Materiales No Metálicos

Conocimiento de los materiales de elementos mecánicos

MATERIALES NO METÁLICOS

Los materiales son elementos agrupados en un conjunto el cual es usado con un fin

específico. Se agrupan en dos grandes grupos, que son los materiales metálicos y

los no metálicos: éstos son los que no tienen en su composición ninguna sustancia

metálica.

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES

1. PLÁSTICOS

El significado de plástico se aplica a las sustancias de similares estructuras que no

tiene punto fijo de evaporación y que poseen durante un intervalo de temperaturas

propiedades de flexibilidad y elasticidad que permiten adaptarlas y moldearlas a

diferentes formas y aplicaciones.

El origen de los Plásticos:

La invención del primer plástico se da en un concurso realizado en 1860, cuando el

fabricante de bolsas de billar estadounidense Phelan and Collarder ofrecía una

suma de 10000 $ a quien sustituyera el marfil natural, que se utilizaba para la

fabricación de bolsas de billar. John Wesley Hyatt, fue quien desarrolló el celuloide

disolviendo celulosa en una solución de alcanfor y etanol. Este no ganó el premio

pero consiguió un producto muy comercial que sería de gran utilidad en la

cinematografía.

Materiales no metálicos 1


En 1909 el químico estadounidense Leo Hendrik Baekeland sintetizó un polímero

de gran interés comercial que se llamó baquelita y fue el primer plástico sintético

de la historia. A lo largo del siglo XX se comercializó tanto que empieza a sustituir a

otros materiales, iniciando así la “era del plástico”.

En 1920 el químico alemán Hermann Staudinger descubrió que se componía de

macromoléculas, lo que provocaría años posteriores un gran avance en este

apartado de la química.



2. FIBRAS TEXTILES

Se denomina fibra textil a los materiales compuestos de filamentos (su longitud es

muy superior a su diámetro) y susceptibles de ser usados para formar hilos o telas,

a si sea mediante tejido u otros procesos físicos o químicos.



Se clasifican según su origen:

Origen natural:

-De origen animal: los tejidos provienen de los animales.

· Lana: proviene del pelo de las ovejas.

· Seda: se extrae del gusano de seda en la fase de crisálida.

-De origen vegetal: los tejidos provienen de plantas.

· Algodón: se extrae de una semilla.

· Lino, cáñamo: se extrae de un tallo.

· Esparto: se extrae de una hoja.

-De origen mineral: los tejidos se obtienen de minerales.

· Fibra de vidrio.

· Fibra de metales.

Origen artificial: utilizan para su creación un componente natural (celulosa).

-Proteicas: Caseína, Lanital.

-Celulósicas: Rayón Viscosa y Tencel, Rayón acetato, Rayón

Cuproamonio, Rayón Nitrocelulosa, Rayón Triacetato.

-Minerales: Fibra de vidrio, Hilo metálico.

Origen sintético: no utilizan componentes naturales, son en su totalidad químicos.

-Monocomponentes: Poliamida, Fibras Poliéster, Poliacrílico, Fibras

Modacrílicas, Fibras Olefínicas, Fibras Spandex, Fibras

Aramídicas.

-Bicomponentes: Fibras Poliéster, Fibras Acrílicas, Fibras Olefínicas,

Fibras Poliamídica.

-Microfibras: Fibras Poliamidicas, Fibras Poliéster, Fibras Acrílicas.

3. LA MADERA

La madera es un material ortotrópico encontrado como principal contenido del

tronco de un árbol. Los árboles se caracterizan por tener troncos que crecen cada

año y que están compuestos por fibras de celulosa unidas con lignina. Las plantas

que no producen madera son conocidas como herbáceas.

Como la madera la producen y utilizan las plantas con fines estructurales, es un

material muy resistente, y gracias a esta característica y a su abundancia natural,

es utilizada ampliamente por los humanos ya desde tiempos muy remotos.

Partes de la madera:



-Duramen: Parte de la madera localizada en la zona central del tronco. Representa

la parte más antigua del árbol, tiende a ser de color oscuro y de mayor durabilidad

natural.

Madera utilizada para la construcción de jaranas y otros instrumentos de son

jarocho tales como la leona y el mosquito. El ámbar de la madera es precioso.

