Materiales Industriales

PRUEBAS ACCESO CICLO FORMATIVO GRADO SUPERIOR - TECNOLOGÍA INDUSTRIAL BLOQUE 2: Materiales industriales 1. 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.

1.1.

MATERIAS PRIMAS, MATERIALES Y PRODUCTOS. 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 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

1.2. CLASIFICACIÓN CLASIFIC ACIÓN DE LOS MATERIALES DE USO TÉCNICO. 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

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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). f undición).

-

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

Plásticos  (en su origen se obtenían de sustancias naturales mientras que en la actualidad son subproductos del petróleo).

1.3. PROPIEDADES PROPIEDADES DE LOS MATERIALES. 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 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:

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)

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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). f undición).

-

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

Plásticos  (en su origen se obtenían de sustancias naturales mientras que en la actualidad son subproductos del petróleo).

1.3. PROPIEDADES PROPIEDADES DE LOS MATERIALES. 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 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:

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)

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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 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 materiales: transparentes, translúcidos y opacos

-

Cuerpos transparentes: transmiten la luz, luz, por lo que permiten ver a través de ellos ellos (dejan pasar totalmente la luz).

-

Cuerpos translúcidos: translúcidos: dejan pasar pasar la luz, pero pero impiden impiden ver los objetos a su través (dejan pasar parte de la luz).

-

Cuerpos opacos: absorben absorben o reflejan reflejan totalmente totalmente la luz, impidiendo 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/m 3.

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 3

 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).



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. 4

-

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.

1.4. ENSAYOS DE PROPIEDADES 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 R o c k w e l l .  5

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: Zo na elást ic a



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

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

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/l 0; L = l  – l 0  Donde:  = Tensión aplicada (N/m 2 = Pascal); F = fuerza axial aplicada a la probeta (N); S = sección inicial de la probeta (m 2);  = alargamiento unitario; E = módulo de elasticidad; L = variación de longitud de la probeta; l 0 = 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 . Zo na p lás tic a



(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.

6

-

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.

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/mm 2. 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:

7



 



 

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 desde 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. 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.

8

2. 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. 9

-

El bronce.

-

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. 2.1. 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 Herramientas Cacharros de cocina y cubiertos Electrodomésticos Elementos de estructuras metálicas

Fundiciones Farolas Tapas de alcantarillas Motores…

Tornillos, tuercas, clavos, …

2.1.1. 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: 10

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 11

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.

2.1.2. 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).

2.1.3. ACERO. 12

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 13

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 Coladas: a) Convencional: verter aceros sobre moldes. b) Sobre lingoteras: son moldes prismáticos. Puede ser de manera directa o por sifón (por el fondo de la cuchara). c) Continua: el producto sale sin interrupción de la máquina. Convencional: Se vierte el acero sobre moldes con la forma

del

producto que se desea obtener y se

deja

solidificar

en

dicho molde. Sobre lingoteras: En esta colada el acero se vierte sobre grandes moldes de formas prismáticas y secciones cuadra-das. Estos productos se llaman lingotes. Éstos, al ser de gran tamaño, tienden a solidificar rápidamente en el exterior y lentamente en el interior. Para evitar esto se introducen en el horno de fosa, donde se consigue el enfriamiento uniforme de los lingotes. Si no fuera así, podrían producirse roturas en el lingote, lo cuál le haría inservible. La colada sobre lingoteras se emplea cuando hay un exceso de producción de acero, entonces el acero se conserva de esta forma. Continua: Se obtiene directamente como productos desbastes  de sección rectangular, que se clasifican en dos tipos. Dependiendo del ancho de estos productos serán bloom si son estrechos y slab sin son más anchos. Bloom:

-

tren de palanquilla : barras, alambres y telas metálicas.

-

tren estructural : perfiles, carriles y barras comerciales.

Slab:

14

-

tren de bandas en caliente : chapas metálicas que se obtienen en bobinas o rollos.

-

tren de bandas en frío: si se quiere reducir el espesor de las chapas se pasan después por

este tren consigui endo hasta espesores de 0’1 mm.

