Materiales Cotidianos

1. PRÁCTICA 3 – PROPIEDADES
MECÁNICAS
IGNACIO BÓBEDA MARTÍNEZ

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Metal - Candado de latón
El latón es una aleación de zinc y cobre. La proporción de los aleados puede variar, pero en el
ámbito industriales como este caso, el porcentaje de zinc suele ser inferior al 80 %, en torno al
45-50% ya que a más porcentaje disminuyen sus propiedades mecánicas,
El latón es fácilmente moldeable con una temperatura de fusión inferior al hierro, acero,
bronce y cobre. El latón funde a 980 ºC.
Presenta un excelente comportamiento y plasticidad de estampación en caliente.
Cuando contiene más de un 60% de cobre admite bien la deformación en frio. Tiene buena
maleabilidad y ductilidad.
Es buen conductor eléctrico y térmico.
Buena resistencia a la corrosión, excelentes propiedades de soldadura y maquinabilidad.
Existen muchas variedades de latón dependiendo de la proporción de sus componentes, por lo
que cada variedad tiene una dureza especifica.
Pero por lo general el latón se encuentra entre la calcita y el yeso en la escala Mohs.
Tabla de dureza, tenacidad y ductilidad dependiendo del tipo de latón:

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En la siguiente tabla pueden observarse distintas propiedades mecánicas de distintos tipos de
latones industriales.
Rigidez:
Debido a que el Latón es material aleado no puede saberse su rigidez con exactitud sin realizar
el ensayo correspondiente.
Elasticidad:
En función del porcentaje de materiales utilizados en módulo de elasticidad del latón varía
bastante, pero en latón de uso industrial su valor varía entre 140 N/mm2
– 500 N/mm2
.
Ductilidad:
Como puede apreciarse en la segunda tabla la ductilidad del latón industrial puede variar entre
40% - 10%
Mecanizado y Trabajo:
Como puede apreciarse en la tabla la maquinabilidad del latón supera siempre el 80% y
además es bastante bueno para trabajar tanto en caliente como en frio.
Por ultimo querría aclarar que los datos del latón aquí recogidos y mostrados son de los
latones industriales más comunes, por lo que el valor de las propiedades mecánicas puede
variar bastante debido a la gran cantidad de latones existentes.
El aluminio y el acero inoxidable pueden ser también usados para la fabricación de candados
dureza.

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El aluminio tiene cantidad de usos y aplicaciones, domestico (papel de aluminio), industrial
(piezas de vehículos y calderería) y usos aeronáuticos debido a que el menor peso indica un
ahorro de combustible.
En cuanto al acero inoxidable se usa principalmente en 5 tipos de mercados:
Electrodomésticos: grandes electrodomésticos y pequeños aparatos para el hogar.
Automoción: especialmente tubos de escape.
Construcción: edificios y mobiliario urbano (fachadas y material).
Industria: alimentación, productos químicos y petróleo.
Vestimenta: fabricación de joyas (cadenas, aretes, etc.)

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Cerámica – Trozo de arcilla de un cenicero
Es un tipo de roca sedimentaria constituida principalmente por silicatos de aluminio
hidratados, que provienen de la descomposición de rocas ricas en feldespato, como el granito.
Presenta diversos colores según la cantidad de impurezas, desde el rojo anaranjado hasta el
blanco cuando es pura.
Se caracterizan por su bajo precio, disponibilidad y por sus propiedades especiales. Las
estructuras de silicato son particularmente importantes para materiales de construcción en
ingeniería: vidrios, cemento Portland, ladrillos y aislantes tanto eléctricos como térmicos.
Se caracteriza también por adquirir plasticidad al ser mezclada con agua y también sonoridad y
dureza al calentarla por encima de 800 °C.
Las arcillas son eminentemente plásticas. Esta propiedad se debe a que el agua forma una
envuelta sobre las partículas laminares produciendo un efecto lubricante que facilita el
deslizamiento de unas partículas sobre otras cuando se ejerce un esfuerzo sobre ellas.
La elevada plasticidad de las arcillas es consecuencia, nuevamente, de su morfología laminar,
tamaño de partícula extremadamente pequeño (elevada área superficial) y alta capacidad de
hinchamiento.
Considerados en su totalidad como una clase de materiales, los cerámicos son relativamente
frágiles.
La resistencia a tracción observada en materiales cerámicos varía enormemente con rangos
que van desde valores muy bajos, menores de 0.69 MPa hasta 7000 MPa para algunas fibras
monocristalinas de Al2O3. Sin embargo, como tal clase de materiales, pocos cerámicos tienes
cargas de rotura superiores a los 172 MPa.
Por lo general los materiales cerámicos son relativamente duros y no presentan resistencia al
impacto debido a sus enlaces (iónicos o covalentes) aunque el comportamiento de las arcillas
es distinto ya que son fácilmente deformables (una vez húmedas).
La causa principal de su fragilidad se debe a causas estructurales, como la porosidad, la
existencia de grietas durante el conformado o inclusiones durante la cocción.

