Materiales Indiustriales

Clasificaciones de los materiales.

El ítem 1.3 de la unidad uno del modulo para descargar se trata de la clasificación de los materiales. A partir del estudio de las clasificaciones de los materiales y sus características; por intermedio de una discusión argumentativa del grupo, de soluciones con explicaciones del porque de las siguientes situaciones (siempre utilizando la metodología gunawardena):

2.1 Explique los efectos ambientales sobre el comportamiento de los materiales, utilizando la estrategia de aprendizaje Preguntas Literales (Ver en la caja de herramientas para el aprendizaje la estrategia de aprendizaje mencionada).

¿Que determina la estructura de los materiales?

Determina de lo que están hechos o de que materia prima se van a fabricar lo cual determina ciertas propiedades como si son duros, blandos, resistentes a las diferentes temperaturas, ente otros lo cual hace que dependiendo de su exposición al ambiente duren determinado tiempo o se deterioren más rápidamente.

¿Porque es importante saber de que esta hecho un material?

Su importancia radica en las utilidades que les vamos a dar, en que si es factible utilizar un material u otro dependiendo del desgaste que esté presente ante las situaciones a las que será expuesto, su durabilidad y confiabilidad al utilizarlo por determinado tiempo.

¿Qué cambio ambientales son los que afectan a los materiales?

Los cambios ambientales que afectan a los materiales son más directamente en cuanto al viento es el flujo de gases a gran escala, además de la gran cantidad de partículas suspendidas que estos trasladan o movimiento de masa en la atmosfera, además de la presión atmosférica que es la presión del aire sobre la atmosfera o la insolación que es la radiación solar que cae en un punto determinado. Además de la humedad absoluta o relativa que es la cantidad de vapor presente en el aire o la humedad o el grado de humedad en el ambiente. Radiación solar que es la emitida por el sol a la tierra como es la infrarroja o ultravioleta y la precipitación que consta de la lluvia, granizo, la temperatura a la que se expone el equipo si es frío o caliente.

¿Cuáles son los efectos del ambiente sobre los materiales?

La corrosión se define como el deterioro de un material a consecuencia de un ataque electroquímico por su entorno. De manera más general, puede entenderse como la tendencia general que tienen los materiales a buscar su forma más estable o de menor energía interna. Siempre que la corrosión esté originada por una reacción electroquímica (oxidación), la velocidad a la que tiene lugar dependerá en alguna medida de la temperatura, de la salinidad del fluido en contacto con el metal y de las propiedades de los metales en cuestión. Otros materiales no metálicos también sufren corrosión mediante otros mecanismos. El proceso de corrosión es natural y espontáneo.

La corrosión puede ser una reacción química (oxido reducción) en la que intervienen tres factores: la pieza manufacturada, el ambiente y el agua, o por medio de una reacción electroquímica.

Si hay ambiente corrosivo sobre la pieza, acelera el deterioro de la pieza y propaga el fallo por fatiga. La combinación del ataque corrosivo y los esfuerzos cíclicos sobre un metal es conocido como fatiga por corrosión. pues puede causar accidentes (ruptura de una pieza) y, además, representa un costo importante, ya que se calcula que cada pocos segundos se disuelven 5 toneladas de acero en el mundo, procedentes de unos cuantos nanómetros o pacómetros, invisibles en cada pieza pero que, multiplicados por la cantidad de acero que existe en el mundo, constituyen una cantidad importante.

http://es.wikipedia.org/wiki/Corrosi%C3%B3n

Los procedimientos de degradación previstos se basan en la acción de la luz (foto degradación), del calor (degradación térmica), de la atmósfera (degradación oxidativa), de la humedad (degradación hidrolítica) y de los microorganismos (biodegradación). El primer efecto que causa la degradación es la disminución del peso molecular del polímero y en ocasiones aparece una reticulación en el mismo.

En el proceso de la degradación de un plástico se observan variaciones tanto físicas como químicas en el mismo. Entre las modificaciones físicas pueden citarse la pérdida de brillo y color, la formación de grietas, la aparición de zonas pegajosas, y endurecimientos con la consiguiente pérdida de propiedades.

Los cambios químicos producidos van dirigidos fundamentalmente a la aparición de grupos funcionales nuevos que se ha comprobado facilitan la ruptura de las cadenas macromoleculares.

