Materiales: Tipos, Propiedades y Procesos de Obtención

Obtención de los Materiales

• Materias primas: Se obtienen directamente de la naturaleza. Ejemplo: Metales.
• Proceso de transformación: Las materias primas se usan para obtener un material diferente (material transformado). Ejemplo: Bronce al mezclar cobre y estaño.
• Materiales transformados: Son los resultantes de las materias primas tras el proceso de transformación. Ejemplo: Bronce.
• Bienes de uso: Objetos útiles a partir de los materiales transformados. Ejemplo: Recipiente de bronce.

Metales

Son elementos químicos que en la corteza terrestre forman parte de minerales. Pueden tener reacciones de oxidación y son buenos conductores del calor y la electricidad. Cuando un mineral contiene la cantidad necesaria de metal con interés económico se llama mena. Una vez extraído el metal, el mineral que ha sobrado no es útil y se denomina ganga.

Explotación de Yacimientos de Minerales

Minería Subterránea

• Localización: Mucha profundidad.
• Forma: En forma de túneles (hacia abajo) y de galerías (hacia el frente).
• Ventajas:
  • Suelen ser yacimientos de minerales con mayor productividad.
  • Tiene menos impacto ambiental.
• Desventajas: Riesgos a los que están sometidos los trabajadores:
  • De derrumbe.
  • Por explosiones.
  • Enfermedades respiratorias.

Minería a Cielo Abierto

• Poca profundidad.
• Mediante la construcción de terrazas y taludes.
• Es menos peligroso para los trabajadores.
• Tiene menos impacto sobre el suelo.
• Los minerales no son tan productivos.
• Tienen un mayor impacto ambiental.

Metales de Uso Común

Cobre, bronce, latón, zinc, aluminio, acero. Los metales tradicionales están dando lugar a nuevos metales con propiedades y características especiales.

Titanio

• Elemento químico.
• Propiedades:
  • Tan duro como el acero, pero más ligero.
  • Alta resistencia mecánica.
  • Elevada resistencia a la corrosión.
  • Biocompatible (no tóxico para el ser humano y no provoca rechazo ni reacciones alérgicas).
• Desventajas: Es caro.

Coltán

Se usa para referirnos a los minerales de los que se extraen niobio y tántalo. Los metales son un recurso limitado, no renovable. Ahora muchos metales como el aluminio, cobre y plomo se obtienen reciclando y refinando objetos que los contienen.

Cerámicas

Son un conjunto de compuestos formados por uniones fuertes y estables de elementos metálicos y no metálicos con diferentes tipos de enlaces químicos.

Tipos

• Tradicionales: Constituidas por arcilla. Pertenecen a este grupo la porcelana fina, ladrillos, tejas y baldosas.
• Avanzadas: Constituidas por arcilla sometidas a procesos químicos en los que se añaden elementos. Tienen mucha dureza, resistencia a temperaturas altas y son buenos aislantes.

Composites

Son materiales formados por dos materiales diferentes, dan lugar a un material macroscópicamente homogéneo (resistencia, flexibilidad, dureza y poco peso).

Componentes

• Refuerzo: Conjunto de fibras rectas y largas de diferentes materiales como fibra de carbono o vidrio. Menos abundante.
• Matriz: Se encarga de mantener las fibras del refuerzo unidas y de distribuir los esfuerzos que soportan estas fibras. Da volumen y protege al refuerzo. Se consiguen materiales muy resistentes y de bajo peso molecular. Están hechas de metales, cerámicas o polímeros. Más abundante.

Ejemplos de Composites

• Adobe (formado por paja y barro).
• Madera contrachapada (alternancia de láminas de madera y fibras de resina sintéticas).

Madera

Se obtiene de los troncos. Está formada por celulosa (compuesto orgánico inalterable por el aire seco y los disolventes) y por lignina (proporciona a la madera dureza y rigidez).

Proceso de Obtención de la Madera

Con hachas o con sierras eléctricas o de gasolina cortan el árbol y le quitan las ramas, raíces y empiezan a quitarle la corteza para que empiece a secarse. De la madera natural se obtienen productos elaborados. Con las láminas o virutas de madera tratadas se fabrican las maderas artificiales o prefabricadas:

• Contrachapado: Tablero con láminas de madera pegadas entre sí con fibras de resinas sintéticas. Obtenido con madera maciza.
• Aglomerado: Tableros formados por virutas de madera. Se prensan dentro de moldes consiguiendo un producto compacto y con grosor. Materiales estables.

Proceso de Obtención de la Celulosa

Proceso de Kraft: Se trata con una solución de sulfuro sódico e hidróxido en relación 1-3 durante 2-6 horas a temperaturas de 160-170ºC. Después, en ebullición, se añade sulfato sódico que posteriormente pasa a sulfuro sódico y se elimina.

Usos de la Madera

Es una materia prima básica para conseguir muchos productos. Potencialmente renovable (madera). Es un buen aislante de la temperatura.

Vidrio

Se consigue con una mezcla de compuestos: arena, carbono sódico, caliza y otras sustancias.

Proceso de Obtención del Vidrio

Se mezcla todo y se funde a temperatura alta, obteniendo una pasta homogénea (como si fuera lava). Se le da forma, hay máquinas con moldes y se deja secar a una temperatura de 1000ºC.

Ventajas

• Escaso impacto ambiental en la obtención de materias primas.
• Químicamente inerte.
• Es incombustible.
• Se puede moldear.