Tema 10 Materiales y herramientas. Recuerda que la tecnología crea objetos que satisfacen necesidades. Pero los objetos están hechos de materiales; además, para trabajar los materiales necesitamos herramientas. Por eso, en este tema vamos a estudiar algunos materiales y las herramientas con las que se trabajan. 10.1.- Materiales y Materias Primas.

Los objetos, que satisfacen nuestras necesidades, se elaboran con materiales. Los materiales se obtienen a partir de las materias primas. Las materias primas se extraen directamente de la naturaleza. Por tanto, las materias primas son los recursos naturales con los que obtenemos los materiales; mientras que los materiales son utilizados en la fabricación de objetos. El esquema es el siguiente: Naturaleza  Materias primas  Materiales  Objetos 10.2.-Tipos de Materiales

Los materiales se pueden clasificar en: -

, que se cie

Maderas: madera de pino, de abeto, de roble, contrachapado, etc. Metálicos: acero, cobre, aluminio, etc. Plásticos: celofán, PVC, poliestireno expandido o extruido, etc. Pétreos y cerámicos: mármol, vidrio, hormigón, etc. loza, gres, porcelana, etc. Objeto

Material

Materia prima

tubería de plástico

PVC (plástico)

petróleo

moneda de 5 cent.

cobre

mineral del cobre

llave fija

acero

mineral del hierro

jersey

lana (transformada)

lana de la oveja

jarrón

porcelana

arcilla

estantería

madera de pino (transformada)

madera del pino (sin transformar)

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10.3.-La Madera.

La madera es un material que se obtiene de la tala de los árboles; es por tanto un material cuya materia prima es de origen vegetal. No todas las maderas tienen exactamente las mismas propiedades, pero en general la madera tiene las siguientes propiedades: • Baja densidad. La mayor parte de las maderas es menos densa que el agua, por eso flota en agua. • Resistente. La madera resiste a la rotura, por eso hay casas hechas de madera. • Aislante del calor y la electricidad. La madera no deja que la electricidad ni el calor pase a través de ella.

• Blanda. La madera es un material blando, es decir, que se raya con facilidad. Lo contrario de blando es duro.

• Combustible. La madera puede quemarse con facilidad. • Porosa. La madera se hincha o dilata si está en contacto con el agua. • Renovable. La madera se puede regenerar plantando más árboles. • Reciclable. La madera se puede reutilizar después de usarla, por eso hay contenedores para reciclar papel, que como sabemos se fabrica con madera.

• Heterogénea. No todos los puntos de la madera tienen exactamente las mismas propiedades. Por ejemplo, los nudos, que vienen de las ramas, son las zonas más débiles de la madera. La madera será más dura cuanto más juntas estén las vetas, que vienen de los anillos del tronco. Lo contrario de heterogéneo es homogéneo.

• No isótropa. No todas las direcciones de la madera tienen exactamente las mismas propiedades. Por eso los tablones de madera se consiguen cortando el tronco de forma longitudinal.

Las maderas se clasifican en dos tipos, que son: madera natural y madera transformada: • Madera natural. La madera natural es la que proviene directamente del aserradero. Es más resistente, densa y cara que la transformada. La madera natural se usa por ejemplo para: construir edificios (porque es más resistente), pavimentar suelos (porque es más resistente y bonita), fabricar muebles de gran calidad (porque es más resistente y bonita) y fabricar utensilios de cocina (porque es aislante del calor). Las maderas naturales se dividen a su vez en maderas blandas, como el pino y el abeto, y maderas duras, como el roble o la caoba. • Madera transformada. La madera transformada es la que se obtiene a partir del serrín, que son restos de madera, al que se le mezclará con resinas que son una especie de pegamentos. La madera transformada se usa por ejemplo para pavimentar y fabricar muebles de menos calidad pero más baratos que los de madera natural. Existen tres tipos de madera transformada: - 2serrín - Aglomerado. Está compuesto por granos de grandes o virutas pegadas.

- DM. Está compuesto por granos de serrín muy pequeños prensados. - Contrachapado. Está compuesto por láminas consecutivas de madera natural y transformada; el contrachapo es la más resistente de las tres maderas transformadas. 10.4.-Los Metales.

Los metales son materiales que se obtienen de los minerales, por tanto, son materiales cuyas materias primas son de origen mineral. No todos los metales tienen exactamente las mismas propiedades, pero en general los metales tienen las siguientes propiedades: • Alta densidad. La mayoría de los metales son más densos que el agua, por eso se hunden en ella. • Resistentes. Los metales resisten a la rotura, por eso hay casas hechas de metal como el acero. • Tenaces. Los metales aguantan muy bien los golpes, por eso los martillos se hacen de metal. Lo contrario de tenaz es frágil.

