Unidad 1 propiedades de los materiales

RPOPIEDADES DE LOS MATERIALES
INGENIERIA UNDUSTRIAL

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UNIDAD 1: CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES

INTRODUCCION.

Como todas las cosas tienen un orden y una clasificación, así también los
materiales que constituyen lo que nos rodea, se clasifican de una manera
sencilla, los cuales a su vez se combinan para formar otros nuevos materiales
o elementos que nos favorecen al formar productos que hacen mas sencilla
nuestra vida.

Por otro lado conocemos la inteligencia del hombre el cual trata de mejorar lo
que ya existe en la naturaleza, creando productos más resistentes a los ya
existentes.

En esta primera parte conocerás cómo se clasifican los materiales, en dónde
se utilizan y algunas de sus propiedades.

Esta primera parte está enfocada en los procesos industriales, en donde se
involucran algunos de los materiales, lo cual te servirá para conocer procesos
industriales y para qué se utilizan.

Aprenderás acerca de los materiales puros, de los cerámicos, de los ferrosos y
de los no ferrosos, también acerca de los materiales orgánicos y de los
inorgánicos.

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1.1 GENERALIDADES DE LOS MATERIALES

Los materiales son las sustancias que componen cualquier cosa o producto.
Desde el comienzo de la civilización, los materiales junto con la energía han
sido utilizados por el hombre para mejorar su nivel de vida. Como los productos
están fabricados a base de materiales, estos se encuentran en cualquier parte
alrededor nuestro. Los más comúnmente encontrados son madera, hormigón,
ladrillo, acero, plástico, vidrio, caucho, aluminio, cobre y papel. Existen muchos
mas tipos de materiales y uno solo tiene que mirar a su alrededor para darse
cuenta de ello.

La manera más general de clasificación de los materiales es la siguiente:

FERROSOS
METÁLICOS
NO FERROSOS

MATERIALES

ORGÁNICOS
NO METÁLICOS
INORGÁNICOS

Figura 1. Clasificación de los materiales.

MATERIALES METÁLICOS:

Metales Ferrosos: Los metales ferrosos como su nombre lo indica su principal
componente es el fierro, sus principales características son su gran resistencia
a la tensión y dureza. Las principales aleaciones se logran con el estaño, plata,
platino, manganeso, vanadio y titanio. Los principales productos representantes
de los materiales metálicos son:

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• Fundición de hierro gris
• Hierro maleable
• Aceros
• Fundición de hierro blanco
Su temperatura de fusión va desde los 1360ºC hasta los 1425ªC y uno de sus
principales problemas es la corrosión.

Metales no Ferrosos: Por lo regular tienen menor resistencia a la tensión y
dureza que los metales ferrosos, sin embargo su resistencia a la corrosión es
superior. Su costo es alto en comparación a los materiales ferrosos pero con el
aumento de su demanda y las nuevas técnicas de extracción y refinamiento se
han logrado abatir considerablemente los costos, con lo que su competitividad
ha crecido notablemente en los últimos años. Los principales metales no
ferrosos utilizados en la manufactura son:
• Aluminio
• Cobre
• Magnesio
• Níquel
• Plomo
• Titanio
• Zinc

Los metales no ferrosos son utilizados en la manufactura como elementos
complementarios de los metales ferrosos, también son muy útiles como
materiales puros o aleados los que por sus propiedades físicas y de ingeniería
cubren determinadas exigencias o condiciones de trabajo, por ejemplo el
bronce (cobre, plomo, estaño) y el latón (cobre zinc).

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MATERIALES NO METÁLICOS

Materiales orgánicos: Son así considerados cuando contienen células de
vegetales o animales. Estos materiales pueden usualmente disolverse en
líquidos orgánicos como el alcohol o los tretracloruros, no se disuelven en el
agua y no soportan altas temperaturas. Algunos de los representantes de este
grupo son:
• Plásticos
• Productos del petróleo
• Madera
• Papel
• Hule
• Piel

Materiales inorgánicos:Son todos aquellos que no proceden de células
animales o vegetales, o relacionados con el carbón. Por lo regular se pueden
disolver en el agua y en general resisten el calor mejor que las sustancias
orgánicas. Algunos de los materiales inorgánicos más utilizados en la
manufactura son:
• Los minerales
• El cemento
• La cerámica
• El vidrio
• El grafito (carbón mineral)

Por conveniencia, otra clasificación que se hace de los materiales de la
ingeniería es en tres grupos principales: materiales metálicos, poliméricos, y
cerámicos.

