martes, 1 de junio de 2010

Procesos en los materiales

Procesos de producción

Un proceso de producción es un sistema de acciones que se encuentran interrelacionadas de forma dinámica y que se orientan a la transformación de ciertos elementos. De esta manera, los elementos de entrada (conocidos como factores) pasan a ser elementos de salida (productos), tras un proceso en el que se incrementa su valor.
Cabe destacar que los factores son los bienes que se utilizan con fines productivos (las materias primas). Los productos, en cambio, están destinados a la venta al consumidor o mayorista.
Las acciones productivas son las actividades que se desarrollan en el marco del proceso. Pueden ser acciones inmediatas (que generan servicios que son consumidos por el producto final, cualquiera sea su estado de transformación) o acciones mediatas (que generan servicios que son consumidos por otras acciones o actividades de proceso).
Por otra parte, aunque existen una gran cantidad de topologías de productos, podemos mencionar las principales: los productos finales, que se ofertan en los mercados donde la organización interactúa, y los productos inmediatos, utilizables como factores en otra u otra acciones que componen el mismo proceso de producción.
Los procesos productivos, por su parte pueden clasificarse de distintas formas. Según el tipo de transformación que intentan, pueden ser técnicos (modifican las propiedades intrínsecas de las cosas), de modo (modificaciones de selección, forma o modo de disposición de las cosas), de lugar (desplazamiento de las cosas en el espacio) o de tiempo (conservación en el tiempo).
Según el modo de producción, el proceso puede se simple (cuando la producción tiene por resultado una mercancía o servicio de tipo único) o múltiple (cuando los productos son técnicamente interdependientes).












Producción de los metales
De todos los metales utilizados para la industria el 20% son no ferrosos, estos en diferentes aleaciones cubren los requerimientos de ingeniería y las propiedades químicas necesarias para fabricar artículos útiles para la industria y la sociedad. Las características fundamentales de la aleaciones no ferrosas son la resistencia a la tensión, corrosión, conductividad eléctrica y maquinabilidad.
La selección de una aleación determinada dependerá de los resultados de diferentes pruebas mecánicas, el volumen de producción, el costo de producción y las propiedades estéticas del producto.
A continuación se muestran algunas de las propiedades de los metales. En la tabla se aprecian algunas de las principales diferencias entre metales ferrosos y los que no lo son.

Metal Resistencia a la tensión Temperatura de fusión mPa Dureza Brinell °C Densidad en kg/m3
Aluminio 83-310 660 30-100 2,643
Latón 120-180 870 40-80 8,570
Bronce 130-200 1040 70-130 8,314
Cobre 345-689 1080 50-100 8,906
Hierro 276-345 1360 100-145 7,689
Fundición gris 110-207 1370 100-150 7,209
Acero 276-2070 1425 110-500 7,769
Plomo 18-23 325 3.2-4.5 11,309
Magnesio 83-345 650 30-60 1,746
Níquel 414-1103 1450 90-250 8,730
Zinc 48-90 785 80-100 7,144
Estaño 19-25 390 5-12 7,208
Titanio 552-1034 1800 158-266 4,517


La mayoría de los metales no ferrosos son más resistentes a la corrosión o a la humedad, pueden utilizarse en exteriores sin pinturas o recubrimientos. Sin embargo se debe tener especial cuidado con el manejo de los metales no ferrosos ya que cada uno responde de manera particular a los efectos de la naturaleza; por ejemplo el magnesio resiste muy bien la atmósfera ordinaria, pero se corroe rápidamente con el agua de mar.
Para la producción de los metales no ferrosos se establecen como base los siguientes procesos.
• Extracción
• Refinado o concentrado
• Fusión
• Afinado

Cada uno de estos procesos se da de diferentes maneras en la producción de los metales no ferrosos, incluso en la producción algunos no se dan todos.
Extracción. Los metales no ferrosos provienen de minerales que se pueden encontrar en la superficie de la tierra o bien en yacimientos bajo la superficie. En ambos casos se deben seguir técnicas de explotación eficientes y rentables.










Refinado o concentrado, también conocido como preparación. Los minerales de los que se obtienen los metales no ferrosos nunca se encuentra en estado puro y en cantidades comerciales, por lo que se deben separar y preparar. Entre los procesos de preparación más utilizados está el pulverizar al mineral y luego mezclarlo con agua y un aceite, para que al aplicar una acción violenta se forme espuma en la que los elementos metálicos quedan suspendidos. Posteriormente se retira la espuma y con ella los minerales necesarios para la producción de los metales no ferrosos.

Fusión. Los hornos más utilizados para la fusión de los minerales de metales no ferrosos son los altos hornos (de menor tamaño que los de arrabio) y los hornos de reverbero (aquellos en los que la flama ilumina a la carga). Aunque no todos los metales no ferrosos necesitan ser fundidos primero para ser procesados.
En los hornos para la producción de los metales no ferrosos siempre existen equipos para el control de las emisiones de polvo. Más que una medida de control de la contaminación ambiental es una necesidad, ya que los polvos son valiosos porque tienen el mineral que se está procesando o porque de esos polvos se pueden obtener otros materiales con un valor representativo o rentable.
Afinado. Para lograr las características de calidad y pureza necesarias en los metales no ferrosos se pueden utilizar diferentes procesos como las tinas electrolíticas con las que el mineral adquiere niveles de calidad muy altos.






