Materiales Clave en Tecnología Industrial: Metales, Madera y Vidrio, Propiedades y Usos

Materiales en Tecnología Industrial: Metales, Madera y Vidrio

Metales Férricos: Derivados del Hierro

1. Hierro Dulce

• Obtención: Del horno alto, mediante reducción de carbono y eliminación por oxidación de gran parte de las impurezas. Proceso de horno alto + colada.
• Características: Dúctil, maleable, tenaz. No templa. Poroso y corrosivo. Buen conductor de calor y electricidad. Bajo contenido de carbono.
• Uso: Objetos de forja y cerrajería.

2. Fundición

• Obtención: Directamente del horno alto. Puede depurarse en convertidores. Moldeo de piezas por colada.
• Características: Aleación Fe-C (C > 2%; 2.5-4.5% hasta 6.67%). Gran dureza y resistencia mecánica. Muy resistente a la oxidación y corrosión. Muy frágil. No se forja, no se suelda, no templa, no es dúctil, no es maleable, no se mecaniza.
• Uso: Farolas, bancos, calefacción, sanitarios.

3. Acero

• Obtención: Tras el horno alto, pasa por un convertidor que regula el contenido de carbono. Lingotes para posterior transformación en acería eléctrica o convertidor.
• Características: Aleación Fe-C (C < 2%). Aceros aleados y no aleados. Dúctil y maleable. Se puede forjar. Se templa. Fácilmente oxidable. Gran resistencia mecánica.
• Uso: Estructuras metálicas (perfiles), barras de acero para hormigones.

4. Acero Inoxidable

• Obtención: Incorporación de cromo (mínimo 11.5%) que forma una capa de óxido en la superficie, compacta e impermeable, protegiendo al metal de la oxidación y corrosión.
• Características: Resistente a la corrosión, ácidos y álcalis. Alta resistencia a la tracción. Gran ductilidad. Mala conductividad eléctrica y térmica. Soldable.
• Uso: Envolventes ligeras de fachada y cubiertas, carpinterías, barandillas, ascensores.

Metales No Férricos

1. Aluminio

• Obtención: Por electrólisis ígnea se funde el aluminio para luego colarlo en lingoteras y refinarlo mediante una nueva electrólisis.
• Características: Alto coste. Muy ligero. Resistente a la corrosión. Muy reciclable. Blando, dúctil, maleable. Fácil de trabajar.
• Protección:
  • Anodizado: Oxidación artificial de la capa superficial que proporciona protección contra la corrosión mediante electrólisis (oxidación anódica). Sella la capa de óxido mediante inmersión en agua hirviendo.
  • Lacado: Pintura de protección sobre la superficie del aluminio, aplicada por sistema electrostático.
• Uso: Chapa de cubrición, revestimientos de fachada, carpintería, andamios, encofrados.

2. Cobre y sus Aleaciones

2.1. Cobre

• Obtención: Se obtiene de la calcopirita. Procedimientos: pirometalúrgico (horno + afino), hidrometalúrgico y refino.
• Características: Muy maleable y dúctil. Muy costoso. Alta resistencia a la corrosión. Muy buena conductividad eléctrica y térmica.
• Uso: Cables y tuberías, calderas, canalones.

2.2. Latón

• Composición: Aleación de cobre + zinc (alta resistencia).
• Características: Forjable, laminable en frío. Resistencia a la corrosión en agua, vapor y ambientes marinos.
• Uso: Cerrajería, grifos, llaves de agua.

2.3. Bronce

• Composición: Aleación de cobre + estaño (8-12%).
• Características: Más moldeable, fiel reproductor de detalles.
• Uso: Herrajes, grifos, elementos decorativos.

3. Zinc

• Obtención: De calamina y blenda por vía seca o vía húmeda (sulfatos solubles + electrólisis).
• Características: Protege otros metales de la corrosión. Quebradizo. Oxidable en aire húmedo. Atacable por yeso y cemento.
• Protecciones:
  • Galvanización en Caliente: Inmersión de piezas en baño de zinc fundido.
  • Zincado Electrolítico: Cubrir de zinc por electrólisis de sales de zinc en disolución acuosa.
  • Zincado por Proyección: Proyección de zinc semifundido sobre la superficie con pistola atomizadora.
  • Cementación por Sherardización: Cubrición por calentamiento de la pieza en contacto con polvo de zinc, produciendo depósitos de metal de zinc en la superficie.
• Uso: Chapas de cubrición, canalones y bajantes, elementos de sujeción, revestimiento de otros metales.