Materiales metálicos. Estos materiales son sustancias inorgánicas que están
compuestas de uno o más elementos metálicos, pudiendo contener también
algunos elementos no metálicos, ejemplo de elementos metálicos son hierro,
cobre, aluminio, níquel y titanio mientras que como elementos no metálicos
podríamos mencionar al carbono.

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Materiales cerámicos. Los materiales de cerámica, como los ladrillos, el vidrio
la loza, los aislantes y los abrasivos, tienen escasas conductividad tanto
eléctrica como térmica y aunque pueden tener buena resistencia y dureza son
deficientes en ductilidad, confortabilidad y resistencia al impacto.

Materiales poliméricos. En estos se incluyen el caucho (el hule), los plásticos
y muchos tipos de adhesivos. Se producen creando grandes estructuras
moleculares a partir de moléculas orgánicas obtenidas del petróleo o productos
agrícolas.

Metal: cobre. Polímero.

Metal: aluminio Cerámico: vidrio.

Figura 2. Materiales más comunes utilizados en la vida cotidiana.

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1.2 MATERIALES PUROS

Los materiales sean metálicos o no metálicos, orgánicos o inorgánicos casi
nunca se encuentran en el estado en el que van a ser utilizados, por lo regular
estos deben ser sometidos a un conjunto de procesos para lograr las
características requeridas en tareas específicas. Estos procesos han requerido
del desarrollo de técnicas especiales muy elaboradas que han dado el
refinamiento necesario para cumplir con requerimientos prácticos. También
estos procesos aumentan notablemente el costo de los materiales, tanto que
esto puede significar varias veces el costo original del material por lo que su
estudio y perfeccionamiento repercutirán directamente en el costo de los
materiales y los artículos que integraran.
Los procesos de manufactura implicados en la conversión de los materiales
originales en materiales útiles para el hombre requieren de estudios especiales
para lograr su mejor aplicación, desarrollo y disminución de costo. En la
ingeniería la transformación de los materiales y sus propiedades tienen un
espacio especial, ya que en casi todos los casos de ello dependerá el éxito o
fracaso del uso de un material.

Figura 3.Fundición, transformación de un material.

Los metales al ser calentados pueden modificar su estado físico pasando por
varias etapas, las que van desde la alteración de algunas de sus propiedades
hasta el cambio de su estado sólido al líquido. El qué tan rápido o con qué

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tanta energía se logra un cambio de estado en un metal dependerá de los
materiales que lo integran. Se debe recordar que casi nunca se utilizan metales
puros. A la combinación química de dos o más metales se le llama aleación y
las propiedades de las aleaciones dependen también de los metales que la
integran. Algunas de las aleaciones más utilizadas en los procesos de
manufactura son:

• Latón rojo o amarillo (cobre zinc)
• Bronce (cobre, estaño, zinc, plomo)
• Aluminio, cobre, magnesio, silicio y zinc
• Hierro, carbón, cobalto, tungsteno, vanadio, etc.
• Cobre, oro, plata

Existen tablas y normas internacionales que especifican la nomenclatura y los
componentes específicos de cada una de las diferentes aleaciones. Las
aleaciones antes señaladas son sólo algunas de las más, existen cientos más
de ellas. Una de las herramientas que nos permiten conocer de manera
sencilla y rápida algunas de las características de las aleaciones son los
diagramas de las aleaciones. Uno de los diagramas de aleaciones más
conocido y utilizado es el del Hierro y el carbono, también conocido como
diagrama hierro, hierro, carbono (HHC). Con este diagrama se pueden obtener
las temperaturas de cambio de sus estructuras cristalinas; también se pueden
conocer las temperaturas a las que se da el cambio de fase de un hierro. En
función a la cantidad de carbón que contiene el metal se puede estimar la
temperatura a la que se derretirá y a la que se volverá pastoso.

