Concepto de materiales, propiedades y características, aplicación, problemas sobre esfuerzo y deformación real.

1. Universidad de Managua
Materiales y Procesos Industriales
Objetivo
Aplicación de conocimientos básicos
sobre la estructura, propiedades,
tratamientos y aplicaciones de los
materiales de uso en ingeniería

2. ¿Qué son los Materiales?
• Latín: Materialis
• Sustancia con calidad útil con
propiedades térmicas, mecánica u
otros para producir bien o servicio.

3. ¿Por qué estudiar la ciencia
de los materiales?
• Ciencia de los materiales estudia ,
investiga las propiedades,
características y estructura de
materiales para buscar el material
adecuado a las necesidades

4. Materiales de Ingeniería
• Las materias primas son tomadas de la tierra
• Son convertidas en material en bruto,
• Transformadas en material para ingeniería:
Cable eléctrico, Acero estructural
Concreto, Plástico, madera
• Satisfacer las necesidades de la sociedad
con los productos terminados
• Regresan a la tierra como deshecho

5. ¿Porqué son necesarios los
materiales?
1. Fabricación de productos
2. Diseño de un objeto para emplearse el material
que mejor se adapta a sus exigencias de uso, ya
que resulta más económico.
3. Conocer los tipos de materiales susceptibles de
ser empleados
4. Aprovechar los recursos disponibles del entorno
como la madera, la arcilla, metales, etc

6. Evolución de los materiales

8. Relación entre proceso-estructura-
Propiedad

9. Estructura
Atómica
• El átomo es la unidad
estructural básica de
todos los componentes
formando los bloques
estructurales del
material.

10. Arreglos atómicos
• Los arreglos permiten distinguir si los materiales son
amorfos o cristalinos.
• Amorfos => arreglos de corto alcance.
• Cristalinos => arreglos de corto y largo alcance.
• Los átomos muestran un determinado orden solo en
distancia relativamente cortas.
• Los materiales cristalinos de largo alcance => sus
átomos ordenados en arreglos tridimensionales que
se repiten a distancias mayores de 100 nm.

11. Relación de niveles-dimensiones-
Propiedades de un motor

12. Materia Prima
• Son los recursos naturales a partir de los que
obtenemos los materiales que empleamos en
la actividad técnica.
Materiales
Son los productos útiles para la actividad
tecnológica que se obtienen de la
transformación de las materias primas

13. TIPOS DE MATERIALES TECNOLÓGICOS
Madera
• Se obtiene de la parte leñosa de los árboles.
• Se utiliza como combustible, para la industria
papelera , para la fabricación de muebles,
elementos de construcción (vigas, escaleras ... ),
decorativos (esculturas, marcos de fotografías)
Plástico
• Se obtienen artificialmente a partir de polímeros
sintéticos en su mayoría
• Los plásticos se utilizan para fabricar tuberías,
embalajes, juguetes, recipientes, revestimiento de
cables.

14. Metales
• Se extraen de los minerales que forman parte de las rocas.
• Los metales se utilizan para estructuras y piezas de
máquinas, herramientas, elementos de unión, componentes
electrónicos, marcos de ventanas, muebles...
Se extraen de las rocas.
Son materiales pétreos el mármol, la
pizarra, el vidrio, el yeso.
Pétreos

15. TIPOS DE MATERIALES TECNOLÓGICOS
CERÁMICOS
Se obtienen moldeando arcillas y sometiéndola
después a un proceso de cocción a altas
temperaturas en un horno.
Un ladrillo y una teja, una vajilla e, incluso, un
inodoro son productos fabricados con materiales
cerámicos
TEXTILES
Estos materiales se utilizan en forma de hilos
para elaborar tejidos. Pueden ser naturales o
sintéticos.
Son materiales textiles la lana, el algodón, la
seda, el lino, o el nailon y la lycra.
illita
Bentonita

16. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES
• Cada material tiene unas propiedades que:
 lo diferencian de los demás
 determinan lo que puede hacerse
con él

17. TIPOS DE PROPIEDADES
SENSORIALES
Color
Textura
Brillo
FISICO-QUÍMICAS
Transparencia
Oxidación
Conductividad
eléctrica
Conductividad
térmica
MECÁNICAS
Dureza
Tenacidad
Fragilidad
Elasticidad
Plasticidad
Resistencia
mecánica
TECNOLÓGICAS
Fusibilidad
Ductilidad
Maleabilidad
ECOLÓGICAS
Toxicidad
Reciclabilidad
Biodegradabilidad
PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

18. PROPIEDADES SENSORIALES
• Son las que están relacionadas con la impresión
que produce el material en nuestros sentidos.
Características ópticas
 Acabado superficial y Textura.
 Brillo.
 Color.
 Transparencia/opacidad

19. PROPIEDADES SENSORIALES
• Son las que están relacionadas con la impresión
que produce el material en nuestros sentidos.
Características Acústicas
 Sonoridad.
Características Olfativas
 Olor que se desprende del material.

20. PROPIEDADES FISICO-QUÍMICAS
• Son las que están relacionadas con el comportamiento
del material frente a acciones externas.
 Ópticas: Según el comportamiento de los materiales
frente a la luz se clasifican en: transparentes,
translúcidos y opacos.
 Térmicas: Hace referencia del comportamiento del
material frente al calor
 Corrosivas: Hace referencia al comportamiento de un
material cuando es sometido a la acción de agentes
atmosféricos o químicos.

