LOS PLÁSTICOS
La Unidad trata sobre los materiales plásticos: origen, propiedades,
clasificación y producción, con una metodología dinámica para fomentar el interés de los alumnos. Al final, se les plantea el diseño y la construcción de un pequeño útil de escritorio.
OBJETIVOS DE LA UNIDAD:
- Conocer el origen y la obtención de los materiales plásticos.
- Reconocer las propiedades que hacen de los plásticos un material tan versátil.
- Identificar los principales tipos de plásticos de su vida cotidiana. - Describir los procesos de fabricación de los plásticos.
- Realizar cálculos sencillos relacionados con el reciclaje de plásticos en Aragón.
- Investigar sobre los posibles métodos de reciclado de plásticos.
- Diseñar y construir un pequeño útil de escritorio con autonomía y creatividad, siguiendo las normas básicas de seguridad en el taller.
RELACIÓN CON LOS OBJETIVOS DE LA ETAPA:
1, 2, 3, 4, 5, 7, 10, 11, 12
CONTENIDOS DE LA UNIDAD:
- El origen de los materiales plásticos. - Polimerización.
- Propiedades generales de los plásticos.
- Clasificación de los plásticos (termoplásticos, elastómeros y termoestables). - Procesos de fabricación.
- Producción de residuos plásticos y reciclaje en Aragón. - Métodos de reciclaje de plásticos.
- Diseño de un objeto de plástico.
- Utilización de las herramientas y técnicas básicas para el trabajo de los plásticos.
RELACIÓN CON LOS CONTENIDOS DE LA ETAPA:
- Bloque 1.- Proceso de resolución de problemas tecnológicos. - Bloque 3.- Materiales de uso técnico.
- Bloque 4.-Técnicas de expresión y comunicación.
- Bloque 8.-Tecnologías de la información y de la Comunicación. Internet. - Bloque 9.- Tecnología y Sociedad.
CRITERIOS DE EVALUACIÓN:
- Describir las propiedades básicas de los materiales plásticos. - Identificar las aplicaciones más comunes de los plásticos.
- Realizar una pequeña investigación en casa, sobre los plásticos más comunes.
- Analizar y describir, de forma clara y comprensible, los procesos de conformado de los plásticos.
- Calcular porcentajes.
- Buscar información en Internet y elaboración de un resumen.
RELACIÓN CON LOS CRITERIOS DE EVALUACIÓN DE LA ETAPA:
1, 2, 3, 5, 6, 7, 11
COMPETENCIAS BÁSICAS
Esta Unidad contribuye a la adquisición de la competencia en el conocimiento y la interacción con el medio físico, mediante el conocimiento y comprensión de las propiedades y aplicaciones de los materiales plásticos, así como el desarrollo de las técnicas necesarias para conformarlos.
La Autonomía e iniciativa personal y la competencia cultural y artística se fomentan en la actividad de diseño y construcción de un útil de escritorio, en la que los alumnos siguiendo las fases del proceso, desarrollarán cualidades personales como la iniciativa, el espíritu de superación, la confianza en uno mismo…
Mediante el cálculo de porcentajes se contribuirá a mejorar la competencia matemática.
La contribución a la competencia lingüística se realiza durante toda la Unidad: en los ejercicios propuestos, en la descripción de los procesos de fabricación y en la elaboración del anteproyecto y el proyecto.
Por último, para desarrollar la competencia de tratamiento de la información y la competencia digital, los alumnos deben utilizar Internet en la fase de “Búsqueda de Información” del Anteproyecto, y en la determinación de los posibles métodos de reciclaje del plástico.
METODOLOGÍA
La lectura del capítulo1: El origen de los plásticos, será la introducción al tema. En él aparecen conceptos básicos como la obtención, la polimerización, las propiedades y la clasificación de los plásticos.
1.-El origen de los plásticos.
Los plásticos son materiales orgánicos, formados por polímeros
(macromoléculas) de carbono, junto a otros elementos como el hidrógeno, el oxígeno, el nitrógeno o el azufre.
Los plásticos se obtienen a partir de recursos naturales no renovables como el petróleo (4% de la producción), gas natural, carbón y sal común, a través de un proceso de polimerización de monómeros.