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En la siguiente tabla se puede observar como disminuye la resistencia transversal a medida
que aumenta la porosidad.
Los materiales cerámicos, tal como se ha visto, debido a su combinación de enlaces iónico-
covalentes, tienen inherentemente una baja tenacidad. Utilizando procesos industriales
bastante sofisticados, como la presión isostática en caliente, se han conseguido cerámicos con
una mayor tenacidad.
Dos materiales que también pueden ser usados para hacer ceniceros o recipientes cotidianos
son el plástico y el vidrio.
El plástico es muy usado ya que tiene un gasto de producción muy bajo, es fácil de trabajar y
moldear, además de que es resistente a la corrosión.
Los usos más comunes del plástico son en el sector industrial (aislantes eléctricos, piezas de
motores, carrocerías), en el sector de la construcción (espumas aislantes, tuberías e
impermeabilizantes) y en el sector de consumo (envoltorios, decoración, juguetes, deportes).
El vidrio tiene también gran presencia en la fabricación de elementos cotidianos debido a su
dureza, transparencia y brillo.
El vidrio tiene gran variedad de usos en distintos sectores como en la edificación y la
arquitectura, aislamientos acústicos y térmicos, parabrisas, envases, óptica, audiovisuales,
material científico, electrodomésticos, iluminación, etc.

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Polímero – Botón de madera (pino)
La madera es un tipo de polímero natural, ortótropo, con distinta elasticidad dependiendo la
dirección de deformación, se encuentra principalmente en el tronco de los arboles (en este
caso pino).
Para la “fabricación” de la madera es preciso cortar el tronco de un árbol y después dejar que
este se seque. Una vez secada la madera puede ser usada para distintas finalidades y áreas:
-Fabricación de pasta para el conformado de papel.
- Alimentar el fuego, en este caso se denomina leña.
-Ingeniería, construcción y carpintería.
-Medicina.
-Medios de transporte: barcos, carruajes.
Las características varían dependiendo dela árbol del que ha sido extraída la madera, pero aun
así hay algunas características cualitativas comunes a casi todas las maderas.
La madera es un material anisótropo en muchas de sus características, por ejemplo, en su
resistencia o elasticidad.
Resistencia a la flexión:
La madera puede estar en distintas posiciones a la hora de enfrentarse a las fuerzas de flexión:
entre dos apoyos, sobre dos apoyos o adherida a una pieza. Esta propiedad es muy importante
cuando las piezas son largas y finas. La resistencia de la madera a la flexión suele ser muy
grande.
Resistencia a la tracción:
Es la fuerza que realiza la madera ante dos tensiones de sentido contrario que hacen que
disminuya la sección transversal y aumente la longitud. Aunque en la producción de mueble
tiene muy poca importancia, es muy importante en estructuras de madera.
Resistencia a la compresión:

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El efecto de aplastamiento es mayor con las fibras de sentido perpendicular, que en sentido
contrario.
Módulo de elasticidad:
En la madera existen dos módulos de elasticidad, en las fibras en sentido paralelo: el módulo
de elasticidad a la tracción, y el módulo de elasticidad a la compresión; de hecho, como hemos
podido ver anteriormente, la resistencia ante dichas fuerzas adquiere valores diferentes.
En la práctica, en las fibras en sentido paralelo se utiliza un único valor del módulo de
elasticidad.
Para calcularlo, se tienen en cuenta los anteriores valores de tracción y compresión. Su valor,
según la calidad de la madera, suele ser de entre 70.000 y 120.000 kg/cm2.
La Dureza de la madera es la resistencia que opone al desgaste, rayado, clavado, etc. Cuanto
más vieja y dura es, mayor resistencia opone.
En las siguientes tablas se pueden observar distintos tipos de madera con su dureza
correspondiente y la clasificación según la dureza:

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En este caso se trata de un botón de madera de pino por lo que suponemos que se trata de
pino nórdico, por ejemplo, ya que es un tipo de madera blanda, no suponemos que es “Pitch
Pine” ya que no se precisa mucha dureza para fabricar el botón de un abrigo.
En el pdf del estudio realizado sobre la madera de pino silvestre (se encuentra al final en la
bibliografía) encontramos abundantes datos sobre su rigidez, elasticidad, módulo de rotura,
calidad, esfuerzo, etc. Como puede verse en las siguientes tablas:
A parte de la madera, existen también otros materiales que puedan desempeñar la misma
función para este caso específico como aleaciones de zinc y el plástico.
Los usos y características del plástico ya han sido explicadas y enumeradas previamente.
El zinc presenta una gran resistencia a la deformación plástica en frío y presenta el fenómeno
de fluencia a temperatura ambiente al contrario que la mayoría de los metales y
aleaciones.
El zinc es principalmente usado para el galvanizado del acero para protegerlo de la
corrosión, fabricación de baterías, piezas en la industria de automoción y como
componente de aleaciones debido a sus propiedades.

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Tabla de resultados
Candado de latón
Metal
Trozo de arcilla
Cerámica
Botón de madera
Polímero
Dureza 1 2 3
Rigidez 3 1 2
Fragilidad 3 1 2
Ductilidad 1 2 3
Tenacidad 1 2 3
Bibliografía
http://www.aceroslevinson.com/metales/laton/
https://es.wikipedia.org/wiki/Anexo:Constantes_el%C3%A1stopl%C3%A1sticas_de_diferentes
_materiales
https://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&ved=0ahUKEwizoK3c
56PQAhWiLsAKHamjBVcQjRwIBw&url=http%3A%2F%2Fes.slideshare.net%2Fkurtmilach%2Fela
sticidad&psig=AFQjCNHCpyTabEs28r4qYwZkj_ggelnFuA&ust=1479059217249476
http://image.slidesharecdn.com/propiedades-elsticas-de-slidos-1232034964925124-
2/95/propiedades-elsticas-de-slidos-10-728.jpg?cb=1232013425
http://www.uclm.es/users/higueras/yymm/Arcillas.htm
https://www.upv.es/materiales/Fcm/Fcm14/pfcm14_4_1.html
PDF sobre el estudio de la madera de pino silvestre:
http://www.casadelatierra.com/ASR002002.pdf