21. PROPIEDADES FISICO-QUÍMICAS
• Son las que están relacionadas con el comportamiento
del material frente a acciones externas.
Propiedades Eléctricas
 Conductividad: Un material tiene alta conductividad
eléctrica cuando deja pasar la corriente eléctrica por él.
Entonces decimos que es conductor.
 Resistividad: Un material tiene alta resistividad eléctrica
cuando se opone al paso de la corriente eléctrica por él.
Entonces decimos que es aislante.

22. PROPIEDADES FISICO-QUÍMICAS
• Son las que están relacionadas con el comportamiento
del material frente a acciones externas.
Propiedades Magnéticas : son aquellos cambios físicos que
se producen cuando un cuerpo esta sometido a un campo
magnético.
 Diamagnéticas: Las líneas del campo magnético generado
por un campo inductor son de sentido contrario a éste
 Paramagnéticas: Las líneas del campo magnético generado
por un campo inductor son del mismo sentido a éste.
 Ferromagnéticas: Es cuando el material , a determinadas
temperaturas, adquiere un campo magnético intenso en
presencia de un campo exterior inductor y queda como
consecuencia de esta acción Imantado

23. PROPIEDADES MECÁNICAS
• Son las que están relacionadas con el comportamiento
del material cuando se somete a esfuerzos.
 Dureza: Un material es duros o blando dependiendo de si
otros materiales puede rayarlo.
 Tenacidad: Es la resistencia que opone un material a su
rotura cuando este esta sometido a esfuerzos lentos y de
deformación
 Fragilidad: Un material es frágil si cuando le damos un
golpe se rompe.

24. PROPIEDADES MECÁNICAS
• Son las que están relacionadas con el comportamiento
del material cuando se somete a esfuerzos.
 Elasticidad: Un material es elástico cuando, al
aplicarle una fuerza se estira, y al retirarla vuelve
a la posición inicial.
 Plasticidad: Un material es plástico cuando al
retirarle la fuerza continua deformado
 Resistencia mecánica o resiliencia :Es la
resistencia que opone un material a golpes y
esfuerzos bruscos sin romperse.
 Fatiga: Es la deformación que en algunos casos
puede llegar a la ruptura de un material sometido
a cargas variables , (inferiores a las de rotura)
cuando éstas actúan por un largo período de
tiempo o por un numero de veces determinado.

25. PROPIEDADES TECNOLÓGICAS
• Son las que están relacionadas con el comportamiento
de los materiales durante la fabricación.
 Fusibilidad: Es la capacidad de los materiales de pasar
del estado sólido al líquido cuando son sometidos a
una temperatura determinada.
 Ductilidad: Es la capacidad de los materiales de
transformarse en hilos cuando se estiran.
 Maleabilidad: Es la capacidad de los materiales de
transformarse en láminas cuando sin romperse.
 Maquinabilidad: Es la capacidad de los materiales
de ser trabajados por maquinas-herramientas sin
que estos produzcan deformaciones en el material

26. PROPIEDADES ECOLÓGICAS
• Son las que están relacionadas con la mayor o menor
nocividad del material para el medio ambiente.
 Toxicidad: Es el carácter nocivo de los materiales para el
medio ambiente o los seres vivos.
 Reciclabilidad: Es la capacidad de los materiales de ser
vueltos a fabricar.
 Biodegrabilidad: Es la capacidad de los materiales de, con el
paso del tiempo, descomponerse de forma natural en
sustancias más simples.

27. RECICLADO Y REUTILIZACIÓN
• Los recursos de la Tierra son ilimitados y, si no se
usan correctamente, pueden agotarse sin encontrar
otros que los sustituyan.
Las formas de prolongar la vida de estos recursos
son dos:  RECICLAR
 REUTILIZAR

28. EJEMPLOS: RECICLAJE DEL VIDRIO

29. EJEMPLOS: RECICLAJE DEL PAPEL

30. Ductibilidad: >ξ ~ romperse

31. Comportamiento de los metales durante el
conformado de metales:
Curva de Fluencia: 휎 = 푘휀푛
Curva de fluencia media es:
휎 =
푘휀푛
1 + 푛
Para laminado:
휀 = 푙푛
푡표
푡푓
Para forjado:
휀 = 푙푛
ℎ표
ℎ
Para extrusión:
휀 = 푙푛
퐴표
퐴푓

32. Ejercicios
• Un metal tiene curva de fluencia con los
parámetros: coeficiente de resistencia 35000
푙푏
푝푢푙푔2 y coeficiente de endurecimiento n:0.26. El
espécimen se estira de 2pulg a 3.3 pulg.
Determine: a) Deformación real b) esfuerzo de
fluencia y c)esfuerzo de fluencia promedio. (De
las respuesta en mm y MPa
• Si k= 500 Mpa,n:0.3 y 휎y promedio es 285.8 Mpa.
Determine la reducción del área y el área final si
el área inicial es de 2.8 mm. Mpa:106 Pa. De la
respuesta en pulgada.1 cm :0.3937 pulg.

33. Retroalimentación
Defina:
• Estructura
Cristalina
• Cristal
• Amorfo
• Proceso
• Materia
• Materia Prima
Estructura Atómica
Isotopo
Masa Atómica
Partículas Sub
atómicas
Configuración
electrónica
Protón
Neutrón
Electrón

34. Características
principales de:
• Polímeros
• Arcilla
• Metal
• Materiales
compuestos
• Semiconductores
o electrónicos
• Pétreo
• Madera
• Textil
Analice y Resuelva:
¿Qué es el diagrama esfuerzo
deformación?
¿Cuáles son los elementos del
diagrama?
Relación de dureza con
resistencia mecánica
Diferencia entre material frágil
y dúctil