El primer plástico se creó en EEUU como resultado de un concurso realizado en 1860, cuando un fabricante de bolas de billar ofreció una recompensa a quien consiguiera un sustituto del marfil natural. Aunque el producto llamado celuloide, fabricado disolviendo celulosa de las plantas en una solución de alcanfor y etanol, no ganó el concurso, se empezó a utilizar para fabricar distintos objetos como mangos de
cuchillos y películas cinematográficas. El celuloide puede ser ablandado y moldeado de nuevo mediante calor, por lo que recibe el calificativo de termoplástico.
En 1909, un químico norteamericano sintetizó un plástico denominado
baquelita a partir de moléculas de fenol y formaldehído. La baquelita podía moldearse a medida que se formaba y cuando solidificaba resultaba duro, aislante de la
electricidad, resistente al agua y a los disolventes, pero fácilmente mecanizable. La baquelita posee un alto grado de entrecruzamiento de sus moléculas lo que le confiere la propiedad de ser un plástico termoestable, es decir, que no puede ablandarse y volver a moldearse como los termoplásticos.
En la década de 1930, químicos ingleses descubrieron que el gas etileno polimerizaba bajo la acción de calor y presión formando un termoplástico al que llamaron polietileno (PE).
Al reemplazar en el etileno un átomo de hidrógeno por uno de cloruro, se produjo el cloruro de polivinilo (PVC); un plástico duro y resistente al fuego, especialmente adecuado para cañerías.
En los años 30 también se desarrollaron otros plásticos como el poliestireno (PS), y el Nylon o poliamida (PA).
Tras la lectura, los alumnos pueden discutir las siguientes cuestiones por equipos.
¿En qué consiste la polimerización?
La Polimerización es un proceso químico en el que monómeros (compuestos pequeños) se agrupan entre sí dando lugar a una molécula de gran peso, llamada polímero
¿Por qué crees que los plásticos se utilizan en tantas aplicaciones? Por sus propiedades (deben citar las que conozcan).
¿Qué tipos de plásticos existen?. ¿En qué se diferencian?
Del texto se deduce que existen dos tipos de plásticos: termoplásticos y termoestables. Los termoestables no pueden ablandarse mediante calor y volver a moldearse.
Para conocer las propiedades de los plásticos, los alumnos interactuarán con la animación y copiarán su comportamiento en la guía del alumno.
2.-Propiedades de los plásticos.
Antes de explicar los plásticos más comunes en la vida cotidiana, los alumnos realizarán una pequeña investigación en casa. Ésta consiste en reunir varios elementos fabricados con plástico, en los que aparezca el símbolo, agrupar aquéllos que tengan el mismo símbolo y completar la tabla.
Los alumnos observarán que en la mayoría de los plásticos aparece el símbolo de reciclable.
3.-Tipos de plásticos
Realiza una pequeña investigación.
1º.-Reúne elementos hechos con plástico (envases, bolsas,…) en los que aparezca su símbolo.
2º.-Clasifica los plásticos según su símbolo. 3º.-Completa la siguiente tabla:
SÍMBOLO ELEMENTO/S COLOR/ES APLICACIONES
PET BOTELLA DE
AGUA
TRANSPARENTE CONTENER BEBIDAS
La clasificación y utilización de los plásticos más comunes se trabajará de forma interactiva con la animación. Para ver una aplicación de cada plástico hay que situarse con el ratón encima.
Los plásticos se clasifican en : termoplásticos, elastómeros y termoestables.
- Los termoplásticos se reblandecen con el calor y adquieren fácilmente formas que mantienen al enfriarse. Pueden fundirse y moldearse varias veces, es decir, son reciclables. La configuración de sus moléculas es lineal o ramificada.
o Polietileno (PELD/PEHD): Bolsas, recipientes, conducciones de agua…
o Poliestireno (PS): Vasijas y envases; expandidos se usan como protectores en embalajes y planchas aislantes (corcho blando).
o Poliamida (PA)/ Nylon: Fibra textil, cuerda y piezas rígidas.
o Teflón (PTFE): Recubrimiento de sartenes y cojinetes.
o Polietileno Tereftalato (PET): Envases alimenticios, botellas para bebidas…
o Policloruro de vinilo (PVC): Canalizaciones, aislantes eléctricos, tejidos impermeables…
o Polipropileno (PP): Cajas y estuches con tapa abatible, cordeles, jeringuillas y envases alimenticios.
o Policarbonato (PC): Discos compactos, cascos de protección, cristales de seguridad y biberones.
o Metacrilato (PMMA): Ventanas de aviones y barcos, pilotos de automóviles….