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Figura 4. Diagrama Hierro-Hierro-Carbono.

En el eje horizontal del diagrama de Hierro, hierro, carbono se ubica el
porcentaje de carbono que puede estar diluido en el hierro y en el eje vertical
se señalan las temperaturas a las que van sucediendo los cambios señalados
en el cuerpo de la gráfica. Al conocer la cantidad de carbono que tiene un
hierro se pueden estimar la temperatura a la que se debe elevar para que se
den los diferentes cambios de estructura o de estado. Por ejemplo si se tiene
un hierro con 0.4% de carbón, se deberá elevar su temperatura hasta los
723°C para que el hierro alfa y la perlita empiecen a convertirse en austenita y
ferrita. Aproximadamente a los 800°C ese mismo hierro cambiará su estructura
a hierro gamma, en donde su componente principal es la austenita, a los
1480°C empieza a fundirse y arriba de los 1520°C se ha fundido todo.

A los hierros que están debajo de 0.8% de carbón se les llama hipoeutectoides
y a aquellos que tienen más de 0.8% de carbón se llaman hipoeutectoides. El
punto eutéctico es aquel en el que se logra la máxima dilución de carbón
posible en un hierro a la menor temperatura. En caso de los hierros con carbón

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el punto eutéctico se da con 0.8% de carbón y a 723°C. Cada vez que se
rebasa una zona en la gráfica de HHC, se está cambiando de estructura en el
hierro que se está tratando.

Hierros y aceros.

De acuerdo al diagrama de hierro, hierro, carbono el hierro puede aceptar
determinadas cantidades de carbón diluidas, estas cantidades nunca son
superiores al 4%. En los casos en los que se rebasa el 4% de carbón el hierro
es de muy baja calidad.

Los hierros más utilizados en los procesos de manufactura son los siguientes:

Hierro dulce C < 0.01

Aceros C entre 0.1 y 0.2 %

Hierro fundido C > 2.0% pero < 4.0%

Algunos ejemplos de los materiales producidos con los diferentes hierros:

Fierro "puro". Por lo regular es utilizado para la generación de
aleaciones especiales.
Hierro forjado. Lámina negra o material para la formación de objetos por
medio de laminado o forja.
Acero. Materiales con requerimientos especiales de resistencia a la
tracción, fricción y tenacidad.
Hierro fundido. Artículos sin gran calidad pero con gran dureza y muy
frágiles.

PROPIEDADES DE LOS METALES

Las principales propiedades de los materiales incluyen densidad, presión de
vapor, expansión térmica, conductividad térmica, propiedades eléctricas y
magnéticas, así como las propiedades de ingeniería. En los procesos de
manufactura son de gran importancia las propiedades de ingeniería, de las que
destacan las siguientes:
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• Resistencia a la tensión
• Resistencia a la compresión
• Resistencia a la torsión
• Ductilidad
• Prueba al impacto o de durabilidad
• Dureza

Cada una de las propiedades antes señaladas requiere de un análisis
específico y detallado, lo que se da en asignaturas como las de ciencia de
materiales y resistencia de materiales.

1.3 ALEACIONES FERROSAS Y NO FERROSAS

Las aleaciones de ingeniería pueden dividirse en dos tipos: ferrosas y no
ferrosas.
Las aleaciones ferrosas tienen al hierro como su principal metal de aleación,
mientras que las aleaciones no ferrosas tienen un metal distinto del hierro. Los
aceros que son aleaciones ferrosas, son las más importantes principalmente
por su costo relativamente bajo y la variedad de aplicaciones por sus
propiedades mecánicas. Las propiedades mecánicas de los aceros al carbono
pueden variar considerablemente por trabajo en frío y recocido. Cuando el
contenido de carbono de los aceros se incrementa por encima de 0.3%,
pueden ser tratados térmicamente por temple y revenido para conseguir
resistencia con una razonable ductilidad. Los elementos de aleación tales como
el níquel, cromo y molibdeno se añaden a los aceros al carbono para producir
aceros de baja aleación. Los aceros de baja aleación presentan buena
combinación de alta resistencia y tenacidad, y son de aplicación común en la
industria de automóviles para usos como engranajes y ejes.