Producción de los cerámicos
Las fases principales en la fabricación de la cerámica son:
1. Obtención de la materia prima
2. Preparación de la materia prima
3. Modelado de la vasija
4. Tratamientos anteriores a la cocción
5. Secado
6. Cocción
7. Tratamientos posteriores a la cocción
Estos pasos están unidos por complejas interrelaciones debido, por una parte, al carácter de la materia prima y de las herramientas, la habilidad del ceramista y al entorno productivo y, por la otra, al tipo de producto deseado.
Las materias primas esenciales de un producto de cerámica son la arcilla y el agua. Se pueden añadir productos no plásticos (“desgrasantes”) a la mezcla de arcilla y puede que se necesiten engobes, pinturas o barnices para el acabado de las vasijas. Para cocerlas, es preciso disponer de combustible.
ARCILLA
Es un material complejo, pero sus dos características principales son el pequeño tamaño de sus partículas y la elevada proporción de “minerales de arcilla” en la mezcla. El componente mineral de la arcilla deriva de la erosión de las rocas. El tamaño de sus partículas y las características de estos minerales proporcionan a la arcilla las propiedades físicas y químicas que permiten modelarla y cocerla, creando la cerámica. Las arcillas pueden ser de dos clases: estáticas y sedimentarias. Las primeras se forman por la descomposición de rocas en el mismo lugar de su formación y suelen ser más puras, pero menos plásticas; las segundas, se forman mediante procesos sedimentarios por la acción del viento, del agua o de fenómenos periglaciares y suelen ser más finas y plásticas.
AGUA
La mezcla de arcilla y agua da lugar a un medio plástico moldeable, que se puede tornear y cocer. Se incorporan a la arcilla, además, sales solubles disueltas en agua mezclando agua salada con la arcilla antes de moldear la pieza o sumergiendo la vasija ya hecha en agua de mar antes de cocerla.
PREPARACIÓN DE LA ARCILLA
La preparación de la arcilla entra en dos categorías. En primer lugar debemos mencionar la purificación: la extracción de materiales no deseados, como las raíces y otras sustancias orgánicas, o de guijarros grandes. En segundo lugar, puede que sea necesario alterar las propiedades del material. El objetivo es obtener un producto regular y uniforme, un material cuyas propiedades sean predecibles y controlables y las adecuadas para los procesos de formación y cocción que se vayan a emplear. Según la función a que se vayan a dedicar las vasijas se necesitarán distintas mezclas de arcilla para su producción. Se pueden mezclar dos o más tipos de arcilla, añadiendo quizás desgrasantes no plásticos.
MODELADO
Los ceramistas disponen de una amplia gama de técnicas para realizar su obra y pueden combinar varios métodos.
Hay que distinguir bien entre los métodos de modelado primarios, que nos proporcionan la forma básica de la vasija, y los secundarios, que definen los detalles. Se pueden dividir los métodos de modelado primarios en dos, a mano y por rotación, este último con un torno.
TÉCNICAS DE TRABAJO A MANO Y DE MOLDEADO
Las vasijas más sencillas se hacen ahuecando el centro de una bola de arcilla y dándole forma entre el pulgar y los dedos. Esta técnica se suele usar sólo para hacer pequeñas vasijas redondeadas o como técnica secundaria para realizar elementos adicionales que se añaden a la pieza elaborada.
También se pueden juntar tiras planas de arcilla apretando o pinchando los bordes. Aunque es más adecuada para hacer vasijas rectangulares, con esta técnica se pueden fabricar vasijas circulares. También se pueden hacer vasijas uniendo series de rollos como si fuesen anillos o formando una espiral continua.
Una vez la vasija ha alcanzado cierto tamaño es necesario moverla. Se la puede colocar sobre un soporte móvil, como una estera, o una base fija hecha especialmente para la fabricación de cerámica.
A lo largo de muchas épocas ha sido habitual el uso de moldes para hacer cerámica, si bien dentro de esta categoría encontramos una amplia variedad de técnicas. En el caso más sencillo, se puede hacer uso de un objeto hueco, de la base de otra vasija o hasta de un sencillo molde de cuero. Algunos tipos muy interesantes de moldes son los que tienen una decoración incisa o impresa en la cara interior. Cualquier vasija hecha en ellos presentará una superficie decorada en relieve.
La cerámica hecha a mano es la que se hacía en el Neolítico. Posteriormente, ya en la Edad de los Metales, se generalizó la técnica del torneado.
TRATAMIENTO DE LA SUPERFICIE
Las operaciones de desbarbado y raspado sirven para alisar las irregularidades que deja la fabricación con anillos o tiras de barro, así como para unir las distintas partes, pero al mismo tiempo alteran la apariencia de la vasija.
Uno de los tratamientos de la superficie más comunes es el bruñido, que consiste en frotar la vasija con un guijarro liso o con alguna otra herramienta para que la superficie se vuelva compacta y quede una serie de facetas y cierto lustre sobre la superficie. Hay otros tipos de decoración de la superficie. Muchos de ellos implican la necesidad de horadar, comprimir o cortar la superficie de la vasija con una herramienta.
SECADO
Antes de cocerla, hemos de secar la vasija ya acabada, con el fin de eliminar el agua acumulada junto a las partículas de arcilla. Este proceso se puede llevar a cabo al aire libre o en cobertizos calentados especialmente.
Durante el secado la vasija se encogerá, lo que causa una presión que puede acabar en grietas. La forma y posición de estas grietas refleja en cierto modo los procedimientos empleados en la manufactura de la vasija; uno de los ejemplos más frecuentes es la grieta en forma de S en la base de las vasijas hechas a torno.
El proceso de secado concentra también las sales disueltas y las partículas finas de arcilla en la superficie debido al movimiento de del agua a través de la pared. Es importante distinguir esto de los efectos producidos por los engobes, las pinturas y otros tratamientos de la superficie.

COCCIÓN
El propósito de la cocción es transformar los minerales de arcilla en un material nuevo, la cerámica. En algunas arcillas los cambios se producen al alcanzar los 550-600ºC. La cerámica que no alcanza esta temperatura durante la cocción suele desintegrarse cuando se le sumerge en agua.
Podemos reconocer dos modalidades de cocción:
• La cocción abierta, también denominada cocción en montón o en hoguera, en la que las vasijas y el combustible entran en contacto directo y se amontonan sobre el suelo o en un hoyo excavado en el terreno.
• La cocción en horno, en la que la cerámica y el carburante están separados; la vasija suele estar en una cámara calentada por los gases calientes y las llamas del combustible.


Producción de los polímeros
La primera parte de la producción de plásticos consiste en la elaboración de polímeros en la industria química. Hoy en día la recuperación de plásticos post-consumidor es esencial también. Parte de los plásticos terminados por la industria se usan directamente en forma de grano o resina. Más frecuentemente, se utilizan varias formas de moldeo (por inyección, compresión, rotación, inflación, etc.) o la extrusión de perfiles o hilos. Parte del mayor proceso de plásticos se realiza en una máquina horneadora.
















