TIPOS DE MATERIALES De forma muy general los materiales se pueden clasificar:
Metales y aleacciones: son los más faciles de reconocer. Su peculiaridad más destacable es el aspecto brillante una vez pulidos. A temperatura ambiente son todos sólidos excepto el mercurio. Ejemplo de ellos: hierro y acero, cobre níquel, titanio, etc, y sus aleaciones.
Polímeros: estan constituidos por macromoléculas naturales o sintéticas, cuyo principal componente es el carbono. Ejemplos: nailón, cloruro de polivinilo (PVC), metacrilato, etc.
Cerámicos: son aquellos materiales fabricados a partir de la arcilla y que han sido posteriormente cocidos. Ejempo: porcelana, gres, etc.
Vídrio: material cerámico que se obtiene a partir de la arena de cuarzo. Ejemplo: vidrio de sílice, vidrio sin sílice, etc.
Materiales compuestos: son el resultado de la unión de dos o más materiales a fin de obtener uma combinación de propiedades que no hallamos em los materiales constitutivos por separado. Ejemplo: hormigón, fibra de vidrio, etc.
PROPIEDADES DE LOS MATERIALES
Propiedades sensoriales: los materiales pueden producir algún efecto em uno de nuestros sentidos, como son la forma, el brillo, la textura y el color.
Propiedades ópticas: es la reacción del material cuando les incide sobre él la luz. Así tenemos:
Materiales opacos: no permitén pasar la luz. Materiales transparentes: dejan pasar la luz.
Materiales translúcidos: permitén que penetren la luz pero no dejan ver nítidamente a través de ellos.
Propiedades magnéticas: es la capacidad que tiene um material ferroso para ser atraido por um imán, así como las posibilidadesmagnéticas del imán seán
transferidas al metal.
Propiedades químicas: son las relativas a la oxidación y corrosión.
Oxidación es el proceso mediante el cual átomos traspasan electrones a otro átomo o molécula. Ejemplo: el acero y sus aleaciones.
Corrosión es la interacción de un metal con el medio que lo rodea, produciendo el consiguiente deterioro en sus propiedades tanto físicas como químicas.
Propiedades térmicas: describen el comportamiento del material frente al calor. Los metales son buenos conductores de calor. Los aislantes, son los materiales que evitán que el calor les atraviese, como por ejemplo: los plásticos, el algodón, etc. Propiedades eléctricas: Determinadas por la resistividad y conductividad propias del material.
ENSAYOS DE LOS MATERIALES ( Propiedades Mecánicas) Ensayos de Tracción
Es uno de los más importantes para determinar las propiedades mecánicas de cualquier material. Los datos obtenidos se pueden utilizar para comparar distintos materiales.
Consiste en estirar una probeta de dimensiones normalizadas, por medio de una máquina, a velocidad lenta y constante, obteniéndose de esta forma una curva tensión-deformación.
Tensión (σ) = fuerza aplicada a la probeta por unidad de sección. se mide en Pascales, P (N/m2)
Alargamiento o deformación (ε) = lo que se ha incrementado la longitud de la probeta.
Zona elástica = en ella la relación tensión-deformación es lineal. Módulo de Young (pendiente de la recta)
Ensayos de Dureza
La dureza es la resistencia de un material a ser rallado o penetrado, para comprobarla existen distintos métodos.
Método Brinell
Consiste en marcar sobre la superficie de la pieza una huella permanente mediante un penetrador esférico de acero durísimo, al que se le aplica una carga prefijada durante un tiempo concreto.
Las condiciones normales de ensayo son: D=10mm, F=3000Kg y t=15sg.
Método Vickers
Basado en el método Brinell , a diferencia que la punta con la que se marca la huella tiene forma de pirámide con base cuadrada y tiene 136º entre las caras.
Método Rockwell
La medida de la dureza se hace en función a la profundidad de la huella y no de la superficie.
Consiste en hacer girar rápidamente una probeta normalizada del material, al mismo tiempo que se deforma (flexión) debido a la fuerza F.
El número de revoluciones que ha girado antes de romperse se llama límite de fatiga.
Ensayos de Resiliencia
Consiste en determinar la energía necesaria para romper una probeta normalizada del material, mediante un impacto.
