MATERIALES DE USO TÉCNICO. 1. 2. 3. 4.

Materiales de uso habitual: Clasificación. Materiales naturales y transformados. La madera: Constitución y propiedades características. Ejercicios sobre la madera.

1. La presentación tecnológica de la materia la constituyen los materiales. La especie humana pronto se diferenció de especies próximas por su capacidad de transformar el entorno en que vivía. Esta fuerza transformadora se apoya en su capacidad para percibir el medio como una enorme oferta de elementos susceptibles de ser modificados para cumplir otras funciones radicalmente distintas a las que cumplía en la Naturaleza. Las huellas más antiguas que podemos identificar de los seres humanos son precisamente los “restos materiales”. Es mas, los historiadores clasifican las grandes edades de la civilización humana según los materiales usados y las tecnologías adoptadas. Así, el Paleolítico es la fase de la evolución en la que los seres humanos utilizaron principalmente la piedra tallada, mientras que en el Neolítico emplearon la piedra pulida. Le sucede la Edad de los metales (cobre, bronce, hierro). Al principio el hombre se sirve de los metales como el oro, cobre e incluso hierro, existentes en la naturaleza en estado puro. Mucho más tarde se desarrolla la capacidad de obtener metales de los minerales, lo que actualmente se conoce como metalurgia. (leyenda de la mujer egipcia y el cobre). La historia de la metalurgia evoluciona paralelamente a las tecnologías de la elaboración: - el amartillado en frío del metal; - la fundición de los minerales que se funden con más facilidad (oro, plata, cobre, estaño); - las aleaciones de metales fundibles ( el bronce, “Edad de Bronce” 3.000 a.C., obtenido con cobre y estaño) y – la fundición del hierro (“Edad de Hierro” 1.500 a.C.) Hasta después del siglo XVIII d.C. no podemos hablar de la “Edad del Acero”. Anteriormente la metalurgia fue cosas de artesanos y solo a partir de finales del siglo XVIII se puede fijar el nacimiento de una metalurgia científica, que ha permitido el desarrollo de multitud de aleaciones metálicas. En el momento actual, cuando parece que la capacidad de manejo y almacenamiento de información es lo que diferencia a los países, se habla de la “Era del Silicio” por ser este uno de los materiales más característicos en la fabricación de microprocesadores. También el siglo XX se le ha llamado la “Era de los Plásticos” iniciada en 1908 cuando Baekeland obtuvo en forma industrial la “baquelita” (fenol-formaldehido). Actividad 1. Observa tu alrededor, dibuja al menos diez objetos y describe de que material están hechos.

Atendiendo a su origen, los materiales los podemos clasificar según el cuadro siguiente:

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES ATENDIENDO A SU ORIGEN.

De origen ANIMAL

CUEROS

De origen VEGETAL

MADERAS Naturales. Elaboradas.

FIBRAS ANIMALES Lanas. Pelos. Sedas.

De origen MINERAL

METALES Férricos. No férricos. Cobre. Plomo. Aluminio. Cinc. Mercurio.

FIBRAS VEGETALES NO METALES De los frutos: Algodón. Rocas. Coco. Arena. De los tallos: Lino. Arcilla. Cáñamo. Cristales. Retama. De las hojas: Esparto.

DERIVADOS DEL PETROLEO Plásticos. Termoplásticos. Termoestables.

Actividad 2. Con una cartulina grande y objetos de uso cotidiano, elabora un cuadro de materiales, atendiendo al cuadro que anteriormente hemos visto.

2. Todos los materiales que se emplean en la actualidad se pueden clasificar en materiales naturales y materiales sintéticos.

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Los materiales naturales son aquellos que se encuentran en la naturaleza. Constituyen los materiales básicos a partir de los cuales se fabrica el resto de los productos. A menudo se les llama recursos naturales o materia prima. Estos materiales necesitan ser transformados para ser utilizados. Incluso los huesos empleados por el hombre primitivo para la construcción de anzuelos y arpones para pescar, eran afilados y convertidos en formas adecuadas. El proceso de transformación de un material, desde su estado natural hasta convertirlo en un producto acabado pasa por tres fases:

Extracción de materia prima.

Conversión en productos industriales.

Fabricación de productos y objetos.