Producción de los materiales compuestos
El proceso de conformado por molde a presión emplea moldes macho y hembra de una
determinada geometría relacionada con la pieza o parte estructural a conformar. Una cantidad adecuada de material compuesto (fibra mas resina) es colocada dentro del molde al cual se le aplica una presión hidráulica relativamente alta y a su vez con el agregado de calor se logra la fluidez de la matriz logrando así la forma requerida de la pieza.
El rol de la temperatura en este proceso es el de suministrarle fluidez a la resina y
permitir las optimas condiciones de curado, en cambio el rol de la presión es la de proveer el conformado de la pieza. Luego del curado se retira la presión hidráulica aplicada y la pieza es removida del molde.
Las operaciones posteriores al conformado son la de suministrarle la terminación final
a la pieza tales como recortado, pintado, etc. Las piezas obtenidas por este método son de simple fabricación. Minimiza los costos de preparado de las piezas, es escaso el material desperdiciado, reduce terminaciones secundarias y requiere mínimo trabajo de elaboración.

Figura 1. Esquematización del proceso de conformado por molde de compresión.
Este proceso puede ser fácilmente automatizado permitiendo un alto volumen de
producción con una buena uniformidad pieza por pieza. La presión es el parámetro mas importante y la mas costoso del proceso. La presión aplicada actúa generalmente en forma vertical acoplada al macho móvil, mientras que la hembra se mantiene fija. Las superficies del molde son pulidas y normalmente cromadas para incrementar la dureza superficial
El rango de presiones de trabajo es de 100 a 4000 Toneladas, produciendo partes que
varían de menos de 1 kilo a 75 kilos Equipo opcional incluye precalentadores y preformadores que permiten un moldeo más rápido y reduce el contenido de aire atrapado en la pieza terminada. El conformado por molde de compresión no permite un gran de contenidos de fibras continuas, es por esto que las partes generadas no son adecuadas para estructuras primarias, aunque son usadas para algunas estructuras secundarias. Los componentes generados por este proceso son utilizados cuando se necesita gran rigidez, diseñando costillas y refuerzos a la pieza.
Por este método se procesan piezas del tipo placa o de volumen. Los compuestos
usualmente utilizados son a base de fibras dispersas, fibras preformadas o, directamente fibras preimpregnadas.


Control de calidad

El control de la calidad son todos los mecanismos, acciones, herramientas que realizamos para detectar la presencia de errores. La función del control de calidad existe primordialmente como una organización de servicio, para conocer las especificaciones establecidas por la ingeniería del producto y proporcionar asistencia al departamento de fabricación, para que la producción alcance estas especificaciones. Como tal, la función consiste en la colección y análisis de grandes cantidades de datos que después se presentan a diferentes departamentos para iniciar una acción correctiva adecuada.
Todo producto que no cumpla las características mínimas para decir que es correcto, será eliminado, sin poderse corregir los posibles defectos de fabricación que podrían evitar esos costos añadidos y desperdicios de material.
Para controlar la calidad de un producto se realizan inspecciones o pruebas de muestreo para verificar que las características del mismo sean óptimas. El único inconveniente de estas pruebas es el gasto que conlleva el control de cada producto fabricado, ya que se eliminan los defectuosos, sin posibilidad de reutilizarlo.
La calidad de un producto se puede ver desde dos enfoques tradicionales que son:
• Perceptiva: Satisfacción de las necesidades del cliente.
• Funcional: Cumplir con las especificaciones requeridas.
Existen Siete Herramientas Básicas que han sido ampliamente adoptadas en las actividades de mejora de la Calidad y utilizadas como soporte para el análisis y solución de problemas operativos en los más distintos contextos de una organización.
El ama de casa posee ciertas herramientas básicas por medio de las cuales puede identificar y resolver problemas de calidad en su hogar, estas pueden ser algunas, tijeras, agujas, corta uñas y otros. Así también para la industria existen controles o registros que podrían llamarse "herramientas para asegurar la calidad de una fábrica", esta son las siguientes:
• Hoja de control (Hoja de recogida de datos)
• Histograma
• Diagrama de pareto
• Diagrama de causa efecto
• Estratificación (Análisis por Estratificación)
• Diagrama de scadter (Diagrama de Dispersión)
• Gráfica de control

Las siete herramientas sirven para:
• Detectar problemas
• Delimitar el área problemática
• Estimar factores que probablemente provoquen el problema
• Determinar si el efecto tomado como problema es verdadero o no
• Prevenir errores debido a omisión, rapidez o descuido
• Confirmar los efectos de mejora
• Detectar desfases
Control de calidad de la producción de metales
Para la producción de los metales no se establecen como base los siguientes procesos.
1. Extracción
2. Refinado o concentrado
3. Fusión
4. Afinado

Cada uno de estos procesos se da de diferentes maneras en la producción de los metales no, incluso en la producción algunos no se dan todos.
Extracción. Los metales no provienen de minerales que se pueden encontrar en la superficie de la tierra o bien en yacimientos bajo la superficie. En ambos casos se deben seguir técnicas de explotación eficientes y rentables.
Refinado o concentrado, también conocido como preparación. Los minerales de los que se obtienen los metales nunca se encuentra en estado puro y en cantidades comerciales, por lo que se deben separar y preparar. Entre los procesos de preparación más utilizados está el pulverizar al mineral y luego mezclarlo con agua y un aceite, para que al aplicar una acción violenta se forme espuma en la que los elementos metálicos quedan suspendidos. Posteriormente se retira la espuma y con ella los minerales necesarios para la producción de los metales no ferrosos.
Fusión. Los hornos más utilizados para la fusión de los minerales de metales no son los altos hornos (de menor tamaño que los de arrabio) y los hornos de reverbero (aquellos en los que la flama ilumina a la carga). Aunque no todos los metales no ferrosos necesitan ser fundidos primero para ser procesados.
En los hornos para la producción de los metales siempre existen equipos para el control de las emisiones de polvo. Más que una medida de control de la contaminación ambiental es una necesidad, ya que los polvos son valiosos porque tienen el mineral que se está procesando o porque de esos polvos se pueden obtener otros materiales con un valor representativo o rentable.
Afinado. Para lograr las características de calidad y pureza necesarias en los metales se pueden utilizar diferentes procesos como las tinas electrolíticas con las que el mineral adquiere niveles de calidad muy altos.






