El proceso de transformación y el ciclo de vida de un producto tecnológico.

Procesos de transformacion de los materiales y el ciclo de vida de los productos tecnologicos

 PROCESOS DE TRANSFORMACION DE LOS MATERIALES

 La transformación de los materiales se puede definir como el proceso por el cual se realiza la extracción de la materia prima, la cual es transformada en las fábricas e industrias para desarrollar un producto y poder ser utilizado por los seres humanos cumpliendo diferentes funciones.

PROCESO DE FABRICACION DEL PLASTICO

Inyección

Con el material fundido, se inyecta en un molde a alta presión a través de un orificio llamado ‘

compuerta’. Las cavidades de éste forman la geometría de la pieza a realizar. Una de las 

características de este proceso es el tiempo empleado. Este método de fabricación es ideal 

para series grandes de piezas.

 

Soplado

Este proceso se basa en la expansión del material en una concavidad determinada. mediante

la presión ejercida por el aire, se obtiene la geometría deseada. Es ideal para series grandes 

ya que el tiempo de fabricación es realmente bajo.

 

Extrusión

Este proceso se basa en el flujo continuo de presión y empuje del material en un molde. El 

polímero se introduce por un cabezal mientras todo gira en un horno a una temperatura 

determinada. El material polimérico es alimentado por medio de una tolva en un extremo de 

la máquina.

 

Moldeo rotacional o rotomoldeo

Este método de transformación de plásticos, habitualmente Polietileno, permite fabricar 

cuerpos huecos de gran variedad de tamaños, formas y texturas. Generalmente es utilizado, 

y se asocia, a la manufactura de depósitos y tanques de plástico, pero debido a los avances 

técnicos ocurridos en las últimas décadas, su aplicación en otros sectores es cada vez 

mayor.

El moldeo rotacional consiste en hacer girar un molde en dos planos simultáneamente 

mientras contiene el material fundido. Primero el material es cargado en polvo en una 

medida 

determinada y posteriormente introducido al horno. Tras ello, pasa a una cámara para ser 

enfriado. Finalmente se desmoldea obteniendo la geometría deseada. Esta tecnología es 

idea para series cortas ya que la inversión inicial del molde es muy inferior.

 

Otros

Aunque los ya mencionados procesos son lo más utilizados, también existen otras 

tecnologías. Entre ellas, Calandreo, Inmersión, Compresión, Termoconformado, Doblado, 

Corte, Torneado o Barrenado.

Ciclo de vida de los productos tecnologicos

1. INTRODUCCIÓN

En la etapa de introducción, después de elaborar el plan de marketing, el producto es lanzado por primera vez al mercado, nos encontramos ante una primera etapa llena de incertidumbre y de riesgo. Además es la etapa del ciclo de vida de un producto que conlleva un mayor coste, ya que se produce el primer acercamiento del producto al consumidor en el que se contempla tanto los estudios de mercado previos  y el desarrollo del propio producto, como la inversión en campañas de comunicación y acciones de marketing promocional.

Normalmente en esta etapa, la demanda es inferior a la oferta, puesto que el mayor porcentaje de las ventas provienen de los consumidores más innovadores y los early adopters, que son los que aceptan un mayor riesgo ante la compra y les entusiasma experimentar con nuevos productos.

La clave en esta etapa del ciclo de vida de un producto consiste en definir y trabajar el posicionamiento e investigar la respuesta del mercado hacia el producto, para si fuera necesario reaccionar con agilidad y poder reorientar las estrategias.

2. CRECIMIENTO

En la fase de crecimiento, el producto se posiciona en el segmento definido, y comienza a ser aceptado por los consumidores. Esto provoca que las ventas y por tanto los beneficios vayan in crescendo.

Normalmente, el aumento de los beneficios se produce debido a que los costes de fabricación se reducen bien por las economías de escala o bien por la adquisición de experiencia en la fabricación.

A pesar de esto, la competencia en esta segunda etapa del ciclo de vida de un producto no suele ser muy intensa. Es probable que hayan aparecido nuevos competidores, pero estos nuevos players tratarán de diferenciar su producto y de comenzar a construir su posicionamiento de marca.

La clave en esta etapa consiste en reforzar el posicionamiento y en realizar modificaciones para poder adaptar el producto a la demanda creciente.

3. MADUREZ

La etapa de madurez se produce cuando el producto ha alcanzado la cima en cuanto a cuota de mercado. Esta etapa, la tercera del ciclo de vida de un producto, suele tener una duración más amplia que el resto.

Las ventas siguen aumentando, pero a un ritmo más lento y decreciente, hasta que llega el punto que se estabilizan y posteriormente comienzan a detenerse

En esta etapa la competencia ya es considerable, por lo que no se ha de competir únicamente en precios, sino que además se deben identificar y trabajar otros factores relevantes para los consumidores, para conseguir realmente un producto y una propuesta de valor diferenciada.

La clave en esta etapa está en anticiparse a la caída de las ventas buscando propuestas e innovaciones que vuelvan a hacer el producto atractivo para lograr sostener las ventas.

4. DECLIVE

Ninguna empresa quiere llegar a la fase de declive, puesto que se trata de la última etapa del ciclo de vida de un producto. Las ventas comienzan a disminuir gradualmente debido a que el producto ha sido sustituido por otras opciones más atractivas para los consumidores.

Los beneficios pueden convertirse en pérdidas y, por tanto, que el producto deje de ser rentable para la empresa, si no se toman las medidas necesarias.

En esta fase suelo recomendar que se retire el producto del mercado, ya que existen pocas oportunidades de lograr una reanimación del mismo.

La clave en esta etapa consiste en minimizar la inversión y planificar acciones donde se tenga en cuenta diferentes vertientes: reemplazar el producto o modificarlo para enfocarlo nuevamente en el mercado.

ciclo de vida del televisor

introduccion

Las ventas son reducidas y su crecimiento lento. La creación de la demanda en esta etapa está cargada de incertidumbre y riesgos, ya que el producto aún es poco conocido. Su duración depende de la complejidad del producto, de su grado de novedad, de su adaptación a las necesidades del consumidora.

CRECIMIENTO

La demanda empieza a acelerarse y el tamaño del mercado total crece rápidamente. En esta etapa, el producto ya ha sido aceptado por el mercado, la inversión es cuantiosa para financiar la expansión tanto del sistema productivo como de la comercialización, y aumentan las empresas competidoras atraídas por el incremento rápido de las ventas.

MADUREZ

Saturación del mercado, la demanda apenas crece y, si lo hace, es en su mayor parte debido a las tasas de reposición del producto y de formación de nuevas unidades de consumo hasta alcanzar un nivel estable. En esta fase se reducen los costes de fabricación, se ofrece una gama más amplia de producto para hacer frente a segmentos diferenciados, los beneficios por unidad empiezan a disminuir, aunque pueden estarse alcanzando los mayores beneficios totales.