• Conductores del calor y la electricidad. Los metales dejan pasar muy bien el calor y la electricidad a través de ellos, por eso las sartenes son de metal y los cables eléctricos también.

• Duros. La mayoría de los metales son difíciles de rayar. Lo contrario de duro es blando. • Dúctiles. Los metales se pueden extender en forma de hilos, como el cobre para hacer cables. • Maleables. Los metales se pueden extender en forma de láminas, como el aluminio para hacer papel aluminio.

• Buena fusibilidad. Los metales se pueden fundir, verter en un molde, por ejemplo de madera, y esperar a que solidifique adoptando la forma del molde. Así se hacen las tapas de alcantarilla, algunos radiadores, etc.

• No son combustibles. Los metales no se queman como le pasaba a la madera. • Oxidables. La mayoría de los metales se oxidan, por eso hay que protegerlos con pinturas, esmaltes, etc. • No renovables. Los metales no se pueden regenerar. Llegará un momento en el que no podamos extraer más minerales de metal de las minas.

• Reciclables. Los metales se pueden fundir muchas veces una vez usados para volverse a usar. Algunos, como el mercurio y el plomo, son tóxicos.

Una aleación es una mezcla de dos o más elementos químicos, donde al menos el que se encuentra en mayor proporción es un metal. Por ejemplo, el acero es una aleación de hierro y carbono; el bronce es una aleación de cobre y estaño. - 3-

Los metales se clasifican en dos tipos, que son metales férricos y metales no férricos: • Metales férricos. Son los que contienen hierro, como el hierro puro, el acero y la fundición. El más importante es el acero, que es muy resistente y tenaz, por eso se usa en la construcción de edificios, barcos, herramientas, etc. El más duro y de mejor fusibilidad es la fundición, que se usa para la tapas de alcantarilla, bloques de motores.

• Metales no férricos. Son el resto de materiales metálicos, de los que destacamos estos cuatro: - Aluminio. Tiene color plateado. Tiene baja densidad, por eso se usa en la fabricación de bicicletas. Es maleable, por eso se usa para hacer papel aluminio o latas de refresco. - Cobre. Tiene color rojizo. Es muy dúctil y conduce muy bien la electricidad, por eso se usa para hacer cables eléctricos. - Estaño. Tiene color plateado. Tiene un punto de fusión bajo por eso se usa para soldar circuitos eléctricos. - Cinc. Resiste a la oxidación. Por eso para proteger a otros metales se les cubre con una fina capa de cinc; a esto se le llama galvanizar.

10.5.-Los Plásticos.

Los plásticos están formados por larguísimas cadenas de átomos que contienen carbono y otros elementos químicos. La mayoría de los plásticos se obtienen artificialmente a partir de petróleo, gas natural y carbón; pero algunos se obtienen directamente de la naturaleza (látex, de un árbol tropical y caseína de la leche de la vaca). Las propiedades de los plásticos varían mucho de unos a otros; pero por lo general son no biodegradables, ligeros, impermeables, aislantes acústicos, eléctricos y térmicos Los plásticos se clasifican en: termoplásticos, termoestables y elastómeros. 10.5.1.- Plásticos termoplásticos

Las cadenas de átomos que forman los termoplásticos están unidas entre sí débilmente; por eso los termoplásticos se ablandan cuando se calientan y se pueden moldear dándoles nuevas formas que se conservan al enfriarse. Este proceso de calentar dar forma y enfriar lo podemos repetir las veces que queramos. Nombre cloruro de polivinilo (PVC)

Característica impermeable

Aplicación impermeables, tuberías

poliestireno expandido (porexpán)

esponjoso, blando,

embalaje, aislamiento térmico y acústico

Polietileno

resistente, hay varios tipos

bolsas, vasos, juguetes

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metacrilato (plexiglás)

transparente

faro de automóvil, gafas de protección

teflón

antiadherente, deslizante

utensilios de cocina (sartén)

celofán

Flexible, resistente

embalaje, empaquetado

nailon

Brillante, resistente

Cuerdas de raquetas, tejidos, cepillos de dientes

10.5.2.- Plásticos termoestables

Las cadenas de átomos que forman los termoplásticos están unidas entre sí fuertemente. Al someterlos al calor se vuelven rígidos, por lo que sólo se pueden calentar una vez. En general, son más duros que los termoplásticos y también más frágiles. Nombre

Característica

Aplicación

poliuretano

aislante térmico, esponjoso

Esponjas, colchones, aislam. térmicos.

baquelita

Aislante eléctrico y térmico. Color negro.