Control de calidad en la producción de polímeros

Organizar, controlar y supervisar las actividades de elaboración y transformación de materias
Poliméricas, para obtener artículos de plástico de calidad prescrita, cumpliendo y haciendo cumplir las prescripciones de prevención de riesgos laborales y medioambientales.

RELACIÓN DE UNIDADES Y ÁMBITOS DE COMPETENCIA

1.- Organizar la producción de plásticos y caucho.
2.- Supervisar el estado y funcionamiento de máquinas e instalaciones y las operaciones
Auxiliares para el proceso de transformación.
3.- Coordinar y controlar la elaboración y transformación de plásticos.
4.- Garantizar la calidad de plásticos y caucho en proceso.


Control de calidad de la producción de materiales compuestos

Un entorno de producción limpio es esencial para la calidad y el acabado del producto. La más diminuta partícula de polvo puede tener consecuencias devastadoras.
Las superficies libres de polvo son fundamentales para conseguir un máximo de adherencia cuando se unen piezas de material compuesto.
Este aspecto es incuestionable a la hora de producir componentes del sector aeronáutico o eólico. Por esta razón, los principales fabricantes de aeronaves o palas de aerogeneradores adquieren equipos Nederman, garantizando así los mejores resultados.











Proceso de prueba

El proceso de desarrollo, la complejidad del proceso de prueba dependerá de las características de la tecnología seleccionada. Se trata de un producto estándar, el proceso de prueba estará virtualmente concluido. Si bien los productos estándar no suelen ser perfectos, al menos es probable que la mayoría de sus limitaciones sean bien conocidas.
El proceso de prueba generalmente implica que el organismo electoral trabaje de manera conjunta con los proveedores para asegurar que los bienes o servicios son los adecuados para los objetivos establecidos.

Entre los pasos que puede comprender la estrategia para probar la nueva tecnología, se pueden considerar los siguientes:

• Asignar la responsabilidad de las pruebas a un comité técnico apropiado.
• Recibir formalmente el sistema prototipo o la versión para producción.
• Instalar el sistema en un espacio para prueba.
• Realizar las pruebas programadas, tomando debida nota si los componentes reúnen o no las especificaciones establecidas.
• Integrar un panel de usuarios para probar el sistema en un ejercicio de simulación.
• De ser el caso, incluir usuarios externos en el proceso de prueba.
• Solicitar a los proveedores que corrijan cualquier problema identificado y lo presenten para una nueva prueba.
• Si la prueba inicial con carga ligera indica que el producto es adecuado, conducir pruebas con carga pesada simulando hasta donde sea posible la carga esperada bajo condiciones reales.
• Contar con auditores independientes que verifiquen la integridad de las fuentes de origen.
• Ofrecer a los comités técnico y de administración un reporte de las pruebas.
• Una vez que el sistema ha aprobado todas las pruebas y la administración ha dado su visto bueno, proceder a la implantación.
• Si las pruebas solo han comprendido prototipos o cantidades limitadas del producto, la versión definitiva necesita ser probada otra vez antes de su instalación, especialmente cuando forma parte de una red o se encuentra geográficamente disperso.
• Una vez que la versión definitiva ha sido entregada y ha aprobado las pruebas, puede iniciarse la fase final de la implantación.

jueves, 27 de mayo de 2010

Graficos usados en la industria

Gráficos usados en la industria y
sus distintas aplicaciones

El diseño gráfico es una profesión cuya actividad, es la acción de concebir, programar, proyectar y realizar comunicaciones visuales, producidas en general por medios industriales y destinadas a transmitir mensajes específicos a grupos sociales determinados. También se conoce con el nombre de “diseño en comunicación visual”, debido a que algunos asocian la palabra gráfico únicamente a la industria gráfica, y entienden que los mensajes visuales se canalizan a través de muchos medios de comunicación, y no solo los impresos.

Tipos de gráficos


  • Graficos lineales. Normalmente usados para estudiar la evolución de uno o varios fenómenos a lo largo del tiempo. Esta última variable (t) se representa en el eje horizontal, mientras que los datos estudiados se miden con referencia al eje vertical.














  • Graficos de barras. Sobre un eje cartesiano la variable estudiada se sitúa sobre el eje horizontal, mientras el vertical sirve para localizar la medida de la misma. Los gráficos de barras son útiles para comparar fenómenos en diversas unidades espaciales o temporales.

















  • Graficos sectoriales. Este tipo de gráfico se utiliza para estudiar la composición de un fenómeno. El círculo completo (360 º) supone el 100 % del fenómeno estudiado, mientras que cada una de las partes que componen el fenómeno se representa mediante sectores cuyos ángulos son proporcionales al porcentaje de participación de esa parte en el total del fenómeno.










  • Graficos triangulares. Para representar tres variables que estén relacionadas entre sí se utiliza el gráfico triangular. De esta manera se puede observar como afecta el aumento o disminución de una de las variables a las demás. Los porcentajes de cada variable se inscriben sobre el lado correspondiente. Para localizar un punto sobre el gráfico se trazan líneas paralelas al lado donde está el 0 % de cada variable. En el lugar dónde se junten los tres parámetros estará el punto que buscamos.

















  • Climogramas. Combinación de un gráfico de barras (precipitaciones) y uno lineal (temperaturas). Para evitar confusiones se coloca el eje que mide las precipitaciones a la izquierda y el de las temperaturas a la derecha. El valor numérico de las precipitaciones siempre habrá de ser el doble que el de las temperaturas, para así poder observar de un vistazo los meses secos (son aquellos cuyas barras quedan debajo de la línea de las temperaturas).