DECLIVE

El producto empieza a perder atractivo para los consumidores, que ya empiezan a ser atraídos por nuevos productos que satisfacen la misma necesidad de forma más completa, y como consecuencia las ventas descienden. La oferta superará a la demanda, se reduce el número de empresas que producen el producto así como su gama, la competencia intensa reduce los precios y la rentabilidad. Se plantea la eliminación del producto y su sustitución por una innovación

IMPACTOS AMBIENTALES

Contaminación por ruido, erosión de los terrenos donde se ubican sus antenas, alteración del paisaje debido a la contribución de antenas de transmisión, aumento de contaminación del aire al requerir de mayor cantidad de electricidad (cuando sea el caso de termoeléctricas), alteración del recubrimiento vegetal (antenas de transmisión en cerros), modificación de campos magnéticos y radiactividad de fondo

MATERIALES QUE SE PUEDEN REUTILIZAR DE LA TELEVISIÓN

El cristal de la pantalla, placas de circuitos internos, el plástico, el cobre ,el aluminio,

Que hacen con estos materiales los derriten y los convierten en otros productos

El cristal de la pantalla contiene niveles tóxicos de plomo y pueden ser tóxicos para la salud por eso no se no se deben desmantelar estos aparatos en la casa .

        LOS MATERIALES Y SUS PROPIEDADES 

         FISIO-QUÍMICAS Y MECÁNICAS

QUE SON LOS MATERIALES?

Los materiales son los elementos que se necesitan para fabricar un objeto. Los objetos que nos rodean están fabricados por diversos materiales. La fabricación de los objetos puede ser hecha por uno o más materiales. Según su procedencia hay dos tipos de materiales, estos pueden ser naturales o artificiales.

• Materia prima son las sustancias que se extraen directamente de la naturaleza. Las tenemos de origen animal, (la seda, pieles, etc.); vegetal, (madera, corcho, algodón, etc.) y mineral, (arcilla, arena, mármol, etc.).

• Los materiales Son las materias primas transformadas mediante procesos físicos y/o químicos, preparadas y disponibles para fabricar productos. Ejemplo de Materiales son los tableros de madera, el plástico, láminas de metal, vidrio,…

• Los productos tecnológicos son los objetos producido por el ser humano para satisfacer sus necesidades y mejorar su calidad de vida: una mesa, una estructura, un vestido, etc…

El proceso para la obtención de un producto tecnológico se podría resumir de la siguiente forma: primero extraemos la materia prima de la naturaleza, posteriormente se transforma en un material, y con los materiales elaboramos el producto tecnológico final.

LOS MATERIALES NATURALES Y ARTIFICIALES

Los materiales naturales son los que se encuentran en la naturaleza. Se clasifican según su origen, animal, vegetal o mineral. Ejemplos:

• Madera
• Piedras
• Algodón
• Lana
• Carbón
• Cobre
• Arena
• Petróleo

 

Los materiales artificiales son los elaborados por los seres humanos. Ejemplos:

• Plástico
• Papel
• Cartón
• Vidrio
• Goma
• Porcelana

Para crear un producto mediante un material artificial se realiza el siguiente proceso:

• Extracción de la materia prima de la naturaleza
• Transformación de la materia prima en material artificial
• Fabricación del producto final

PREGUNTA VERDADERO-FALSO

Los materiales naturales se encuentran de forma ilimitada en la naturaleza.

 Verdadero  Falso

Los materiales sintéticos se obtienen a partir de los materiales naturales.

 Verdadero  Falso

Los materiales sintéticos se obtienen mezclando los naturales.

 Verdadero  Falso

El hombre está buscando nuevos materiales naturales para afrontar las exigencias que conlleva el avance tecnológico.

 Verdadero  Falso

El plástico es un material natural porque proviene del petróleo, y el petróleo se encuentra en la naturaleza.

 Verdadero  Falso

El lino es un material artificial porque el hombre tiene que plantarlo y cultivarlo.

 Verdadero  Falso

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

Las Propiedades de los materiales son el conjunto de características que hacen que el material se comporte de una manera determinada ante estímulos externos como la luz, el calor, las fuerzas, el ambiente, etc.…

Los materiales que se necesitan para elaborar un determinado producto se diferencian entre sí y los vamos a elegir en función de sus propiedades.

Las propiedades de los materiales se pueden agrupar en base a distintos criterios. Nosotros, desde un punto de vista técnico, vamos a establecer la siguiente clasificación:

• Propiedades sensoriales
• Propiedades físico químicas
• Propiedades mecánicas
• Propiedades tecnológicas

PROPIEDADES FISIOQUIMICAS

Son las que nos informan sobre el comportamiento del material ante diferentes acciones externas, como el calentamiento, las deformaciones o el ataque de productos químicos.

Estas propiedades son debidas a la estructura microscópica del material; es la configuración electrónica de un átomo la que determina los tipos de enlaces atómicos y son éstos los que contribuyen a forjar las propiedades de cada material.

CALOR ESPECIFICO

Es la cantidad de energía necesaria para aumentar 1ºC la temperatura de un cuerpo.

Indica la mayor o menor dificultad que presenta dicha sustancia para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor.

CONDUCTIVIDAD ELECTRICA

Es la capacidad de un cuerpo de permitir el paso de la corriente eléctrica a su través.

Según esta propiedad los materiales pueden ser conductores (cobre, aluminio), aislantes (mica, papel) o semiconductores (silicio, germanio).

El ejemplo de la tijera de electricista es muy representativo. Utiliza un material conductor para lo que es la tijera, debido a sus propiedades de resistencia mecánica, pero un material aislante en la zona donde las agarramos, para evitar problemas de descargas eléctricas cuando las utilizamos.

CONDUCTIVIDAD TERMICA

El material del que están hechas las sartenes, ollas..., debe ser conductor térmico, para que transmita el calor desde el fuego hasta los alimentos.Es la capacidad de un cuerpo de permitir el paso del calor a su través.

MAGNETISMO

Según el comportamiento ante los campos magnéticos, los materiales pueden ser:

• diamagnéticos (oro, cobre), cuando se oponen a un campo magnético aplicado, de modo que en su interior se debilita el campo
• paramagnéticos (aluminio, platino) cuando el campo magnético en su interior es algo mayor que el aplicado
• ferromagnéticos (hierro, níquel) cuando el campo se ve reforzado en el interior de los materiales. Estos materiales se emplean como núcleos magnéticos en transformadores y bobinas en circuitos eléctricos y electrónicos.

OPTICAS

Un material puede ser transparente, (vidrio, celofán) cuando permite ver claramente objetos situados tras él, traslúcido (alabastro, mármol) cuando deja pasar la luz pero no permite ver nítidamente a su través y opaco (madera,cartón) cuando impide que la luz lo atraviese.Son las que determinan la aptitud de un material ante el paso de la luz a su través.

PESO ESPECIFICO

Es la relación entre la masa y el volumen de un material, y se conoce con el nombre de densidad.

DENSIDAD DE ALGUNOS MATERIALES (kg/m3)
Madera de abeto	430	Aluminio	2.680
Aceite de oliva	915	Titanio	4.450
Agua destilada	1.000	Acero fundido	7.880
Ácido sulfúrico	1.848	Cobre	8.900
Magnesio	1.740	Plomo	11.340

DILATACION TERMICA

Es la variación de dimensiones que sufren los materiales cuando se modifica su temperatura.

COEFICIENTE DE DILATACIÓN LINEAL (ºC-1)
Vidrio	8.4 10-6	Madera	3.9 10-6
Acero	1.2 10-5	Fundición	1.3 10-5
Cobre	1.7 10-5	Zinc	3.1 10-5

PUNTO DE CONGELACION

Es la temperatura a la cual un líquido se transforma en sólido.El agua, por ejemplo, tiene su punto de congelación, como todos sabemos, en 0ºC.