- Los elastómeros poseen gran elasticidad, llegando a deformaciones de hasta ocho veces su tamaño original y recuperando su forma una vez que cesa la fuerza que los deforma.
Esta elasticidad es debida a la disposición en forma de red de malla con pocos enlaces en la que ordenan sus macromoléculas.
o Caucho (CA): Neumáticos, mangueras, juntas de estanqueidad, artículos de goma….
o Neopreno (PCP): Correas industriales, trajes de submarinismo…
o Poliuretano (PUR): Prendas de vestir elásticas (lycra o elastán), cintas transportadoras de la industria, mangueras de agua. En forma de espuma para asientos y colchones.
o Silicona (SI): Juntas y cierres herméticos.
- Los termoestables se conforman por calor y presión una vez, adquiriendo una consistencia interna que les da rigidez y resistencia a altas temperaturas. Esto se debe a que sus macromoléculas se entrecruzan formando una red de malla cerrada.
o Fenoles (PF) (A este grupo pertenece la baquelita): Aislantes eléctricos, interruptores, bases de enchufe, botones de mando, asas y mangos aislantes.
o Aminas (Urea (UF)/Melamina (MF)): Interruptores, clavijas y recubrimiento de tableros.
o Resinas de poliéster (UP): Aislantes, fibras y tejidos. Con fibra de vidrio se usa en depósitos, embarcaciones, piscinas…
o Resina epoxi (EP): Aislantes, revestimientos y adhesivos. Con fibra de vidrio o de carbono se emplea para fabricar material deportivo y alas de aviones.
¿Podemos emplear polietileno (PE) para fabricar la tapadera de una sartén? ¿Por qué?
No, porque su temperatura de fusión es baja, deberíamos emplear un termoestable.
¿Los termoestables se pueden reciclar?
No, porque sólo pueden conformarse por calor y presión una vez. Únicamente pueden ser recuperados energéticamente, mediante su incineración.
Identifica los tipos de plásticos con los que pueden estar fabricados los siguientes objetos:
Neumático Caucho (CA) Tubería Policloruro de Vinilo
(PVC)
Botella de Agua Polietileno Tereftalato
(PET)
Encimera Melamina (MF)
Estuche con tapa Polipropileno (PP) Jersey Poliamida (PA)
Enchufe Fenoles (PF) Asiento de espuma Poliuretano (PUR)
Casco de bici Policarbonato (PC) Bolsas Polietileno (PELD)
Bandeja de corcho blanco
Poliestireno expandido (PS)
Traje de buceo Neopreno (PCP)
Los alumnos, agrupados por equipos, visualizarán uno de los procesos de fabricación. A continuación lo describirán paso a paso y serán los encargados de explicar al resto de la clase el proceso de fabricación asignado.
4.-Procesos de Fabricación
Fabricación con termoplásticos 1.- Inyección
Los gránulos funden por efecto del calor. El pistón inyecta el
plástico fundido en el molde, donde solidifica con la forma deseada.
2.-Extrusión
Un tornillo sinfín
presiona y obliga a salir a la masa por la
boquilla. Se obtiene una pieza continua, de gran longitud y poca sección.
3.-Soplado
El molde se abre por la mitad y se introduce una preforma previamente calentada. Seguidamente se cierra el molde y se introduce aire a presión. El plástico adquiere la forma interior del molde.
4.-Vacío Se coloca una plancha fina de
material plástico sobre un molde. Las resistencias de la parte superior la calientan, y por la parte inferior se aplica el vacío; la lámina adquiere la forma del molde pegándose a sus paredes.
Fabricación con termoestables Prensado
La pieza de plástico adquiere la forma del molde cuando se aplica presión y calor.
¿Con qué procedimiento se han fabricado estos objetos?
- Tubería: Extrusión - Bandeja de bombones: Vacío - Botella: Soplado - Parachoques: Inyección
En la siguiente actividad se pretende concienciar a los alumnos en el reciclaje de los materiales plásticos, dándoles a conocer los datos y los objetivos del Departamento de Medio Ambiente del Gobierno de Aragón.
