MATERIA PRIMA, MATERIALES Y PRODUCTOS

Materia prima

Es la materia (elementos) que se extrae directamente de la naturaleza

Materiales

Son las materias primas transformadas mediante procesos físicos y/o químicos, que son utilizados para fabricar productos.

Productos

Son objetos elaborados para satisfacer necesidades del ser humano,  utilizando los materiales / materias primas

CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA PRIMA

De origen vegetal - Algodón
De origen animal - carne
De origen vegetal - Madera

Por su origen:

  • De origen vegetal: Algodón, madera, cereales, frutas , verduras, tubérculos, etc.
  • De origen animal: Pieles, lana cuero, sede leche carne, etc.
  • De origen mineral: hierro, oro, cobre, plata, silicio, sal, etc.
  • De origen fósil: gas natural, petróleo
De origen mineral - oro

Por su disponibilidad

  • Renovables: son recursos que se renuevan en un tiempo (son de constante y rápida reproducción), si se utilizan sosteniblemente son inagotables, entre ellos tenemos las materias primas de origen animal o vegetal.
  • No renovables: son recursos que existen producto de largos procesos geológicos de nuestro planeta, entre ellos tenemos las materias primas de origen mineral y de origen fósil
De origen fósil - Petroleo

CLASIFICACIÓN TECNOLÓGICA DE LOS MATERIALES

El criterio tecnológico empleado: naturaleza física:

Metálicos y sus aleaciones

Oro - acero

Maderas y sus derivados

Madera aserrada - tableros

Polímeros - plásticos

Elastomeros

Materiales petreos

Piedra arena

Fibras textiles

Lana sintética

Materiales compuestos

Fibra de vidrio

MATERIALES METÁLICOS Y SUS ALEACIONES

MATERIALES METÁLICOS Y SUS ALEACIONES

Son materiales cuyos átomos están unidos entre sí por enlaces metálicos los cuales se caracterizan por tener electrones libres, que generan que los metales tengan una elevada conductividad eléctrica y térmica. Se encuentran en estado sólido a temperatura ambiente (excepto el mercurio).

Una aleación es un metal que contiene adiciones de uno o más metales.

Los metales y las aleaciones  se caracterizan también por tener alta densidad, una elevada reflexión de la luz, relativamente alta resistencia, alta rigidez, ductibilidad y resistencia al impacto.

METALES NO FERROSOS
  • Metales preciosos: Oro, plata.
  • Metales pesados: Cobre, plomo, estaño, zinc.
  • Metales ligeros y ultraligeros: aluminio, titanio, magnesio.

METALES FERROSOS

  • Hierro.

ALEACIONES FERROSAS

  • Acero, acero inoxidable

ALEACIONES NO FERROSAS

  • Duraluminio (Cobre - aluminio)
  • Bronce (cobre - plomo - estaño)
  • Latón (cobre - zinc)
  • Peltre (Zinc, plomo, estaño, y antimonio)
  • Oro blanco (Oro, cobre, níquel, zinc)

MADERA Y SUS DERIVADOS

Se obtiene de la parte leñosa de los troncos de árbol, esta formada por fibras de celulosa y lignina

Propiedades físicas
  • Resistente: Presenta resistencia a la penetración de objetos o a ser rayado.
  • Maleable: se puede extender en forma de láminas.
  • Tenaz: no se rompe al ser golpeada. Aislante eléctrico y térmico: impide el paso de la electricidad y del calor.
  • Es higroscópica (absorbe humedad)
MADERAS ASERRADAS
  • Tablas
  • Tablones
  • Listones
Tabla
Tablones
Listones
DERIVADOS DE MADERA
  • Tableros

    • Tableros alistonados
    • Tableros contrachapados
    • Tableros aglomerados
    • Tableros de fibras: MDF HDF
  • Tableros con recubrimientos

    • Tableros con recubrimiento de melanina
    • Tableros enchapados

LOS POLÍMEROS (PLÁSTICOS)

Los plásticos son materiales formados por grandes cadenas de átomos de carbono. Estas moléculas se llaman polímeros que resultan de la unión  de varias moléculas más pequeñas que se llaman monómeros.

Los plásticos pueden obtenerse del petróleo, gas natural, carbón, vegetales (celulosa),  caseína de la leche, etc.