PUNTO DE EBULLICION

Es la temperatura a la cual un líquido se transforma en gas.

PUNTO DE FUSION Es la temperatura a la cual un cuerpo en estado sólido se transforma en líquido.

TEMPERATURA DE FUSIÓN (ºC)
Fósforo	44	Vidrio	450
Azufre	111	Aluminio	660
Estaño	231	Cobre	1083
Plomo	327	Hierro	1539
Zinc	419	Titanio	1800

RESISTENCIA A LA CORROSION

La corrosión es el comportamiento que tienen los materiales al estar en contacto con determinados productos químicos, especialmente ácidos en ambientes húmedos.

Resistencia a la oxidación

La oxidación es la capacidad de los materiales a ceder electrones ante el oxígeno de la atmósfera.

RESISTENCIA A LA OXIDACION

La oxidación es la capacidad de los materiales a ceder electrones ante el oxígeno de la atmósfera.

¿Te imaginas que pasaría si, cuando hiciera mucho calor, las vías del tren se dilataran?

Pues si, como hemos visto, con el calor las vías aumentarían su longitud, con lo que se "abombarían", y el tren...

Para evitar este problema se ponen unas juntas de dilatación (espacios sin material), que se "rellenan" cuando el material se dilata, con lo que las vías no sufren ninguna deformación.

Esta misma solución se adopta en los puentes. Todos, cuando vamos en coche y pasamos por un puente, nos hemos dado cuenta de que hay unos pequeños baches que cruzan la calzada. Ahí están "escondidas" las juntas de dilatación.

PREGUNTA DE SELECCION MULTIPLE

¿Qué propiedades físico-químicas son determinantes a la hora de elegir el material para construir una cazuela?

El punto de fusión

El coeficiente de dilatación

Conductividad térmica

A nadie nos gustaría que cuando estuviésemos cocinando la cazuela se nos "derritiese", por lo que es importante tener en cuenta el punto de fusión.

El coeficiente de dilatación no es una propiedad determinante. El material se dilatará puesto que se calienta, pero a nadie le importa si su cazuela se hace "un poco más grande".

La conductividad térmica es la propiedad más importante. La cazuela debe "pasar" el calor del fuego hasta los alimentos, para que éstos se cocinen.

¿Qué propiedades físico-químicas son determinantes a la hora de elegir el material para construir una silla para el jardín?

Peso específico

Conductividad térmica

Resistencia a la oxidación

Nos interesa que la silla pese poco, porque la vamos a cambiar muchas veces de sitio, así que el material del que esté hecha ha de tener un peso específico pequeño.

También habría que considerar que, cuando nos sentemos en ella después de haber estado al sol, no nos quememos: por tanto deberá tener poca conductividad térmica.

Debemos considerar también que va a estar a la intemperie, soportando lluvia, humedad..., por lo que el material del que esté hecha debe ser resistente a la oxidación.

¿Qué propiedades físico-químicas son determinantes a la hora de elegir el material para construir una puerta?

Conductividad eléctrica

El coeficiente de dilatación

Ópticas

El que conduzca o no la corriente eléctrica no es, en principio, significativo.

Si el coeficiente de dilatación es grande, en verano la puerta se nos dilataría y sería dificultoso el abrirla y cerrarla, por lo tanto éste debe ser pequeño.

Normalmente una puerta nos aisla de algo, por lo que ésta debe estar hecha de un material opaco, que no permita ver lo que hay al otro lado. Las propiedades ópticas son, por tanto, importantes también.

PROPIEDADES MECANICAS

 son las que describen el comportamiento de un material ante las fuerzas aplicadas sobre él, por eso son especialmente importantes al elegir el material del que debe estar construido un determinado objeto.

PROPIEDADES MECANICAS TENACIDAD/FRAGILIDAD

Ponemos estas dos propiedades juntas porque son "opuestas".

• Tenacidad es la capacidad de un material de soportar, sin deformarse ni romperse, los esfuerzos bruscos que se le apliquen.

• Fragilidad es la facilidad para romperse un material por la acción de un impacto.

ELASTICIDAD/PLASTICIDAD

• Elasticidad es la capacidad de algunos materiales para recobrar su forma y dimensiones primitivas cuando cesa el esfuerzo que les había deformado.

• Plasticidad es la aptitud de los materiales de adquirir deformaciones permanentes, es decir de no recobrar su forma y dimensiones primitivas cuando cesa el esfuerzo que les había deformado.

DUREZA

Dureza es la oposición que presenta un material a ser rayado por otro.

FATIGA

La fatiga es una propiedad que nos indica el comportamiento de un material ante esfuerzos, inferiores al de rotura, pero que actúan de una forma repetida.

PREGUNTA VERDADERO-FALSO

Un material tenaz puede ser elástico.

 Verdadero  Falso

Un material duro no tiene por qué ser tenaz.

 Verdadero  Falso

Un material elástico no puede ser plástico.

 Verdadero  Falso

PROPIEDADES TECNOLOGICAS

son las que nos indican la disposición de un material para poder trabajar con él o sobre él.

DUCTILIDAD

Es la propiedad que presentan algunos metales de poder estirarse sin romperse, permitiendo obtener alambres o hilos.

MALEABILIDAD

Es la posibilidad que presentan algunos metales de separarse en láminas delgadas sin romperse.

RESILIENCIA

Es una medida de la energía que se debe aportar a un material para romperlo.

RESISTENCIA MECANICA

Es la capacidad que tiene un material de soportar los distintos tipos de esfuerzo que existen sin deformarse permanentemente.

SOLDABILIDAD

Es la posibilidad que tienen algunos materiales para poder ser soldados.

COLABILIDAD

Es la aptitud que tiene un material fundido para llenar un molde.

MECANIBILIDAD

Es la facilidad de algunos materiales para ser mecanizados por arranque de viruta. También se le llama maquinabilidad.

ACRITUD

Es el aumento de dureza y fragilidad que adquieren los materiales cuando son deformados en frio.

PREGUNTA DE SELECCION MULTIPLE

¿En qué situaciones tendremos que tener en cuenta la acritud de un material?

Cuando va a ser conformado en un torno

Cuando va a ser conformado por forja

Cuando va a ser conformado por fundición.

La maleabilidad es:

La propiedad de separarse un material en láminas.

La propiedad de estirarse un material en hilos.

La capacidad de un material de llenar un molde.

Un material que tiene colabilidad tiene mecanibilidad.

Siempre

Algunas veces

Nunca

PROPIEDADES SENSORIALES

son aquellas que están relacionadas con la impresión que causa el material en nuestros sentidos.

Son propiedades sensoriales el color, el brillo, el olor y la textura.

              DIFERENTES BRILLOS

DIFERENTES TEXTURAS

PREGUNTA VERDADERO-FALSO

Responde a estas sencillas preguntas sobre las propiedades sensoriales

Las propiedades sensoriales no son importantes a la hora de seleccionar un material para construir algo.

 Verdadero  Falso

El que el cristal de una ventana sea transparente hace referencia a una propiedad sensorial.

 Verdadero  Falso

Las propiedades sensoriales son "subjetivas" y no se pueden medir.