Otros Materiales y Conceptos Relevantes

Eflorescencia

Son manchas superficiales, generalmente blanquecinas, producidas por la cristalización de sales solubles que contienen los productos y que han sido arrastradas a la superficie por el agua, precipitando en ella. Cuando la pieza absorbe humedad por el calor, el agua asciende a la superficie llevando las sales, y al evaporarse el agua, las sales que no se evaporan quedan como manchas blancas.

Proceso de Cocción (Cerámica)

Este proceso se divide en tres zonas principales: zona de calentamiento, zona de cocción y zona de enfriamiento.

• 0-400ºC: Pérdida de agua de amasado. Solo cambios físicos, no químicos ni estructurales. Si hay H2O, recupera plasticidad.
• 400-600ºC: Se desprende agua de constitución de la arcilla. Ocurren cambios químicos. Si hay H2O, no se amasa.
• 600-900ºC: Se forma un Metacaolín muy inestable e higroscópico (propiedad de absorber agua).
• 900-1000ºC: Reacciones químicas formando silicato alumínico.
• Más de 1000ºC: El silicato alumínico tiende a transformarse en mullita. A 1780ºC, la arcilla alcanza la fusión.

Levigación

Proceso para obtener productos especiales, arcillas muy depuradas sin impurezas, limpias y muy homogéneas. Es un método de moldeo por colada. La cantidad de agua es 3 veces la de la arcilla. Se realiza en una balanza en serie para la emulsión de la arcilla levigada. La papilla resultante se denomina Barbotina Defloculada.

Conceptos de Vidrio y Energía

Factor Solar

Relación entre la energía térmica que entra por el vidrio y la energía solar que incide sobre el mismo.

Efecto Invernadero

Energía que entra a un local a través de los cristales y que es absorbida por los objetos y paredes interiores, emitiéndola a la habitación. Los vidrios son impermeables a esta energía, dejan pasar la energía pero no salir. La energía se retiene y aumenta la temperatura.

Vidrio Metalizado

• Baja Emisividad: Vidrios transparentes y coloreados tratados con pulverización de óxidos metálicos y metales nobles. Crean una capa neutra que refleja las radiaciones, reduciendo pérdidas de calor por radiación. En doble acristalamiento, se coloca en la cara exterior del vidrio interior (para climas fríos).
• Vidrios de Control Solar: Para climas cálidos. Vidrios transparentes que regulan la ganancia energética solar y la luminosidad del edificio, economizando gastos en calefacción o climatización. Los vidrios reflectantes pueden producir deformación de la imagen. En doble acristalamiento, se coloca en la cara interior del vidrio exterior.

Maderas y Productos Derivados

Secciones Principales de la Madera

La madera presenta tres secciones principales:

• Radial: Sección que contiene el eje del tronco.
• Transversal: Sección perpendicular al eje del tronco.
• Tangencial: Sección paralela a una sección radial, tangente a uno de los anillos de crecimiento.
• Axial: Dirección de las fibras. Presenta menor deformación y máxima resistencia mecánica.

Anisotropía

Característica física y mecánica que varía según la dirección en que se mida. La resistencia mecánica es mayor en dirección axial y menor en radial y tangencial.

Higroscopicidad

Capacidad de un material de intercambiar humedad con el ambiente. La madera absorbe o libera humedad para alcanzar el equilibrio con el entorno, lo que puede causar hinchazón cuando absorbe o merma cuando pierde humedad.

La albura (zona viva) es más densa que el duramen en un árbol recién apeado, pero esto se invierte cuando la madera está seca. La madera seca es más resistente y menos deformable.

Productos de Madera Procesada

• Contrachapado: Revestimiento interior, vigueta mixta, encofrado. Poco peso, alta resistencia, apto para todo ambiente.
• Laminados: (Generalmente se refiere a madera laminada encolada o productos con capas).
• Tablero de Virutas (OSB): Entrevigados de forjados, divisiones, soporte de cubiertas.
• Tablero de Partículas (Aglomerado): Puertas, falsos techos, tabiques.
• Tablero de Fibras (DM/MDF): Puertas, muebles, divisiones.
• Madera Laminada Encolada (MLE): Alta estabilidad al fuego, cubiertas. Difícil mantenimiento.
• Madera Microlaminada (LVL): Vigas, encofrados.