PROPIEDADES DE LOS PLÁSTICOS
  • Plasticidad: Fácilmente moldeables
  • Elasticidad: Como los elastómeros, que se estiran y recuperan su forma inicial.
  • Resiliencia: Son resistentes a los impactos, al contrario que el vidrio que el vidrio que es frágil.
  • Aislante térmico, eléctrico y acústico: No conducen el calor, electricidad , insonorizar locales
  • Impermeabilidad: No permiten el paso de líquidos.
  • Baja densidad: Se trata de materiales de poco peso
  • Fácil mecanización: Se trabajan con herramientas y máquinas sin demasiado esfuerzo.
  • Dúctiles y Maleables: Forman hilos y láminas.
  • Combustibles, incinerar plásticos produce gases perjudiciales para el medio ambiente y la salud
  • No biodegradables: La mayoría de los plásticos tardan muchos años en descomponerse


Termoplásticos

Son reciclables, con aporte de calor se les puede volver a dar nueva forma (se ablandan al calentarse y se endurecen al enfriarse) se procesa por calor y presión.

  • Polietileno (PE) Bolsas, láminas impermeabilizantes, tuberías para agua, cordelería, botellas
  • Poliestireno (PS) Envases ligeros (como tarrinas de yogurt), molduras, vasos.
  • Poliestireno expandido (porexpán)
  • Cloruro de polivinilo (PVC) Canalizaciones, fundas de cables, tejidos, mangueras, ventanas.
  • Polipropileno (PP) Cascos, juguetes,, aparatos de fontanería, estuches de tapa abatible, vasos.
  • Poliamidas (nylon) (PA) Cordelería, como fibra en prendas de vestir, piezas mecánicas.
  • Policarbonato (PC) Discos compactos, cascos.
  • Metacrilato PMMA Como sustituto del vidrio. , cristales de seguridad, faros de automóviles Politetrafluoroetileno (Teflón)
Termoestables:

No son reciclables mediante calor (se endurecen al calentarse),  son más rígidos, resisten tiempos mayores, más  frágiles, etc.



  • Resinas fenólicas (baquelita) PF Aislantes eléctricos, interruptores, mangos de accesorios de cocina
  • Resinas úricas (formica) Vasos, platos, revestimiento de muebles de cocina
  • Resinas melamínicas (melamina)
  • Resina de poliéster Cascos de embarcaciones, piscinas, bañeras
  • Resina epoxi Pegamento, circuitos impresos.


Elastomeros:

Son muy elásticos, no soportan bien el calor y no son reciclables con calor. A temperatura ambiente se alargan bajo una pequeña tensión y recuperan su forma original cuan cesa el esfuerzo.

  • Poliuretano: Colchones, aislantes térmicos y acústicos, barnices, pegamentos, sellado de juntas
  • Caucho: Neumáticos, mangueras, juntas de estanqueidad, elásticos
  • Neopreno: Trajes de buceo, correas de transmisión, rodilleras
  • Siliconas: Sellado de juntas, prótesis de uso médico

MATERIALES TEXTILES

Se conocen como materiales textiles o tejidos a los que están formados por fibras entrelazadas que constituyen hilos.

FIBRAS NATURALES

DE ORIGEN VEGETAL:

  • Algodón: procede del algodonero, es blanco, pero puede teñirse con facilidad., elástico, flexible, suave y aislante térmico. No produce alergias y absorbe fácilmente el sudor.
  • Lino: Se obtiene del tallo de la planta de ese mismo nombre. Suele ser blanco o tostado. elástico, flexible (aunque suele arrugarse) y conductor térmico.
DE ORIGEN ANIMAL:
  • Lana: principalmente del pelo de las ovejas (también del camello).
  • Seda: Se obtiene del gusano de la seda), formando hilos muy finos. Resistente, elástica y cara.
DE ORIGEN MINERAL:
  • Amianto: material que permite obtener de él fibras resistentes al fuego,
  • Fibras metálicas: Debido a su ductilidad, pueden fabricarse hilos de oro, plata y cobre para determinados fines (trajes de torero)

FIBRAS ARTIFICIALES Y SINTÉTICAS

FIBRAS OBTENIDAS DE PLÁSTICOS: El naylon, el poliéster, el rayón y la lycra (poliuretano), se utilizan para confeccionar prendas cuyas características superan a veces a las naturales.
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)

MATERIALES PETREOS

Los materiales pétreos  se obtienen de las rocas  y se emplean principalmente en el sector de la construcción. 

MÁRMOL Y GRANITO:

Se obtienen de las rocas Se utilizan para fabricar baldosas y placas para formar suelos, encimeras, zócalos. Son materiales pesados de elevada dureza y resistencia a compresión., tacto frío y suave.

GRANULADOS:

Utilizados directamente de la naturaleza o por machacado de rocas, materiales como la arena y la grava se utilizan principalmente como relleno de cobertura de caminos o combinándolos con materiales aglomerantes (para formar morteros y hormigones.



YESO:

(sulfato de calcio dihidratado) De color blanco, combinándolo con agua adquiere una consistencia pastosa, se utiliza para enlucir paredes, es higroscópico ( absorbe con facilidad la humedad) y  blando.