Mangos de utensilios de cocina, carcasas de electrodomésticos, interruptor.

melamina

Resistente, ligero, duro. Sin olor ni sabor

Encimeras de cocina. Vajillas.

poliéster

Resistente térmico

Cascos de moto

10.5.3.- Elastómeros

Las cadenas de átomos que forman los elastómeros están plegadas sobre sí mismas como un ovillo; por eso, cuando se aplica una fuerza las cadenas se estiran, lo que les confiere una gran elasticidad. Estos plásticos se obtienen por vulcanización, que es un proceso en el que se mezcla azufre y caucho a 160º C, lo que le confiere al material sus propiedades elásticas. Nombre

Característica

Aplicación

caucho natural (látex)

resistente, inerte

Preservativos, colchones, neumáticos

caucho sintético (petról.)

Resistente a agentes químicos.

Neumáticos, volantes, colchones.

neopreno

mejor que el caucho sintético.

Trajes de inmersión, guantes.

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10.6.-Materiales Pétreos y Cerámicos.

Los materiales pétreos se obtienen de las rocas. Pueden encontrarse en la naturaleza constituyendo grandes bloques, como el granito y la pizarra, o en forma de fragmentos de diversos tamaños como arenas, gravas o piedras pequeñas. Nombre

Característica

Aplicación

Mármol y granito

Pesados, tacto frío y resistentes a compresión

Recubrimientos de suelos y paredes, encimeras, esculturas.

Pizarra

Impermeable, compacto.

Recubrimiento de tejados y revestido de pavimentos.

Los aglomerantes son materiales empleados para unir otros elementos. Son aglomerantes: yeso, cemento, mortero y hormigón. Los cuatro, al mezclarse con agua forman una pasta que fragua y se endurece. Yeso. Se obtiene a partir la piedra de yeso. Se utiliza en la construcción de bóvedas, tabiques, revestimientos, etc. Cemento. Se obtiene a partir de caliza, arcilla y yeso. Se utiliza en la fabricación de mortero y como aglomerante de ladrillos, bloques, etc.

Mortero. Se obtiene a partir de arena y cemento. Se utiliza como aglomerante de ladrillos, bloques, etc. Hormigón. Se obtiene a partir de grava, arena y cemento. Si se usa con barras de acero se llama hormigón armado, con lo que resiste bien tanto la tracción como la compresión (como sabemos los materiales pétreos aguantan bien la compresión pero no la tracción). Se usa en la construcción de cimientos, puentes, estructuras, etc.

Los materiales cerámicos se obtienen a partir de las arcillas. Las propiedades de las cerámicas varían de unas a otras; pero se pueden moldear fácilmente cuando se humedecen con agua, son blandas y porosas, resisten altas temperaturas y son químicamente inertes. Las cerámicas se clasifican en gruesas y finas. La diferencia entre ambas es que las finas han sido sometidas a un proceso llamado vitrificación, que consiste en hacer que obtenga la apariencia del vidrio. Son cerámicas gruesas: arcilla cocida, loza y refractarios. Son cerámicas finas: gres y porcelana.

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Nombre

Característica

Aplicación

Arcilla cocida

Tacto áspero. Frágil

Ladrillos, tejas, botijos.

Loza

Tacto fino. Duro.

Vasijas, azulejos de baño.

Refractario

Resistentes a temperaturas superiores a 3000 ºC.

Revestimiento interior de altos hornos, componentes electrónicos.

Gres

Elevada dureza.

Baldosas, azulejos y ladrillos de especial dureza.

Porcelana

Elevada dureza.

Con un grosor de 2-3 mm se usa en vajillas y objetos decorativos.

10.7.-Herramientas.