Madera madura. Albura modificada por cambios físicos y químicos

Es la madera dura que constituye la columna del árbol. Es la antigua albura que se

ha lignificado (células muertas).

-Albura: Parte joven de la madera, corresponde a los últimos ciclos de crecimiento

del árbol, suele ser de un color más claro.

La formación de la nueva madera en el tronco del árbol se lleva a cabo por una

capa de células denominadas cambium, que está situada entre la corteza interna y

la albura.

En la madera de más reciente formación (albura) tienen lugar dos importantes

funciones: la conducción de la savia (desde la raíz a las hojas) y el almacenamiento.

Desde el punto de vista industrial, los materiales que interesan son el duramen y la

albura, que adquieren el mismo color tras talar y dejar secar el árbol.

Luego el duramen y la albura se procesan mediante aplanadoras y lijas industriales

hasta llegar al producto (tablas en sí), también lápices, bates y mesas entre otros.

La calidad de la dureza depende del mercado hacia donde va dirigido, de acuerdo al

costo.



-Cámbium: es la capa que sigue a la corteza y da origen a otras dos capas: la capa

interior o capa de xilema, que forma la madera, y una capa exterior o capa de

floema, que forma parte de la corteza.

-Corteza externa: es la capa más externa del árbol. Está formada por células

muertas del mismo árbol. Esta capa sirve de protección contra los agentes

atmosféricos.

Composición de la madera:

En composición media se compone de un 50% de carbono (C), un 42% de oxígeno

(O), un 6% de hidrógeno (H) y el 2% de resto de nitrógeno (N) y otros elementos.

Los componentes principales de la madera son la celulosa, un polisacárido que

constituye alrededor de la mitad del material total, la lignina (aproximadamente un

25%), que es un polímero resultante de la unión de varios ácidos y alcoholes

fenilpropílicos y que proporciona dureza y protección, y la hemicelulosa (alrededor

de un 25%) cuya función es actuar como unión de las fibras. Existen otros

componentes minoritarios como resinas, ceras, grasas y otras sustancias.

Celulosa:



Es un polisacárido estructural formado por glucosa que forma parte de la pared de

las células vegetales. Su fórmula empírica es (C6H10O5)n, con el valor mínimo de n

= 200. Sus funciones son las de servir de aguante a la planta y la de darle una

protección vegetal. Es muy resistente a los agentes químicos, insoluble en casi

todos los disolventes y además inalterable al aire seco, su temperatura de astillado

a presión de un bar son aproximadamente unos 232,2 °C.

Procesos de obtención de la celulosa.

-Proceso de Kraft:

Se trata con solución de sulfuro sódico e hidróxido sódico en relación 1:3 durante 2-

6 h a temperaturas de 160 -170 °C. Después, en ebullición, se añade sulfato sódico

que posteriormente pasa a sulfuro sódico y se elimina.

-Método de la sosa:

Se usa hidróxido sódico para digerir el material.

-Método del sulfito:

Se digiere con solución de bisulfito cálcico con dióxido de azufre libre, y las ligninas

se transforman en lignosulfonatos solubles.

En medio de esto se hace uno de los tres casos en la madera. Esta llega y es

descortezada y chipeada, y echada a la caldera de acopio y de allí a una

clasificación de lavado donde se selecciona y blanquea, más tarde se seca y

embala. Los sobrantes van a silos que después se usarán para dar energía.

Tenemos árboles de dos tipos:

Caducifolios: son los árboles en los que las hojas se caen en el otoño o invierno y

vuelven a salir en la primavera. Los más característicos son: el roble, el almendro,

el manzano y bastantes árboles frutales.

Perennifolios: son por el contrario los que se caracterizan por mantener la hoja todo

el año, es decir, que no se les caen las hojas. Los más característicos son: el pino, el

ciprés, el abeto, el tejo… Estos árboles suelen proporcionar una madera más blanda

que la de los caducifolios.

Dureza de la madera:



Maderas duras: son aquellas que proceden de árboles de un crecimiento lento, por

lo que son más densas y soportan mejor las inclemencias del tiempo si se

encuentran a la intemperie que las blandas. Estas maderas proceden de árboles de

hoja caduca, 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 de los caseríos o viviendas unifamiliares. Son mucho más caras que las

blandas, debido a que su lento crecimiento provoca su escasez, pero son mucho

más atractivas para construir muebles con ellas. También son muy empleadas para

realizar tallas de madera o todo producto en el cual las maderas macizas de calidad

son necesarias.

