistencia térmica, se usa para fabricar utensilios de

cocina.

El término cristal hace referencia, en general, a todos los vidrios transparentes, por su

semejanza con el cristal de roca.

Lana de vidrio

La lana de vidrio es un aislante térmico excelente. Se obtiene haciendo pasar hilos de vidrio

fundido por un horno de aire frío. Las fibras luego son aglutinadas con resinas formando un fieltro

o colchón.

Fibra de vidrio

Obtenida del vidrio, se trata de hilos que son 100 veces más resistentes que el propio

material. Utilizado como material aislante, para refuerzo de otros materiales y como conductores

de luz para electrónica (fibra óptica)

Fibra óptica

Se emplea en electrónica y comunicaciones para conducir rayos de luz por su interior.

8.4. IMPACTO AMBIENTAL DE LOS MATERIALES DE LA CONSTRUCCIÓN.

Los materiales de construcción inciden en el medio ambiente a lo largo de su ciclo de vida,

desde la extracción y procesado de materias primas, hasta el final de su vida útil; es decir, hasta

su tratamiento como residuo; pasando por las fases de producción o fabricación del material y por

la del empleo o uso racional de estos materiales en la edificación.

El impacto producido por las canteras y graveras en el paisaje, su modificación topográfica,

pérdida de suelo, así como la contaminación atmosférica y acústica, exigen un estudio muy

61

pormenorizado de sus efectos a fin de adoptar las medidas correctoras que tiendan a eliminar o

minimizar los efectos negativos producidos.

La fase de producción o fabricación de los materiales de construcción representa igualmente

otra etapa de su ciclo de vida con abundantes repercusiones medioambientales. Lo cierto es que

en el proceso de producción o fabricación de los materiales de construcción, los problemas

ambientales derivan de dos factores: de la gran cantidad de materiales pulverulentos que se

emplean y del gran consumo de energía necesario para alcanzar el producto adecuado. Los

efectos medioambientales de los procesos de fabricación de materiales se traducen, pues, en

emisiones a la atmósfera de CO2, polvo en suspensión, ruidos y vibraciones, vertidos líquidos al

agua, residuos y el exceso de consumo energético.

La fase de empleo o uso racional de los materiales, quizás la más desconocida pero no

menos importante, dado que incide en el medio ambiente, en general,y en particular, en la salud.

El hormigón y ciertos tipos de granito pueden ser radiactivos; en casi todos los tipos de suelo,

incluso en las rocas y el agua se encuentra radón, éste es un gas radiactivo que no tiene color ni

olor, proviene de la descomposición natural del uranio. La mayoría de las pinturas, barnices y

materiales sintéticos emanan gases tóxicos (fenoles, formaldehídos, benceno, tricloroetileno y

otros). Los solventes de los plásticos y adhesivos e hidrocarburos clorados (PVC) se disuelven en

el agua. Los ladrillos refractarios contienen distintos porcentajes de aluminio tóxico.

Por último, la fase final del ciclo de vida de los materiales de construcción coincide con su

tratamiento como residuo. Estos residuos proceden, en su mayor parte, de derribos de edificios o

de rechazos de materiales de construcción de obras de nueva planta o de reformas. Se conocen

habitualmente como escombros, la gran mayoría no son contaminantes; sin embargo, algunos

residuos con proporciones de amianto, fibras minerales o disolventes y aditivos de hormigón

pueden ser perjudiciales para la salud. La mayor parte de estos residuos se trasladan a

vertederos, que si bien en principio no contaminan, sí producen un gran impacto visual y

paisajístico, amén del despilfarro de materias primas que impiden su reciclado.

62

CONTENIDOS DE AMPLIACIÓN

MATERIALES

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

Propiedades ecológicas.

Las propiedades ecológicas de un material son el impacto que ejerce sobre el medio natural la

utilización de un determinado material, ya sea debido a la fabricación, el uso o la eliminación

cuando ya no sirve.

En general los metales tienen buenas propiedades ecológicas, ya que el impacto sobre el

medio ambiente suele ser pequeño, destacando de forma positiva la facilidad con la que estos

materiales pueden ser reciclados para ser utilizados de nuevo. Aunque la naturaleza sea capaz de

degradar estos metales, el vertido al medio natural de algunos de ellos, como el plomo, el cadmio

y el mercurio, supone un gran peligro para los seres vivos debido a su toxicidad.

