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Propiedades Físicas y Tecnológicas de los Materiales: Conceptos y Ejemplos
Propiedades Físicas de los Materiales
Las propiedades físicas son aquellas que se pueden apreciar con los sentidos o medir con algún instrumento especializado.
Masa
La masa es una medida de la cantidad de materia que posee un cuerpo. Es probablemente la unidad más importante, ya que otras propiedades toman como referencia a la masa.
Peso
El peso es una medida de la fuerza gravitatoria que actúa sobre un objeto. El peso equivale a la fuerza que ejerce un cuerpo sobre un punto de apoyo.
Densidad
La densidad es una medida de cuánto material se encuentra comprimido en un espacio determinado; es la cantidad de masa por unidad de volumen.
Ejemplo:
Si se mezclan 43g de agua + 52g de alcohol, la mezcla resultante pesará 95g.
La densidad es igual a la masa dividida entre el volumen (D = m/V).
El volumen se calcula de la siguiente manera: V = m/D
Para el agua:
V = 43g / 1 g/cm3 = 43 cm3
Para el alcohol:
V = 52g / 0,8 g/cm3 = 65 cm3
Entonces:
43 cm3 de agua + 65 cm3 de alcohol = 108 cm3 de la mezcla.
Ahora, calculamos la densidad de la mezcla:
D = m/V
D = 95g / 108 cm3
D = 0,8796 g/cm3
Volumen
El volumen se podría decir que es el espacio que ocupan los cuerpos, es una magnitud escalar. La unidad en el Sistema Internacional de Unidades del volumen es el m3.
Temperatura
La temperatura es una magnitud física que refleja la cantidad de calor, ya sea de un cuerpo, de un objeto o del ambiente.
Calor
Se define como la forma de energía que se transfiere entre dos sistemas o un sistema y sus alrededores.
Energía Térmica
Se conoce como energía térmica a aquella energía liberada en forma de calor, es decir, pasa de un cuerpo más caliente a otro que presenta una temperatura menor. Puede ser transformada tanto en energía eléctrica como en energía mecánica.
Conductividad Térmica
La conductividad térmica es una propiedad física de los materiales que mide la capacidad de conducción de calor. En otras palabras, la conductividad térmica es también la capacidad de una sustancia de transferir la energía cinética de sus moléculas a otras moléculas adyacentes o a sustancias con las que no está en contacto.
Calor Específico
Es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una unidad de masa de una sustancia en un grado.
Propiedades Tecnológicas de los Materiales
Las propiedades tecnológicas son aquellas que definen el comportamiento de un material frente a diversos métodos de trabajo y a determinadas aplicaciones. Por ejemplo: soldabilidad, ductilidad, colabilidad, entre otras.
Colabilidad
Propiedad que tiene relación con la fluidez que adquiere un material una vez alcanzada la temperatura de fusión.
Maleabilidad
Es la capacidad de los metales de hacerse láminas. Esta propiedad permite que un material se deforme mediante martilleo, rolado o prensado sin romperse.
Maquinabilidad o Mecanibilidad
La maquinabilidad es una propiedad de los materiales que permite comparar la facilidad con la que pueden ser mecanizados por arranque de viruta.
Soldabilidad
La soldadura puede definirse como la realización de una unión entre dos piezas de metal haciendo uso de las fuerzas de cohesión que derivan de un “enlace metálico”.
Templabilidad
La templabilidad es la capacidad de una aleación para transformarse en martensita.
Martensita es el nombre que recibe la fase cristalina BCC, en aleaciones ferrosas. Dicha fase se genera a partir de una transformación de fases sin difusión, a una velocidad que es muy cercana a la velocidad del sonido en el material.
Tenacidad
La tenacidad es la energía total que absorbe un material antes de alcanzar la rotura en condiciones de impacto.
Ductilidad
La ductilidad es una propiedad que presentan algunos materiales, como las aleaciones metálicas o materiales asfálticos, los cuales bajo la acción de una fuerza, pueden deformarse sosteniblemente sin romperse, permitiendo obtener alambres o hilos de dicho material.
Dureza
La dureza es la oposición que ofrecen los materiales a alteraciones como la penetración, la abrasión, el rayado, la cortadura, las deformaciones permanentes, entre otras. Por ejemplo: la madera puede rayarse con facilidad, esto significa que no tiene mucha dureza.
Fragilidad
La fragilidad se define como la capacidad de un material a fracturarse con una mínima o escasa deformación.
Clasificación de los Materiales de Construcción
Según su intervención en la obra
Los materiales se clasifican en: de cimentación, de estructura, de cobertura y de cerramiento.
Según su origen
- Pétreos
- Naturales: Rocas ígneas, Rocas sedimentarias, Rocas metamórficas
- Artificiales: Vidrios, Materiales cerámicos
- Aglomerantes
- Aéreos: Yeso, Cal
- Hidráulicos: Cementos, Puzolanas, Morteros, Hormigón
- Metálicos
- Férricos
- No férricos
- Orgánicos
- Maderas
- Plásticos
- Otros
- Materiales aislantes
- Pinturas
- Bituminosos
Materiales Pétreos
Son, se podría decir, los materiales más básicos utilizados en construcción. Son usados mayoritariamente en partes estructurales y también en menor número como parte decorativa.
Materiales Aglomerantes
Los materiales aglomerantes son aquellos materiales que, mezclados con agua, forman una masa plástica capaz de adherirse a otros materiales. Los aglomerantes aéreos son los que fraguan y endurecen en el aire, siendo incapaces de adquirir cohesión en un medio húmedo. Los aglomerantes hidráulicos son aquellos que fraguan y endurecen en el aire y en un medio húmedo.
Materiales Metálicos
Se obtienen por medio del procesamiento de materiales metálicos, pueden ser férricos, como el acero y el acero inoxidable, y no férricos, como el aluminio.
Materiales Orgánicos
Son aquellos fabricados en base a materias primas de origen orgánico, son básicamente maderas y plásticos.
Otros
En esta categoría se encuentran materiales compuestos de variados elementos, no pudiéndose clasificar en ninguna categoría anterior. Ejemplos de estos materiales son: los aislantes térmicos o acústicos, las pinturas y los materiales bituminosos.