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Materiales Flashcards

Estudiar para el examen de materiales

1
Q

Clasificación de materiales según su origen

A

Materiales naturales (directamente de la naturaleza).
Materiales transformados (materias primas sometidas a procesos de transformación)

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2
Q

Clasificación de materiales desde el punto de vista tecnológico

A

Metálicos: férricos y no férricos
Cerámicos
Poliméricos: origen natural y sintéticos
Moleculares e híbridos (superconductores, biomateriales, …)

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3
Q

Propiedades mecánicas

A

Dureza, tenacidad, resistencia mecánica, deformabilidad (rígidos, elásticos o plásticos), maleabilidad, ductilidad y fatiga

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4
Q

Propiedades físico-químicas

A

Resistencia, resistividad, conductividad térmica, calor específico, dilatación térmica, comportamiento magnético, densidad, resistencia a la oxidación, puntos de fusión y ebullición

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5
Q

Propiedades sensoriales

A

Brillo, luz, color, tacto, sabor, olor.
Transparencia, translúcidos y opacos

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6
Q

Materiales metálicos

A

Unión de átomos por enlaces metálicos. Son tenaces, duros, conductores, solubles en aleaciones o amalgamas, maleables y dúctiles.

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7
Q

Metales férricos 1.
Hierro puro.

A

Hierro + carbono menor al 0,03%.
Es muy frágil y tiene propiedades magnéticas.
Se usa para transformadores y electroimanes.

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8
Q

Metales férricos 2.
Acero

A

Hierro + carbono entre 0,03 y 2%.
Mayor resistencia, dureza y fragilidad. Se deforma con las temperaturas.
Tiende a usarse en aleaciones.

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9
Q

Materiales férricos 3.
Fundiciones

A

Hierro + carbono entre 2 y 6,67%.
Duras, frágiles poco dúctiles, resistentes a la corrosión y fácilmente fundibles.
Las más importantes son las fundiciones grises.
Usados en alcantarillas, farolas.

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10
Q

Metales no férricos 1.
Cobre

A

Muy buen conductor
Muy resistente a la corrosión
Conformable en frío
Dúctil, maleable y fácil de soldar
El más denso

Usado en cables, conducciones de agua y gas y bobinados de motores

Se alea con estaño para formar bronce (engranajes) y con cinc para formar latón

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11
Q

Materiales no férricos 2.
Estaño

A

Dúctil y maleable en frío
Baja dureza
Punto de fusión más bajo (231 y líquido a partir de 400).
Polvo por debajo de -18
Fácil de trabajar y fundir

Usado en soldaduras, recubrimientos, aleaciones y vidrio flotado

Se alea con cobre para formar bronce y se recubre para formar hojalata. Tiene gran capacidad de aleación

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12
Q

Materiales no férricos 3.
Aluminio

A

Es muy ligero.
Resiste a la corrosión
Buen conductor
No tóxico
Dúctil, maleable y mecanizable.

Múltiples usos: aviones, cocina, envases, embarcaciones

Se usa muy poco en estado puro, pero sí en aleación.

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13
Q

Metales no férricos 4.
Cinc

A

Maleable y dúctil.
Buen conductor
Resistente a la corrosión

Se usa para galvanizar (recubrimientos anti-corrosión), baterías alcalinas, construcción o medicina (suplementos y cremas).

Se alea con cobre para obtener latón (resistente)

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14
Q

Metales no férricos 5.
Titanio.

A

Punto de fusión muy alto.
Ligero y resistente
Dúctil y maleable
Se integra con los huesos
Ideal en ambientes corrosivos y exigentes.

Se usa para prótesis, cuadros de bicis y fuselaje de aviones.

Sus aleaciones tienen resistencia muy elevada.

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15
Q

Materiales cerámicos

A

Materiales inorgánicos formados por elementos metálicos y no metálicos unidos por enlaces híbridos iónico-covalentes.

Eso les da dureza, rigidez, baja elasticidad, fragilidad y baja conductividad

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16
Q

Materiales cerámicos 1.
Arcilla

A

Silicatos de aluminio hidratados. Al mezclarla con agua se hace más plástica, lo que la hace moldeable.