ENSAYOS DE MATERIALES

Ensayo de dureza

La dureza se mide por distintos procedimientos, pero los que más se utilizan son el método

Brinell, el método Vickers y el método Rockwell.

Ensayo Brinell. Consiste en comprimir una bola de acero de

diámetro D sobre las piezas a ensayar, bajo una presión o

carga F. La dureza Brinell se expresa dividiendo la carga F

aplicada entre la superficie de la huella producida (S).

HB = F/S (Kp/mm2)

Siendo: HB = dureza en grados Brinell; F = carga aplicada

(Kp); S = superficie del casquete (mm2)

Este método no resulta apropiado para materiales que posean

una gran dureza o sean demasiado finos. Por ello tiene que

cumplir que el diámetro de la huella (d) quede comprendido

entre: D/4 < d < D/2

Ensayo Vickers. La diferencia entre el ensayo Brinell

está en que aquí se sustituye la bola de acero por una

pirámide de diamante de base cuadrada. El grado de

dureza se obtiene dividiendo la carga aplicada (F)

entre la superficie de la huella. Ésta pirámide deja una huella sensiblemente cuadrada, y lo

que se mide es la diagonal de esta pirámide (d). El grado de dureza Vickers viene dado por

la expresión: HV = 1,8554· F/d2 (Kp/mm2)

Ensayo Rockwell. Este método mide la profundidad de la huella producida por una carga

aplicada sobre un penetrador en forma cónica o de forma esférica. En este ensayo se

hacen actuar dos cargas, una previa y otra principal, cuyos efectos se suman para la

apreciación de la penetración. Para piezas duras actúa como cuerpo penetrador un cono

63

de 120º de ángulo de vértice, carga previa de 10 Kp y carga principal de 140 Kp. Para

piezas blandas actúa como cuerpo penetrador una bola de acero, carga previa 10 Kp y

carga principal de 90 Kp. La dureza

Rockwell vendrá dada por una de estas dos

expresiones, dependiendo del penetrador

empleado:

- Penetrador cónico (C): HRC = 100 – e

- Penetrador esférico (B): HRB = 130 – e

Donde e es el valor total de la muesca

realizada por el penetrador en el material

ensayado. Este método se diferencia de los

dos anteriores, en que se puede realizar en un

taller, mientras que los ensayos Brinell y

Vickers es necesario realizarlos en un

laboratorio.

Ensayo de tracción: consiste en someter a una probeta creada del material a analizar a un

esfuerzo axial de tracción creciente hasta que se produce la rotura de la probeta. Este ensayo

mide la resistencia de un material a una fuerza estática o aplicada lentamente. En caso de que el

material no se rompe y mantiene la forma estirada, decimos que es un material plástico, y si

vuelve a su forma original sin romperse, es un material elástico.

Ensayo de compresión: es un ensayo técnico para determinar la resistencia o deformación de un

material ante un esfuerzo de compresión. En la mayoría de los casos se realiza con hormigones y

metales, aunque puede realizarse sobre cualquier material.

Ensayo de flexión: método para medir la ductilidad de ciertos materiales. No hay términos

estandarizados para presentar los resultados de los ensayos de flexión en amplias clases de

materiales; por el contrario, se aplican términos asociados a los ensayos de flexión a formas o

tipos específicos de materiales.

Ensayo de fatiga: método para determinar el comportamiento de los materiales bajo cargas

fluctuantes. Se aplican a una probeta una carga media especificada y una carga alternativa y se

registra el número de ciclos requeridos para producir un fallo. Por lo general, el ensayo se repite

con idénticas probetas y varias cargas fluctuantes. Las cargas se pueden aplicar axialmente, en

torsión o en flexión. La mayoría de los ensayos de fatiga se realizan en máquinas de flexión, de

vigas rotativas o de tipo vibratorio. El tiempo que tarda en deformarse se le denomina límite de

fatiga.

Ensayo de resiliencia o choque: el ensayo dinámico se realiza en una máquina conocida como

péndulo o martillo pendulante, para realizar el ensayo se coloca la probeta en una mordaza y

dependiendo del método a utilizar se golpea la probeta, provocando en la mayoría de los ensayos

una rotura con la característica de poseer rotura por tracción y por corte. Lo que se trata de

64

determinar es la energía necesaria para romper una probeta del material a analizar mediante la

fuerza de un impacto. Se lanza el péndulo a una velocidad de 6 a 8 m/s. Para calcular la energía

se mide a que altura se lanza el péndulo, esa será su energía potencial. Una vez rota la probeta la

energía sobrante hace retroceder al péndulo.