Las aleaciones de aluminio son las más importantes entre las no ferrosas
principalmente por su ligereza, endurecibilidad por deformación, resistencia a la
corrosión y su precio relativamente bajo. El cobre no aleado se usa en
abundancia por su conductividad eléctrica, resistencia a la corrosión, buen

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procesado y costo relativamente bajo, el cobre se alea con el cinc para formar
unas serie de latones que tienen mayor resistencia que el cobre sin alear.

Los aceros inoxidables son las aleaciones ferrosas más importantes a causa de
su alta resistencia a la corrosión en medios oxidantes, para ser un acero
inoxidable debe contener al menos 12% de cromo.

Los hierros para fundición son otra familia industrialmente importante de las
aleaciones ferrosas. Son de bajo costo y tienen propiedades especiales tales
como un buena moldeabilidad, resistencia a la corrosión, al choque térmico, al
desgaste y durabilidad. La fundición gris tiene un alta maquinabilidad y
capacidad de amortiguamiento de vibraciones, debido a las hojuelas de grafito
en su estructura.

Otras aleaciones no ferrosas son las de magnesio, titanio y níquel. Las de
magnesio son excepcionalmente ligeras y tienen aplicaciones aeroespaciales.

Las aleaciones de titanio son caras, pero tienen una combinación de
resistencia y ligereza que no es asequible para cualquier otro sistema de
aleación y por esta razón se usan ampliamente en las piezas estructurales de
los aviones. Las aleaciones de níquel presentan una gran resistencia a la
corrosión y oxidación y son por tanto son usadas comúnmente en los procesos
industriales químicos y de petróleos. Con la mezcla de níquel, cobalto y cromo
se forma la base para las superaleaciones de níquel, necesarias para las
turbinas de gas de aviones de propulsión a chorro y algunas baterías
eléctricas.

Casi todos los tratamientos térmicos de un acero tienen como fin originar una
mezcla ferrita y de cementita. Existen tratamientos térmicos simples y son:

Recocido intermedio: Se lleva a cabo a baja temperatura (80°C a 170°C bajo
cero), sirve para eliminar el efecto de deformación en frío en los aceros.
Recocido normalizado: Produce una perlita fina con mayor resistencia
mecánica, el recocido hace que el acero se enfríe dando perlita gruesa y el
normalizado provoca que el acero se enfríe más rápido y produce perlita fina.

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Esferoidización: Transforma partículas esféricas grandes con el fin de acortar la
superficie de bordes, para después producir las propiedades que se requieren
en el acero.

Los tratamientos térmicos isotérmicos son:

Revenido en la fase austenítica y recocido isotérmico: El primero se usa para
producir bainita, esto se logra con la austenitización del acero a cierta
temperatura y el recocido isotérmico consiste en la austentización con un
enfriamiento veloz para que la austenita se convierta en perlita.

Tratamientos térmicos de templado y revenido.

Austenita retenida: Es la austenita que queda atrapada en la estructura, no
logra transformarse en martensita durante el tratamiento de templado en razón
de la expansión volumétrica asociada con la reacción.

Esfuerzos residuales y agrietamientos: Los esfuerzos residuales se crean con
el cambio de volumen, si estos esfuerzos rebasan el límite elástico aparecen
grietas de templado, el fin de esto es transformar acero en martensita.

Rapidez de templado: Es la velocidad a la que se enfría el acero, esto depende
de la temperatura y de las características térmicas del medio usado para el
temple.

Templabilidad: Es la facilidad con la que se transforma acero en martensita, la
templabilidad no se refiere a la dureza del acero.

Aceros especiales.

Aceros para herramientas: Mediante un tratamiento térmico de templado y
revenido obtienen gran dureza y en su mayoría son al alto carbono. Se aplican
en donde se necesite una combinación de gran resistencia, dureza, tenacidad y
resistencia a la temperatura, también en herramientas de corte para

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operaciones de maquinado. La templabilidad y estabilidad a alta temperatura
de los aceros para herramientas son mejoradas por los elementos de aleación.