 Verdadero  Falso

PROPIEDADES ECOLOGICAS 

son aquellas relacionas con el impacto que producen los materiales en el medio ambiente tanto en su fabricación, durante su ciclo de vida y cuando dejan de ser útiles

RECICLABILIDAD

Característica que tienen los materiales que se pueden reciclar, es decir, los materiales que pueden ser usados para fabricar otros diferentes.

REUTILIZABILIDAD

Cuando se puede volver a utilizar el material para el mismo uso.

TOXICIDAD

Propiedad de algunos materiales de ser nocivos para el medio ambiente, ya que pueden resultar venenosos para los seres vivos y contaminan el agua, el suelo o la atmósfera.

BIODEGRABILIDAD

Materiales que la naturaleza tarda poco tiempo en descomponerlos de forma natural en otras sustancias.

MATERIALES

 

LA MADERA

es uno de los materiales empleado desde el inicio de su existencia por el ser humano, junto con la piedra, pieles y huesos. Al descubrirse el fuego, hace cientos de miles de años, la madera empezó a utilizarse como combustible. Más adelante, se elaboraron utensilios y armas. Las primeras viviendas, las cabañas, se construyeron con piedra y ramas.

Debido su buena resistencia mecánica la madera pronto se empleó para construir elementos estructurales como vigas y soportes. En los últimos cien años se usa también para fabricar la pasta de papel, que hasta entonces de elaboraba a partir de paños de lino y algodón.

COMPOSICION DE LA MADERA

En la actualidad sus usos principales son:

Como combustible. Es la fuente de energía principal fundamentalmente en los países menos desarrollados para obtener calor y cocinar alimentos.

En la construcción. En estructuras, cerramientos, carpintería y embarcaciones.

En muebles, objetos y utensilios

Para la obtención de derivados como papel, cartón, …

Aunque en la actualidad ha sido sustituida por otros materiales en muchas aplicaciones, sigue siendo un material de elección predominante en la construcción y la minería.

En los países pobres continúa siendo la fuente fundamental de energía.

Corteza. Es una capa impermeable que recubre el árbol protegiéndole de agentes atmosféricos exteriores.

Cambium. Está constituida por células alargadas, que se transforman en nuevas células, las de la zona interior de madera nueva (xilema) y las de la cara externa de líber (floema). Es la zona encargada del crecimiento y desarrollo del árbol.

Albura. Es la madera joven del árbol y está irrigada por mayor cantidad de savia, lo que la hace más vulnerable a la carcoma. Con el tiempo se convierte en madera más dura.

Duramen. Es la madera con dureza y consistencia, formada por tejidos que han alcanzado su total desarrollo procedentes de la transformación de la albura.

Núcleo o médula. Es la parte central y más vieja del árbol. Está formada por células tubulares sin prácticamente agua, que ha sido sustituida por resinas.

  

PROPIEDADES DE LA MADERA

Fácil mecanización

Densidad entre 300-800 kg/m3 según la especie. Es, excepto raras excepciones menos denso que el agua y, por lo tanto, flota sobre ella.

Dureza y resistencia. Son propiedades variables en función de la especie, pero en general podemos decir que los árboles caducifolios tienen en su interior menos contenido de agua y, por lo tanto, presentan una mayor dureza y resistencia mecánica. Los árboles de hoja perenne, por el contrario, tienen mayor presencia de agua y consecuentemente son más blandos y con menor resistencia.

Flexibilidad. Presenta en general una gran flexibilidad en el sentido de la veta, pudiendo doblarse fácilmente mediante calor o humedad.

Fendabilidad. La madera se puede partir de forma fácil en el sentido de la veta, de las fibras.

Higroscopicidad. Tiene la madera una gran capacidad de absorber agua y desprenderla posteriormente. (en función de la especie arbórea)

Combustibilidad. Es la capacidad de arder. La madera tiene una alta combustibilidad, ardiendo con rapidez a la vaz que desprende abundante calor.

Conductividad. Es un material bastante aislante tanto del calor como de la electricidad

TIPOS DE MADERA EN FUNCION DE SU ORIGEN

Maderas duras: Son aquellas que proceden de árboles de un crecimiento lento (los de hoja caduca), por lo que pesan más y soportan mejor las inclemencias del tiempo que las blandas. Estas maderas proceden de árboles que tardan décadas, e incluso siglos, en alcanzar el grado de madurez suficiente para ser cortadas y poder ser empleadas en la elaboración de muebles o vigas. Son mucho más caras que las blandas, debido a que su lento crecimiento provoca su escasez, pero son de mucha mayor calidad. También son muy empleadas para realizar tallas de madera. (Haya, roble, nogal, ébano, cerezo, castaño, fresno, olivo).

Maderas blandas: La gran ventaja que tienen respecto a las maderas duras, es que tienen un periodo de crecimiento mucho más corto (los de hoja perenne), que provoca que su precio sea mucho menor. Este tipo de madera no tiene una vida tan larga como las duras. Dar forma a las maderas blandas es mucho más sencillo, aunque tiene la desventaja de producir mayor cantidad de astillas, por lo que el acabado es mucho peor. Además, la carencia de veteado de esta madera le resta atractivo, por lo que casi siempre es necesario pintarla, barnizarla o teñirla. (Pino, abeto, balsa, chopo.).

Maderas tropicales: Son especies muy variadas procedentes de países tropicales. Existen árboles que aportan una madera extremadamente blanda hasta otras especies extraduras. (Caoba, ébano, engué, teca, elondo, sapelli, balsa)

PROCESO TECNOLOGICO DE LA MADERA

Del árbol al almacén

La madera como material tecnológico para la fabricación de objetos requiere un proceso previo para convertirla de un ser vivo, tal y como nos lo ofrece la naturaleza en los árboles, hasta productos semielaborados que las industrias de fabricación emplearán. El proceso consta de los siguientes pasos.

Apeo o corte y poda:

Tallar es cortar el tronco y abatirlo (tirarlo). Emplean sierras mecánicas, sierras de vaivén o hachas. Se talan durante o invierno, cuando la circulación da savia es menor. Se escogen árboles en pleno desarrollo. La poda consiste en quitar las ramas mediante motosierras para dejar libre el tronco.

Transporte:
Los troncos cortados y podados se transportan al aserradero por carretera, ferrocarril o ríos.

Descortezado y tronzado:

Consiste en eliminar la corteza del tronco. Realizar en la serrería mediante una cadena de rodillos. La corteza se emplea para fabricación de papel, aglomerados, corcho (corteza del alcornoque) o como combustible. Posteriormente os troncos son cortados transversalmente en trozos iguales con sierras circulares.

Aserrado:

Consiste en aprovechar al máximo la madera cortando el tronco longitudinalmente con sierras verticales de vaivén (planas) para obtener tablas, tablones y tableros. Para obtener chapas (finas láminas de madera) se emplea la técnica del desenrollado.

Secado:

En el secado natural se apilan las maderas de manera que estén separadas del suelo y entre sí para que circule el aire entre ellas provocando la eliminación de la humedad. También puede realizarse el secado de forma artificial en secaderos industriales mediante hornos de aire caliente, lo que se conoce con el nombre de curado.

Cepillado:

Tiene como finalidad eliminar irregularidades y dar un bueno aspecto.

Distribución:

A ebanisterías, carpinterías y fábricas.

TABLEROS MANUFACTURADOS

En la actualidad casi no se emplea la madera maciza para la fabricación de muebles, sobre todo por la dificultad de poder obtener piezas de dimensiones considerables, y por los problemas de alabeo y deformaciones que ésta presenta.