Su aplicación principal es en construcción, empleada en ladrillos y tejas, así como en medicina y artesanía.

Biodegradable y reciclable.

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17
Q

Materiales cerámicos 2.
Loza

A

Se elabora a partir de arcilla + feldespato + sílice.

Es una cerámica porosa, por lo que se recubre con barnices para darle suavidad e impermeabilidad, lo que genera residuos químicos.

Usado en vajillas, decoración o azulejos.

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18
Q

Materiales cerámicos 3.
Porcelana

A

Cerámica de alta calidad, no porosa y translúcida formada por cuarzo + arcilla + feldespato sometidos a doble cocción.

Su principal aplicación es la fabricación de vajillas, sanitarios, dentistería (coronas) y tecnología.

Acarrea un alto consumo energético y residuos.

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19
Q

Materiales cerámicos 4.
Gres

A

Arcilla plástica + arena de cuarzo.

Es un material con altas temperaturas de cocción, impermeable, resistente y opaco.

Se usa en pavimentos y baldosas de especial dureza.

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20
Q

Materiales cerámicos 5.
Vidrio

A

Óxidos de silicio + óxidos de otros elementos + caliza + sosa.

Enfriamiento rápido que ocasiona que no cristalice y sea amorfo. Si es demasiado rápido, será muy quebradizo. Si es demasiado lento, se vuelve opaco.

No es maleable, no soporta esfuerzos de tracción y, llegado al límite de resistencia se rompe.

FIBRA DE VIDRIO. Hilos de vidrio solidificado flexibles.

MATERIALES VITROCERÁMICOS. Transformación en estructura cristalina por tratamiento térmico que permite aguantar ciclos de calentamiento y enfriamiento.

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21
Q

Materiales cerámicos 6. Cemento

A

Caliza + arcilla triturada y cocida. Se mezcla con agua que forma una pasta que fragua lentamente al contacto con el aire y adquiere resistencia.

CEMENTO PORTLAND. Elaboración de mortero y hormigón.

Exige un gran gasto energético y emisiones de CO2.

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22
Q

Materiales cerámicos 7.
Hormigón

A

Arena + agua + grava + cemento.

Muy resistente a los esfuerzos de compresión, pero no a los de tracción, por lo que se le pone un mallado de acero (hormigón armado).

Se nombra en base al cemento que se le echa (múltiplos de 42,5).

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23
Q

Materiales poliméricos

A

Agrupaciones de pequeñas moléculas (monómeros) que se repiten en forma de cadena. Pueden ser de origen natural o de origen sintético.

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24
Q

Polímeros de origen natural. Fibras textiles.
Algodón

A

Se obtienen de la semilla del algodón.

Son hipoalergénicas, transpirables y tienden a encoger.

