El Blog de la Clase de Científico-Tecnológico: Bloque 3 Tema 1

Materia y Materiales:

Concepto de materia: Todo lo que te rodea es materia, lo que pesa y ocupa espacio.

Tipos de materia: Existen dos tipos de materias:

Materias primas: materiales que tomamos de la naturaleza y usamosdirectamente. Por ejemplo la madera, el corcho, la seda o el cuero.
Materias derivadas o transformadas: que se obtienen sometiendo a las materias primas a diferentes procesos de transformación. Por ejemplo el papel,el vidrio, los plásticos, el cemento o los metales y aleaciones.

Concepto de materiales: El material es de lo que están hechos los objetos. Por ejemplo la mesa es de madera o una cuchara de metal.

Obtención de los materiales: se obtienen mediante la extracción y transformación de diferentes

materias primas. Por tanto ahora pasaremos a estudiar los tipos de materiales que podemos encontrar.

Tipos de materiales:

Naturales: los que hay en la naturaleza.
Artificiales: los hechos por el hombre.

Orígenes de los materiales:

Materiales orgánicos: proceden de animales y vegetales (madera, papel, cuero,lana, seda...).
Materiales metálicos: proceden de los minerales (aluminio, cobre, acero...).
Materiales pétreos y cerámicos proceden de rocas, arcillas, arenas (vidrio,cemento, porcelana...).
Materiales sintéticos: se obtienen combinando moléculas de materias primas como carbón o petróleo (diferentes tipos de plásticos, gomaespuma, nailon, poliestireno, baquelita...).
Materiales compuestos: se obtienen mediante la combinación de los anteriores, por ejemplo: un tejido mixto de algodón y poliéster.

A la hora de elegir un material deberemos tener en cuenta muchos factores, porejemplo: sus cualidades técnicas (flexible, impermeable), sus cualidades estéticas (tacto, color, olor), su precio y disponibilidad (la escasez de un material lo hace caro),los residuos que genera su fabricación, o la dificultad

La madera:

Concepto: La madera es un recurso potencialmente renovable y además es cálida, ligera,

resistente, aislante y se trabaja con facilidad.

Propiedades:

Fácil de trabajar: Es sencillo darle forma si se emplean los útiles adecuados.
Baja densidad: Flota en el agua, por lo que se ha usado para la fabricación de embarcaciones.
Dureza:Propiedad que le confiere resistencia, aunque varía mucho de unos tipos a otros de madera.
Flexibilidad:Facilidad que presentan muchas madera para ser doblada en sentido de sus vetas.
Estética agradable:Presentando una amplia variedad de colores, texturas y veteados.
Mala conductora del calor y la electricidad:Por lo que se puede utilizar como material aislante.
Disponible: La madera es una recurso natural que tenemos a nuestra disposición en todo el mundo, pero debemos de cuidar su explotación y repoblar nuestros bosques para que nos sigan proporcionando madera en el futuro.

Proceso de obtención:

Como todos sabemos, la madera es un material de origen vegetal que se obtiene de los árboles, principalmente de sus troncos. Si realizásemos un corte transversal al tronco de un árbol distinguiríamos las siguientes partes, desde fuera a dentro:

Corteza. Es la capa más externa, que protege al árbol de los agentes atmosféricos.
Albura: Madera joven que con tiempo se irá endureciendo.
Duramen: Es la madera propiamente dicha

Proceso de transformación:

Tala:Consiste en cortar el tronco del árbol y abatirlo. Previamente deben seleccionarse los árboles más altos y luego repoblar la zona.
Descortezado y eliminación de ramas: Normalmente solo se aprovecha el tronco del árbol, por lo que es necesario quitarle la corteza y las ramas.
Aserrado:Consiste en realizar un despiece del tronco en tablas, de forma que se aproveche al máximo la madera.
Secado: Eliminación de la humedad de la madera.

Usos de la madera:

La madera se puede usar de distintas formas: Madera natural ( Se usa directamente después de ser cortada como pino, roble, chopo, nogal, fresno, olivo y castaño.) Transformada en tableros artificiales

Tipos de madera artificial:

Aglomerado: se fabrica con virutas de madera encolada y prensadas. Es consistente pero frágil. Se usa en armarios, cajones y muebles de cocina.Normalmente va cubierto de melanina para mejorar su aspecto.
Contrachapado: se fabrica encolando chapas de distintas clases de madera en capas sucesivas. Es resistente y flexible. Son los que se usan en el mobiliario escolar.
Tablero de fibra: se fabrica con fibras de madera mezcladas con resinas sintéticas y sometidas a altas presiones. Es estable y homogéneo. Se puede trabajar bien. El más utilizado es el de densidad media (DM) que da nombre a los tableros. Se usa para lo mismo que el aglomerado y puede sustituir a la madera maciza.

Fabricación del Papel :se procede a la tala de árboles en bosque cultivados específicamente para este fin y se almacena la madera. Posteriormente ésta se tritura para obtener una pasta con bastante celulosa pero quedan abundantes fibras. Por este motivo, el material se criba para eliminarlas. A continuación se obtiene una pasta mecánica que es muy económica, pero produce lignina que hace que el papel se vuelva amarillento y se quiebre en poco tiempo, por lo cual se le aplica unapasta química que elimina la lignina. Otras formas de fabricación es con celulosa de algodón que no contiene lignina o con celulosa reciclada.