Aceros de fase dual: Tiene ferrita y martensita dispersa uniformemente, lo que
crea límites elásticos, como son a bajo carbono, no tienen los elementos de
aleación necesarios para una buena templabilidad, pero en el proceso de
templado al calentar austenita eleva el carbono y se transforma en martensita.

Aceros níquel, de carbono, muy bajo: Para producir una martensita blanda son
templados y austentizados. Muchos se recubren para tener protección contra la
corrosión, están altamente aleados.

Tratamientos de superficies.

Mediante estos tratamientos se producen estructuras duras y resistentes en la
superficie, resistente ala fatiga y al desgaste.

Calentamiento selectivo de la superficie: Se calienta la superficie del acero, ya
que esta templada la superficie será de martensita, la profundidad de la
martensita es la profundidad de cementado. Se puede endurecer solo ciertas
áreas, es más fácil en aquellas zonas fatigadas o desgastadas.

Carburizado y nitruración: En el carburizado a cierta temperatura se difunde el
carbono desde la superficie, esta tendrá un alto nivel de carbono al ser
templado y revenido la superficie cambia a martensita de alto carbono. En la
nitruración el nitrógeno se difunde en la superficie a partir de un gas. En estos
dos procesos se produce esfuerzo residual a la compresión en la superficie.

Soldabilidad del acero: En el proceso de soldadura el acero a cierta
temperatura se transforma en austenita, un acero originalmente templado y
revenido presenta problemas en la soldadura, por esto es que no se debería
soldar.

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Aceros inoxidables

Aceros inoxidables ferríticos: Tienen buena resistencia mecánica, tienen
estructura CC, ductilidad moderada, son resistentes a la corrosión,
conformabilidad aceptable.

Aceros inoxidables martensíticos: Bajas en cromo, esto permite que varíe el
nivel de carbono, lo que produce martensita con diferentes durezas. Al
combinar dureza, resistencia mecánica y resistencia a la corrosión, genera un
material de muy alta calidad.

Aceros inoxidables austeníticos: La austenita tiene como estabilizador al
níquel, este hace que crezca el tamaño del campo de austenita y casi elimina
la ferrita, prácticamente todo es de austenita. Tienen buena ductilidad,
conformabilidad y resistencia a la corrosión. No son ferromagnéticos.

Aceros inoxidables endurecidos por precipitación (PH): Por el calentado y
templado se obtienen buenas propiedades mecánicas con bajos contenidos de
carbono. Le deben sus propiedades al endurecimiento por solución sólida, por
envejecimiento, etc.

Aceros inoxidables dúplex: En su estructura tiene mezclas de fases, se
obtienen con un control justo de la composición y el tratamiento térmico con la
mitad de ferrita y austenita. Sus propiedades son: resistencia a la corrosión,
conformabilidad y soldabilidad.

Transformaciones de fase en los hierros fundidos.

Las fundiciones o hierros fundidos son aleaciones hierro-carbono-silicio que
típicamente contiene de 2% a 4% de C y de 0.5% a 3% de Si y que durante su
solidificación experimentan la reacción eutéctica.

Existen 5 tipos de fundiciones:
Fundición gris
Fundición blanca

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Fundición maleable
Fundición dúctil o esferoidal
Fundición de grafito compacto

La reacción eutética en los hierros fundidos Fe-C A 1140°C es: L y + Fe3 C. Si
se produce un hierro fundido utilizando solo aleaciones H-C esta reacción
produce hierro fundido blanco. Cuando ocurre la reacción eutética estable L y +
Grafito a 1146°C se forma la fundición gris, la dúctil o de grafito. En las
aleaciones Fe-C el líquido se sobreenfría fácilmente 6°C formándose hierro
blanco. Al agregar aproximadamente 2% de silicio, el grafito eutético se nuclea
y crece. Elementos como el cromo y el bismuto tienen un efecto opuesto y
promueven la fundición blanca. El silicio también reduce la cantidad de carbono
contenido en el eutético.

Características y producción de las fundiciones.

Fundición gris: Tiene celdas eutécticas de grafito en hojuelas interconectadas.
La inoculación coopera a crear celdas eutécticas más chicas, para mejorar la
resistencia. Se produce resistencia a la tensión baja, esto es por las grandes
hojuelas de grafito. Se pueden conseguir la resistencia mayor reduciendo el
equivalente de carbono por medio de la aleación o tratamiento térmico. Sus
propiedades son: alta resistencia a la compresión, resistencia a la fatiga
térmica y amortiguamiento contra la vibración.