Ensayo de resistividad eléctrica: es un método geofísico que permite obtener la estratigrafía

aproximada para un perfil de suelo compuesto de cerca de 4 capas, que tienen espesores

similares y propiedades homogéneas, se realiza sobre la base de la variación de las resistividades

de los diferentes tipos de suelos para poder obtener la estratigrafía del mismo por medio de

relaciones empíricas, estas variaciones dependen del contenido de humedad, la concentración de

iones disueltos, por ejemplo las arcillas saturadas tienen muy baja resistividad en contraste con

los suelos secos y rocas que poseen altas resistividades. El ensayo puede establecer en forma

rápida la profundidad de nivel freático, al igual que la ubicación de la roca madre si ésta no se

encuentra a más de 100 metros de profundidad. Con éste método se pueden cubrir grandes áreas

de estudio en periodos cortos de tiempo, comparados con sondeos físicos de perforación.

METALES

ESTRUCTURAS CRISTALINAS DE LOS METALES

Se han definido hasta catorce redes cristalinas diferentes. Las más significativas entre los

metales son la cúbica centrada en el cuerpo (c.c.), la cúbica centrada en las caras (c.c.c.) y la

hexagonal compacta.

Redes cristalinas de los metales

Cúbica centrada (c.c. o BCC). Los átomos ocupan el centro y los vértices de un cubo.

Cristalizan en esta red: Li, Na, K, Ba, Ti, V, Cr, Mo, Co y W.

Cúbica centrada en las caras (c.c.c. o FCC). Los átomos ocupan los vértices y el centro

de las caras del cubo. Cristalizan en esta red: Ca, Al, Fe, Ni, Pt, Cu, Ag, Au y Pb.

Hexagonal compacta (HCP).Los átomos ocupan los vértices y el centro de las bases del

prisma. Cristalizan en esta red: Be, Mg, Zn, Ti, Co y Zr.

Algunas características de estas redes se muestran en la siguiente tabla:

BCC FCC HCP

Nº de átomos por

celda 8 · 1/8 +1 = 2 8 · 1/8 + 6 · 1/2 = 4 3 + 2 · 1/2 + 12 · 1/6 = 6

Máximo

empaquetamiento

Los átomos están en contacto según la diagonal Átomos de las bases en

contacto

Factor de

empaquetamiento

0,74

Donde R = radio del átomo y a = longitud de la red cristalina.

65

Átomos por celda: nº átomos por vértice / nº celdas comparten mismo vértice + nº átomos

por cara/ 2 + nº átomos centro.

Cada átomo tiene un volumen de: V = 4/3 · ·R3

Se denomina factor de empaquetamiento atómico (FEA) de una red cristalina al cociente

entre el volumen que ocupan sus átomos y el volumen de la celda. Siempre es menor que 1.

De las tres redes cristalinas, la de menor densidad es la BCC.

ACERO

Aceros aleados

Estos aceros de aleación se pueden clasificar a su vez en función de sus aplicaciones.

Estructurales: son aquellos aceros que se emplean para diversas partes de máquinas, tales como

engranajes, ejes y palancas. También se utilizan en las estructuras de edificios, construcción de

chasis de automóviles, puentes y barcos.

Para herramientas: son aceros de alta calidad que se emplean en herramientas para cortar y

modelar metales y no-metales; taladros, escariadores, fresas, terrajas y machos de roscar.

Especiales: son los aceros inoxidables y aquellos con un contenido de cromo generalmente

superior al 12%. Estos aceros de gran dureza y alta resistencia a las altas temperaturas y a la

corrosión, se emplean en turbinas de vapor, engranajes, ejes y rodamientos. Los aceros

inoxidables son aleaciones de hierro-cromo. Algunos contienen sólo hierro, carbono y cromo,

mientras que otros contienen níquel u otros elementos. El acero inoxidable 18/8 (18% de cromo y

8% de níquel) es extraordinariamente resistente a la corrosión.

METALES NO FERROSOS

Cinc

Su símbolo químico es Zn, su peso específico 7,14 Kg/dm3 y su punto de fusión 419 ºC. El

cinc es un metal de color blanco azulado, brillo intenso y algo blando. Se

obtiene de minerales como la blenda y la calamina. Cuando se funde es

frágil, sin embargo, cuando está laminado adquiere una mayor resistencia e

incluso es posible darle forma.

