Introducción a los Materiales: Plásticos, Construcción y Mecánica

Introducción a los Materiales

1. Plásticos

El plástico es un material flexible, resistente, poco pesado y aislante de la electricidad y del calor. Un plástico está formado por moléculas de gran longitud que se enredan formando una madeja. Los monómeros están constituidos fundamentalmente por átomos de carbono e hidrógeno. Aunque existen polímeros naturales como la celulosa y el caucho, la mayoría de los plásticos son materiales sintéticos. Cuando se quiere fabricar un plástico es necesario enlazar los monómeros entre sí para formar el polímero.

El monómero es introducido en una máquina llamada reactor junto con un disolvente y un catalizador o activador de la reacción química a una presión y temperatura controladas. Durante el proceso se pueden añadir pigmentos que dan color y otras sustancias que mejoran las propiedades del plástico.

Propiedades

• Conductividad eléctrica: Los plásticos conducen mal la electricidad.
• Conductividad térmica: Los plásticos tienen una baja conductividad térmica.
• Resistencia mecánica: Teniendo en cuenta lo ligeros que son, los plásticos resultan muy resistentes.
• Combustibilidad: La mayoría de los plásticos arde con facilidad ya que sus moléculas se componen de carbono e hidrógeno.
• Plasticidad: Muchos plásticos se reblandecen con el calor sin llegar a fundir.

Otras propiedades

• Economía: Es un material muy barato.
• Facilidad de procesado y versatilidad: Su elevada plasticidad hace que las técnicas industriales de fabricación sean sencillas.
• Facilidad para combinarse con otros materiales: Debido a esta característica es posible crear materiales compuestos con mejores propiedades.

Tipos de plásticos

• Termoplásticos: Se deforman con calor, solidifican al enfriarse, pueden ser procesados varias veces sin perder sus propiedades. La temperatura más alta a la que pueden estar no supera los 150 grados, salvo el teflón.
• Termoestables: Sufren un proceso denominado de curado cuando se les da la forma aplicando presión o calor.
• Elastómeros: Las macromoléculas de los plásticos elastómeros forman una red capaz de contraerse y estirarse cuando estos materiales son comprimidos o estirados.

Fibras textiles

Son filamentos que se hilan o trenzan, se tiñen y se entretejen en paños o telas. Las fibras pueden ser naturales o sintéticas. Las fibras naturales se obtienen de materias primas que están en la naturaleza. Las fibras sintéticas se obtienen por reacción química.

El procesado del material plástico

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.

• Moldeado por inyección
• Extrusión
• Moldeado por soplado
• Moldeado por compresión
• Hilado
• Espumación
• Moldeado al vacío

Trabajos con plásticos en el taller

• Marcar: Los cortes y dobleces de planchas pueden marcarse con un lápiz blando o con un rotulador indeleble.
• Sujetar: El material se emplean las herramientas tradicionales como el sargento o el tornillo de mesa.
• Cortar: Depende del tipo de plástico.
• Taladrar: Si la plancha es fina se emplea el berbiquí.
• Desbastar: Sirven las limas empleadas para la madera. Lijas de agua son de una base de papel impermeable con un abrasivo sintético de color gris de carbono de silicona.
• Doblar y curvar: Un procedimiento muy útil para doblar planchas finas o tubos es aplicar calor en la zona por la que vamos a doblarlas.
• Acabar: Unir

2. Materiales de Construcción

Clasificación

• Materiales pétreos: Son las piedras naturales.
• Cerámicas y vidrios: Son los obtenidos a partir de la cocción del barro.
• Materiales aglutinantes: Son productos pulverizados que cuando se mezclan con agua sufren unas transformaciones químicas que producen su endurecimiento al aire o bajo el agua.
• Materiales compuestos: Son productos formados por la mezcla de materiales con diferentes propiedades pero fácilmente distinguibles entre sí.
• Materiales metálicos: Se obtienen a partir de minerales.

Propiedades

• Densidad: Son de densidad media.
• Resistencia a la compresión: Los materiales pétreos y cerámicos son muy resistentes a la compresión.
• Resistencia a la tracción: El comportamiento de un material cuando actúan sobre él fuerzas que tienden a estirarlo es importantísimo en muchas aplicaciones.

Otras propiedades

• Duros: No se rayan fácilmente.
• Frágiles: Se rompen con facilidad.
• Resistentes a la corrosión: Aguantan muy bien condiciones medioambientales.
• Económicos: La materia prima empleada es muy abundante.

Cerámica y vidrio

• Cerámica: Se obtiene a partir de la mezcla de arcilla, feldespato y arena.
• Vidrios: Son transparentes, duros y resistentes a la corrosión.
• Lana de vidrio: Es un aislante térmico excelente. Se obtiene haciendo pasar hilos de vidrio fundidos por un horno de aire frío.
• Vidrio plano: Se realiza mediante el proceso de vidrio flotado.

Materiales compuestos

• Mortero: Es una mezcla de cemento, arena y agua que sirve para unir los ladrillos o las piedras.
• Hormigón: Es una mezcla en diferentes proporciones de cemento, arena, agua y grava que se endurece con el tiempo. Es económico, duradero, resistente al fuego y puede ser fabricado directamente en la obra.
• Hormigón armado: Se fabrica un encofrado de madera (molde) y se colocan barras de acero.
• Hormigón pretensado: Se incluyen cables de acero que se tensan con gatos antes de verter el hormigón en el encofrado.

3. Supermáquinas

Una máquina es un conjunto de elementos que interactúan entre sí y que es capaz de realizar un trabajo o aplicar una fuerza. Los elementos que constituyen las máquinas se llaman mecanismos.

Palancas

Una máquina es un conjunto de dispositivos sencillos que realizan trabajo. La palanca es una máquina simple. Es una máquina porque es capaz de multiplicar la fuerza y es simple porque está compuesta de muy pocos elementos: una barra rígida y un punto de apoyo.

Tipos de palancas: de primer, segundo y tercer grado.

Palancas articuladas: Enlazando varias palancas con uniones móviles se construyen mecanismos complejos que pueden realizar funciones más complicadas como la del vehículo elevador.

Poleas y polipastos

La polea es una rueda con una hendidura en la llanta por donde se introduce una cuerda o una correa.

Un polipasto es un conjunto de poleas combinadas de tal forma que nos permite elevar un gran peso haciendo muy poca fuerza.

Torno

Es un cilindro que consta de una manivela que lo hace girar de forma que es capaz de levantar pesos con menos esfuerzo.