Title: lección propiedades
Course: Tecnología e Ingeniería 1º Bachillerato 25-26

Q: Propiedades de los materiales

Los materiales de uso técnico se seleccionan por sus propiedades, precio de mercado y accesibilidad. Siempre se elegirá dentro de los materiales asequibles aquellos que con un buen precio tiene las propiedades más próximas a las necesidades del problema técnico que se está resolviendo.
La plata es el mejor conductor, seguida del oro, el cobre y el aluminio. Para hacer cables de alta tensión elegiremos [...]
A: alumnio
Gap 1 offers: alumnio; plata; oro; cobre
Feedback: Todo proyecto técnico está sujeto a consideraciones de tipo económico. Siempre hay que valorar la relación entre costes y beneficios

Hay propiedades que pueden depender de la dirección en que se midan. Por ejemplo, la dureza de la madera, depende de si se mide en la dirección de las fibras o en dirección transversal a la misma. Es mucho mayor en la drecciçón de las fibras.

De esa manera tenemos materiales isótropos cuando el valor de la propiedad no depende de la dirección y anisótropos cuando sí.

Por supuesto, la isotropía depende de la propiedad. Hay materiales que pueden ser isótropos en una propiedad y anisótropos en otra

Ensayo de tracción

Para establecer algunas de las propiedades de los materiales se realiza un ensayo de tracción en el que un trozo de material se somete a esfuerzos y se miden las deformaciones que dichos esfuerzos producen.

El ensayo se realiza sobre un fragmento de material con una forma concreta llamado probeta normalizada.

Probeta:
[Image: probeta]

En la imagen se muestra un ensayo de tracción computarizado. A la izquierda esta el sistema que produce los esfuerzos sobre la probeta y a la derecha está el computador que toma datos y dibuja una gráfica
[Image: ensayo de tración]

Diagrama de esfuerzos/deformaciones

Cuando se aplica una tracción sobre la probeta, esta se alarga un poco. El alargamiento dependerá de la longitud de la probeta, de manera que para poder estandarizar el resultado, se usa la elongación unitaria, es decir el incremento de longitud que se produce por cada unidad de longitud de probeta. Si, por ejemplo, tuviéramos una probeta de 1m y se alarga 1mm la elongación unitaria es 0.001. La elongación unitaria no tiene dimensiones.

Con estos datos se dibuja un diagrama de esfuerzos/deformaciones que tiene una forma diferente dependiendo del material pero que en lineas generales se parece al que se muestra en la imagen siguiente:

[Image]
En las ordenadas (eje y) se representa el esfuerzo y en abscisas (eje x) las deformaciones unitarias. Cuando los esfuerzos no son muy grandes existe una relación de proporcionalidad entre el esfuerzo y la deformación unitaria expresado mediante la ecuación:

σ = Eε

Donde σ representa el esfuerzo y ε la deformación unitaria

Por tanto en la primera parte de la curva, esta tiene forma de recta con pendiente E. Este número llamado módulo de Young es una característica extraordinariamente en la elección de un material estructural.

La zona amarilla de la gráfica representa la zona de deformaciones elásticas. Mientras no se supere el límite elástico, si el esfuerzo cesa, la probeta recupera su longitud original.

En la parte final de esta zona, el comportamiento no es lineal.

La zona cian representa las deformaciones plásticas. Cuando se supera el límite elástico, la probeta no recupera su longitud original al cesar los esfuerzos.

Obsérvese que hay un máximo en los esfuerzos soportados, a partir de ese momento el esfuerzo disminuye porque la propia probeta se hace más estrecha, de manera con idéntica fuerza, el esfuerzo va disminuyendo. Ese punto representará la tensión máxima y deformación máxima de trabajo. Cuando se sobrepasa, el material se rompe.

En el uso de los materiales, siempre se debe utilizar un coeficiente de seguridad para estar seguro de no exigir demasiado. Por ejemplo, si tenemos un coeficiente de seguridad de 2, significa que nunca se sobrepasará la mitad del esfuerzo máximo teórico.

Q: Las propiedades de los materiales son consecuencia del tipo de átomos que forman el material, pero sobre todo del enlace que tienen esos átomos para formar las moléculas, la forma y tamaño de las moléculas y el enlace entre moléculas.

Por ejemplo, cuando no hay enlace entre moléculas el material es [...]
A: gaseoso
Gap 1 offers: sólido; líquido; gaseoso; blando; duro; elástico; plástico

Propiedades de los materiales

Las propiedades de los materiales son muy variadas. A continuación se describe algunas de ellas, pero hay muchas más. Las clasificamos por tipos

Propiedades físicas

- densidad: cantidad de masa por unidad de volumen
- viscosidad: dificultad que ofrece un material para ser deformado. Se usa para fluidos ya que la viscosidad de un sólido se considera infinita

Propiedades mecánicas

- plasticidad: facilidad de un material a ser deformado por acción de una fuerza manteniendo la deformación cuando la fuerza desaparece
- ductilidad: Propiedad plástica que permite obtener hilos de un material por estiramiento
- maleabilidad: Propiedad plástica que permite obtener láminas de un material por aplastamiento
- elasticidad: propiedad de un material que permite su deformación por acción de una fuerza recuperando su forma cuando la fuerza cesa
- dureza: oposición que ofrecen los materiales a alteraciones físicas como la penetración, la abrasión y el rayado.
- tenacidad: energía necesaria para romper un material
- resilencia: máxima energía que puede absorber un material en una deformación elástica
- resistencia a la fatiga: Capacidad de aguantar muchos esfuerzos repetidos sin tener rotura

Propiedades eléctricas

- resistividad: resistencia eléctrica de un material por unidad de sección y de longitud
- conductividad: inversa de la resistividad.
- superconductividad: propiedad de algunos materiales que tiene resistencia prácticamente cero

propiedades térmicas

- calor específico: cantidad de energía necesaria para aumentar la temperatura de una unidad de masa 1 grado centrígrado
- conductividad térmica: permeabilidad de un material al paso de enregía térmica a su través

Propiedades magnéticas

- paramagnetismo: propiedad de algunos materiales de comportarse como imanes cuando se les acerca un imán
- Diamagnetismo: propiedad de algunos materiales que se comportan como un imán al acercarse otro imán, pero con polaridad inversa a este y, por tanto, sintiendo una fuerza de repulsión magnética. Esta fuerza suele ser muy débil. Prácticamente todos los materialens no paramagnéticos son diamagnéticos.
- ferromagnetismo: propiedad de algunos materiales que se comportan como imanes espontáneamente

Propiedades biológicas

Son propiedades que afectan al comportamiento del material cuando interacciona con organismos vivos

- biodegradabilidad: propiedad de algunos materiales que les permite ser degradados por la acción de agentes biológicos

Propiedades sensoriales

- Color: capacidad de absorber frecuencias lumínicas dentro del espectro visible
- textura: propiedades táctiles de los materiales