Fundamentos de Materiales: Clasificación, Propiedades, Ensayos y Gestión Sostenible

Clasificación de Materiales

Los materiales en la actualidad se pueden clasificar en:

• Naturales: Se encuentran en la naturaleza y a partir de ellos se obtienen los demás.
• Artificiales: Obtenidos a partir de materiales naturales que no han sufrido transformación previa, como el hormigón.
• Sintéticos: Fabricados por el hombre a partir de los artificiales, como los plásticos.

Propiedades de los Materiales

Las propiedades de los materiales pueden ser:

• Sensoriales: Se eligen según el efecto que realicen en nuestros sentidos.
• Ópticas: Reaccionan cuando les da la luz y se dividen en opacos, transparentes y translúcidos.
• Térmicas: Indican si son buenos conductores o aislantes del calor.
• Químicas: Relacionadas con la oxidación y la corrosión.
• Magnéticas: Si son atraídos por un imán.
• Mecánicas: Donde se destacan:
  • Elasticidad
  • Plasticidad
  • Ductilidad
  • Maleabilidad
  • Dureza
  • Fragilidad
  • Tenacidad
  • Fatiga
  • Maquinabilidad
  • Resiliencia

Esfuerzos Físicos en Materiales

Los esfuerzos físicos que pueden soportar los materiales son:

• Tracción: La fuerza alarga un objeto de manera perpendicular a la superficie.
• Compresión: La fuerza acorta el objeto.
• Flexión: La fuerza tiende a curvar el objeto.
• Torsión: La fuerza retuerce el objeto.
• Cortadura: La fuerza pasa a través de un objeto dividiéndolo en dos.
• Pandeo: Similar a la compresión, pero aplicado a objetos de gran longitud.

Ensayos de Materiales

Los ensayos para determinar las propiedades de los materiales pueden ser:

• Ensayo de Tracción: Consiste en estirar una probeta hasta que se rompe.
• Ensayo de Fatiga: Se hace girar una probeta del material a analizar a la vez que se deforma.
• Ensayo de Dureza: Una fuerza con un diamante o bola de acero hace una indentación.
• Ensayo de Resiliencia: Se determina la energía necesaria para romper una probeta mediante un impacto.

Estructura de los Materiales

La estructura de los materiales se divide en:

• BCC (Cúbica Centrada en el Cuerpo): Hay un átomo en cada vértice de la red y otro en el centro.
• FCC (Cúbica Centrada en las Caras): Hay un átomo en cada vértice y otro en cada cara.
• HCP (Hexagonal Compacta): Hay un átomo en cada vértice, tres en el centro y uno en la cara superior e inferior.

Modificación de Propiedades de Materiales

La modificación de las propiedades de los materiales se realiza mediante tratamientos térmicos como:

• Temple: Consiste en un enfriamiento brusco donde el exterior será más duro que el interior.
• Recocido: Enfriamiento lento para liberar tensiones internas y permitir que los átomos se coloquen en su sitio en la red.
• Revenido: Tratamiento térmico para aumentar la tenacidad, reduciendo la fragilidad y dureza.
• Normalizado: Aportar al acero una estructura normal según su composición.

Uso Racional de Materiales y Gestión de Residuos

Soluciones para el Uso Racional de Materiales

Para un uso más eficiente y sostenible de los materiales, se proponen las siguientes soluciones:

• Nuevos Diseños: Reducir el volumen de materia prima, asegurando que el producto resista los esfuerzos a los que será sometido.
• Reciclado: Separar los productos para seleccionar y crear nuevos a partir del material usado.
• Reutilización: Volver a usar productos o piezas, extendiendo su vida útil.

Tipos de Residuos Industriales

Los residuos industriales pueden clasificarse en:

• Inertes: No presentan riesgo para el ambiente ni para las personas.
• Tóxicos y Peligrosos: Sustancias inflamables, corrosivas o tóxicas que pueden producir reacciones químicas, creando peligros para la salud o el medio ambiente. Estos pueden ser sólidos, líquidos o gases.

Estrategias para la Gestión y Tratamiento de Residuos

Para evitar y gestionar los residuos de manera efectiva, se pueden implementar diversas estrategias:

Prevención y Eliminación de Residuos

• Reducción en Origen: Implementar nuevas tecnologías que produzcan menos residuos.
• Incineración: Eliminar residuos en hornos especiales.
• Vertido Controlado: Llevar los residuos a vertederos diseñados para no perjudicar al hombre ni contaminar.

Tratamientos Específicos de Residuos

Dependiendo del tipo de residuo, se pueden aplicar tratamientos distintos:

• Físicos: Para separar el residuo del resto de componentes.
• Químicos: Neutralizar el residuo haciéndolo reaccionar con un reactivo.
• Biológicos: Hacer fermentar los residuos o introducirlos en digestores.