CEMENTO:

Se obtiene mezclando caliza con arcilla, bien trituradas, que tras su calcinación forman un producto denominado klinker que se deja enfriar.
Al adicionarle agua, comienza una reacción química que da lugar a su endurecimiento (fraguado), se utiliza combinándolo con arena (mortero de cemento)

MATERIALES CERÁMICOS

Se fabrican a partir de materiales primas naturales (arcillas, arena). Aunque las propiedades varían según el tipo, comparten una propiedad: la fragilidad.

Los átomos en las cerámicas están unidos entre sí por enlaces iónicos.  Este enlace hace que las cerámicas no posean conductividad eléctrica ni térmica.

El enlace químico entre los átomos también hace que las cerámicas no puedan deformarse significativamente, propiedad que recibe el nombre de fragilidad. 

Debido a su naturaleza química, las cerámicas son inertes, es decir, no suelen reaccionar químicamente con el entorno que las rodea, lo que las hace resistentes a la corrosión y degradación. 

Cerámicas impermeables:

Las arcillas se someten a altas temperaturas para que vitrifique la arena de cuarzo. Empleado para fabricar baldosas, azulejos, ladrillos especiales, es muy duro.



Cerámicas porosas:

En el proceso de cocción no se funde el cuarzo con la arena y por tanto no vitrifica. Son permeables a los líquidos y gases y su fractura es terrosa. Se fabrican ladrillos, utensilios.


Loza:

Se fabrica con arena arcillosa tratada previamente para eliminar algunas impurezas. Se cuece a mayor temperatura (1.300ºC), obteniéndose un producto parecido a la porcelana pero que no es impermeable.


Refractarios:

Agregando a las arcillas algunos metales (como óxido de aluminio) y cociéndola a mayor temperatura (hasta 1.650 ºC). Ejemplo ladrillos refractarios, electrocerámicas.


Vidrio:

Material muy duro, transparente,inatacable por lejías y ácidos (salvo el clorhídrico), aislante térmico y eléctrico. Se obtiene a partir de arena de cuarzo rica en sílice, a la que se añade cal para aportar dureza y brillo.

MATERIALES SEMICONDUTORES

Estos materiales son elaborados con silicio, germanio y arseniuro de galio, son utilizados en computadoras y dispositivos electrónicos (dispositivos electrónicos: transistores, diodos, circuitos integrados, etc.), Tienen propiedades eléctricas intermedias entre los conductores (metales) y los aislantes (cerámicas).  Estas propiedades eléctricas pueden controlarse en función de las impurezas (átomos diferentes) que se encuentren en el material.

MATERIALES COMPUESTOS

Son mezclas físicas de dos o más tipos diferentes de materiales (metales con cerámicas, metales con polímeros, cerámicas con polímeros, etc).  Lo que se busca es obtener materiales con propiedades específicas proporcionadas por los componentes que lo forman. 

Con los materiales  compuestos se pueden producir materiales ligeros, resistentes, dúctiles, resistentes a las temperaturas, resistentes al impacto, etc.
Por ejemplo, si se mezcla un polímero con fibras metálicas, es posible obtener un material compuesto que tenga bajo peso (aportado por el polímero) y que al mismo tiempo pueda conducir la electricidad (propiedad aportada por las fibras metálicas).

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

Las propiedades de un material son el conjunto de características que hacen que se adecuado para una serie de aplicaciones y que los hacen inadecuados para otras. Es decir, definen el comportamiento y la utilidad del material

FÍSICAS

  • Sensoriales.
  • Eléctricas
  • Térmicas.
  • Ópticas.
  • Mecánicas

Químicas

Ecológicas

PROPIEDADES SENSORIALES

Esta propiedad esta relacionada con la impresión que produce el material en nuestros sentido
  • Color: fríos, cálidos.
  • Brillo: brillante, mate, semi-mate
  • Textura: gruesa fina

PROPIEDADES ÓPTICAS

Opacos: son los materiales que no permiten que la luz los atraviese. 

Transparentes: son los materiales que dejan pasar la luz 

Translúcidos: son los materiales que dejan pasar la luz, pero no dejan ver nítidamente a través de ellos.

PROPIEDADES CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA

Esta propiedad esta relacionada a la capacidad que tiene el material de conducir electricidad.
Conductor: capacidad de un material para dejan traspasar a través de ellos la electricidad. Ejemplo: metales.

  • Aislantes: son los materiales que no permiten el paso de la corriente eléctrica, ejemplo: madera, plástico, etc.
  • Semiconductores: son los materiales que sólo permiten el paso de la corriente eléctrica en determinadas condiciones.

PROPIEDADES CONDUCTIVIDAD TÉRMICA

Es la propiedad de los materiales de transmitir el calor, produciéndose. Un material puede ser buen conductor térmico o malo.

Fusibilidad: facilidad con que un material puede fundirse (pasar de líquido a solido o viceversa).