En su lugar se emplean tableros manufacturados, que tienen cada vez más demanda en los talleres de carpintería y ebanistería para su trabajo diario.

Los más cotidianos son:

Contrachapado

La madera maciza es relativamente inestable y experimenta deformaciones de contracción y dilatación, por lo que es probable que sufra distorsiones.

Para paliar este efecto, se construyen los contrachapados, pegando capas con las fibras transversalmente una sobre la otra, alternamente, consiguiendo así aumentar la resistencia del tablero.

Están constituidos por un número impar de capas para formar una construcción equilibrada y a la capa central se denomina "alma".

Aglomerado

Se obtiene a partir de virutas y serrín de maderas encoladas a presión (50% virutas y 50% cola). Por lo general se emplean maderas blandas por la mayor facilidad de trabajar con ellas.

Los aglomerados tienen superficies totalmente lisas y resultan aptos como bases para enchapados.

La mayoría de los tableros aglomerados son relativamente frágiles y presentan menor resistencia a la tracción que los contrachapados. Les afecta la humedad, presentando dilatación de su espesor, dilatación que no se recupera con el secado.

Hay diferentes tipos de aglomerado:

• Aglomerados de fibras orientadas: Material de tres capas a partir de virutas de gran tamaño colocadas en direcciones transversales, simulando el efecto estructural del contrachapado.
• Aglomerado decorativo: Es aglomerado recubierto con láminas de madera seleccionada, para dar sensación de ser madera más noble, o con plásticos imitando vetas y nudos. Para darle acabado a los cantos se comercializan cubrecantos con el mismo acabado de las caras.
• Aglomerado de una capa: Se realiza a partir de partículas de tamaño semejante uniformemente distribuidas. Su aspecto es basto y no se puede pintar directamente sobre él.
• Aglomerado de tres capas:Tiene una placa núcleo formada por partículas grandes que van dispuestas entre dos capas de partículas más finas de alta densidad. Su superficie es más suave y adecuada para ser pintada.

Tableros de Fibras

Se obtienen a base de maderas que han sido reducidas a sus elementos fibrosos básicos y posteriormente reconstituidas para formar un material estable y homogéneo.

Se fabrican de diferente densidad en función de la presión aplicada y el adhesivo empleado en su fabricación.

Se dividen en dos tipos:

• los de alta densidad (DH), que utilizan los aglutinantes presentes en la misma madera.
• los de densidad media (DM), que emplean resinas sintéticas, ajenas a la madera, como aglutinantes. Estos tableros pueden trabajarse como si fuese madera maciza, son una base excelente para enchapados y admiten bien las pinturas. Se fabrican en grosores entre 3 mm y 32 mm.

 

• La madera se pude usar directamente, una vez cortada : Madera natural (En nuestro país las más usadas son pino, roble, chopo, nogal, fresno, olivo y castaño)
• O transformada en tableros artificiales, en los que se aprovecha los restos de madera de ramas, laterales (contrachapados, aglomerados, DM...)
• También se usa para la obtención de otros materiales como papel y cartón.

Formas comerciales

Cuando la pieza es mucho más larga que ancha:

Tabla: Si la pieza de madera es fina.

Tablón: Cuando la tabla tiene mayor grosor.

Listón: Será el resultado de dividir a lo largo una tabla en 4, 5,.., piezas. Podremos tener listones circulares, cuadrados, rectangulares.

Machihembrado: Cuando la tabla tiene un saliente en un lateral con el fin de acoplarse mejor con otra tabla.

Moldura: Cuando una de las caras de la madera tiene formas curvas. Se utiliza por ejemplo, en los marcos de las puertas o de los cuadros.

Cuando la pieza no es mucho más larga que ancha:

En este caso estaríamos hablando de un tablero.

MADERA Y MEDIO AMBIENTE

El problema principal es la avaricia incontrolable de las empresas madereras, que andan esquilmando bosques sobre todo en países en donde existe una legislación forestal demasiado permisiva.

La deforestación es un hecho lamentable por varias razones:

• El bosque es un “consumidor” de CO₂ y un suministrador de oxígeno.
• Es un ecosistema muy desarrollado donde habitan multitud de seres vivos.
• Su presencia asegura lluvias por toda el vapor de agua que emite a la atmósfera.
• Retiene agua de la que discurre por la superficie, que se infiltra. Es un regulador de cualquier cuenca hidrológrica, (zona que comprende todas las aguas que van a parar a un rio).
• Además es bonito, es un regalo para los sentidos y para mucha gente es mágico.

TRABAJO CON LA MADERA

Operaciones y herramientas básicas

Medir y marcar.

Medir y marcar la pieza que vamos a cortar es uno de los pasos más importantes en el trabajo con madera. Un pequeño error en la medida puede estropear todo el trabajo. Es necesario aprovechar el material lo máximo posible para no desperdiciar árboles de forma innecesaria.

Metro de carpintero. Generalmente de madera y con un mecanismo que permite doblarlo y desplegarlo con facilidad.

Flexómetro. Formado por una cinta metálica graduada que se enrolla en espiral mediante un mecanismo que permite mantenerla enrrollada. Puede llevar un freno para medir con facilidad.

Escuadra. Hoja metálica graduada unida en ángulo recto, 90º, con otra pieza metálica. Se utiliza para comprobar ángulos de 90º o para marcar líneas paralelas o perpendiculares.

Compás de puntas. Se utiliza para marcar líneas curvas o circunferencias en la madera. Consta de dos patas con puntas metálicas. Es de acero.

Lápiz de carpintero.- Para marcar y trazar en madera

Sujetar.

Antes de cortar es necesario sujetar el material para trabajar con seguridad y precisión utilizando las herramientas adecuadas. Para sujetar tenemos:

Sargento. Sirve para fijar las piezas a la mesa de trabajo o para sujetar piezas encoladas.

Tornillo de banco. Elemento formado por dos mandíbulas, una fija y una móvil. La parte móvil se desplaza mediante un tornillo sin fin y aprisiona la pieza con la parte fija.

Cortar.

Una vez que la pieza está sujeta ya podemos cortarla.

Segueta. Dispone de una bastidor para mantener en tensión la sierra o pelo y un mango para sujetar la herramienta. Se emplea para cortar maderas finas.

Serrucho. Consta de un ahoja larga y flexible y un mango de madera o plástico para facilitar su manejo. Se emplea para cortar piezas en madera de mayor grosor.

Serrucho de costilla. Se caracteriza por llevar en la parte superior de la hoja una pesada franja de acero o latón, que sirve para mantener la hoja recta y facilitar el corte. Se emplea para realizar cortes precisos y rectos.

Serrucho de punta. La hoja va en disminución terminando en punta. Se emplea para realizar cortes curvos

Sierra de calar. Herramienta eléctrica que se utiliza para cortar cualquier tipo de tablero y madera maciza. Tiene diferentes tipos de hojas que permiten cortar madera, metales y plásticos.

Taladrar.

Operación para hacer agujeros en la madera. Las herramientas básicas son el berbiquí, la barrena y la taladradora eléctrica aunque su uso es más peligroso.:

Berbiquí. Taladro manual compuesto de una manivela o empuñadura, que sirve para hacer girar una broca alojada en el portabrocas, y un sopote para sujetarlos..