5.-Plan de reciclado de plásticos en Aragón
El modelo de gestión propuesto incluye la recogida selectiva, la recuperación y el reciclado de las fracciones separadas, con el objetivo de lograr un aprovechamiento máximo de los materiales contenidos en los residuos.
Se ha estimado que la generación de residuos domiciliarios en Aragón es de
1,2 Kgr/hab-día.
AGRUPACIÓN COMARCA Nº habitantes
Alto Gállego 12.593
Hoya de Huesca/Plana de Uesca 61.659 HUESCA La Jacetania 17.299 Cinca Medio 22.683 La litera/La llitera 18.720 Ribagorza 12.263 Sobrarbe 6.903 BARBASTRO Somontano de Barbastro 23.141
Bajo Cinca/Baix cinca 22.961 FRAGA
Monegros 20.972
Campo de Borja 14.344
Cinco Villas 32.599
Ribera Alta del Ebro 23.114
EJEA Tarazona y el Moncayo 14.346 Aranda 8.054 Campo de Daroca 6.450 Comunidad de Calatayud 40.484 CALATAYUD Valdejalón 24.579 Campo de Belchite 5.336 Campo de Cariñena 10.715
Ribera Baja del Ebro 9.292
ZARAGOZA
Zaragoza 670.239
Andorra-Sierra de Arcos 11.138
Bajo Aragón 27.705
Bajo Aragón-Caspe/Baix
Aragó-Casp 12.658 Bajo Martín 7.290 ALCAÑIZ Matarraña/Matarranya 8.739 Comunidad de Teruel 43.854 Cuencas Mineras 9.477 Gúdar-Javalambre 8.053 Jiloca 13.800 Maestrazgo 3.691 TERUEL Sierra de Albarracín 4.939
Fuente: Plan de Gestión Integral de los Residuos de Aragón. G.I.R.A. (2005-2008)
Calcula la cantidad de toneladas métricas de residuos domiciliarios por año, que se producen en tu comarca.
Si el 14,19% en peso de los residuos domiciliarios son materiales plásticos ¿cuántas Tm se generan?
El objetivo de reciclaje del G.I.R.A. a 31 de diciembre de 2008, es que se recicle en 22,5% en peso de los plásticos. ¿Cuántas Tm se deben recuperar en tu Comarca? ¿y en Aragón?.
Las siguientes actividades pueden plantearse como trabajo individual para casa. Investiga cuáles son los posibles métodos de reciclaje de los materiales plásticos.
¿Crees que es importante reciclar plástico?. ¿Por qué?
La última parte de la Unidad consiste en diseñar y construir de forma individual un pequeño objeto de escritorio, siguiendo las fases de diseño de productos. En la animación se muestra paso a paso el proceso.
Diseña y Construye un objeto con materiales plásticos.
ANTEPROYECTO
1.1.- Analizar el problema.
1.2.-Definir la función del diseño.
En esta fase debe establecerse el objetivo del diseño.
1.3.-Buscar información
El siguiente paso es averiguar cómo otras personas han resuelto un problema similar. Las fuentes de búsqueda pueden ser: libros y revistas, tiendas, Internet…
1.4.-Establecer las condiciones que debe cumplir
En esta fase se deben escribir las especificaciones que debe cumplir el diseño.
1.5.-Buscar posibles soluciones y elegir la mejor.
Es la última fase del Anteproyecto, en la que el alumno debe expresar con varios bocetos su creatividad.
PROYECTO
Una vez elegido el diseño final, se debe confeccionar el documento
PROYECTO, que estará formado por la memoria, los planos y la planificación.
CONSTRUCCIÓN
Se ha propuesto la construcción del objeto con metacrilato porque es fácil encontrarlo en las cristalerías, no obstante, podría realizarse con otros termoplásticos.
El cortado de los plásticos debe hacerse con un cutter especial, que también puede encontrarse en las cristalerías.
Una vez marcadas las líneas de doblado con rotulador permanente, se acercará el plástico al calentador (se puede utilizar una estufa eléctrica), y habrá que moverlo continuamente para que el calor se reparta uniformemente por toda la línea. El doblado se realiza sin aplicar apenas fuerza, por lo que es conveniente dejarles unos trozos de deshecho previamente, para que ensayen el doblado.
EVALUACIÓN
Es la última etapa, en la que los alumnos y el profesor valoran la funcionalidad, estética, etc del objeto construido.