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25
Polímeros de origen natural. Fibras textiles. Lino
Se obtienen del tallo de la planta. Son muy buenas conductoras térmicas, por lo que se recomiendan para ambientes calurosos. Resisten a las lejías y tienden a arrugarse.
26
Polímeros naturales. Fibras textiles. Lana
Se obtiene del pelo de los ovinos. Tienen mala conductividad térmica, por lo que se recomiendan para ambientes fríos.
27
Polímeros de origen natural. Fibras textiles. Seda
Se obtiene del filamento producido por el gusano de seda cuando forma su capullo. Es muy resistente y ligera, absorbe el agua y no resiste bien la iluminación directa.
28
Polímeros de origen natural Madera
MADERA: se encuentra en los troncos de los árboles, bajo la corteza. Es aislante, flexible y resistente, con muy baja conductividad térmica y eléctrica pero alta conductividad sonora. Maderas duras: árboles de crecimiento lento (ébano, cerezo, fresno). Resistentes y difíciles de trabajar Maderas blandas: árboles de crecimiento rápido (pino, abeto, chopo). Son ligeras y fáciles de trabajar
29
Polímeros de origen natural. Transformados de la madera
Maderas artificiales: contrachapado (chapas finas encoladas entre sí) y aglomerados (virutas + cola prensadas). Productos derivados: papel (pasta de madera y fibras vegetales), fácil de doblar y romper. Corcho (corteza de alcornoque. Impermeable y buen aislante).
30
Polímeros de origen sintético.
Se forman por reacciones de polimerización. Los plásticos se forman por polimerización por adición y polimerización por condensación. Se clasifican en termoestables, termoplásticos y elastómeros y se identifican con un número puesto por el código RIC.
31
Termoestables 1. Melamina
Cadenas de polímeros entrelazados formando redes. Pueden ser moldeados con calor, pero no se les puede volver a aplicar. MELAMINA. Resistente a las temperaturas y productos químicos es fácil de limpiar. Se usa para recubrimientos y muebles de cocina.
32
Termoestables 2. Baquelita
Es un plástico duro y frágil que resiste muy bien el calor. Se usa para mangos de útiles de cocina, accesorios eléctricos, enchufes, etc.
33
Termoestables 2. Resinas de poliéster
Son rígidas y frágiles. Se suelen reforzar con fibra de vidrio para darles resistencia. Se usan en carrocerías, piscina, etc.
34
Elastómeros
Tienen cadenas de polímeros lineales o en forma de redes tridimensionales poco tupidas. Son materiales muy flexibles que recuperan su forma cuando dejan de actuar sobre ellos fuerzas externas. No pueden ser fundidos una vez moldeados.
35
Elastómeros 1. Caucho
Pueden ser de origen natural o sintético. Por su elasticidad se usa para suelas de zapato, neumáticos, gomas elásticas, ...
36
Elastómeros 2. Neopreno
Es aislante, flexible e impermeable, por lo que se usa para trajes de buzo.
37
Elastómeros 3. Siliconas
Son flexibles, suaves, muy resistentes. Se usan en sellados, prótesis y aislamientos.
38
Termoplásticos
Tienen cadenas lineales de monómeros que pueden deslizarse unas sobre otras. Se ablandan con el calor y se pueden fundir tantas veces como se desee.
39
Termoplásticos 1. PET (polietileno de tereftalato).
Es reciclable, ligero, no tóxico y resistente al desgaste y a la rotura. Se emplea para botellas de agua y se puede reciclar para hacer fibras textiles.
40
Termoplásticos 2. HDPE (polietileno de alta densidad)
Es opaco, poco flexible y resistente a los químicos. Es apto para envasar alimentos y se usa en botellas de leche, papeleras
41
Termoplásticos 3. PVC (policloruro de vinilo).
Es muy resistente a la abrasión y a los impactos. Se usa en tuberías, aislamientos de cables y perfiles de puertas y ventanas.
42
Termoplásticos 4. LDPE (polietileno de baja densidad)
Es suave, flexible y fácil de rayar. Se usa para bolsas y film de envasado.
43
Termoplásticos 5. PP (polipropileno)
Es un plástico fácilmente moldeable y coloreable. Es resistente a los disolventes y a las fracturas. Se usa para juguetes, carpetas, ...
44
Termoplásticos 6. PS (poliestireno)