Fundición blanca: Se utilizan hierros fundidos blancos por su dureza y
resistencia al desgaste por abrasión. Se puede producir martensita durante el
tratamiento térmico.

Fundición maleable: Se crea al intentar térmicamente la fundición blanca no
aleada, a partir de la fundición blanca se producen dos tipos de fundición
maleable: Fundición maleable férrica se consigue enfriando la pieza fundida y
así se llega a la segunda etapa de grafitización, esta fundición tiene buena

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tenacidad, la fundición maleable perlita se crea al enfriar la austenita al aire o
en aceite para así formar pelita o martensita.

Fundición dúctil o nodular: Para esta fundición se requiere grafito esferoidal,
para crear este metal se siguen los siguientes pasos:

Desulfurización: El azufre provoca que el grafito crezca en forma de hojuelas, al
fundir en hornos que en la fusión eliminen el azufre del hierro.

Nodulación: Se aplica magnesio, este elimina cualquier azufre y oxigeno que
haya quedado en el metal. De no ser vaciado el hierro después de la
nodulación, el hierro se convierte en fundición gris.

Inoculación: Un estabilizador eficaz de carburos es el magnesio y hace que en
la solidificación se forme la fundición blanca. Después de la nodulación se debe
inocular el hierro.

Hierro de grafito compacto. La forma de grafito es intermedia entre hojuelas y
esferoidal. El grafito compacto da resistencia mecánica y ductilidad y el metal
conserva una buena conductividad térmica y propiedades de absorción de la
vibración.

La base de las aleaciones ferrosas son aleaciones de Hierro y Carbono.

Se muestra el diagrama de fases de la aleación Fierro Carbono, que muestra
en el eje vertical la temperatura y en el eje horizontal la composición química.
En el extremo izquierdo se encuentra la composición 100% Fe y 0% C y en el
extremo derecho se encuentra la composición 100% C y 0% Fe. En la figura se
muestra solamente hasta 5% C y 95% Fe por ser la zona de mayor interés ya
que contiene los aceros y las fundiciones de mayor uso.

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Figura 5. Diagrama de equilibrio estable de aleación Fierro-Carbono.

Este verdadero mapa de ordenamientos cristalinos nos muestra cómo el metal
al solidificar se dispone en diversas formas. Al variar la temperatura, los
cristales ganan o pierden energía y buscan una nueva ordenación tratando
siempre de permanecer estables.

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1.4 MATERIALES ORGANICOS E INORGANICOS

MATERIALES ORGANICOS

Se les denomina así cuando contienen células animales o vegetales. Estos
materiales pueden usualmente disolverse en líquidos orgánicos como los
alcoholes y los tretracloruros, no se disuelven en agua y no soportan altas
temperaturas. Algunos de los representantes de este grupo son: plásticos
productos del petróleo: gasolina y queroseno, madera, papel, hule, piel.

¿Qué son los aditivos alimentarios y por qué son necesarios? “cualquier
sustancia, que normalmente no se consuma como alimento en sí, ni se use
como ingrediente característico en la alimentación. Algunos aditivos
alimentarios ayudan a mantener los alimentos frescos y saludables.

Antioxidantes: Evitan la oxidación de los alimentos e impiden el enranciamiento
y la decoloración. Se usan en:productos horneados, cereales, grasas y aceites,
y en aderezos para ensaladas.

Conservantes: Limitan, retardan o previenen la proliferación de
microorganismos.
Ej. bacterias, levadura, hongos, que están presentes en los alimentos.

El dióxido de azufre y los sulfitos. ayudan a evitar los cambios de color
en frutas y verduras secas.
Propionato cálcico. evita que salga moho en el pan y en alimentos
horneados.
Nitratos y nitritos (sales potásicas y sódicas) se utilizan como
conservantes en el procesamiento de carnes, como el jamón y las
salchichas.

