Fundamentos de los Materiales en la Tecnología Industrial: Propiedades, Ensayos y Clasificación

Definiciones Básicas

Materia: Es aquello de lo que los cuerpos constan.

Material: Porción finita de materia.

Material de Construcción: Aquellos que tienen aplicaciones constructivas. Cinco tipos de materiales han sido la base de todas las construcciones existentes: piedra, madera, barro, cal, yeso.

Se utilizan en menor medida, y como elementos decorativos, el vidrio y los metales.

Hasta nuestra época no se convierten en materiales de construcción el hierro y el acero. Aparece el cemento y el hormigón.

Clasificación de los Materiales por su Producción

• Naturales: Se obtienen por corte, extracción, talla...
• Artificiales: Se obtienen mediante cocción, fraguado, metalurgia, procedimientos químicos...

Propiedades y Características de los Materiales

• Extensión: Propiedad que todo material tiene de ocupar un volumen en el espacio.
• Inercia: Propiedad por la cual todo material tiende a conservar indefinidamente sus características mientras una causa no se oponga a ello.
• Divisibilidad: Un material se puede reducir a volúmenes inferiores.
• Masa: Cantidad de materia que posee el material.
• Temporalidad o Durabilidad: A lo largo del tiempo los materiales pueden sufrir transformaciones que los destruyan.

Ensayos de Materiales

Ensayo: Proceso experimental cuyos resultados permiten realizar la medición de caracteres de los materiales. Pueden ser de tres tipos en función de los medios que utilicemos: organolépticos, físicos y tecnológicos.

Ensayo de Compresión

Se lleva a cabo utilizando probetas cúbicas (rocas, morteros) o cilíndricas (hormigón). Si P (kg) es la fuerza actuante y A (cm²) es la sección, la tensión T_c vale:

T_c= -P/A

Conforme aumenta P, la probeta experimenta una disminución de altura acompañada de un aumento de las secciones, con un máximo en la sección media.

Rotura del Material:

• En materiales duros y cristalinos, la rotura sobreviene por el desprendimiento de cuatro casquetes, quedando transformada la probeta en dos pirámides truncadas unidas por sus bases menores.
• En materiales fibrosos (madera) la rotura se produce por desgarramiento, acompañado de astillado y torsión.

Ensayo de Tracción

Se somete el material a dos fuerzas con la misma magnitud y dirección, pero con sentidos opuestos.

Se coloca la probeta sujeta por ambos extremos por mordazas, una fija y otra móvil. Se procede a medir la carga mientras se aplica el desplazamiento de la mordaza móvil.

Las probetas deben tener una forma especial para evitar deslizamientos. En metales, elastómeros, plásticos... Se utilizan mordazas especiales.

Si F (kg) es la fuerza actuante y A (cm²) es la sección, la tensión T_t vale: T_t = F/A

Los metales maleables presentan fuertes estricciones antes de su rotura por tracción, la fundición y otras estructuras cristalinas no permiten deformaciones y la rotura es inmediata. También las estructuras fibrosas rompen bruscamente.

Ensayo de Cortadura

Trata de someter una probeta a una fuerza tangencial pura.

Ensayo de materiales pétreos: se...