Foto degradación: La mayoría de los materiales plásticos sufren un envejecimiento que lleva asociado una merma en sus propiedades cuando son sometidos durante largos periodos de tiempo a la radiación luminosa. Es el caso de los filmes de polietileno utilizados en la agricultura que con el tiempo pierden elasticidad, haciéndose frágiles, quebradizos, llegando a rasgar fácilmente. Este envejecimiento se atribuye a una reacción de foto oxidación térmica en cadena producida por la radiación luminosa de mayor energía correspondiente a una longitud de onda comprendida entre 290 y 350 nanómetros, en la que se generan grupos carbonilo. Estos grupos son los que desencadenan las reacciones degradativas del plástico.

http://www.dforceblog.com/2010/07/05/como-se-degradan-los-plasticos/

2.2 Identificar los distintos materiales sin tener que recurrir al análisis químico o a largos procedimientos de pruebas. Describa algunas técnicas posibles de prueba y de clasificación que se pudieran utilizar con base a las propiedades físicas de los materiales.

2.3 Se necesitan separar físicamente distintos materiales en una planta de reciclaje de chatarra. Describa algunos métodos posibles que pudieran utilizarse para separar materiales como polímeros aleaciones de aluminios y aceros.

Una manera eficaz para separar los materiales podría ser atreves de sus propiedades físicas ya que entre los polímeros las aleaciones de acero y aluminio se presentan diferentes formas de separación.

Como vemos en el modulo algunas de estas propiedades son electrónicas, magnéticas de densidad entre otras.

Para separa el acero podemos utilizar sus propiedades magnéticas ya que atreves de imanes colocados sobre los materiales por que el acero contiene gran cantidad de Fe que le da propiedades magnéticas.

Para separar los metales de los polímeros utilizamos la propiedad electrónica que consiste en colocar los materiales a separar en una disolución de dos electrolitos. Porque debido a sus propiedades eléctricas los electrolitos en el aluminio queda adherido y los polímeros quedan sueltos (material aislante) en la disolución.

Para separar los polímeros introducimos los materiales en una disolución o corriente de líquidos ya que los más densos serán los polímeros por precipitación por lo que el acero contiene mayor densidad y el aluminio y los polímeros poseen menor densidad.

3. ESTRUCTURA ATÓMICA Y ELECTRÓNICA DE LOS MATERIALES.

3.1 Discutir y describir en el grupo la diferencia que se tiene entre a) la Estructura atómica y electrónica de los materiales, b) la masa atómica y el número atómico, c) el número de avogadro y el número cuántico y plasme los resultados en la estrategia de aprendizaje denominada en cuadros comparativos. (Ver en la caja de herramientas para el aprendizaje la estrategia de aprendizaje mencionada).

Estructura atómica Estructura eléctrica

Diferencias El estudio de la estructura atómica de la materia sirve para explicar las propiedades de los materiales.

La materia está compuesta por átomos, que a efectos prácticos se considerarán partículas esféricas de 10-10 m de tamaño

Átomo

es la unidad más pequeña de un elemento químico que mantiene su identidad o sus propiedades y que no es posible dividir mediante procesos químicos.

El átomo puede

Subdividirse en partículas más pequeñas

Estructura del átomo

Según esto, el átomo quedó constituido así: Una zona central o NÚCLEO donde se encuentra la carga total positiva (la de los protones) y la mayor parte de la masa del átomo, aportada por los protones y los neutrones.

Una zona externa o CORTEZA donde se hallan los electrones, que giran alrededor del núcleo. Hay los mismos electrones en la corteza que protones en el núcleo, por lo que el conjunto del átomo es eléctricamente neutro. Las propiedades químicas de un elemento se determinan por el número de protones en su núcleo y el correspondiente numero de electrones alrededor del mismo. Los electrones son los que forman enlaces y determinan la estructura de las moléculas resultantes. Como son pequeños y livianos, muestran propiedades tanto de partículas como de ondas; en muchos aspectos, los electrones en los átomos y las moléculas se comportan mas como ondas que como partículas

La configuración electrónica en la corteza de un átomo es la distribución de sus electrones en los distintos niveles y orbitales.

Los electrones se van situando en los diferentes niveles y subniveles por orden de energía creciente hasta completarlos. Es importante saber cuántos electrones existen en el nivel más externo de un átomo pues son los que intervienen en los enlaces con otros átomos para formar compuestos.

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