Muchas veces la localización de la materia prima es un proceso sencillo. Así, por ejemplo, una industria maderera que posee su propio bosque o un agricultor que planta su campo de algodón. En ambos casos se conoce perfectamente donde están los recursos. Mucho más difícil lo tienen aquellas industrias que necesitan materias primas procedentes del interior de la tierra, ya que su localización resulta mas complicada y requiere unos instrumentos y técnicas mas sofisticadas.

Una vez localizada, extraída y trasladada la materia prima, desde el lugar de origen hasta un centro de transformación, se procede a la fabricación de productos industriales. Por ejemplo, los troncos de árboles cortados son trasladados a las serrerías, donde son medidos y analizados para deducir cual es la mejor forma de cortarlos para obtener, el mayor número y las mejores tablas y tablones. Los materiales industriales, generalmente, necesitan sufrir un segundo proceso de fabricación para convertirse en objetos de uso para el hombre. Entre estos procesos podemos destacar, el moldeo, el forjado, el mecanizado, la unión de piezas. •

Los materiales sintéticos están creados por el hombre y son el resultado de reacciones químicas planeadas. Estos cambios transforman los materiales naturales en productos totalmente nuevos. Por ejemplo, del petróleo sacamos los plásticos; si mezclamos caucho y azufre en determinadas condiciones, conseguimos el vulcanizado del primero.

Actividad 3. Consulta bibliografía y escribe en tu cuaderno al menos cinco materias primas, cinco productos intermedios y cinco productos finales. 3. La madera. Es el recurso natural más antiguo empleado por el ser humano. Desde siempre le ha proporcionado, combustible, protección y herramientas.

Procedencia: La madera natural procede de los troncos de los árboles. La madera es el esqueleto del árbol y su soporte; por ella circula la savia que alimenta este ser y ascienden el agua y los minerales de la tierra absorbidos por las raíces. Las hojas, con la ayuda del aire y del sol, elaboran y transmutan esta “sangre” bruta para hacerla asimilable. El nuevo líquido circula de nuevo por todo el cuerpo alimentándolo y vitalizándolo. Parte de este alimento queda en el árbol y va engrosando poco a poco el tronco, y mientras va muriendo la madera más vieja hacia el centro, secándose y endureciéndose (el duramen), nace otra nueva hacia el exterior (la albura). Estructura:

En el cambium se crean continuamente nuevas células, unas hacia dentro para formar mas madera y otra hacia fuera que aumenta el perímetro de la corteza. Todo el sistema circulatorio funciona a través de las inmediaciones del cambium. La savia asciende por el leño nuevo situado en la parte interior del cambium, y desciende por el liber o corteza interna Cada año, cuando llega el invierno, los árboles se aletargan, se cierran en sí mismos y todas sus actividades se adormecen, en unos mas (árboles de hoja caduca) y en otros menos (árboles de hoja perenne). Si cortamos un árbol transversalmente con un corte límpio, veremos una primera madera porosa, que corresponde a la primavera, luego una madera de verano mas compacta y por último una línea estrecha que marca la llegada del invierno. La distancia entre estas líneas corresponde al año y el anillo comprendido se llama anillo anual.; el número de estos anillos es la edad del árbol. Composición: La madera está compuesta basicamente por celulosa (50 a 60%), lignina (15 a 25%) que es la que dá rigidez y dureza al árbol y otros como resina, almidón, taninos, agua, etc. Propiedades de la madera: La madera tiene una estructura fibrosa en la que sus células se agrupan en sentido paralelo al eje del árbol. Esto le confiere un comportamiento anisotropo. Dureza: Es la mayor o menor resistencia que oponen los cuerpos a ser rayados o penetrados. Las maderas fibrosas son las mas duras y las porosas las mas blandas. Las más duras tiene tonos oscuros y anillos de crecimientos muy juntos.

Muy duras Almendro Encina Ëbano * Boj

Duras Castaño Roble Cerezo Peral Nogal Haya.