Maderas blandas: el término madera blanda es una denominación genérica que

sirve para englobar a la madera de los árboles pertenecientes a la orden de las

coníferas. La gran ventaja que tienen respecto a las maderas duras, procedentes de

especies de hoja caduca con un periodo de crecimiento mucho más largo, es su

ligereza y su precio, mucho menor. Este tipo de madera no tiene una vida tan larga

como las duras, pero puede ser empleada para trabajos específicos. Por ejemplo, la

madera de cedro rojo tiene repelentes naturales contra plagas de insectos y

hongos, de modo que es casi inmune a la putrefacción y a la descomposición, por lo

que es muy utilizada en exteriores. La manipulación de las maderas blandas es

mucho más sencilla, aunque tiene la desventaja de producir mayor cantidad de

astillas. Además, la carencia de veteado de esta madera le resta atractivo, por lo

que casi siempre es necesario pintarla, barnizarla o teñirla.

En la presentación 4 se muestra el proceso que sufre un tronco de árbol hasta la

obtención de la madera.

En la presentación 5 se explica el proceso de fabricación del papel y sobre todo del

reciclaje.

Tipos de papel:

4. EL PAPEL



5. CORCHO

El corcho es la corteza del alcornoque. Puede presentarse en bruto, como fruto

directo de la extracción de la corteza del árbol o elaborado para su utilización en

diferentes áreas. El principal componente del corcho es la suberina.



La producción mundial de corcho es de unas 340.000 toneladas, de las cuales

Portugal produce un 52%, España un 32% e Italia un 6%.

6. MATERIALES PETREOS

Los materiales pétreos son las piedras naturales, que pueden presentarse en forma

de bloques, losetas y gránulos, i.e, pizarra, mármol o arena.

Suelen ser naturales aunque a veces procesados por el hombre, derivan de la roca

o poseen una calidad similar a la de ésta, siendo usados casi exclusivamente en el

sector de la construcción. Los pétreos corresponden a una de las formas de

clasificación de los materiales en general. Estos pueden ser pétreos naturales

extraídos directamente de la naturaleza o pétreos artificiales procesados e

industrializados por el hombre.

Existen, después los materiales pétreos artificiales, entre los cuales se encuentran

el vidrio, la cerámica, los aglomerados y los aglomerantes.



6. EL VIDRIO

-Historia del vidrio:

El vidrio en la antigüedad

Plinio el Viejo (siglo I), en su Historia Natural, cuenta que unos mercaderes que se

dirigían hacia Egipto para vender natrón (carbonato de sodio), se detuvieron para

cenar a orillas del río Belus, en Fenicia. Como no había piedras para colocar sus

ollas, decidieron utilizar algunos trozos de natrón. Calentaron sus alimentos,

comieron y se dispusieron a dormir. A la mañana siguiente vieron asombrados que

las piedras se habían fundido y habían reaccionado con la arena para producir un

material duro y brillante, el vidrio.

En realidad, el hombre aprendió a fabricar el vidrio muchísimo tiempo antes en

forma de esmaltes vitrificados, la fayenza. Hay cuentas de collares y restos de

cerámica elaborados con fayenza en tumbas del periodo predinástico de Egipto, en

las culturas Naqada (3500-3200 a. C.)

Los primeros objetos de vidrio que se fabricaron fueron cuentas de collar o

abalorios. Es probable que fueran artesanos asiáticos los que establecieron la

manufactura del vidrio en Egipto, de donde proceden las primeras vasijas

producidas durante el reinado de Tutmosis III (1504-1450 a. C.) La fabricación del

vidrio floreció en Egipto y Mesopotamia hasta el 1200 a. C. y posteriormente cesó

casi por completo durante varios siglos. Egipto produjo un vidrio claro, que contenía

sílice pura; lo coloreaban de azul y verde. Durante la época helenística Egipto se

convirtió en el principal proveedor de objetos de vidrio de las cortes reales. Sin

embargo, fue en las costas fenicias donde se desarrolló el importante

descubrimiento del vidrio soplado en el siglo I a.C. Durante la época romana la

manufactura del vidrio se extendió por el Imperio, desde Roma hasta Alemania.