Se usa un péndulo, se anota la altura a la que se suelta, después de haber roto la probeta, la energía sobrante hará ascender el péndulo un ángulo β.
PROPIEDADES ELÉCTRICAS Materiales Conductores
Es un buen conductor de la corriente eléctrica si permite el movimiento de cargas eléctricas por su interior con facilidad. Ejemplo: los metales.
↓ Conductividad eléctrica si ↑Tª → aumentan los choques entre electrones
Materiales Superconductores
Tiene resistencia eléctrica nula. Se presenta en algunos materiales cuando su Tª es cercana a 0ºK ( -273ºC).
Materiales Semiconductores No son buenos conductores.
↑ Conductividad eléctrica si ↑Tª o lo dopamos.
Materiales Dieléctricos
Presenta mucha dificultad para el movimiento de las cargas. Almacenan carga eléctrica cuando aplicamos un campo eléctrico. Se usan en condensadores.
Capacidad Calorífica específica
Mide la facilidad con que un material modifica su Tª.
(cal/grºC) Q = energía (cal), m = masa (g), ∆T= variación de la Tª (ºC) Dilatación térmica
Al aumentar la Tª del material sus dimensiones aumentan.
(1/°C) ∆l = incremento de la longitud,l = longitud inicial,
∆T= variación de la Tª
Conductividad térmica
Cantidad de calor que se puede transmitir a través de un material.
(Q/t) = cantidad de calor por sg (cal/s). K= coeficiente de conductividad térmica A= área (cm2)
∆T= variación de la Tª
∆x= grosor del material (cm)
Ejercicio clase
Un vidrio de una ventana de 1cm de grosor, 1,2 m de ancho y 1,2m de ancho separa una habitación a 25ºC del exterior a 40ºC. Calcula la cantidad de calor que entra en un día a través de la ventana.
1. Al aplicar una fuerza axial de 22.241N a una barra de aluminio, de 1,283 cm de diámetro y 127 cm de longitud, adquiere una longitud de 127,318cm. Calcula:
a) La sección de la barra de aluminio. b) El esfuerzo aplicado.
c) La deformación producida.
d) El módulo de elasticidad del material.
2. En esta tabla te ofrecemos los datos de un acero con 0,2% de carbono. a) Representa la curva esfuerzo-deformación.
b) Determina el punto de fluencia.
c) Determina la resistencia máxima de tensión.
3. Esta gráfica muestra la curva esfuerzo-deformación de una aleación de titanio a tres temperaturas distintas:
a) Calcula el módulo de elasticidad y el punto de fluencia para cada temperatura.
b) Representa el módulo de elasticidad en función de la temperatura y explica la variación hallada
4. Una barra cilíndrica de acero de 300mm de longitud y 45mm de diámetro se somete a estiramiento por dos fuerzas unitarias. El valor del módulo de Young es de 20,6*104 MPa. Se pide:el alargamiento y la longitud de la barra si las fuerzas son de 111,33 KN.
5. ¿Qué cantidad de calor se debe aplicar a una barra de plata de 12kg para que eleve su temperatura de 22ºC a 90ºC, si su capacidad calorífica es de 0,056(cal/grºC)?
6. 600gr de hierro se encuentran a una temperatura de 20ºC. ¿Cuál será su temperatura final si se le suministran 8000cal? c=0,113(cal/grºC)
7. Determine el calor específico de una muestra metálica de 100gr que requiere 868 cal para elevar su temperatura de 50ºC a 90ºC.
8. La longitud de un cable de aluminio es de 30 m a 20°C. Sabiendo que el cable es calentado hasta 60 °C y que el coeficiente de dilatación lineal del
9. En el interior de un horno se coloca una barra de 300,5 m de longitud, a una temperatura To = 10 °C y su longitud final pasa a ser 300,65 m. Determinar la Tf del horno; sabiendo que: α = 13*10-6 1/°C.
10. Una placa de hierro de 2 cm de espesor tiene una sección recta de
5.000cm2. Una de las caras se halla a la temperatura de 150 ºC y la opuesta a 140 ºC. Calcular la cantidad de calor que se transmite por segundo. La conductividad térmica del hierro vale 0,115 cal/s.cm.ºC