Una herramienta es aquel elemento elaborado con el objetivo de hacer más sencilla una determinada actividad o labor mecánica, que requiere, para llevarla a buen puerto, de una aplicación correcta de energía. En tanto, en un sentido menos amplio, la palabra herramienta es popularmente utilizada por la gente en el lenguaje corriente para referirse a aquellos utensilios fuertes y resistentes, principalmente elaborados con hierro, tal como ya nos anticipa el origen de la palabra y que sirven para que las personas realicen diferentes trabajos mecánicos que sí o sí necesitan de la aplicación de la fuerza física. Todas las herramientas existentes y las que se van fabricando, siempre, cumplen uno o varios propósitos específicos, es decir, no existe ninguno que no tenga una concreta función técnica. Una herramienta es aquel elemento elaborado con el objetivo de hacer más sencilla una determinada actividad o labor mecánica, que requiere, para llevarla a buen puerto, de una aplicación correcta de energía. 10.7.1.-Herramientas para medir y comprobar Cinta métrica: Puedes medir muchos metros, según el modelo, y como mínimo aprecia los milímetros. Se suele llamar flexómetro. Regla flexible: Puedes medir hasta 50 cm. y aprecia los medios milímetros. Calibre o pie de rey: Puedes medir exteriores, interiores y profundidades.

Transportador de ángulos: Sirve para medir y transportar ángulos - 7-

Polímetro: Para medir los voltios, los amperios, los ohmios, etc. 10.7.2.- Herramientas de trazado Portaminas: Para dibujar un trazado más fino y preciso Lápiz: Para dibujar y que se pueda borrar u ocultar fácilmente Rotulador de tinta permanente: Para trazar y que no se borre la marca y se puede usar prácticamente en todo tipo de materiales. Puntas de trazar para metal Granete: Es un cilindro de acero terminado en punta que se emplea con los metales para marcar puntos de apoyo y para el compás y las brocas. Compás: Se emplea para trazar círculos o arcos. Para los metales se usa un compás con dos puntas de acero. Escuadra: Se utilizan para trazar perpendiculares. 10.7.3.- Herramientas de sujeción Tornillo de banco: Va fijado a la mesa de trabajo. La forma de sujetar en él las piezas es muy fácil y cómoda. (Si se sujeta piezas blandas es preferible que colocar unas piezas de cartón o madera para no dejar las marcas de las garras del tornillo). Sargentos o gatos: Se suele usar para sujetar piezas grandes a la mesa de trabajo o para mantener unidas dos piezas el tiempo de pegado. Mordazas: Son utilizadas normalmente para sujetar piezas que se van a taladrar. Entenallas: Se usan para sujetar piezas pequeñas o para piezas que no caben en la mordaza cuando se va a taladrar. Alicates: Son herramientas que se utilizan para sujetar piezas pequeñas cuando se van a doblar, cortar, soldar, etc. Hay muchos tipos de alicantes Tenazas: Son herramientas especiales para sacar clavos, no son, por tanto, verdaderas herramientas de sujeción, aunque a veces se utilizan como tales.

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10.7.4.- Herramientas para cortar Tijeras: Es una herramienta que consta de dos cuchillas y que, por medio de la acción de ellas, permite el desgarramiento o cortadura del material. Con esta forma de corte no se desprende viruta. Hay varios tipos de tijeras según el material a cortar.

La tijera de electricista: Tiene una muesca que permite pelar cables. Tijera de cortar chapa: Especial para chapas metálicas. Si la chapa es muy gruesa se puede apoyar en la mesa o en el tornillo de banco. Alicates de corte: Tienen la misma función que las tijeras a la hora de cortar alambre, cables… La cuchilla o `cutter': Nos sirve para cortar material, haciendo presión manual con ella sobre el mismo. Dependiendo del grosor de la cuchilla podemos cortar papel, plástico, cuero y madera… El cortatubo: Es un tipo de cuchilla especial para cortar tubos.

10.7.5.- Herramientas para serrar Sierra de marquetería o de pelo: Su usa para espesores de material no muy grandes. De 0 a 5 mm en madrea, aglomerado y chapa. También se puede usar con metales blandos, la diferencia está en la hoja de sierra a utilizar. Para metal se utiliza un pelo con dientes muy finos. Serruchos: Se usan para madera.

Sierra de arco: Se usa para cortar metal. La posición de los dientes va hacia adelante. Sierra eléctrica Asahi-Koki: es una sierra de pelo automática que puede cortar madera, hierro, latón… su utilización es muy sencilla Sierra de calar: Puedes cortar diferentes materiales, madera, aluminio, etc. Con solo cambiar la hoja de sierra. También puede cortar en ángulos inclinando el soporte apoyo.

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10.7.6.- Herramientas para rebajar o trocear Formón: Es una herramienta de corte y filo horizontal muy fino que sirve para hacer huecos en madera. Gubia: Es un formón pero con la hoja curvada y vaciada.