Barrena. Compuesta por un mango de madera y una punta helicoidal que permite retirar la madera que se va cortando. Se utiliza para hacer pequeños agujeros que sirven de guía para taladrar o introducir un tornillo o tirafondos.

Taladro eléctrico

Taladradora de columna

Uniones en la madera

Uniones permanentes o fijas

Impiden la separación de las piezas una vez unidas, a no ser que rematen quebrando o rompiendo. Deben hacerse con precisión pues son difíciles de modificar.

Cola blanca: para uniones muy sencillas y rápidas.

Ensamblajes: es la unión más típica en madera y la más resistente. Consiste en en-caixar las piezas entre sí por lo que deben prepararse entrantes y salientes en las piezas. A La unión se le añade cola blanca para inmovilizar las piezas. A veces pueden clavarse para reforzar la unión.

Clavos, puntas, tachuelas y grapas: son uniones más simples y, generalmente, menos resistentes que los ensambles. Añaden ademáis cola blanca para mejorar la inmovilización de las piezas.

Cola termo fusible: con una pistola se funde una barra de cola termo fusible para sellar huecos o separaciones de uniones ya rematadas o para uniones sencillas.

Acabados de la madera

Se realizan para proteger la madera y mejorar su aspecto. Antes de aplicar cualquier técnica de acabado es fundamental que la superficie de la madera esté limpia, seca y suave:

Teñido.  Se realiza con tintes que pueden intensificar el color de la madera o darle el tono deseado. Pueden ser:

Al agua.  En forma de polvo que se diluye en agua. Son baratos y deben aplicarse generosamente. Tardan mucho en secar.

Al alcohol.  En polvo o en líquido. Secan rápidamente y presentan una amplia gama de colores.

Barnizado.  El barniz es una mezcla de resinas y un disolvente que se evapora durante el secado de la pieza. Suele proteger la madera del agua y cambia la sensación al tacto de la madera.

Acabados a la cera.  Las ceras pueden llevar el tinte incorporado. Se aplica con un trapo en pequeñas cantidades y dejar secar durante un día, antes de aplicar la siguiente capa.

Pintado y lacado.  En el mercado existen gran número de pinturas al agua o con disolventes que cubren la madera con una película.

Uniones desmontables o no fijas.

Permiten unir y separar las piezas sin que se rompa la unión. Generalmente son uniones roscadas.

Tirafondos que pueden apretarse con destornillador manual

Tornillo y tuerca. Se ajustan lanas tuercas con una llave y con arandelas intercaladas con las piezas en ejes y varillas roscadas

Herrajes: ángulos, escuadras, chapas, bisagras.

PREGUNTA DE SELECCION MULTIPLE

Las maderas manufacturadas se emplean porque:

Son más baratas que la madera maciza de los árboles.

Se pueden construir del tamaño que deseemos.

Se comportan muy bien frente a la humedad, al contrario que las maderas de los árboles.

El contrachapado:

Es mejor que la madera porque no experimenta deformaciones.

Se construye distintas chapas se pegan con la fibra en direcciones alternas para darle resistencia.

Las distintas chapas se pegan con la fibra en direcciones alternas para darle dureza.

Los aglomerados:

Son ideales para elementos que vayan a estar a la intemperie.

Son ideales para elementos que vayan a soportar esfuerzos de tracción.

Son ideales para elementos con buenos acabados y precios bajos.

Los tableros de fibra:

Están fabricados con virutas aglutinadas con resinas.

Están fabricados con fibras de madera aglutinadas con resinas.

Están fabricados con chapas de madera aglutinadas con resinas.

EL PAPEL

es una delgada lámina hecha con pulpa de celulosa. La celulosa es una mezcla de fibras vegetales que son molidas, suspendidas en agua que luego se endurece

al ser secada.

El papel puede ser fabricado de forma artesanal o industrial. Se registran intentos de fabricación de papel desde el siglo III a. C., a partir de fibras textiles, en China. Recién en el año 610 después de Cristo la fabricación del papel se extendió a Japón y posteriormente, a través de los árabes, llegó a Europa.

Blancura del papel

Cuando un papel es blanco, puede deberse a uno de dos factores:

• Blanco natural. Un papel tiene una blancura natural si es producido a partir de fibras blancas. El blanco de estos papeles es estable con el tiempo y por eso es el preferido para los artistas.
• Blanqueado. Significa que la celulosa ha sido blanqueada durante el proceso de fabricación. Para ello se utiliza un agente de blanqueo óptico. Estos papeles se amarillean con el tiempo.

Brillo del papel

Un papel puede ser brillante, mate o satinado, en diversos grados. El grado de brillo del papel depende del proceso de secado así como de las cargas que se utilicen en su fabricación. Las cargas son productos de polvo que se distribuyen sobre el mismo para producir diversos efectos.

Tipos de resistencia del papel

El papel tiene diferentes tipos de resistencia:

• Resistencia mecánica. Es la capacidad del papel de resistir físicamente una carga.
• Resilencia. La capacidad del papel de recuperar su forma original luego de ser deformado.
• Estabilidad dimensional. Un papel tiene estabilidad cuando a pesar de la variación de las condiciones ambientales (humedad, calor, etc) mantiene su forma original.
• Durabilidad. Es la capacidad del papel para resistir el uso continuo y prolongado.

Opacidad del papel

La opacidad puede observarse mirando un papel a trasluz, y no debe confundirse un papel opaco (opuesto a la transparencia) con un papel mate (opuesto al brillo). Si la opacidad está bien distribuida por todo el papel, se trata de un papel de buena calidad. Esta característica depende de diversos factores, como el encolado, las cargas y pigmentos utilizados y la refinación de la pasta.

Densidad del papel

Es la relación entre el espesor y el gramaje, cuando mayor sea el gramaje y menor el espesor, mayor será la densidad.

• Espesor. Es el grosor del papel. La unidad de medida es la micra.
• Gramaje. Es el peso del papel medido en gramos por metro cuadrado. Para que una lámina de celulosa sea considerada papel (y no cartulina o cartón) debe tener un gramaje de hasta 200 gramos por metro cuadrado.

La mano es otra característica que se mide en relación al espesor y al gramaje: cuando menor sea el gramaje y mayor sea el espesor, mayor será la mano.

Fibras

Las fibras son la materia prima que compone el papel y tienen diversas características:

• Origen. Las fibras pueden proceder de telas como algodón o lino (fibras textiles), de la madera, de cereales o de cáñamo (fibras vegetales), o incluso de papeles reciclados.
• Orientación. Es la dirección en la que se alinean las fibras durante la fabricación.
• Longitud. Dependiendo de su origen, las fibras pueden tener diversas longitudes. Por ejemplo, las fibras de pasta de algodón son largas.

Encolado del papel

El encolado se realiza durante la fabricación del papel, durante la cual se agregan producto hidrófobos (que alejan las moléculas de agua), que pueden ser colas de resina, gelatina, colas reforzadas y otros productos fijantes. Su función es evitar la penetración de líquidos al papel, es decir que reducen su absorbencia.

Puede realizarse en dos momentos distintos de la fabricación:

• En masa. Así se denomina la mezcla de las encoladuras con la pulpa del papel.
• En superficie. Se distribuye la encoladura sobre la superficie del papel cuando las láminas ya están secas.

Grano

Se denomina grano a la rugosidad de la superficie del papel. Puede ser grueso, medio, fino o extrafino.