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, 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:

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Nombre del elemento Cobalto Cromo Manganeso Molibdeno Níquel Silicio Vanadio

Propiedades que mejoran Dureza, aumenta sus propiedades magnéticas. Disminuye la templabilidad. Resistencia a la oxidación y corrosión, dureza, tenacidad. Favorece la templabilidad. Dureza, resistencia al desgaste y a la tracción. Aumenta la templabilidad. Dureza, tenacidad. Aumenta la templabilidad. Resistencia a la corrosión, resistencia a la tracción. Aumenta la templabilidad. Elasticidad, aumento de la conductividad magnética Dureza, resistencia a la fatiga, la tracción y al desgaste.

2.1.4. 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 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 16

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 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.

2.2. METALES NO FERROSOS.  Aunque los metales ferrosos f errosos son los más utilizados, el resto de los metales (los no ferrosos) f errosos) 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/dm 3. 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/dm 3. Los más utilizados son el aluminio y el titanio.



Ultraligeros: su densidad es menor a 2 Kg/dm 3. 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 17

productos no ferrosos tienen gran cantidad de aplicaciones: 

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



Filamentos de bombillas (wolframio)



Material de soldadura de componentes electrónicos electrónico s (estaño-plomo) (estaño- plomo)



Recubrimientos Recubrimientos (cromo, níquel, cinc)

  Etcétera.



Los metales no ferrosos más importantes son: cobre, estaño, plomo, cinc, aluminio, titanio y algunas de sus aleaciones.

2.2.1. 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. utilizado. Proceso de obtención del cobre por vía húmeda Se emplea cuando el contenido en cobre del mineral es inferior al 10%. El procedimiento 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 18

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. 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

19

2.2.2. 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 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). 20

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.

2.2.3. 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 (aluminiomagnesio) 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.

2.3. TRATAMIENTOS DE LOS METALES PARA MEJORAR SUS PROPIEDADES. 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:

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

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.

-

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. 22

-

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.

2.4. TÉCNICAS DE CONFORMACIÓN DE METALES. Las técnicas de conformación de metales son: 

Por deformación: Comprende un conjunto de técnicas con las que se modifica la forma de una pieza metálica mediante la aplicación de fuerzas. -

Plegado . Se realiza en frío y consiste en flexionar una chapa

para que adquiera un ángulo o una curvatura determinada. -

Estampación. Se realiza en frío dando forma a la pieza presionándola

entre dos moldes llamados estampas. 23

-

Embutición. Se realiza con embutidoras que son prensas con las que,

mediante un punzón o troquel, se da forma cóncava o hueca a una chapa. -

Forja. Se realiza en caliente dando forma a las piezas mediante golpes con

mazas y martillos. -

Laminación . Consiste en hacer pasar la pieza metálica por unos rodillos

llamados laminadores que la aplastan. El proceso se hace en caliente y se obtienen chapas. Los rodillos presionan y arrastran la pieza de metal. 

Por corte mecánico: El corte por procedimientos mecánicos presenta dos variantes: -

Por chorro de agua: usa un finísimo chorro de agua proyectado a una presión muy

elevada. Se usa en alimentos congelados y chapas muy finas. -

Serrado: se lleva a cabo con sierras de cinta o de disco accionadas por máquinas

especiales. El corte por procedimientos térmicos presenta tres variantes: -

Oxicorte: se realiza con un soplete en el que se queman un gas combustible y un chorro

de oxígeno. -

Láser : emplea un haz de luz muy concentrada logrando cortes

finísimos y de gran precisión en cualquier material. -

Por arco: emplea el calor producido por una corriente eléctrica muy

elevada. 

Por mecanizado: Los procesos con arranque de virutas  también se llaman mecanizado; podemos encontrarnos con los siguientes procesos: -

Taladrado: es la realización de orificios mediante la taladradora.