Los polímeros provienen del petróleo. Un 4% se convierte en plástico después
de un proceso de “cracking” y “reforming”, se tienen las moléculas simples:
etileno y benceno son moléculas lineales o ramificadas, formadas por la
repetición de grupos funcionales (monómeros) que se componen de C,H,O,N

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Proteínas Macromoléculas de alto peso molecular formadas por cientos de
unidades de aminoácidos unidos por un enlace llamado peptirico. Ejemplos:
Albumina (proteína del huevo) Gelatina (extraída de uniones de Queratina
(cabello y uñas).

Figura 6. Plásticos, ejemplos de polímeros

POLÍMEROS NATURALES

ENZIMAS: Proteínas cuya función es de catalizador (acelera o retrasa una
reacción) es de vital importancia para todos los sistemas vivos Ejemplos:
Ureaza (encima que actúa sobre la urea que es un producto de deshecho de
metabolización) Pepsina, Tripsina (actúa en el proceso de digestión.

HORMONAS: substancias químicas producidas por el organismo para controlar
numerosas funciones corporales.

MATERIALES INORGÁNICOS

Son todos aquellos que no proceden de células animales o vegetales, o
relacionados con el carbón. Por lo regular se pueden disolver en el agua y en
general resisten el calor mejor que las sustancias orgánicas. Algunos de los
materiales inorgánicos más utilizados en la manufactura son:
• Los minerales
• El cemento
• La cerámica

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• El vidrio
• El grafito (carbón mineral)

1.5 MATERIALES CERAMICOS

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. Desde la década de los 50′s en adelante,
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.

La clasificación de los materiales cerámicos es:

Materiales cerámicos tradicionales:

 Arcilla

 Sílice

 Feldespato

Materiales cerámicos de uso especifico en ingeniería:

 Oxido de aluminio

 Carburo de silicio

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 Nitruro de silicio

Ejemplos de materiales cerámicos:

• Nituro de silicio (Si 3 N 4), utilizado como polvo abrasivo.
• Carburo de boro (B4C), usado en algunos helicópteros y cubiertas de
tanques.
• Carburo de silicio (SiC), empleado en hornos microondas, en abrasivos y
como material refractario.
• Diboruro de magnesio (Mg B 2), es un superconductor no convencional.
• Óxido de zinc (ZnO), un semiconductor.
• Ferrita (Fe 3 O 4) es utilizado en núcleos de transformadores magnéticos y en
núcleos de memorias magnéticas.
• Esteatita, utilizada como un aislante eléctrico.
• Ladrillos, utilizados en construcción
• Óxido de uranio (UO2), empleado como combustible en reactores nucleares
• Óxido de itrio, bario y cobre (Y Ba 2 Cu 3 O 7), superconductor de alta
temperatura.

PROPIEDADES MECÁNICAS DE LA CERÁMICA

Los materiales cerámicos son generalmente iónicos o vidriosos. Casi siempre
se fracturan ante esfuerzos de tensión y presentan poca elasticidad, dado que
tienden a ser materiales porosos. Los poros y otras imperfecciones
microscópicas actúan como entallas o concentradores de esfuerzo, reduciendo
la resistencia a los esfuerzos mencionados.

Estos materiales muestran deformaciones plásticas. Sin embargo, debido a la
rigidez de la estructura de los componentes cristalinos hay pocos sistemas de
deslizamientos para dislocaciones de movimiento y la deformación ocurre de
forma muy lenta. Con los materiales no cristalinos (vidriosos), la fluidez viscosa
es la principal causa de la deformación plástica, y también es muy lenta. Aún
así, es omitido en muchas aplicaciones de materiales cerámicos.

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Tienen elevada resistencia a la compresión y son capaces de operar en
temperaturas altas. Su gran dureza los hace un material ampliamente utilizado
como abrasivo y como puntas cortantes de herramientas.

PROCESADO DE MATERIALES CERÁMICOS

Las cerámicas no cristalinas (vidriosas) suelen ser formadas de fundiciones. El
vidrio es formado por cualquiera de los siguientes métodos: soplado, prensado,
laminado, estirado, colado o flotado.