Deterioro del papel

Existen diversos factores que deterioran la calidad del papel. El efecto de estos factores depende de la conservación y de la resistencia del papel en los aspectos ya mencionados.

• Humedad y temperatura. Los cambios en humados y temperatura pueden provocar hongos, degradación, modificación en las dimensiones, ondulaciones o volverlo quebradizo. La oxidación y las deformaciones pueden ser causadas por exceso de humedad.
• Luz. La luz puede debilitar el papel al romper las cadenas de celulosa, así como decolorarlo si fue fabricado con tintas o pigmentos.
• Plagas. Diversos insectos se alimentan del papel (gusanos de libro, piojos, cucarachas) así como roedores.
• Acidez. La acidez vuelve el papel más frágil. Puede ser causada por contaminantes externos o bien por la composición misma del papel.
• Manchas. Pueden ser causadas por elementos externos o bien por impurezas en la fabricación.

Etapas de fabricación del papel

La fabricación del papel actualmente tiene diversas etapas:

• Pulpa. Se crea a partir de las fibras. Primero se las clasifica (por tipo de fibra), se las lava, en algunos casos se las blanquea y luego se las deposita en agua.
• Refinado. La fibra de la pulpa puede trocearse o dejarse entera, dependiendo del tipo de papel que quiera fabricarse.
• Encolado. Cuando se realiza el encolado en masa, se realiza luego del refinado.
• Cargas. Luego del encolado se le agregan los productos que tendrán efecto en el brillo, la resistencia, el grosor y la opacidad.
• Pigmentos. Pueden agregarse a la pulpa o bien al final del proceso sobre la superficie.
• Eliminación del agua. Luego de pasar por estos procesos, la pulpa se coloca en una máquina que le quita el agua a través de procedimientos diferentes: gravedad, vacío, presión y secado.
• La presión. Se realiza a través de prensas que, además de ayudar a eliminar el agua, determinan el grosor de la lámina de papel.

EL PLASTICO

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 pláticos como celofán y celuloide) por un proceso llamado polimerización.

Los plásticos son materiales muy usados en la actualidad debido a sus peculiares 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 losgentes atmosféricos los vuelve quebradizos.

Existen diversas formas de clasificación de los plásticos, como pueden ser:

• Según su origen. Puede hablarse de plásticos naturales, derivados de sustancias de origen vegetal como la celulosa, la caseína o el caucho, y aquellos puramente artificiales, como los derivados del petróleo y otros hidrocarburos.
• Según su reacción al calor. Podemos identificar dos tipos de plásticos según su comportamiento frente al calor: por un lado los termoplásticos, es decir, los que frente al calor adquieren siempre una consistencia líquida y sólo al enfriar endurecen, adquiriendo un estado vítreo. Por otro los termoestables, aquellos que una vez fundidos y enfriados, adquieren una consistencia sólida que resulta imposible de volver a fundir.
• Según su estructura molecular. De acuerdo a la forma a la que tienden sus partículas, podemos hablar de:
  • Amorfos. Sus moléculas están desorganizadas y no tienden a ninguna estructura, razón por la cual dejan grandes espacios para que penetre la luz, logrando así plásticos transparentes.
  • Cristalizables. Tienden a formar cristales rígidos y resistentes a la deformación; dependiendo de la velocidad de su enfriado pueden darse más o menos cristales.
  • Semicristalizables. Paso intermedio entre amorfos y cristalizables, que tiene zonas desordenadas y otras ordenadas.
  • Elastómeros. También llamados “cauchos”, poseen propiedades elásticas que les permiten deformarse frente a la acción de una fuerza y luego recuperar su rigidez.

Usos del plástico

Las aplicaciones del plástico son virtualmente infinitas: desde piezas de recambio para aparatos electrónicos, eléctricos e industriales, como aislantes, protectores, fundas, amortiguadores, etc., hasta componentes del sector construcción como tuberías, impermeabilizantes, aislantes, vidrios, etc.

Otro uso muy común del plástico es en la fabricación de herramientas, juguetes, envoltorios, muebles, envases, separadores, sujetadores y, sobre todo, bolsas.

Historia del plástico

La invención del plástico revolucionó la industria humana para siempre. Inicialmente se desarrolló a finales del siglo XIX como un sustituto del marfil para crear bolas de billar, por el norteamericano John Weasley Hyatt, quien pudo sintetizar un celuloide disolviendo celulosa vegetal en alcanfor y etanol.

Años después, en 1909, Leo Hendrik Baekeland logró un polímero a partir de fenol y formaldehído, que fue el primer plástico sintético de la historia, conocido aún como baquelita.

Se considera esto como el inicio de la “era del plástico” que tuvo su auge en el siglo XX, cuando se inició la exploración de resinas plásticas y su posterior aplicación a prácticamente todos los campos de la industria.

Diez años después, en 1919, se descubriría la composición macromolecular del plástico, gracias a los estudios del alemán Hermann Staudinger.

Propiedades del plástico

Los plásticos son conjuntos de macromoléculas orgánicas, de origen sintético, en su mayoría impermeables, resistentes, diamagnéticos y buenos aislantes acústico, eléctricos y térmicos aunque no resistan a temperaturas muy elevadas.

Además, son poco densos, económicos en su fabricación, fáciles de trabajar y moldear, y una vez que han enfriado, resistentes a la corrosión y a muchos elementos químicos, excepto los solventes orgánicos (como el thinner).

Por demás, los plásticos no son biodegradables, aunque actualmente se experimente en esa dirección, ni son fáciles de reciclar, lo cual hace de ellos una fuente de contaminación importante.

EL METAL

¿Qué son los metales?

De todos los elementos químicos conocidos, los metales o elementos metálicos son aquellos que comparten una serie de características fundamentales:

• Son buenos conductores térmicos y eléctricos
• Tienen densidades elevadas.
• Generalmente son sólidos a temperatura ambiente (con la excepción del mercurio).
• Casi todos reflejan la luz (fotones), obteniendo un brillo muy característico.

Los elementos metálicos son los más abundantes de la corteza terrestre: de los 118 elementos que integran la Tabla Periódica, apenas 25 son no metálicos. Suelen hallarse naturalmente en proporciones de mayor o de menor pureza, formando parte de minerales del subsuelo terrestre, de los cuales han de ser separados.

El estudio y aprovechamiento de los metales por el ser humano, mediante procesos físicos de mezcla, fundición y moldeado, se conoce como metalurgia. Es uno de los cimientos principales de la ingeniería.

¿Cómo se originaron los metales?

En sus etapas iniciales, el Universo estaba constituido de hidrógeno y helio, dos gases livianos.

Estos dos gases se fusionan en reacciones nucleares en el centro de las estrellas.

Como consecuencia se producen enormes cantidades de energía y también se componen núcleos atómicos más pesados de nuevos elementos estables.

Así es como los elementos metálicos se formaron de manera paulatina en el corazón de las estrellas.

Estos elementos pesados, como el hierro (Fe) se amontonan en el interior de la estrella.

Su presencia hace más lenta la reacción atómica a medida que ésta se queda sin combustible, ocasionando así la muerte del astro. Cuando finalmente estalla (una supernova) envía estos elementos a los diversos rincones de la galaxia a su alrededor.