jueves, 13 de mayo de 2010

Clasificación básica y aplicaciones de los materiales sólidos

Clasificación básica de los materiales
Ejemplo de la estructura de un polímero, el polietileno.La ciencia de materiales clasifica a todos los materiales en función de sus propiedades y su estructura atómica. Son los siguientes:• Metales • Cerámicos • Polímeros • Materiales compuestos • Semiconductores • OrgánicosEn realidad en la ciencia de materiales se reconocen como categorías únicamente los Metales, los materiales Cerámicos y los Polímetros, cualquier material puede incluirse en una de estas categorías, así pues los semiconductores pertenecen a los materiales cerámicos y los materiales compuestos no son más que mezclas de materiales pertenecientes a las categorías principales.“Metales”Metal se usa para denominar a los elementos químicos caracterizados por ser buenos conductores del calor y la electricidad, poseen alta densidad, y son sólidos en temperaturas normales (excepto el mercurio); sus sales forman iones electropositivos (cationes) en disolución.La ciencia de materiales define un metal como un material en el que existe un solape entre la banda de valencia y la banda de conducción en su estructura electrónica (enlace metálico). Esto le da la capacidad de conducir fácilmente calor y electricidad, y generalmente la capacidad de reflejar la luz, lo que le da su peculiar brillo. En ausencia de una estructura electrónica conocida, se usa el término para describir el comportamiento de aquellos materiales en los que, en ciertos rangos de presión y temperatura, la conductividad eléctrica disminuye al elevar la temperatura, en contraste con los semiconductores.Forja metálica en la marquesina del actual Ayuntamiento de Madrid, antiguo Palacio de Comunicaciones. El concepto de metal refiere tanto a elementos puros, así como aleaciones con características metálicas, como el acero y el bronce. Los metales comprenden la mayor parte de la tabla periódica de los elementos y se separan de los no metales por una línea diagonal entre el boro y el polonio. En comparación con los no metales tienen baja electronegatividad y baja energía de ionización, por lo que es más fácil que los metales cedan electrones y más difícil que los ganen.“Cerámicos”La palabra cerámica deriva del vocablo griego keramos, cuya raíz sánscrita significa "quemar". En su sentido estricto se refiere a la arcilla en todas sus formas. Sin embargo, el uso moderno de este término incluye a todos los materiales inorgánicos no metálicos que se forman por acción del calor.Hasta los años 1950, los materiales más importantes fueron las arcillas tradicionales, utilizadas en alfarería, ladrillos, azulejos y similares, junto con el cemento y el vidrio. El arte tradicional de la cerámica se describe en alfarería. También puede buscarse la historia del rakú, singular técnica milenaria oriental. Históricamente, los productos cerámicos han sido duros, porosos y frágiles. El estudio de la cerámica consiste en una gran extensión de métodos para mitigar estos problemas y acentuar las potencialidades del material, así como ofrecer usos no tradicionales. Esto también se ha buscado incorporándolas a materiales compuestos como es el caso de los cermets, que combinan materiales metálicos y cerámicos.
“Polímeros”Los polímeros son macromoléculas (generalmente orgánicas) formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros.
El poliestireno es un polímero formado a partir de la unidad repetitiva conocida como estireno.
“Materiales compuestos”En ciencia de materiales reciben el nombre de materiales compuestos aquellos materiales que se forman por la unión de dos materiales para conseguir la combinación de propiedades que no es posible obtener en los materiales originales. Estos compuestos pueden seleccionarse para lograr combinaciones poco usuales de rigidez, resistencia, peso, rendimiento a alta temperatura, resistencia a la corrosión, dureza o conductividad[1]. Los materiales compuestos que cumplen las siguientes características:• Están formados de 2 o más componentes distinguibles físicamente y separables mecánicamente. • Presentan varias fases químicamente distintas, completamente insolubles entre sí y separadas por una interfase. • Sus propiedades mecánicas son superiores a la simple suma de las propiedades de sus componentes (sinergia). • No pertenecen a los materiales compuestos aquellos materiales polifásicos, como las aleaciones metálicas, en las que mediante un tratamiento térmico se cambian la composición de las fases presentes[2] Estos materiales nacen de la necesidad de obtener materiales que combinen las propiedades de los cerámicos, los plásticos y los metales. Por ejemplo en la industria del transporte son necesarios materiales ligeros, rígidos, resistentes al impacto y que resistan bien la corrosión y el desgaste, propiedades éstas que rara vez se dan juntas.A pesar de haberse obtenido materiales con unas propiedades excepcionales, las aplicaciones prácticas se ven reducidas por algunos factores que aumentan mucho su costo, como la dificultad de fabricación o la incompatibilidad entre materiales.La gran mayoría de los materiales compuestos son creados artificialmente pero algunos, como la madera y el hueso, aparecen en la naturaleza.
“Semi conductores”Un semiconductor es una sustancia que se comporta como conductor o como aislante dependiendo de la temperatura del ambiente en el que se encuentre. Los elementos químicos semiconductores de la tabla periódica se indican en la tabla adjunta.El elemento semiconductor más usado es el silicio, aunque idéntico comportamiento presentan las combinaciones de elementos de los grupos II y III con los de los grupos VI y V respectivamente (AsGa, PIn, AsGaAl, TeCd, SeCd y SCd). Posteriormente se ha comenzado a emplear también el azufre. La característica común a todos ellos es que son tetravalentes, teniendo el silicio una configuración electrónica s²p².









Propiedades físicas de la materia orgánica
La materia orgánica tiene una gran importancia en la génesis y fertilidad del suelo.
Confiere al suelo un determinado color oscuro Estructura. Da lugar a una buena estructura, estable. Las sustancias húmicas tienen un poder aglomerante, las cuales se unen a la fracción mineral y dan buenos flóculos en el suelo originando una estructura grumosa estable, de elevada porosidad, lo que implica que la permeabilidad del suelo sea mayor. Tiene una gran capacidad de retención de agua lo que facilita el asentamiento de la vegetación, dificultando la acción de los agentes erosivos La temperatura del suelo es mayor debido a que los colores oscuros absorben más radiaciones que los claros. Protege al suelo de la erosión. Los restos vegetales y animales depositados sobre la superficie del suelo lo protegen de la erosión hídrica y eólica. Por otra parte, como ya hemos mencionado, el humus tiene un poder aglomerante y da agregados que protegen a sus partículas elementales de la erosión. Protege al suelo de la contaminación. La materia orgánica adsorbe plaguicidas y otros contaminantes y evita que estos percloren hacia los acuíferos.
Propiedades físicas de los materiales metálicos
Los metales muestran un amplio margen en sus propiedades físicas. La mayoría de ellos son de color grisáceo, pero algunos presentan colores distintos; el bismuto (Bi) es rosáceo, el cobre (Cu) rojizo y el oro (Au) amarillo. En otros metales aparece más de un color, y este fenómeno se denomina pleocroismo.Otras propiedades serían:
• densidad: relación entre la masa del volumen de un cuerpo y la masa del mismo volumen de agua. • estado físico: todos son sólidos a temperatura ambiente, excepto el Hg. • brillo: reflejan la luz. • maleabilidad: capacidad de lo metales de hacerse láminas. • ductilidad: propiedad de los metales de moldearse en alambre e hilos. • tenacidad: resistencia que presentan los metales a romperse por tracción. • conductividad: son buenos conductores de electricidad y calor.
Propiedades físicas de los materiales polímeros Estudios de difracción de rayos X sobre muestras de polietileno comercial, muestran que este material, constituido por moléculas que pueden contener desde 1.000 hasta 150.000 grupos CH2 – CH2 presentan regiones con un cierto ordenamiento cristalino, y otras donde se evidencia un carácter amorfo: a éstas últimas se les considera defectos del cristal. En este caso las fuerzas responsables del ordenamiento cuasicristalino, son las llamadas fuerzas de van de Waals. En otros casos (nylon 66) la responsabilidad del ordenamiento recae en los enlaces de H. La temperatura tiene mucha importancia en relación al comportamiento de los polímeros. A temperaturas más bajas los polímeros se vuelven más duros y con ciertas características vítreas debido a la pérdida de movimiento relativo entre las cadenas que forman el material. La temperatura en la cual funden las zonas cristalinas se llama temperatura de fusión (Tf) Otra temperatura importante es la de descomposición y es conveniente que la misma sea bastante superior a Tf.

