Conceptos Fundamentales de la Tecnología y los Materiales
El Producto Tecnológico
Un producto tecnológico es cualquier objeto creado por el ser humano para satisfacer sus necesidades y mejorar su calidad de vida.
Materia Prima y Materiales
La materia prima es cualquier sustancia que se extrae directamente de la naturaleza. Pueden ser de origen:
- Vegetal
- Animal
- Mineral
Se llama material a cualquier materia que está disponible o ha sido preparada para elaborar un producto. El proceso de elaboración sigue tres pasos:
- Extracción de las materias primas de la naturaleza.
- Transformación en materiales.
- Elaboración de objetos o productos.
Propiedades de la Materia
Propiedades Físicas y Sensoriales
Las propiedades físicas hacen referencia al efecto que sobre el material ejercen estímulos como la luz, el calor o la aplicación de fuerzas.
Las propiedades sensoriales se refieren al efecto que producen en alguno de nuestros sentidos, por ejemplo: el tacto, el olor, la forma, el brillo, la textura y el color.
Propiedades Específicas
- Propiedades Ópticas: Definen el comportamiento del material en presencia de luz. Se clasifican en: Opacos, Translúcidos y Transparentes.
- Propiedades Térmicas: Relacionadas con la conductividad térmica. Se dividen en: Aislantes (dificultan el paso del calor) y Conductores (permiten el paso del calor fácilmente).
- Propiedades Eléctricas: Relacionadas con la conductividad eléctrica. Se dividen en: Conductores (conducen la corriente) y Aislantes (no conducen).
- Densidad: Es la relación entre la masa (o cantidad de materia) del cuerpo y su volumen.
Propiedades Mecánicas
Cuando una fuerza actúa sobre un objeto, tiende a deformarlo. Los tipos de esfuerzos son:
- Tracción: Fuerza que tiende a alargar el objeto.
- Compresión: Fuerza que tiende a acortar el objeto.
- Flexión: Fuerza que tiende a curvar o doblar el objeto.
- Torsión: Fuerza que tiende a retorcer el objeto.
- Cizalla o Cortadura: Fuerza que tiende a cortar el objeto.
Otras propiedades mecánicas clave:
- Resistencia: Capacidad que tiene un objeto para soportar un tipo de carga sin romperse (también conocida como rigidez).
- Elasticidad: Capacidad para recuperar su forma una vez ha desaparecido la fuerza que lo deforma. El contrario es la plasticidad.
- Ductilidad: Capacidad para estirarse en hilos (ejemplos: cobre, oro, plata).
- Dureza: Resistencia u oposición que opone un material al ser rayado.
- Fragilidad: Capacidad con la que se rompe un material al golpearse bruscamente. El contrario es la resiliencia.
Propiedades Ecológicas
Incluyen:
- Reciclable
- Biodegradable: Capacidad de descomponerse de forma natural.
- Tóxicos
- Renovables
Clasificación de Materiales de Uso Técnico
Los principales materiales de uso técnico son:
- Madera y sus derivados
- Plásticos
- Metales y aleaciones
- Materiales pétreos
- Materiales cerámicos
- Materiales textiles
La Madera y sus Derivados
Constitución y Propiedades
La madera es una materia prima natural de origen vegetal. Está constituida principalmente por celulosa, lignina y otros constituyentes como resinas, sales minerales y agua.
Sus propiedades incluyen: densidad, ser un buen aislante térmico y acústico, buena resistencia mecánica a la tracción y ser renovable.
Clasificación
- Maderas Duras: Roble, haya, eucalipto, etc. Son más densas, más difíciles de trabajar, más caras y se utilizan en la elaboración de muebles.
- Maderas Blandas: Pino silvestre, picea y falso abeto. Son más baratas, de manipulación sencilla y producen mayor cantidad de astillas.
Proceso de Obtención
El proceso incluye las siguientes etapas:
- Apeo, corte y tala
- Transporte
- Aserrado
- Secado
- Cepillado
Aplicaciones y Formas Comerciales
Las aplicaciones principales son: construcción, combustible, elaboración de papel y materia prima para fabricar objetos.
Formas Comerciales
Madera Maciza
Incluye: listones y tablones, tableros macizos y alistonados, molduras y perfiles, chapas y láminas, y redondos.
Derivados de la Madera
Incluye:
- Tableros transformados: Contrachapados, aglomerados y tableros de fibra.
- Pasta de celulosa, papel y cartón.
Los Metales
Propiedades de los Metales
Los metales poseen las siguientes características:
- Brillo característico.
- Son dúctiles y maleables.
- Presentan gran plasticidad y algunos son elásticos.
- Son buenos conductores eléctricos.
- Son sólidos a temperatura ambiente, salvo el mercurio.
- Pueden soldarse fácilmente.
- Algunos, como el hierro, son ferromagnéticos.
- Son tenaces y presentan buena resistencia mecánica.
- Son reciclables, aunque la mayoría son tóxicos.
Obtención y Procesamiento
Los metales se obtienen de minas o yacimientos. Los minerales se trituran y se criban para separar:
- Mena: Parte útil del mineral.
- Ganga: Parte del mineral que no tiene utilidad.
La Metalurgia es el conjunto de industrias que se encargan de la extracción y transformación de los minerales metálicos.
La Siderurgia es la rama de la metalurgia que trabaja con los materiales ferrosos.
Tipos de Materiales Metálicos
- Materiales Ferrosos o Férricos: Contienen hierro como elemento base, incluyendo sus aleaciones. Son el hierro puro, el acero, las fundiciones y el grafito.
- Materiales No Férricos: No contienen hierro. Suelen ser más blandos y presentan menor resistencia mecánica. Se clasifican según su densidad en: pesados, ligeros y ultraligeros (ejemplos: cobre, latón y bronce).
Obtención de Materiales Ferrosos
Una vez separada la ganga de la mena, esta última se mezcla con carbón de coque y caliza y se introduce en el interior de un alto horno hasta alcanzar temperaturas de unos 1650 °C.
A estas temperaturas, el mineral de hierro reacciona con el carbón de coque y se transforma en gotitas de hierro que se depositan en el crisol del alto horno. Así se obtiene el arrabio, que es el mineral de hierro fundido con cierto contenido en carbono y otras impurezas, a partir del cual se obtienen las fundiciones y el acero.