Los materiales cerámicos cristalinos no son susceptibles de un variado rango
de procesado. Los métodos empleados para su manejo tienden a fallar en una
de dos categorías -hacer cerámica en la forma deseada, pro reacción in situ, o
por formación de polvos en la forma deseada, y luego sinterizados para formar
un cuerpo sólido. Algunos métodos usados son un híbrido de los dos métodos
mencionados.

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ACTIVIDAD 1.
FORMACION DE OXIDOS METALICOS (BASICOS)

OBJETIVO: Que el alumno conozca que son los óxidos a través de la
obtención de ellos.

MATERIAL:

5cm de cinta de
1º ml de agua caliente
magnesio

1 pinzas para crisol 1 agitador

1 mechero de bunsen 1 cápsula de porcelana

PROCEDIMIENTO:

a) Cortar aproximadamente 5cm de cinta de magnesio. Sujetar la cinta por un
extremo con unas pinzas para crisol.
b) encender el mechero y quemar con cuidado el extremo de la cinta metálica,
retirando la flama cuando empiece la combustión, procurando no perder el
producto formado.
c) Cuando termina de arder la cinta, depositar el residuo obtenido en una
capsula de porcelana que contenga 10ml de agua caliente.Agitar repetidas
veces con un agitador de vidrio hasta lograr la disolución.
Anotar las observaciones.
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ACTIVIDAD 2.
FORMACION DE ÓXIDOS NO METÁLICOS (ANHÍDRIDOS)

OBJETIVO: Que el alumno logre formar un óxido no metálico para entender
mejor su clasificación.

MATERIAL:

1 cucharilla de
1 gr de azufre
combustión

1 mechero de bunsen 20 ml de agua fría

1 matraz elermeyer

PROCEDIMIENTO:

a) en una cucharilla de combustión colocar un gramo de azufre de polvo.
b) calentar la cucharilla a la flama del mechero hasta que se álfame.Retirar de
la flama.
c) sin interrumpir la combustión introducir la cucharilla a un matraz elermeyer
que contenga 20ml de agua fría.
d) cuando termine la combustión sacar la cucharilla, tapar y agitar
vigorosamentehasta que el gas en el matraz se haya disuelto por completo en
el agua.

Anotar las
observaciones._____________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
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ACTIVIDAD 3
“OBTENCION DE UN METAL Y DE UN NO METAL”

OBJETIVO: que el alumno comprenda que es un metal y que es un no metal
identificando la obtención de uno de ellos.

MATERIAL:
1 tubo de ensayo
Carbón vegetal Mortero

1 tapón
2gr de oxido de plomo Capsula de porcelana

250mg de carbonato de 0.2gr de dióxido de
Pinzas de crisol
sodio magnesio

5ml de peróxido de
agua Mechero de bunsen
hidrogeno

1 pañuelo Vaso de precipitado Pinzas de disección

PROCEDIMIENTO:

a)Moler un pequeño trozo de carbón vegetal de 1.5 cm; en un mortero.
b) Por otra parte, mezclar en una capsula de porcelana 2 g de óxido de plomo
con la mitad de carbono y 250mg de carbonato de sodio en polvo.Agregar dos
o tres gotas de agua para formar una pasta.
c) Practicar un orificio en la parte central del trozo de carbono de 2.5cm de
diámetro y de 1.0 a 0.5 cm de profundidad. Colocar en este orificio la pasta;
tomar el trozo de carbón, así preparado con las pinzas de crisol y calentar con
la flama reductora del mechero. Iniciando con un calentamiento suave
alrededor del orificio y después hacia el centro, debe prolongarse hasta la
formación de un anillo amarillo y la aparición de unas gotas plateadas. Dejar

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enfriar por un espacio de 15-30 minutos. Verter el metal aun fundido a un vaso
de precipitado que contenga agua. Utilizando las pinzas de disección sacar el
metal y frotar con un paño limpio.

Anotar las observaciones.
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OBTENCION DE UN ELEMENTO NO METALICO: OXIGENO.

PROCEDIMIENTO:

Colocar en un tubo de ensayo 5ml de peróxido de hidrogeno. Agregar .2g de
dióxido de manganeso en polvo. Tapar con un tapón de desprendimiento.
Acercar el extremo de este a una astilla de madera con un punto de ignición.
Observar lo que ocurre y anotar los datos.

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