Fabricación del Cartón : es una estructura formada por un nervio central de papel ondulado, reforzado externamente por dos capas de papel pegadas entre sí por un depositado en las crestas de las ondas. Todos se fabrican a partir de una construcción multicapas, algunos utilizan sólo pasta virgen, otros fibras recuperadas y otros ambos tipos. Existen muchas variantes destinadas a distintos usos: impermeabilizados, con capas de plástico, cubiertos de papel de aluminio o poliéster

¿Por qué hay que hacer un uso razonado de la madera?

El problema principal es la avaricia incontrolable de las empresas madereras, que andan arrasando donde existe una legislación forestal demasiado permisiva. La deforestación es un hecho lamentable por varias razones:

El bosque es un “consumidor” de CO oxígeno.
Es un ecosistema muy desarrollado donde habitan multitud de seres vivos.
Retiene agua de la que discurre por la superficie, que se infiltra. Es un regulador de cualquier cuenca hidrológica, (zona que comprende todas las aguas que van a parar a un río).
Además es bonito, es un regalo para los sentidos y para mucha gente es mágico

Los metales:

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Concepto de metal: Metales se llaman a aquellos materiales que son buenos conductores del calor y la electricidad, poseen alta densidad, tienen una elevada capacidad de reflexión de la luz, y son sólidos en temperaturas normales (excepto el mercurio).

Obtención de los metales: Se obtienen de los minerales que forman parte de las rocas. Son metales el hierro, el acero, el cobre, el plomo, el estaño y el aluminio, entre otros muchos.

Concepto de Materiales Metálicos: Son metales transformados mediante procesos físicos y/o químicos, que son utilizados para fabricar productos. La gran mayoría de los metales los podemos encontrar en la naturaleza mezclados con otros elementos.

Tipos de metales:

Férricos (Siderúrgicos): Contienen hierro, son sensibles a la oxidación y a la corrosión, por lo que suelen alearse (mezclarse) con otros, dando, por ejemplo, aceros o fundiciones (hierro fundido). Ejemplo de ellos son los productos siderúrgicos como por ejemplo: el acero que es una mezcla de hierro y carbono. Cuanto más carbono tenga más resistencia y dureza presenta el acero, pero por el contrario es más frágil y menos elástico. Hay distintos tipos de aceros: al carbono (los más usados enchapas finas, raíles, tornillos…), aleados (material quirúrgico, maquinaria, piezas de automóviles, bombas de agua…) y fundiciones (mobiliario urbano: farolas,alcantarillas, fuentes…)
No Férricos: No contienen hierro, son resistentes a la oxidación y la corrosión (como el aluminio, el cobre, el estaño o el cinc). Prácticamente, los metales han sustituido a la madera en la fabricación de utensilios, incluso en los domésticos

Propiedades de los metales:

Resistencia a la tracción
Resistencia a la compresión
Resistencia a la flexión
Ductilidad: capacidad para ser alargados y estirados hasta convertirse en hilos.
Maleabilidad: capacidad para ser estirados y comprimidos hasta convertirse enláminas.
Tenacidad: resistencia que ofrece una sustancia a romperse al ser sometido a un esfuerzo como, por ejemplo, ser golpeado.
Se deforma elásticamente: sucede cuando se deforma un material y este recupera su forma original al cesar las fuerzas que lo deformaron; le sucede, por ejemplo, a algunas telas.
Se deforma plásticamente: sucede cuando se deforma un material y este no recupera su forma original al cesar las fuerzas que lo deformaron; es lo que le pasa también a materiales como el barro o el papel.
Sufre cambios de estado: pueden pasar de sólido a líquido y a gas.
Conductividad térmica: capacidad de algunos materiales para dejar pasar el color y el frío a través de ellos.
Conductividad eléctrica: capacidad de algunos materiales de dejar pasar la corriente eléctrica a través de ellos.
Reflejan la luz
Se oxidan: pueden combinarse con el oxígeno y formar óxidos.
Son forjables: se pueden calentar y golpear para darles forma.
Son soldables: son materiales que se pueden unir mediante el proceso de soldad

Aleaciones: son mezclas de materiales, de los cuales por lo menos uno, es un metal y tienen características diferentes a las que posee cada uno de los componentes por separado. Algunas aleaciones son:

Bronce: mezcla de cobre y estaño. Duro y moldeable, resiste al desgaste y a la compresión y tiene buena conductividad térmica.
Latón: mezcla de cobre y zinc (67% Cu y 33% Zn). Es resistente a la corrosión y dúctil.
Acero: hierro con carbono.
Aleaciones de oro y plata: la plata y el oro puros son muy blandos por eso se usan estas aleaciones con cobre

Los Plásticos:

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Concepto: Los plásticos son materiales elaborados a partir de materias primas minerales como petróleo, gas natural y hulla (carbón) o vegetales como el látex (procedente de árboles tropicales) o la celulosa (de la que se obtiene plásticos como celofán y celuloide) por un proceso llamado polimerización.