Blandas Pino Abeto Abedul Aliso

Muy blandas Balsa Chopo Sauce Tilo

*Su densidad es mayor que la del agua. Resistencia mecánica: Capacidad de un material para soportar esfuerzos sin deformarse ni romperse. Tipos de esfuerzos: 1 Tracción. Se produce cuando sobre un material actúan dos fuerzas que tiene la misma dirección y sentido opuesto que tienden a estirarlo. La madera tiene una elevada resistencia a la tracción en la dirección paralela a la fibra y muy baja en dirección perpendicular a ella. 2. Compresión. Se produce cuando sobre un material actúan dos fuerzas que tienen la misma dirección y sentido opuesto que tienden a aplastarlo. La madera tiene una resistencia a la compresión elevada en el dirección paralela a la fibra y baja en el sentido perpendicular a ella. 3. Flexión. Se produce cuando sobre un material actúan los efectos combinados de tracción y compresión sobre caras opuestas del mismo En general, la madera resiste muy bien los esfuerzos de flexión, sobre todo las maderas jóvenes y verdes. 4. Cizalladura. Se produce cuando sobre un material actúan dos fuerzas iguales con la misma dirección y sentido contrario situadas en el mismo plano y actuando en el plano de sección del material tendiendo a cortarlo. La madera tiene una resistencia a la cizalladura muy baja en dirección paralela a la fibra y una resistencia moderada en la dirección perpendicular. 4. Torsión. Se produce cuando sobre un material actúan dos fuerzas iguales con la misma dirección y sentido, situadas en planos paralelos y actuando en el plano de sección del elemento. Propiedades eléctricas y térmicas: La madera es un buen aislante eléctrico y térmico cuando está seca.

Ejercicios sobre madera. 1. Ordena de más externo a interno las siguientes partes de una árbol. Corteza interna. Médula o duramen. Corteza externa. Cambium. Albura o leño. 2. En la albura no tiene lugar alguna de las funciones siguientes: Conducción de la savia elaborada. Conducción de la savia bruta. Almacenamiento de sustancias nutritivas.

3. La composición de un tronco de árbol atendiendo a su importancia es: (Señala con 1,2 y 3 de más a menos importantes) Resina/almidón /azúcares. Lignina. Celulosa. 4. Las maderas se clasifican en duras y blandas, indica cuál de los árboles no pertenece a madera dura: • Roble. • Pino. • Castaño. 5. Para producir pasta de papel se utiliza como materia prima la madera, existiendo varios métodos (mecánico, semiquímico, químico) cuyo principal objetivo en todos ellos es: • La eliminación de la humedad. • La fibrilación. • La eliminación de la lignina. 6. Ordena los pasos fundamentales para la fabricación de papel: Secado. Prensado. Afino. Tamizado. Bobinado del papel. Satinado. 7. Entre las propiedades de la madera no se encuentra: • Gran resistencia a la tracción. • Buena conductora de la electricidad. • Muy deformable.

8. ¿Cómo se puede saber la edad de un árbol?. Explícalo razonadamente y acompáñate de dibujos si lo estimas necesario.

9. El comportamiento ante los esfuerzos mecánicos (resistencia mecánica) sobre la madera no es igual en todas las direcciones, esta propiedad recibe el nombre de: • Compresión. • Anisotropía. • Descortezado.

10. Contesta con verdadero (V) o falso (F) a las siguientes afirmaciones: • La resistencia de la madera a esfuerzos de tracción es en general muy alta, cuando el esfuerzo se realiza paralelo a la fibra. • La madera en general, resiste muy bien los esfuerzos de flexión. • Las maderas cuando están secas no son buenos aislantes térmicos. 11. Los árboles que tienen hojas caducas y de forma ancha tiene en general una madera: • Blanda. • Dura. • Las dos anteriores son ciertas. 12. La zona responsable del crecimiento de los árboles se llama: • Albura. • Duramen. • Cambium. 13. La conducción de la savia elaborada se produce a través de las fibras de: • La corteza externa. • La albura. • La corteza interna. 14. Las maderas duras suelen ser: • De tonos claros y anillos de crecimientos muy separados. • De tonos oscuros y anillos de crecimientos muy juntos. • De tonos oscuros y anillos de crecimientos muy separados.

15. La resistencia de la madera a esfuerzos de cizalladura es: • Elevada cuando se realizan los esfuerzos, paralelos a la fibra. • Elevada cuando se realizan los esfuerzos, perpendicular a la fibra. • Baja cuando se realizan los esfuerzos, perpendicular a la fibra. 16. Realiza un dibujo donde se vea con claridad un corte de un tronco de árbol, en dirección perpendicular a la fibra y otro paralelo a la fibra.

17. Describe las características y propiedades más sobresalientes de las dos muestras de madera que has preparado en el aula taller.

18. Tratamiento de la madera. (Desarrolla este tema, con cuantos dibujos y aclaraciones consideres pertinente.