Fundamentos de Materiales y Gestión de Residuos en Tecnología Industrial

Clasificación de los Materiales en Ingeniería

Los materiales utilizados en la industria se clasifican según su origen y proceso de fabricación:

• Materiales Naturales

  Son aquellos que se encuentran en la naturaleza, materiales básicos a partir de los cuales se forman los demás productos. El reciclaje es un buen método para preservar el medio natural y ahorrar recursos naturales.

• Materiales Artificiales

  Se obtienen a partir de materiales naturales de la naturaleza que no han sufrido transformación anteriormente (ejemplo: hormigón).

• Materiales Sintéticos

  Fabricados por el hombre a partir de materiales artificiales. No se encuentran en la naturaleza ni ellos ni los materiales que los componen (ejemplo: plásticos).

Propiedades Mecánicas Fundamentales

Las propiedades mecánicas definen el comportamiento de un material cuando está sometido a fuerzas externas:

• Elasticidad: Capacidad de recuperar su forma una vez que haya desaparecido la fuerza que lo deformaba.
• Plasticidad: Capacidad de conservar su nueva forma una vez deformado.
• Ductilidad: Capacidad de estirarse en hilos.
• Maleabilidad: Capacidad de estirarse en láminas sin romperse.
• Dureza: Oposición a dejarse rayar o penetrar por otro material; resistencia al desgaste.
• Fragilidad: Tendencia a romperse en añicos cuando una fuerza impacta sobre él.
• Tenacidad: Resistencia a la rotura cuando está sometido a esfuerzos lentos de deformación.
• Fatiga: Deformación de un material sometido a cargas variables, inferiores a la de rotura, cuando actúa un cierto tiempo o un número determinado de veces.
• Maquinabilidad: Facilidad para dejarse cortar por arranque de viruta.
• Acritud: Aumento de la dureza, fragilidad y resistencia como consecuencia de la deformación en frío.
• Colabilidad: Capacidad para llenar un molde.
• Resiliencia: Resistencia de un cuerpo a choques o esfuerzos bruscos.

Esfuerzos Físicos Aplicados a los Materiales

Los materiales pueden someterse a diferentes tipos de esfuerzos que modifican su estructura:

• Tracción: La fuerza tiende a alargar el objeto.
• Compresión: La fuerza tiende a acortar el objeto.
• Flexión: La fuerza tiende a curvar el objeto.
• Torsión: La fuerza tiende a retorcer el objeto.
• Cortadura: La fuerza es paralela a la superficie que se rompe y pasa por ella.
• Pandeo: Similar a la compresión, se da en objetos con poca sección y gran longitud.

Uso Racional de Materiales y Gestión de Residuos

Agotamiento Prematuro de Materiales

Los materiales que se utilizan para construir productos pueden ser de dos tipos:

• Renovables: Hay que darles un uso racional para evitar su agotamiento (ejemplos: madera, papel).
• No Renovables: Proceden del interior de la Tierra y pueden acabar agotándose (ejemplos: aluminio, hierro).

Soluciones Adoptadas para la Sostenibilidad

• Nuevos Diseños: Diseños que reduzcan el volumen del envase (ejemplo: botes de refresco que han reducido su peso un 30%).
• Reciclado: Cuando se fabriquen productos, habrá que establecer métodos de separación e identificación de distintos materiales para que, cuando el producto vaya a ser reciclado, puedan separarse y seleccionarse fácilmente los materiales que lo componen.
• Reutilización: Volver a utilizar productos o piezas.

Tipos de Residuos

• Residuos Inertes: No presentan ningún riesgo ni para el ambiente ni para las personas, porque o bien la naturaleza se encarga de degradarlos, o porque una vez en el vertedero no sufren transformaciones físicas, químicas o biológicas importantes.
• Residuos Tóxicos y Peligrosos: Son sustancias inflamables, corrosivas, tóxicas o que pueden producir reacciones químicas, originando peligros para la salud o para el medio ambiente.

Operaciones de Gestión y Tratamiento de Residuos

• Reducción en Origen.
• Tratamiento:
  • Físicos: Separar el residuo del resto.
  • Químicos: Neutralizar el residuo tóxico.
  • Biológicos: Descomposición bioquímica en sustancias más simples y estables.
• Incineración: Reduce su volumen y se obtiene energía térmica.
• Vertido Controlado: Evitar que los materiales depositados puedan contaminar aguas o tierras del alrededor a través de filtraciones.