Es un plástico muy ligero y que se rompe con facilidad. Se usa para envases, papelería, ... El porexpán se usa para envases alimentarios y aislamientos térmicos.
45
Termoplásticos 7. Otros
Mezclas de varias resinas, como el nailon, el policarbonato o los de la impresión 3D.
46
Materiales híbridos
Están formados por la unión de materiales de diferente naturaleza (orgánicos e inorgánicos), mezclados para obtener propiedades superiores a los de los materiales iniciales. Un ejemplo es la fibra de carbono, con gran resistencia y ligereza.
47
Tipos de materiales híbridos
SUPERCONDUCTORES. Ofrecen resistencia nula al paso de la corriente por debajo de una temperatura. Se usan en instalaciones científicas. MATERIALES CERÁMICOS AVANZADOS. Mayor resistencia mecánica. Aplicado en motores de última generación. BIOMATERIALES. Diseñados para funcionar en contacto con el tejido vivo. Pueden insertarse en tejidos y órganos. MATERIALES INTELIGENTES. Responden ante estímulos, como la luz o la temperatura.
48
Nanotecnología
Permite diseñar y manipular la materia a escala atómica. A esta escala, el comportamiento de la materia se rige por las leyes cuánticas. Los nanomateriales ofrecen posibilidades casi infinitas de mejora y descubrimiento de materiales.
49
Selección de materiales. Factores físicos
Tamaño, peso, forma, etc
50
Factores mecánicos
Conocer a qué esfuerzos va a someterse el material. Se realizan ensayos para comprobar su comportamiento y si se ajusta a las condiciones de trabajo requeridas. - ENSAYO DE TRACCIÓN. Se hace una barra de dimensiones normalizadas y se estira hasta que se rompa. - ENSAYO DE DUREZA. Con una pieza de acero de dimensiones normalizadas, se hace fuerza y se analiza la huella. - ENSAYO DE RESILIENCIA. Se somete a choques y esfuerzos bruscos
51
Factores de procesado
Ver cómo es el proceso de fabricación y comprobar que se tiene el equipamiento técnico necesario para el procesado del material.
52
Factores de tiempo
Ver durante cuánto tiempo se quiere que el material mantenga su comportamiento y propiedades.
53
Factores económicos
Coste y disponibilidad
54
Factores legales
Revisar las normativas de cada país con respecto a los materiales, a su uso y a su ciclo de vida
55
Factores ambientales
Ver si alguno de los materiales necesarios es escaso, nocivo para la salud o implica algún proceso contaminante.
56
Otros factores
Tienen que ver con la función que vaya a cumplir el material.
57
Maneras de seleccionar el material (después de conocidos los factores)
- TRADICIONAL: seleccionar materiales que hayan sido sometidos previamente a ensayos similares con buenos resultados. - GRÁFICOS. Hacer mapas de materiales, agrupando las propiedades en parejas y analizándolas para dos tipos distintos de materiales - BASE DE DATOS. Incluye propiedades y valores obtenidos en ensayos previos. - SOFTWARE ESPECÍFICO. CES EduPack
58
Impacto ambiental 1. Materiales metálicos
- OBTENCIÓN DE LAS MINAS. Implica destrucción de hábitats, impacto en el paisaje, emisión de polvo, gases y ruidos. - TRANSFORMACIÓN. Emisión de metales pesados que contaminan aire y agua - COMBUSTIÓN. Emisión de CO2 - LAVADO. Contamina agua y fangos residuales con aceites y ácidos tóxicos
59
Impacto ambiental 2. Materiales cerámicos
- OBTENCIÓN DE MATERIAS PRIMAS. Implican voladuras en terrenos, ruidos y polvo. - COCCIÓN. Implica un gran gasto energético y emisión de CO2.
60
Impacto ambiental 3. Materiales poliméricos sintéticos
- COMBUSTIBLES FÓSILES - DURABILIDAD. No son biodegradables, lo que genera exceso de plásticos y microplásticos. - INDUSTRIAS DE GENERACIÓN. Contaminan la atmósfera y emiten CO2.
61
Impacto ambiental 4. Materiales poliméricos naturales
- OBTENCIÓN DEL PAPEL. Implica el uso de blanqueantes y cloros que generan dioxinas y compuestos de azufre. - TALA DE ÁRBOLES. Deforestación y deterioro del suelo. - TEJIDOS A PARTIR DE FIBRAS TEXTILES. Uso de sustancias tóxicas, gasto de agua y energía
62
Prototipo, prototipado rápido y utilidad del prototipado rápido