Se emplea en la fabricación de planchas para cubiertas de tejados,

canalones, recubrimientos de pilas y recipientes varios. Es muy resistente a la

oxidación y corrosión en el aire y en el agua, pero poco resistente al ataque de ácidos y sales. Se

utiliza también para recubrir planchas de metal por dos procedimientos:

Cincado. Introduciendo las piezas de hierro en un baño de cinc fundido.

Galvanizado. Recubriendo las piezas de hierro por electrolisis.

Al igual que ocurría con el cobre, dependiendo de la concentración del mineral de cinc se

emplean dos procedimientos de obtención:

Procedimiento por vía seca (concentraciones mayores del 10%)

66

Procedimiento por vía húmeda (concentraciones inferiores al 10%)

CONFORMACIÓN DE METALES

- Trefilado. Se usa para obtener alambres y cables pasando un metal por orificios cada vez más

estrechos en unas máquinas llamadas hileras.

- Extrusión. Consiste en hacer pasar metal fundido a través de un orificio con la forma deseada.

El metal es empujado por un pistón. Se emplea para fabricar tubos, barras y perfiles.

PLÁSTICOS

Plásticos termoestables

La baquelita

Es uno de los primeros plásticos que se inventaron, y como todos los termoestables, es

duro, buen aislante del calor y la electricidad y muy resistente al ataque de los ácidos. El principal

problema que plantea es que es poco resistente a los golpes (es frágil). Su color es oscuro y tiene

un olor característico.

Melamina

Es un plástico cuyas características son superiores a las de la baquelita, mejorando su

resistencia a los golpes. La forma comercial más usada es en forma de chapas que se emplean

para fabricar tableros de mesas y encimeras de cocina, aunque también se emplea para fabricar

vajillas irrompibles.

Resina de poliéster

Se comercializa en dos envases separados, uno con la resina y otro con el catalizador, que

se mezclan en el momento de emplearlo (a temperatura ambiente). Aunque con él se fabrican

cajas de registro para instalaciones eléctricas, su principal uso es la aplicación en capas sucesivas

de resina y fibra de vidrio sobre un molde. Por este procedimiento se hacen piscinas, carrocerías

para coches, chapas traslúcidas para tejados, etc.

Resina epoxi

Es muy similar a la de poliéster pero de mayor dureza. Se utiliza como adhesivo en

construcción (une hormigón con acero), como cimentación para las bancadas de grandes

máquinas, fabricación de pinturas antipolvo, etc.

67

Plásticos termoplásticos

Polietileno

Es uno de los plásticos más consumidos por la gran variedad de aplicaciones que tiene. Se

comercializa en dos tipos, el de alta densidad, que es duro, frágil y puede resistir temperaturas

próximas a los 100 ºC, y el de baja densidad que es más blando y flexible, aunque sólo admite

temperaturas inferiores a 70 ºC. Resiste muy bien el ataque de los ácidos, por lo que se emplea

para la fabricación de depósitos, envases de cualquier tipo (agua, zumos, aceites, lejías, etc.). Por

su facilidad para el moldeo se utiliza en la fabricación de cubos, juguetes, etc.

PVC

El policloruro de vinilo, más conocido por PVC, es otro de los plásticos más utilizados por

su gran variedad de aplicaciones. Sus propiedades son similares a la del polietileno, aunque

superiores, destacando su gran duración cuando está a la intemperie. Por esta razón se utiliza

para la fabricación de tubos, canalones de desagüe, fabricación de puertas, ventanas, aislante

eléctrico, etc.

Nailon

Es un termoplástico muy duro y resistente, razón por la que se emplea para la fabricación

de hilo de pescar e incluso piezas como engranajes, levas, al ofrecer muy poca resistencia al

desgaste y ser muy silenciosos. Por su facilidad para hacerse hilos, se emplea en la industria textil

para la fabricación de todo tipo de tejidos, incluso medias elásticas.

Poliestireno

Se comercializa en dos formas diferentes. La forma rígida es un plástico muy duro,

resistente y muy transparente, por los que se utiliza para la fabricación de utensilios del hogar,

juguetes o difusores de lámparas y pilotos de automóvil. En su forma espumada, se emplea en la

fabricación de aislantes térmicos y como elemento de protección para el embalaje de piezas

delicadas (corcho blanco).