Propiedades físicas de los materiales cerámicos
Los materiales cerámicos están fabricados por productos inorgánicos (no contienen carbono) de alto punto de fusión.En Electrotecnia se emplean los materiales cerámicos como aislantes, cuando son necesarias especiales condiciones de resistencia mecánica, de resistencia térmica, etc., junto con las cualidades específicamente dieléctricas. Todos los materiales cerámicos empleados en Electrotecnia tienen una resistencia excepcional al calor, a los cambios de temperatura y a la humedad. No son atacados por los álcalis ni por los ácidos, aun en fuerte concentración, excepción hecha del ácido fluorhídrico.Los cuerpos fundamentales que entran en la composición de los materiales cerámicos son, esencialmente:• Silicatos alumínicos (arcilla, caolín, etc.)• Silicatos magnésicos (talco)A estos componentes fundamentales se añaden otros muchos constituyentes secundarios, entre ellos: el cuarzo, el feldespato, la alúmina, el carburo silícico, etc.

Propiedades físicas de los materiales compuestos
El material compuesto presenta mejores características físicas o químicas que las que poseen sus materiales constituyentes por separado. Dentro de las propiedades de mayor interés ingenieril, que resultan mejoradas con estos materiales, podríamos citar:- Resistencia mecánica- Rigidez- Resistencia a la corrosión- Resistencia al desgaste- Ligereza- Resistencia a la fatiga- Aislamiento térmico y acústico
Aplicaciones de cada categoría de materiales sólidos en los procesos de ingeniería y productos