Origen: Los plásticos son materiales elaborados a partir de materias primas minerales como petróleo, gas natural y hulla (carbón) o vegetales como el látex (procedente de árboles tropicales) o la celulosa (de la que se obtiene plásticos como celofán y celuloide) por un proceso llamado polimerización.

Propiedades:

Tienen una densidad baja (son ligeros, un volumen grande de plástico pesa poco).
Tienen también un punto fusión bajo (se funden al aplicarles un poco de calor, lo que permite trabajarlos con facilidad.
No se disuelven en agua (son insolubles).
Son aislantes térmicos y eléctricos (no conducen ni el calor ni la electricidad).
La acción de los agentes atmosféricos los vuelve quebradizos.

Tipos de plásticos:

Termoestables: son aquellos que una vez calentados y conformados no pueden volver a fundirse, ya que el calor afecta a sus características y se degradan. Sólo se pueden deformar una vez.
Termoplásticos: son los más utilizados. Sus macromoléculas están dispuestas libremente y esto permite que al calentarlos le demos la forma deseada y, al enfriarse, mantengan esa forma. El calor no afecta a sus características y por ello pueden calentarse y conformarse todas las veces que se quiera (botas de agua, tuberías de PVC, botellas, teflón, faros de metacrilato...).
Elastómeros: sus macromoléculas forman redes de malla con pocos enlaces lo que permite obtener plásticos de gran elasticidad

Transformación de los plásticos:

Transformación de los plásticos: moldeo. El moldeo consiste en dar la forma y medida deseadas al plástico por medio de un molde en el que se vierte el plástico fundido. Puede realizarse de dos formas:
Baja presión: se emplea para dar formas a láminas de plástico mediante calor y presión hasta adaptarlas a un molde. Hay dos tipos: al vacío y al soplado.
Moldeo a alta presión: por inyección – soplado, compresión e inyección.
Calandrado: se hace pasar el plástico caliente por rodillos que lo convierten en láminas (manteles, impermeables...)
Espumado: consiste en introducir aire u otro gas en el plástico caliente para que se formen burbujas. Así se obtiene el porexpán y la gomaespuma

¡Demasiado plástico!

En Europa se generan actualmente más de 16 millones de toneladas de plásticos y el 70% son producidos en los residuos sólidos urbanos (nuestra basura) Son inertes y no liberan productos nocivos en estado natural pero su vida es muy larga y estropean el paisaje y el suelo. Algunos de ellos pueden reciclarse, otros se queman y producen residuos tóxicos y otros muchos acaban en el mar. Hay dos grandes concentraciones en el océano Pacífico: en la costa oeste de EEUU y Hawai y otra en frente de las costas de Japón. Charles Moore descubrió en 1997 la gran mancha de basura por casualidad, en un crucero por el Pacífico. La gran “mancha de basura” que flota en el océano Pacífico

está creciendo de una manera alarmante, alcanzando hoy el tamaño de dos veces el territorio de Estados Unidos. Esta mancha, que se ha convertido en el mayor vertedero de plásticos del mundo, ya cubre cerca de 500 millas de la costa de California, rodea Hawai y se extiende casi hasta el Japón. Los barcos y los navegantes marinos han empezado a evitar estas aguas por la peligrosidad de “la mancha”. Limpiarla no es la solución porque mientras siga nuestra dependencia de los plásticos seguirá creciendo.

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Materiales de Construcción:

Concepto de material de construcción:Es una materia prima o con más frecuencia un producto transformado, empleado en la construcción de edificios u obras de ingeniería civil

Propiedades de los materiales de construcción:

Densidad: en general los materiales de construcción son de densidad media.
Resistencia a la compresión: los pétreos y cerámicos son muy resistentes a la compresión
Resistencia a la tracción: nos indica la fuerza máxima de tracción que puede soportar un material.
Otras propiedades: duros, frágiles, resistentes a la corrosión, económicos.

Tipos de materiales de construcción:

Naturales

Pétreos: se extraen de canteras y son, entre otros, los siguientes: Granito, caliza y mármol: se usan en láminas para revestimientos e interior de edificios. Pizarra: en cubiertas y fachadas. Áridos: fragmentos disgregados de roca. Se usan como componente de hormigones.
Orgánicos (madera, asfalto, corcho...)

Transformados

Cerámicos (ladrillos, tejas, azulejos y pavimentos)
Vidrio: pavés y derivados (fibra de vidrio). Las pasta de vidrio se obtiene de una mezcla de arena, caliza y sisa con otros componentes, en hornos a 1.500ºC. Se usa en lunas, puertas y ventanas, También se puede obtener fibra de vidrio empleada en aislamientos y en la construcción de embarcaciones y piscinas.
Aglomerantes y derivados: yeso, cemento, hormigón en masa, hormigón armado... Aquí el hormigón juega un papel crucial en la construcción ya que cuando se seca alcanza una gran dureza y solidez. Se fabrica con cemento,áridos y agua.
Otros: aislantes, impermeabilizantes, decorativo (pinturas, tejidos, papeles...).