Elastómeros

Caucho natural o sintético

El caucho natural se extrae de la savia del árbol del caucho, haciendo una incisión en el

tronco de forma similar a la que se efectúa en los pinos para sacar la resina. Su aplicación más

importante es la fabricación de neumáticos por medio de un proceso llamado vulcanización, que

consiste en añadir azufre y calentar caucho a 140 ºC.

El caucho artificial o sintético tiene unas propiedades similares al natural, pero es superior

en cuanto a su resistencia al ataque de agentes químicos y como aislante térmico y eléctrico. Se

emplea para la fabricación de suelas de zapato, mangueras de riego, correas de transmisión, etc.

Neopreno

Es muy similar al caucho sintético, pero de propiedades extraordinarias. Se utiliza para la

fabricación de trajes de inmersión, apoyo de las grandes vigas de los puentes, etc.

68

Silicona

Es un plástico de gran elasticidad y muy resistente al ataque de los agentes atmosféricos y

químicos. Comercialmente se presenta en estado pastoso y su aplicación más importante es para

el sellado de juntas, fijación de cristales, etc. Por sus cualidades dermatológicas se utiliza en la

fabricación de cosméticos. Tiene un buen comportamiento como aislante eléctrico.

Tratamientos de residuos plásticos

Como ya hemos visto, los plásticos tienen muchas ventajas: protegen los alimentos,

permiten empacar al vacío, mantienen productos en buen estado por más tiempo, reduce el peso

de los empaque, es económico, liviano, muy duradero y hasta buen aislante eléctrico y acústico…

Pero tiene dos grandes inconvenientes al desecharlos:

Ocupan mucho volumen en relación con su peso.

Comparando el tiempo que tarda en descomponerse con el de otros productos es muy

superior. Si lo comparamos con otros materiales, podemos ver que:

- Los productos orgánicos y vegetales se descomponen en un período de 3 ó 4

semanas.

- El aluminio aproximadamente de 350 a 400 años.

- Los plásticos un promedio de 500 años.

- El vidrio, cerámica y otros productos como tetrabrick, tiempo indefinido.

Es decir: a diferencia de otros residuos, los plásticos no se descomponen ni se pudren con

el agua, por lo que permanecen en los vertederos sin desaparecer.

Por estos motivos, los métodos de eliminación de residuos plásticos han de pasar por otras

soluciones que no sean tirarlos a un vertedero, como es, por ejemplo su recuperación, ya sea para

crear nuevos objetos (reciclaje), para generar energía eléctrica o para obtener combustible

(craqueo).

Y el primer gran reto es su recogida selectiva; es decir, que el ciudadano los separe del

resto de las basuras y lo deposite en el contenedor adecuado (que todos sabemos que es el de

color amarillo). Esto requiere de la colaboración de todos, porque este primer paso es

imprescindible.

Como se recicla el plástico

Aunque la cantidad de residuos plásticos generados es enorme, únicamente seis plásticos

constituyen el 90% de los desechos. Por tanto, casi toda la industria del reciclado se centra en la

recuperación de estos seis tipos.

La identificación de los envases de plástico recuperables se logra fácilmente mirando el

número, o las siglas, del sistema de identificación americano SPI (Society of Plastics Industry),

que suele aparecer en el fondo de algunos objetos de plástico, donde se ve un triángulo como el

de la figura. En su interior aparece un número y en la parte inferior del mismo unas siglas. Tanto el

número como las siglas hacen referencia a la composición química del plástico. En general,

cuanto más bajo es el número más fácil resulta el reciclado. Así, una vez se ha producido su

69

recogida selectiva, para reciclar plástico primero hay que clasificarlo de acuerdo con su número,

porque cada una de las categorías de plástico son incompatibles unas con otras y no se pueden

reciclar juntas.

Proceso del reciclaje del plástico

Una vez los plásticos han sido separados y

clasificados según el tipo de termoplástico, se

procede al reciclado. Existen tres métodos

diferentes según el uso que se le vaya a dar al

plástico, algo que ya antes nombramos;

veámoslos ahora con un poco más de detalle.

Reciclaje de mecánico.

Consiste básicamente en aplicar calor y presión a los objetos

para darles una nueva forma. Sólo puede aplicarse, como ya

sabrás, a los termoplásticos, que funden al ser calentados.

Reciclaje químico.