El vidrio en la Edad media

En el norte de Europa y Gran Bretaña continuaron produciendo objetos utilitarios de

vidrio. El vidrio común tipo Waldglas (del alemán, ‘vidrio del bosque’) continuó

fabricándose en Europa hasta la era moderna. Sin embargo, la producción más

importante en este material durante la edad media fueron los mosaicos de vidrio en

la Europa mediterránea y las vidrieras en la zona del norte. Los mosaicos se hacían

con teselas de vidrio, que se cortaban de bloques de vidrio. En documentos del siglo



VI se hace referencia a vidrieras en las iglesias, aunque los primeros conservados

datan del siglo XI. Las más apreciadas se elaboraron durante los siglos XIII y XIV,

principalmente en Francia e Inglaterra. El vidrio se coloreaba o se laminaba con

color y después se cortaba. Los detalles se pintaban sobre el cristal con un esmalte.

Las piezas se sujetaban con varillas de plomo en una estructura de hierro. El arte de

la fabricación de vidrieras decayó a finales del renacimiento aunque volvió a

recuperarse en el siglo XIX.

El vidrio en los países islámicos, entre los siglos VIII y XIV, tuvo su auge en el

Oriente Próximo. La antigua tradición Sasánida de tallado del vidrio fue continuada

por los artesanos musulmanes que realizaron vasijas decoradas en altorrelieve,

muchas con motivos animales, y con vidrio incoloro de gran calidad con diseños

tallados a la rueda. La técnica de esmaltado al fuego y la del dorado incrementaron

las posibilidades decorativas, destacando los artesanos vidrieros de Alepo y

Damasco. De Egipto proviene el descubrimiento de coloraciones vidriadas con

brillantes efectos metálicos, tanto en cerámica como en vidrio. Las lámparas de las

mezquitas y otras vasijas de uso cotidiano se pintaron con motivos geométricos

propios del islam. Sus formas y decoraciones influyeron en la producción occidental

posterior, destacando las de Venecia y España.

Del renacimiento al siglo XVIII

El cristal veneciano

El «cristal veneciano» más antiguo conocido data del siglo XV, aunque el vidrio ya

se fabricaba en Venecia desde el siglo X. Con centro en la isla de Murano, los

venecianos dominaron el mercado europeo hasta el año 1700. La contribución más

importante fue la elaboración de un vidrio sódico duro y refinado muy dúctil.

Conocido como «cristallo», era incoloro, de gran transparencia, muy semejante al

cristal de roca. También se hacían en cristal coloreado y opaco. Hacia finales del

siglo XVI los vasijas se hicieron más ligeras y delicadas. Desarrollaron un tipo de

filigrana de vidrio que sería muy imitada. Consistía en incorporar hebras de vidrio

blanco opaco dentro de un cristal transparente, que producía el efecto de un

encaje.

También en Murano surgieron muchos estilos diferentes para lámparas de cristal,

aunque fue la factoría de Nevers, en Francia, la que adquirió mayor fama durante el

siglo XVII. La práctica del grabado al diamante, técnica de los artesanos holandeses

del siglo XVII, lograba elaborados diseños.



Los fabricantes de vidrio de Europa intentaron copiar las técnicas y decoraciones de

los venecianos. La información se difundió con el libro El arte del vidrio (1612) de

Antonio Neri. También de los sopladores de vidrio venecianos, pues aunque una ley

prohibía a los artesanos vidrieros abandonar Venecia y divulgar los secretos de su

arte, muchos se instalaron en otros países europeos. Cada país desarrolló sus

imitaciones. La influencia italiana declinó en el siglo XVII, al surgir en Alemania e

Inglaterra nuevos métodos para la fabricación de vidrio.

- Tipos de vidrio



7. MATERIALES CERÁMICOS



8. AGLOMERANTES Y AGLOMERADOS



Aglomerante: que aglomera. Material capaz de unir fragmentos de una o varias

sustancias y dar cohesión al conjunto.

Aglomerado: producto obtenido por aglomeración, es decir, agregación natural o

artificial de materiales minerales.

Se trata de:

- Cales

- Cementos

- Yesos


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