-

Torneado: realiza piezas cilíndricas o cónicas mediante un torno que trabaja de modo

similar a la fresadora. -

Rectificado: es un acabado y pulido que se realiza en la rectificadora mediante un disco

abrasivo llamado muela. -

Fresado: mediante una fresadora se desplaza el material horizontalmente mientras la

herramienta que lo corta gira. -

Lijado : se realiza con una lijadora que arranca partículas muy pequeñas de material

logrando alisar así su superficie. 

Por metalurgia en polvo: Esta técnica se utiliza para fabricar piezas de gran precisión. Se muele el metal hasta conseguir un polvo muy fino el cual se introduce en una prensa-molde de acero y se calienta hasta casi fundir el metal, se presiona y se deja enfriar.

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

Por moldeo: En el moldeo se calienta el material hasta fundirlo para verterlo después en un molde que tiene la forma y el tamaño de la pieza que se desea fabricar. Tras la solidificación el metal adquiere la forma del molde. Podemos observar dos métodos: -

Moldeo de arena.

-

Moldeo en coquilla .

2.5. 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 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.

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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.

26

3. 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

materiales

son

formados

unos 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 .

3.1. 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 hecho 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 27

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.

3.2. 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. 3.2.1. 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.

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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.

3.2.2. 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 .

29

3.2.3. 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 .

3.3. 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. 30

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. 3.3.1. 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.

3.3.2. 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

31

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.

3.3.3. 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.

3.3.4. 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.

3.3.5. 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.

3.3.6. 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 32

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.

3.4. 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 2 HDPE 3 PVC 4 LDPE 5 PP 6 PS 7

Polietileno tereftalato Polietileno de alta densidad Policloruro de vinilo Polietileno de baja densidad Polipropileno Poliestireno 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.).

3.5. 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. 33

4. 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.

4.1. 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.

4.1.1. FIBRAS NATURALES. 34

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 f acilidad.

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 35

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.

4.1.2. 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

36

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.

4.1.3. 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 f ibras 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 aplicaci ón es mediante su mezcla con resinas de poliéster como piscinas, depósitos, carrocerías, etc.

4.2. 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: 38

-

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. 39

4.3. 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 .

4.4. 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 t onos 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. 40

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.

4.5. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES TEXTILES. 4.5.1. 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.

4.5.2. 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. 41



En algunos (como los acrílicos) se da el fenó meno del “piling”



Producen alergias en pieles sensibles.

4.6. 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 f ibras 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.

4.7. 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.

43

5. 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.

5.1. 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/m 3), Vidrio (2500 Kg/m3), Acero (7800 Kg/m 3).

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. 44

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.

5.2. 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.

5.2.1. 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. 45

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 Pórtland 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

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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.

5.3. MATERIALES CERÁMICOS Y VIDRIOS. 5.3.1. 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 48

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.

5.3.2. EL VIDRIO. El vidrio es un material que se obtiene de la fusión (a unos 1500º C) de arena, cal y sosa (carbonato sódico, Na 2CO3), 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.

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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.

5.4. 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 f ases 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

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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 CO 2, 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.

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CONTENIDOS DE AMPLIACIÓN MATERIALES Tipos de materiales  Atendiendo a su origen, los materiales se pueden clasificar en: 

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

agotarse, salvo que se reciclen. Madera, lana, arcilla,... 

Materiales artificiales : aquellos que se obtienen a partir de otros que se encuentran en la

naturaleza. Por ejemplo: aglomerados de madera, hormigón, cemento... 

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

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 , el método Vickers  y el método R o c k w e l l .  Brinell  

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 (mm 2) 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 52

que se mide es la diagonal de esta pirámide ( d ). El grado de dureza Vickers viene dado por la expresión: HV = 1,8554· F/d 2  (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 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):

-

Penetrador esférico (B): HRB = 130  – e

HRC = 100  – 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 53

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 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 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 54

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%)

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 f undido 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.

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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.

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 56

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. 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 plástico 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). 57

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 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 CO 2 que es expulsado a la atmósfera y contribuye al efecto invernadero, así como otros compuestos gaseosos que

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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 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

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