Fundamentos y Caracterización de Materiales en Ingeniería y Construcción

Conceptos Fundamentales en Ingeniería de Materiales

Definición de Material

Un material es una porción finita de materia con sus mismas características generales y dimensiones finitas, susceptible de ser trabajable y transportable para su uso.

Clasificación de Materiales

Según su Origen

• Naturales: Materiales que no han sufrido transformación química (Q) y se utilizan tal como se encuentran en la naturaleza.
• Artificiales: Materiales que, tras un proceso de elaboración y transformación de su composición, adquieren las características apropiadas para su utilización.

Según su Naturaleza Química

• Orgánicos: Aquellos que proceden del reino animal o vegetal.
• Inorgánicos: Aquellos formados por una serie de moléculas que, normalmente, no contienen Carbono (C).

Metodología de Evaluación de Materiales

La evaluación de un material debe considerar su estética, sus características físico-químicas (FQ), su resistencia a los agentes exteriores y las condiciones ecológicas.

Propiedades Generales de los Materiales

Propiedades Organolépticas

Son aquellas que se pueden determinar sin la utilización de aparatos especiales, observándolas por medio de los sentidos o con ayuda de una lupa (ejemplos: color, superficie, textura).

Propiedades Físicas

Son las propiedades intrínsecas que definen el comportamiento del material.

A) Estructura

Propiedad física que indica cómo se disponen los elementos que la componen:

• Cristalina: Presenta un orden molecular definido.
• Vítrea o Amorfa: No presenta orden molecular.
• Mixta: Coexisten las dos estructuras anteriores.

B) Apariencia (Morfología)

Tipos de apariencia estructural:

1. Compacta: Presentan una masa homogénea (ejemplo: mármoles).
2. Porosa o Celular: Presentan una masa heterogénea con poros, cavidades y restos orgánicos (ejemplos: pirita, piedra pómez).
3. Granular: Con forma de granos aglomerados (ejemplo: arenisca).
4. Estratificada: Presenta bandas de acuerdo a las capas de sedimentación (ejemplo: arcillas).
5. Laminar: Formada por láminas delgadas de fácil exfoliación (ejemplo: pizarra).
6. Fibras: Formadas por fibras paralelas o radiales (ejemplo: yeso).
7. Porfídicas: Destacan gránulos de gran tamaño sobre una pasta de materiales difícilmente diferenciables (ejemplo: pórfidos).
8. Granitoideas: Presentan minerales en granos adheridos de tamaños análogos (ejemplo: granito).

C) Densidad ($\rho$)

Peso del material por unidad de volumen (expresado en kg/m³).

D) Porosidad

Relación entre los huecos totales y el volumen total del material.

E) Compacidad

Cantidad real de materia que tiene un material. Cuando se dice que un material es muy compacto, significa que es poco poroso.

Propiedades Mecánicas Clave

Elasticidad:

Capacidad de recuperar su forma inicial cuando deja de actuar sobre ellos una fuerza que los deformaba.

Plasticidad:

Capacidad de adquirir deformaciones permanentes.

Ductilidad:

Capacidad de extenderse en hilos.

Maleabilidad:

Capacidad de extenderse en planchas o láminas.

Dureza:

Resistencia que opone un material a ser rayado.

Tenacidad:

Cantidad de energía (E) expresada en Julios que un material absorbe antes de la rotura. Viene representada por el área bajo la curva de esfuerzo-deformación del material.

Fragilidad:

Propiedad inversa de la tenacidad.

Resistencia (a impacto):

Oposición ofrecida por un cuerpo a los choques o esfuerzos bruscos.

Ensayos y Normalización de Materiales

Definición de Ensayo

Un ensayo es una prueba experimental cuyo resultado permite conocer el nivel de una determinada propiedad de un material.

Tipos de Ensayos según su Finalidad

• Cualitativos: Aquellos que indican una cualidad.
• Cuantitativos: Aquellos que proporcionan una medida de una propiedad.
• Destructivos: Aquellos en los que la probeta utilizada se rompe o inutiliza.
• No Destructivos (END): Aquellos en los que la probeta no sufre ninguna destrucción.

Tipos de Ensayos según la Propiedad Evaluada

• Ensayo Organoléptico: Se realiza sin la utilización de aparatos especiales.
• Ensayo Químico: Su finalidad es conocer la composición química (Q) del material y su resistencia a los agentes agresivos.
• Ensayo Físico: Busca determinar las propiedades físicas.
• Ensayo Mecánico: Pretende conocer las propiedades elásticas y mecánicas del material.

Normalización y Reglamentación en la Construcción

Organismos de Normalización

• UNE (Una Norma Española): Conjunto de normas creadas por AENOR.
• AENOR (Asociación Española de Normalización): Asociación española privada, independiente y sin ánimo de lucro.
• ISO (Organización Internacional de Normalización): Organismo internacional para la estandarización.

Normativa de Edificación

Normativa de aplicación en todo el territorio nacional, de carácter obligatorio o recomendación, oficiales y publicadas en el Boletín Oficial del Estado (BOE).

Normas de Obligado Cumplimiento

1. Reglamentos e Instrucciones:
   • EHE-08: Regula la estructura del hormigón.
2. Pliegos de Recepción:
   • RC-03, RY-88: Relativos al ladrillo.
3. CTE (Código Técnico de la Edificación): Normativa que garantiza los requisitos básicos de edificios e instalaciones para asegurar la seguridad de las personas y el medio ambiente.

Recomendaciones Técnicas

• NTE (Normas Tecnológicas de la Edificación): Normas que no son de obligado cumplimiento.