Escoplo: Es un formón fino especial para hacer agujeros rectangulares o escopladuras o cajas. Cincel: Es una herramienta de corte igual que el formón pero utilizada para trocear, rebajar o hacer huecos en metales. Buril: Tiene la arista en sentido transversal y se emplea para abrir canales o ranuras.

Gubia: Tiene la punta redondeada y también se usa para canales o ranuras. Cepillo de carpintero: El cepillo no es más que un escoplo o un formón colocado en una caja de madera que sujeta la cuchilla inclinada, siempre e la misma posición y que nos sirve para obtener superficies planas en madera. 10.7.7.- Herramientas para limar Limas: Las limas son herramientas cuyo fin es desgastar y pulir los metales. Escofina: Lima especial para limar madera.

10.7.8.- Herramientas para taladrar

Barrena: Se utiliza solo para hacer pequeños agujeros en madera. Berbiquí: También se usa solo para madera, pero permite hacer agujeros mayores. Necesita unas brocas especiales. Taladro manual o de pecho: Se llama así porque se apoya y se empuja con el pecho para hacer fuerza hacia delante. Actualmente son más utilizadas las máquinas de taladrar eléctricas que los taladros manuales. - 10 -

Brocas especiales Avellanado cónico: es el más común. De pezón: Lleva en el centro de una guía que se introduce en agujero abierto previamente y que nos ayuda a que quede centrado el segundo. De círculos: Cuando los agujeros que necesitamos son mayores de 13 milímetros se usan estas otras brocas.

10.7.9.- Herramientas de golpear Martillo: Sirve para golpear y con ello transmitir una fuerza a otro elemento o herramienta. También para modificar formas de materiales.

Mazas: Son martillos con cabeza de madera, nylon, goma, etc. Se utilizan para golpear en materiales blandos que pueden quedar marcados. Se suelen usar para golpear otras herramientas y para dar forma a chapas.

Botador: Es como una punta de marcar pero con la punta cortada. Es la herramienta que se utiliza para introducir los clavos dentro de la madera de forma que no se vea la cabeza. 10.7.10.- Herramientas para atornillar o desatornillar Destornillador: Para apretar o soltar tornillos y tirafondos.

Llaves: Se utilizan para apretar o aflojar tuercas y tornillos. En ellas viene indicando un número que significa la longitud de la tuerca correspondiente en milímetros.

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Llaves fijas Plana de dos bocas: Sirve para tornillos y tuercas de cabeza hexagonal o cuadrada. De tubo: Sirven para tuercas hexagonales y se utiliza cuando son inaccesibles para otras llaves. De estrella: Se emplea cuando los tornillos o tuercas solo permiten un pequeño desplazamiento. Allen: Para tornillos con cabeza hexagonal interior. Llaves regulables: Necesitas para cada tamaño de tornillo su llave fija correspondiente, por el contrario, una llave regulable la puedes usar con varios tamaños de tuerca. 10.7.11.- Herramientas para soldar Soldador eléctrico: Cuando se tienen que unir partes metálicas no muy gruesas, como son los circuitos eléctricos, se usa la soldadura blanda. Consiste en la unión de dos metales por medio de la fusión de estaño, plomo o una aleación de los dos. 10.7.12.- Herramientas para unir Pegamentos: Hay muchos tipos de colas y pegamentos Cola blanca: Para madera, cartón y materiales similares. La unión es fuerte después de veinte minutos aproximadamente. Cola de contacto: Se usa para pegar bastantes materiales. Hace una unión fuerte cuando la superficie de contacto es bastante grande. Pegamento instantáneo: Es un adhesivo muy potente y rápido y une la mayoría de los materiales. Pegamento termofusible: Las barras de pegamento duras son calentadas en la pistola y el pegamento caliente se comprime y sale por la punta. Silicona: Se utiliza como sellante para tapar grietas, impermeabilizar y sujetar cristales. 10.7.13.- Herramientas para construir Torno: Es una máquina-herramienta que sirve para construcción de piezas de revolución tanto, exteriores como interiores, conos, cilindros, etc.

Fresadora: Es una máquina herramienta que se usa para la construcción de piezas, con la que se pueden hacer ranuras, molduras, engranajes, etc. - 12 -

10.7.14.-Práctica

Ahora se trata de reconocer las herramientas que tenemos en el taller y el lugar dónde se encuentran. Posteriormente se realizarán prácticas del manejo de las distintas herramientas eléctricas como el taladro, sierra de calar, lijadora orbital, amoladora. Tendremos especial cuidado en sus medidas de seguridad.

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