Soldabilidad: facilidad de un material para poder soldarse consigo mismo o con otro material. Lógicamente los materiales con buena fusibilidad suelen tener buena soldabilidad.

Dilatación: es el aumento de tamaño que experimenta un material cuando se eleva su temperatura.

PROPIEDADES QUÍMICAS

Oxidación: es la resistencia de un material a reaccionar con el oxígeno de la atmósfera formando un óxido. Cuando el material se oxida queda recubierto de una capa de óxido. 
Corrosión: es cuando se produce oxidación, pero en un medio húmedo. Cuando el material se corroe, la capa de óxido se desprende del material. La corrosión es más destructiva que la oxidación.

PROPIEDADES MECÁNICAS

Elasticidad: es la propiedad de un material que le hace recuperar su tamaño y forma original después de desaparecer la fuerza que lo deformaba.  
Plasticidad: es la propiedad de un material de deformarse y conservar su nueva forma cuando se encuentra sometido a fuerzas que lo deforman. 
Ductilidad: es la capacidad de un metal para ser estirado y convertido en alambre, 
Maleabilidad: es la capacidad de un material para cambiar de forma cuando se martilla o lamina, para formas hojas delgadas. 
Dureza: es la oposición que ofrece un cuerpo a dejarse rayar o penetrar por otro. 
Resiliencia: es la resistencia que opone un cuerpo a los choques o esfuerzos bruscos. 
Fragilidad: es la facilidad de los materiales a romperse cuando una fuerza impacta sobre ellos. 
 
Resistencia a la rotura es la oposición que opone un material a romperse ante la acción continuada de diferentes esfuerzos (tracción, compresión, flexión, torsión y cizalladura) 
Tenacidad: es la propiedad que tienen ciertos materiales de absorber y soportar, sin deformarse ni romperse, los esfuerzos bruscos que se les apliquen. 
Fatiga: consiste en el desgaste y posterior ruptura de un objeto que , soporta cargas repetitivas, aun cuando estas cargas están por debajo de su tensión de rotura 
Maquinabilidad: es la facilidad que ofrecen los materiales a ser mecanizados. 
Acritud: aumento de la dureza, resistencia y fragilidad en ciertos metales, como consecuencia de una deformación en frio

ESFUERZOS A LOS QUE SE SOMETEN LOS MATERIALES

Los esfuerzos son fuerzas internas (tensiones)  de resistencia que  experimenten los materiales y que evitan que esta se  deforme o rompa.

Compresión - Comprimir - Aplastar

Tracción - Estirar - Alargar

Torsión - Retorcer (Giro)

Flexión - Doblar - Curvar

Cortante - Cortadura - Cortar

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

PROPIEDADES ECOLÓGICAS

Son propiedades que están relacionadas con la mayor o menor nocividad del material para el medio ambiente.

Reciclables: son los materiales que se pueden reciclar, es decir su material puede ser usado para fabricar otro diferente.
Reutilizable: Se puede volver a utilizar pero para el mismo uso.
Tóxicos: estos materiales son nocivos para el medio ambiente, ya que pueden resultar venenosos para los seres vivos y contaminar el agua, el suelo o la atmósfera.
Biodegradables: son los materiales que la naturaleza tarda poco tiempo en descomponerlos de forma natural en otras sustancias.

SELECCIÓN DE MATERIALES

Al seleccionar un material para una determinada aplicación, habrá que tener en cuenta los siguientes factores:

  • Sus propiedades: dureza, flexibilidad, resistencia al calor.
  • Las posibilidades de fabricación: las máquinas y herramientas de las que se dispone, la facilidad con que se trabaja.
  • Su disponibilidad: la abundancia del material, la proximidad al lugar donde se necesita.
  • Su precio.
  • Su impacto sobre el medio ambiente: si contamina, o es tóxico, o biodegradable.

SELECCIÓN DE MATERIALES POR SUS PROPIEDADES

La propiedad que determina el material del que está fabricada la malla es la 
elasticidad

La propiedad que determina el material del que está fabricada la olla es la  conductividad térmica

La propiedad que determina el material del que están fabricados los faros es la 
transparencia y el parachoques la resistencia mecánica.
Hoy en día en cada aplicación es necesario elegir los materiales constituyentes de un determinado instrumento de una manera racional, teniendo en cuenta todos los factores que influyen en el producto final.

 

Exigencias:

  • Funciones que debe cumplir el material
  • Propiedades del mismo
  • Costos de las materias primas
  • Costos del proceso de fabricación
  • Condiciones de seguridad
  • Impacto sobre el medio ambiente
  • Reciclado de los residuos. 
  • etc.
     

Categorías:

  • Científico-tecnológicas
  • Económicas
  • Socio-ecológicas