En un ámbito más terrestre, sabemos que los metales provienen del interior de nuestro planeta, ya que está justamente formado por ellos. El núcleo terrestre, por ejemplo, es de puro hierro y níquel.

Clasificación de los metales

Los metales alcalinos son buenos conductores del calor y la electricidad.

Los elementos metálicos se clasifican en distintos tipos, tal y como aparecen en la Tabla Periódica de los Elementos. Cada grupo presenta propiedades exclusivas.

• Metales alcalinos. Son brillantes, blandos y muy reactivos en condiciones normales de presión y temperatura, razón por la cual nunca se hallan en estado de pureza. Presentan bajas densidades y son buenos conductores del calor y la electricidad.
• Metales alcalinotérreos. Su nombre proviene del hecho que sus óxidos (llamados “tierras” antiguamente) tienen propiedades alcalinas. Son más duros y menos reactivos que los alcalinos, brillantes y buenos conductores del calor y la electricidad, además de tener baja densidad y a menudo colores.
• Metales de transición. La mayoría de los metales son de transición. Casi todos son duros, tienen elevados puntos de fusión y de ebullición, y además una buena conducción del calor y de la electricidad.
• Lantánidos. Llamados lantanoides o “Tierras raras”, forman los “elementos de transición interna” junto a los actínidos. Son elementos muy similares entre sí y muy abundantes en la superficie terrestre. Tienen comportamientos magnéticos únicos.
• Actínidos. Metales de altos números atómicos, muchos de ellos radiactivos en todos sus isótopos. Son sumamente escasos en la naturaleza.
• Transactínidos. Se trata de metales “superpesados”, que superan en número atómico al más pesado de los actínidos: el lawrencio (103). Todos sus isótopos tienen una vida media muy corta, pues son muy radiactivos y se han obtenido únicamente por síntesis en un laboratorio.

Propiedades físicas de los metales

Muchos metales forman alambres o hilos homogéneos.

Los metales presentan particulares propiedades físicas, tales como:

• Maleabilidad. Muchos metales, al ser sometidos a compresión, pueden formar láminas delgadas y homogéneas del mismo material.
• Ductilidad. Muchos metales, al ser sometidos a tracción, forman alambres o hilos homogéneos de material.
• Tenacidad. Se llama así a la capacidad de resistir a la fractura, cuando se somete al metal a fuerzas bruscas como golpes o caídas. Mientras más tenaz sea un metal, menos propenso a romperse será.
• Resistencia mecánica. Se llama así a la capacidad de soportar la tracción, la compresión, la torsión y otras fuerzas similares, sin ceder en su estructura física (deformarse).
• Conductibilidad. La capacidad de un metal de permitir el paso de una corriente de electrones por su superficie (electricidad) o de energía térmica (calor).

Enlaces metálicos

La dureza de los metales se debe a un tipo de enlaces atómicos característicos de sus formaciones naturales. Se trata de los enlaces metálicos (entre átomos de un mismo elemento metálico) o enlaces iónicos (por préstamo de electrones con otros átomos metálicos o no).

Estos enlaces metálicos mantienen juntos los átomos de un mismo tipo de metal, formando estructuras regulares de forma definida y generalmente sólidas. Los átomos así enlazados permiten el libre movimiento de los electrones hacia y desde los átomos vecinos, razón por la cual los metales son tan buenos conductores eléctricos.

¿Para qué sirven los metales?

Los metales son utilizados para fabricar máquinas muy resistentes.

Estos elementos han sido útiles a la humanidad desde tiempos antiguos. Sus propiedades físicas los hacen idóneos para la creación de herramientas fuertes y resistentes, de estatuas o estructuras arquitectónicas de todo tipo.

Por su resistencia mecánica, han sido utilizados para fabricar máquinas y piezas resistentes a grandes cantidades de fuerza. Desde las lanzas y los escudos, hasta las retroexcavadoras y las computadoras personales, los metales han sido un gran aliado de la humanidad.

Por otro lado, su brillo les hace idóneos para forjar joyas y elementos de ornato, al menos en lo que a metales preciosos se refiere. Lo mismo ocurre con su buena conducción de la electricidad, que los hace indispensables en los sistemas electrónicos y computacionales.

Importancia biológica de los metales

No son elementos orgánicos, es decir, no forman parte directa de las estructuras moleculares de la vida (como sí lo son los no metales). Sin embargo, son indispensables para la continuidad de la vida, ya que muchas reacciones orgánicas requieren de ellos y de sus propiedades exclusivas.

Por ejemplo, los sistemas nerviosos y neuronales requieren de metales conductores, como el litio y el hierro, aunque en proporciones muy modestas. Del mismo modo, la conducción del oxígeno en la sangre se da gracias a la hemoglobina, una proteína que posee átomos de hierro.

Aleaciones

El bronce es una aleación de cobre y estaño.

Las aleaciones son mezclas homogéneas de metales. En ellas no se produce reacción química alguna y por lo tanto no hay formación de enlaces metálicos. Por otro lado, cada aleación suma las propiedades de los distintos componentes de la mezcla.

Las aleaciones son métodos físicos de juntura de metales o de metales y no metales, llevados a cabo a altas temperaturas. Así se obtienen nuevos materiales, por ejemplo:

• Acero. Aleación de hierro y carbono y otros elementos en menor proporción.
• Bronce. Cobre y estaño.
• Latón. Zinc y cobre.
• Duraluminio. Aluminio y cobre.
• Acero inoxidable. A la aleación del acero se le agrega níquel y cromo.

Metaloides

También conocidos como semimetales, se trata de elementos que presentan un comportamiento intermedio entre metales y no metales, teniendo propiedades de ambos. Por ejemplo, son mejores conductores que los no metales, pero peores que los metales. Además, tienden a imitar la reacción de los metales cuando se juntan con átomos no metálicos.

Sigue en: Metaloides

Diferencias con los no metales

Los no metales carecen de brillo y son malos conductores eléctricos.

Los elementos no metálicos son los esenciales para la vida orgánica, y pertenecen en su mayoría a los llamados halógenos, gases nobles y otros grupos diversos de la Tabla Periódica. Se diferencian de los metales porque:

• No son buenos conductores de calor ni electricidad.
• No son brillantes.
• Generalmente enlaces covalentes, no dependientes de la ionización.

Ejemplos de metales

La plata es uno de los metales de transición.

• Alcalinos. Litio (Li), sodio (Na), potasio (K), rubidio (Rb), cesio (Cs), francio (Fr).
• Alcalinotérreos. Berilio (Be), magnesio (Mg), calcio (Ca), estroncio (Sr), bario (Ba) y radio (Ra).
• Metales de transición. Escandio (Sc), titanio (Ti), níquel (Ni), cobre (Cu), osmio (Os), platino (Pt), cadmio (Cd), plata (Ag), mercurio (Hg).
• Tierras raras. Lantano (La), cerio (Ce), praseodimio (Pr), neodimio (Nd), prometio (Pm), samario (Sm), europio (Eu), gadolinio (Gd), terbio (Tb), Iterbio (Yb).
• Actínidos. Actinio (Ac), uranio (U), plutonio (Pu), americio (Am), nobelio (No), lawrencio (Lr).
• Transactínidos. Rutherfordio (Rf), bohrio (Bh), hassio (Hs), moscovio (Mc), oganesón (Og).

LOS MATERIALES Y SUS PROPIEDADES FISIOQUIMICAS Y MECANICAS