“Materiales metálicos”Podemos encontrar como materiales metálicos los metales y sus aleaciones, como también sustancias inorgánicas que están constituidas por uno o más elementos metálicos; por ejemplo: hierro cobre, aluminio, níquel y titanio. Es importante tener en cuenta que el carbono es un elemento no metálico. Los metales tienen muchas características pero las más importantes son: buena conductividad eléctrica y térmica, opacidad, brillo, fusibilidad, plasticidad, dureza, etc. Ahora bien, podemos subdividir a los materiales metálicos en dos grupos importantes: los ferrosos y los no ferrosos. • Ferrosos: a este grupo pertenece el hierro y sus derivados: el acero y la fundición. • No ferroso: este grupo esta formado por los demás metales y sus aleaciones. • A su vez, en función del peso, los metales se pueden subdividir en dos grupos: metales ligeros y metales pesados. Materia Prima. Es importante aclarar que estos en estado natural, se encuentran puros, ya que se hallan combinados con el oxígeno, o con otros no metales, en especial del azufre, cloro y carbono. Los metales que se encuentran puros en la naturaleza, llamados metales nativos son: Oro, Plata, Cobre, y Platino. El hombre para poder usar los metales, ha tenido que aprender como extraerlos de la naturaleza, pues en estado natural los metales están mezclados con otros minerales. Solo unos pocos aparecen solos, en estado natural, si bien en pequeñas cantidades como es el caso del cobre. El hierro es uno de los metales más exuberante en la naturaleza. Productivamente el hierro contiene carbono y otras sustancias que alteran sus propiedades físicas pero estas se pueden reformar al desarrollar aleaciones con otras sustancias como el carbono.
Su uso en la Ingeniería. Es importante destacar que metales se utilizan en infinidad de aplicaciones. El hierro por, ejemplo, es uno de los más abundantes en la naturaleza, y con el se obtiene el acero. En las construcciones se utilizan hierro y acero de distintos tipos. Utilizamos el cobre para cables, el estaño lo usamos para soldar, etc. La mayor parte del hierro se utiliza luego de ser sometido a tratamientos especiales, como el hierro forjado, el hierro colado o el acero (tal vez la más usada en construcción en la actualidad por sus características especiales). Los metales son unos materiales de enorme interés. Se usan muchísimo en la industria, pues sus excelentes propiedades de resistencia y conductividad son de gran utilidad en la construcción de máquinas, estructuras, mecanismos, circuitos y herramientas.
“Materiales cerámicos”Los productos cerámicos, sobre todo los nuevos "composites" cerámicos, se utilizar ampliamente en la industria de las herramientas para cortar. Por ejemplo, la alúmina reforzada con fibras extremadamente finas de carburo de silicio se usa para cortar y maquinar hierro colado y aleaciones más duras a base de níquel. También si utilizan materiales cerámicos en las ruedas de amolar y otros abrasivos a causa de si excepcional dureza. El carburo de silicio es el abrasivo más ampliamente utilizado. Los materiales cerámicos desempeñan un papel importante en la industria electrónica. Los circuitos integrados semiconductores generalmente se montan en un sustrato de cerámica, por lo regular alúmina. Algunos materiales cerámicos, notablemente el cuarzo (Si O2 cristalino), son piezoeléctricos, lo que significa que generan un potencial eléctrico cuando se les somete a un esfuerzo mecánico. Esta propiedad hace posible el empleo de materiales piezoeléctricos para controlar las frecuencias en los circuitos electrónicos, como en los relojes de cuarzo y los generadores ultrasónicos.Se usan materiales cerámicos para fabricar placas cerámicas que cubren las superficies de los transbordadores espaciales, a fin de protegerlas contra el sobrecalentamiento durante el reingreso en la atmósfera terrestre. Las placas se fabrican con fibras de sílice cortas de alta pureza reforzadas con fibras de boro silicato de aluminio. El material se moldea en bloques, se sinteriza a más de 1300° C luego se corta en placas. Las placas tienen una densidad de apenas 0.2 g/cnr, pero pueden mantener la piel de aluminio del trasbordador por debajo de los 180º C cuando la temperatura superficial es de hasta 1250ºC.“Materiales polímeros”Atendiendo a sus propiedades y usos finales, los polímeros pueden clasificarse en:• Elastómeros. Son materiales con muy bajo módulo de elasticidad y alta extensibilidad; es decir, se deforman mucho al someterlos a un esfuerzo pero recuperan su forma inicial al eliminar el esfuerzo. En cada ciclo de extensión y contracción los elastómeros absorben energía, una propiedad denominada resiliencia. • Plásticos. Son aquellos polímeros que, ante un esfuerzo suficientemente intenso, se deforman irreversiblemente, no pudiendo volver a su forma original. Hay que resaltar que el término plástico se aplica a veces incorrectamente para referirse a la totalidad de los polímeros. • Fibras. Presentan alto módulo de elasticidad y baja extensibilidad, lo que permite confeccionar tejidos cuyas dimensiones permanecen estables. • Recubrimientos. Son sustancias, normalmente líquidas, que se adhieren a la superficie de otros materiales para otorgarles alguna propiedad, por ejemplo resistencia a la abrasión. • Adhesivos. Son sustancias que combinan una alta adhesión y una alta cohesión, lo que les permite unir dos o más cuerpos por contacto superficial.Baterías:Una de las aplicaciones más conocidas son las baterías recargables, estas son de menor peso que las convencionales que contenían plomo y ácido sulfúrico; entre otras propiedades.El uso de electrodos de plástico evita el desgaste mecánico asociado a la disolución/deposición del electrodo que ocurre durante el proceso de carga y descarga de las baterías comunes (Pb(S.)! Pb2+(aq)). Además los polímeros no contiene sustancias tóxicas ni contaminantes.La oxidación reversible del polipirrol y otros polímeros conductores y la formación de polarones y bipolarones suponen el almacenamiento de cargas positivas a lo largo de la cadena polimérica. Otros polímeros, como el politiofeno, pueden ser reducidos almacenando radical aniones y dianiones. El descubrimiento por Armand de que el polióxido de etileno disolvía, en estado fundido, al LiClO4 , y de que se podían obtener láminas sólidas y transparentes desde esta disolución, con una elevada conductividad iónica, cierra el círculo para una batería totalmente polimérica y en estado sólido: ánodo, cátodo y electrolito.Este tipo de baterías triplican la capacidad de las baterías de Li existentes en la actualidad, con un voltaje de dos a tres veces mayor que el de las baterías Ni-Cd y 1,5 mayor que las baterías Pb-ácido que se utilizan en los automóviles. Su mayor problema es que la velocidad de descarga espontánea (que determina la vida útil de una batería) resulta ser significativamente menor que el de baterías clásicas.Aplicaciones biomédicas:El cuerpo humano es otro “dispositivo” en el que los polímeros conductores podrían desempeñar un papel importante en el futuro debido a su alta estabilidad y a su carácter inerte se especula con la posibilidad de su utilización en prótesis neurológicas y musculares.1. Músculos artificiales:La oxidación/reducción electroquímica de los polímeros conductores lleva asociado un cambio de volumen del material. El cambio de volumen (propiedad mecánica) está asociado al grado de oxidación y este a la carga consumida en el proceso electroquímico: propiedad electroquímica.Partimos de un polímero en estado neutro. Las elevadas interacciones polímero-polímero hacen que la estructura sea muy compacta. Al oxidarse y extraerse electrones de la cadena, las nacientes cargas positivas en cadenas vecinas provocan fuertes repulsiones electrostáticas. Mediante variaciones conformacionales las cadenas se mueven, la estructura se abre y los contraiones de la disolución penetran en el polímero para mantener la electroneutralidad. Con los iones también penetran moléculas del disolvente. El polímero se expande. Como la cantidad de contraiones que penetran es controlado por la carga de oxidación, también lo es la variación del volumen: puede ser detenida en cualquier momento o puede ser invertida desde cualquier momento.Son de reseñar los siguientes aspectos del proceso: • • la modificación de las dimensiones,• • las variaciones conformacionales en las cadenas poliméricas,• • el intercambio de iones con el medio,• • el encadenamiento de procesos eléctricos, químicos y mecánicos,• • el mantenimiento de la temperatura constante y• • el trabajar con sistemas húmedos en disoluciones electrolíticas. Al estar el movimiento basado en una propiedad electroquimiomecánica, está influenciado por las variables químicas y eléctricas que actúen sobre la cinética electroquímica del proceso: el gradiente de potencial, la corriente que fluye por el sistema, o la concentración del electrolito en el medio. El estado actual de desarrollo de los músculos artificiales permite estar trabajando en aplicaciones para microrrobótica, en equipos quirúrgicos manejables al final de una sonda, en los catéteres para controlar su flexibilidad y facilitar su penetración, en equipos ópticos como posicionadores y como sensores-actuadores en sistemas de detección y alarma.La última generación de músculos artificiales basados en polímeros conductores nos ha acercado a los músculos naturales en varios aspectos fundamentales: trabajan a bajo potencial (100 mV- 2 V) -los músculos naturales a 60-150 mV , que es el potencial del pulso nervioso- , el mismo material es conductor electrónico, iónico y es actuador y sensor de las condiciones de trabajo. Pero se diferencian de los músculos naturales en dos aspecto; el primero es que los artificiales trabajan en contracción y expansión mientras que el natural sólo en contracción, el segundo consiste en las variaciones de energía siendo ésta química!mecánica en los naturales y eléctrica!mecánica en los artificiales.2. Nervios artificiales:Las señales del sistema nervioso van codificadas en pulsos iónicos K+, Na+ o Ca2+, o químicos -neurotransmisores- muchos de ellos también iónicos. Para llegar a entender la sutileza de las órdenes enviadas por el cerebro para mover un brazo, y para poder llegar a amplificarlas y emplearlas en mover un brazo artificial o en conseguir que un paciente no pierda masa muscular después de un accidente cerebro-vascular, necesitamos un transductor ión-electrón. Los óxidos metálicos son empleados como transductores en redes neuronales, pero no son biocompatibles. Los polímeros conductores son biocompatibles, pero intercambian anionesEl intercambio de aniones se puede transformar en un intercambio de cationes mediante una ingeniería molecular sencilla en la síntesis. Al electrogenerar polipirrol en presencia de un polielectrolito, como sulfato de poliestireno, carboximetil celulosa o poliacrilato sódico, se genera un material compuesto poilipirrol-polielectrolito, debido a que el polielectrolito va compensando las cargas positivas del polímero durante la generación. Al reducir el polímero los aniones no se van, ya que forman parte de una madeja polimérica entrelazada. Para mantener el principio de electroneutralidad obligamos a que penetren cationes desde el exterior para asociarse con el polianión. Durante la oxidación se expulsan los cationes. El polímero conductor se transforma así en un transductor en el que una entrada de electrones en el material va asociada con una entrada de cationes y viceversa. Al ser un gel y comportarse, al mismo tiempo, como una membrana, los cationes presentes en el polímero- y su potencial eléctrico -dependen de la concentración en el medio. Ello quiere decir que el electrodo polimérico responde ante la concentración del medio con un potencial eléctrico, por lo que disponemos de la interfase adecuada, biocompatible y sensible, capaz de recibir señales eléctricas y transformarlas en señales iónicas, por lo tanto entendibles por el sistema nervioso, o de responder ante una variación de la concentración iónica, provocada por un pulso nervioso; transformándola en una señal eléctrica. El trabajo se centra ahora, en distintos laboratorios del mundo, en la selectividad y en la capacidad de los transductores para reconocer, o liberar, los distintos iones o neurotransmisores. Ya se ha recorrido algún camino, si comparamos las respuestas energéticas y cinéticas de los polímeros conductores a distintos aniones, con los de los canales iónicos de las neuronas.En la actualidad se trabaja en la optimización de las condiciones de electrogeneración de composites polímero conductor-polielectrolito, en las cinéticas de intercambio iónico y en la modelización de las respuestas ión-electrón.Sensores:Existen empresas como Allied-Signal que desde hace tiempo trabajan en la utilización de polímeros conductores en dispositivos sensores.El dopado al que se someten los polímeros es bastante sensible al calor, sufriendo así una pérdida de conductividad al calentarse. Conectándolo a una resistencia, estos polímeros permiten controlar la temperatura a la que, por ejemplo, un producto farmacéutico llega a alterarse.Podríamos usarlos también como sensores de radiación si se colocan en una atmósfera de gases que los convierte en dopantes activos cuando son expuestos a radiación.
“Materiales orgánicos”
• El comportamiento de fusión y de cristalización de los ingredientes activos farmacéuticos y de substancias auxiliares• La transición vítrea de las melazas.• El comportamiento de la oxidación de los lubricantes.• El comportamiento de la curación de pinturas y adhesivos con efectos térmicos.