PROTOTIPO: primer ejemplar de un objeto que permite evaluar aspectos durante la fase de construcción de un proyecto. PROTOTIPADO RÁPIDO. Creación de un objeto con características similares que permita evaluar de forma fácil, rápida y barata. Utilidad del prototipado: - EVALUACIÓN DEL DISEÑO - VISUALIZACIÓN DEL ASPECTO FINAL. - FUNCIONALIDAD Y ERGONOMÍA -UNIONES Y MOVIMIENTO - REPONER MAQUINARIA CARA O ESCASA - EVITAR ERRORES
63
Técnicas de prototipado rápido. Prototipado aditivo (por capas o impresión 3D)
- DEPOSICIÓN DE MATERIAL FUNDIDO (FDM). Calentamiento de termoplástico y extrusión por boquilla que se mueve y conforma. Es la más económica. - ESTEREOLITOGRAFÍA / FOTOPOLIMERIZACIÓN (SLA). Exposición a un láser de una resina fotosensible que solidifica capa por capa. - SINTERIZACIÓN POR LÁSER SELECTIVA (SLS). Material en polvo que da forma y se funde con un láser de mayor potencia para hacer el objeto.
64
Prototipado por corte láser
Cortar con láser planchas de metal, plástico o madera. Si es de metal, puede plegarse posteriormente, lo que le otorga mayor número de aplicaciones.
65
Ventajas y desventajas del prototipado rápido
VENTAJAS: - Menor tiempo de producción - Menor coste - Reparación inmediata de errores. DESVENTAJAS: - Pequeña escala porque a gran escala sale caro - No permite evaluar los materiales
66
Fabricación digital aplicada a proyectos
Se trata de la realización de un modelo 3D y su fabricación inmediata gracias a las técnicas de prototipado. Tiene aplicaciones en : - AUTOMOCIÓN. Crear elementos y piezas, así como verificar el diseño. - ARQUITECTURA Y DISEÑO. Modelos de edificios, desarrollo de espacios, prototipos - INDUSTRIA ALIMENTARIA: prototipos de envases y reponer piezas no corrosivas y resistentes a los químicos - MEDICINA. Prótesis y modelos. Fabricación digital 1. Detección de una necesidad 2. Diseño en CAD 3. Prototipado 4. Producto final
67
¿Qué es la prevención de riesgos laborales? Análisis y normas
La prevención de riesgos laborales es una disciplina que busca mejorar la seguridad y la salud de los trabajadores. Las técnicas de seguridad se basan en: - DETECCIÓN de factores que intervienen en accidentes - CORRECCIÓN - CONTROL DE CONSECUENCIAS Después de este análisis se desarrolla normas que pueden ser generales o específicas
68
Normas de seguridad en el taller. Ejemplos
- Ventilación e iluminación - Limpieza - Gafas protectoras - Herramientas adecuadas al espacio y al trabajo. - Retirar virutas con cepillo - No llevar pulseras o pañuelos y el pelo recogido - Poner atención a las herramientas eléctricas - Uso de guantes
69
Factores construcción de un barco. Accidente del Titanic
FACTORES: - Resistencia estructural - Corrosión: el agua salada es corrosiva. - Peso y flotabilidad: a mayor peso, más difícil es flotar - Facilidad de fabricación y coste: equilibrio para no perjudicar la calidad - Resistencia a los cambios de temperatura. ACCIDENTE TITANIC: acero no resistente al frío, remaches débiles, bajos compartimentos estanco.
70
Factores construcción de un zepelín
FACTORES: - Ligereza y flotabilidad - Resistencia a la presión interna de los gases - Resistencia corrosión y condiciones externas - Inflamabilidad de los gases y seguridad. ACCIDENTE: Gases inflamables + materiales no ignífugos
71
Factores avión
- Resistencia a la fatiga - Peso - Corrosión y exposición a condiciones extremas - Altas temperaturas causadas por la fricción y las fuerzas motoras. - Absorción de impactos
72
Factores edificio
- Resistencia estructural a las cargas y tensiones. - Durabilidad y corrosión (minimizar el impacto de las condiciones ambientales) - Aislamiento térmico y acústico para garantizar el confort - Coste y disponibilidad: elegir materiales demasiado baratos puede comprometer la calidad del edificio
73
Pasos procesado del petróleo en refinerías
1. Torre de Topping 2. Unidad de vacío 3. Craqueo térmico 4. Torre de fraccionamiento 5. Craqueo catalítico 6. TAME 7. Blending (mezcla) y transporte

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