Consiste en separar los componentes químicos o monómeros

que forman el plástico, invirtiendo las etapas que se siguieron

para crearlos.

Reciclaje energético.

Muchos plásticos pueden arder y servir

de combustible. Por ejemplo, un

kilogramo de polipropileno aporta en su

combustión casi tres veces más energía

calorífica que un kilo de madera. Pero al

tratarse de un proceso de combustión,

se genera CO2 que es expulsado a la

atmósfera y contribuye al efecto

invernadero, así como otros

compuestos gaseosos que pueden resultar tóxicos. Por eso, el proceso debe ir acompañado

de controles y medidas de seguridad que eviten efectos dañinos.

MATERIALES TEXTILES

Fibras artificiales

El estudio de las formas de trabajo del gusano de seda animó al ser humano a la producción de

filamentos que pudiesen ser, incluso, más resistentes, utilizando métodos análogos. El problema

consistía, en líneas generales, en producir una masa capaz de pasar por una hilera parecida a la

del gusano de seda y que mantuviese, una vez secada, la forma del filamento.

El primero que consiguió obtener lo que se llamó seda artificial o seda Chardonet fue el aristócrata

francés Barón de Saint Hilarie de Chardonet, a finales del siglo XIX. Posteriormente se fueron

70

inventando fibras parecidas que, por ser obtenidas de productos naturales, se las denominó fibras

artificiales para diferenciarlas de las fibras sintéticas, cuya materia prima proviene de la síntesis

química.

Fibras sintéticas

La primera fibra completamente sintética, producida en el laboratorio a partir de cuatro elementos

(nitrógeno, hidrógeno, oxígeno y carbono), fue el nylon, poliamida sintetizada por primera vez en

1938 por el químico estadounidense Wallace Carothers. Su nombre se debe a la unión de las dos

capitales anglosajonas de la moda (New York y LONdon). Esto fue debido a que esta fibra nación

con la pretensión de revolucionar el mundo del alta costura.

Entre sus cualidades se encontraba una resistencia extraordinaria y un brillo y elasticidad

semejantes a los de la seda (fibra natural). Por todo ello su primera utilidad fue la fabricación de

medias, y el éxito fue tan grande que la industria que lo elaboraba, la empresa DuPont, no podía

producir suficiente fibra como para satisfacer toda la demanda, por lo que se convirtió en un

artículo de lujo. Pese a ello, el negocio sólo duró un par de años, ya que la Segundo Guerra

Mundial hizo que toda la producción de nylon se dedicase a producir paracaídas, mucho más

resistentes y seguros que los anteriores, que se realizaban en seda.

MATERIALES DE LA CONSTRUCCIÓN

El sector de la construcción es uno de los más importantes para la economía de cualquier país

pero también provoca un grave impacto en el entorno, desde la extracción de áridos, la fabricación

de cementos hasta la proliferación de escombreras.

Impacto ecológico de la construcción

El sector de la construcción es uno de los más importantes para la economía de cualquier país

pero también provoca un grave impacto en el entorno, desde la extracción de áridos, la fabricación

de cementos hasta la proliferación de escombreras. La construcción es un gran consumidor de

recursos no renovables y una importante fuente de residuos y contaminación para el aire, el suelo

y el agua.

Unos 22 millones de toneladas de escombros se producen cada año en España, por encima del

total de residuos urbanos que no llegan a los 15 millones. Estos residuos se depositan

habitualmente en escombreras ilegales o son mal gestionados por personal no especializado. Si

se extraen separadamente los materiales se pueden reciclar gran parte de ellos, como vidrio,

madera, hierro, aluminio, cobre, plomo, plásticos o cableado eléctrico. Algunos países con escasa

disponibilidad de áridos y avanzadas políticas medioambientales, como Holanda o Dinamarca

penalizan cada vez más el vertido de estos residuos que pueden ser reutilizables o reciclables.

Para llegar a una política adecuada, sin embargo, no solo hay que tratar el final del proceso ya

que en la construcción se produce una gran daño ambiental en la obtención de los materiales que

se van a usar. La extracción de áridos mueve enormes cantidades de suelo, especialmente en los

márgenes de los ríos, y que provocan alteraciones en los ciclos biológicos de los habitantes de

estos ecosistemas. Por otro lado la fabricación de cementos es uno de los procesos industriales

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más sucios que se conocen ya que producen emisiones atmosféricas, efluentes líquidos y

residuos sólidos, muchos de ellos peligrosos.