“Materiales compuestos”El control de la CT y del CET, permite el uso de los CMM para la fabricación de conectores eléctricos, substratos, materiales de paquetes electrónicos, placas de batería y alambres superconductores. En los últimos años, los esfuerzos se han concentrado el desarrollo de CMM reforzados con partículas, las cuales son más baratas que los refuerzos con fibra. Comúnmente, se utilizan el SiC y otras partículas cerámicas como Al2O3 [18].Una aplicación de éste tipo de compuesto la constituye el AlSi/SiC/70 para la fabricación de módulos IGBT (Insolated Gate Bipolar Transistor) [2]. La incorporación de partículas en una matriz de Al en una fracción de volumen por encima del 70%, permite obtener como resultado un material con un bajo CET y muy alta CT, considerándose útil en aplicación de paquetes semiconductores donde la disipación de calor generado es una consideración importante para el material seleccionado.
“Materiales semiconductores”
Las aplicaciones de los semiconductores se dan en diodos, transistores y termisores principalmente.
Diodos: Al unir un semiconductor N con otro P se produce un fenómeno de difusión de cargas en la zona de contacto, que crea una barrera de potencial que impide a los demás electrones de la zona N saturar los restantes huecos positivos de la zona. Si unimos un generador, los electrones libres de la zona N son repelidos por el polo negativo y los huecos de la zona P por el polo positivo, hacia la región de transición, que atraviesan. La corriente pasa. No ocurriría esto si la conexión se hubiera hecho con la polaridad invertida. El dispositivo es un “diodo semiconductor” y actúa como rectificador de corriente
Transistores: Un transistor está constituida por dos zonas: 1.- Dos N separadas por una P (transistor NPN), esta disposición proporciona al conjunto unas propiedades particulares, en especial amplificadoras. 2.- Dos P separadas por una N (transistor PNP), permiten actuar sobre la intensidad de la corriente electrónica que pasa entre dos cristales semiconductores del mismo tipo, por medio de un electrodo metálico aislado por una delgada capa de óxido. Un transistor se emplea, sobre todo, como amplificador y también en ordenadores, como interruptor rápido de la corriente.
Termisores: Se llama así a los semiconductores que son sensibles a los cambios de temperatura, o mejor, a aquellos en que las variaciones tienen, frente a la composición, un gran valor. Los materiales más usados son óxidos de Cobalto (CoO), de Hierro (FeO), de Magnesio (MgO), Manganeso (MnO), Níquel (NiO) y Titanio (TiO). Se utilizan en forma de bola, disco o varilla, indicando con esto la forma en que se separa el material base del termisor. En el de bola se aplica la mezcla de óxido en forma viscosa entre dos hilos paralelos de Platino con una pequeña gotita, aproximadamente 1 mm. de diámetro y por y por cocción queda sujeta a los hilos. Cuando se usan en forma de discos o varillas se preparan por sintetizado. Sus aplicaciones son para medir la temperatura, medidas de vacío y en los circuitos de comunicaciones como reguladores de tensión y limitadores de volumen.