Tecnología de los Materiales Tema: MATERIALES NO METALICOS UNIDAD 5
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Polímeros Cerámicos Materiales Compuestos
Integrantes
Jiménez Gómez Moisés Agustín Navarrete Flores Morales Aguilar Jesús Hernández Loeza Julio Cesar García Vázquez Marco Antonio
Acapulco Gro, a 30 Noviembre de 2011 Objetivo: Identificar las Utilización de los Materiales plásticos, textiles, de Madera, Pétreos y Cerámicos en las actividades Cotidianas y como mejorarlas mediante la combinación de ellos. Alcance: El Nivel de este trabajo es documental que habla acerca de los Materiales No Metálicos, partiendo de Los Plásticos, La Madera, Los Textiles, Los Pétreos y los Cerámicos. Justificación: Este trabajo se realizó mediante la investigación y presentación de este trabajo escrito con imágenes de los temas, sin realizar una exposición o muestra o muestra de un video por falta de tiempo. Marco Teórico Materiales no metálicos. Adaptada para el “IES San Isidro”
Por The McGraw-Hill
Companies. Enlace http://tecnoatocha.wordpress.co http://tecnoatocha.wordpress.com/MATERIA m/MATERIALES-NO-METALIC LES-NO-METALICOS/ OS/
Según The McGraw Hill Companies la Clasificación de los materiales no Metalicos es de la siguiente manera:
LOS PLÁSTICOS. PLÁSTICOS. El plástico es un material relativamente reciente, se descubrió en el año 1868, y en la actualidad, está presente en nuestra vida cotidiana en multitud de objetos que utilizamos en casa, en el trabajo, así como en los medios de transporte. El plástico es un material que no existe de forma natural, siendo creado por el hombre por síntesis en el laboratorio. Esto supone, que la naturaleza tampoco dispone de medios suficientes para degradar este tipo de materiales, con el consiguiente perjuicio para el medio ambiente.
Según The McGraw Hill Companies la Clasificación de los materiales no Metalicos es de la siguiente manera:
LOS PLÁSTICOS. PLÁSTICOS. El plástico es un material relativamente reciente, se descubrió en el año 1868, y en la actualidad, está presente en nuestra vida cotidiana en multitud de objetos que utilizamos en casa, en el trabajo, así como en los medios de transporte. El plástico es un material que no existe de forma natural, siendo creado por el hombre por síntesis en el laboratorio. Esto supone, que la naturaleza tampoco dispone de medios suficientes para degradar este tipo de materiales, con el consiguiente perjuicio para el medio ambiente.
Este problema, junto con la excesiva proliferación de d e los mismos, obliga a que actualmente las investigaciones de los químicos especialistas en este tipo de materiales vayan dirigidas en este sentido.
Materia prima usada para su fabricación. Inicialmente, para su obtención se empleaba como materia prima la seda y la caseína de la leche ambas de origen animal, y el látex y la celulosa de origen vegetal. Posteriormente, hasta 1930 aproximadamente se usaba el alquitrán obtenido como residuo del proceso de obtención del carbón de coque. Actualmente, la mayor parte de los plásticos son obtenidos a partir del petróleo fundamentalmente, y en menor medida del gas natural. Aproximadamente el 4% del crudo de petróleo es destinado a la fabricación de plásticos.
Componentes principales de los plásticos. MATERIA BASE: Constituye los monómeros que entran a formar parte de las reacciones químicas que dan como resultado la formación de los polímeros. CARGAS: Son materiales que se aportan a la materia base para mejorar las propiedades físicas, químicas y mecánicas. Se suelen emplear fibras textiles o fibra de vidrio. ADITIVOS: Tienen por misión mejorar las cualidades del polímero. Los mas utilizados son los siguientes: - Colorantes y Pigmentos: le aportan color. - Antiignífugos: le hacen prácticamente incombustible. - Antiestáticos: Evitan la acumulación de cargas electrostáticas - Plastificantes: aumentan su resiliencia. CATALIZADORES: utilizados primero para iniciar el proceso de polimerización, y luego para acelerar dicho proceso.
Características generales de los plásticos . Algunas de estas características son las siguientes: – Bajo coste de producción. – Alta relación resistencia/densidad. – Elevada resistencia al ataque químico. – Baja conductividad térmica, por tanto, buenos aislantes del calor. – Baja conductividad eléctrica, por tanto, buenos aislantes eléctricos. – Baja temperatura de fusión. – Gran plasticidad; es decir, considerable capacidad de deformación antes de la rotura. – Se pueden reciclar. – Muy buen acabado sin necesidad de mecanizado.
TERMOPLÁSTICOS. Son aquellos que por acción del calor, a determinada temperatura recuperan plasticidad por lo que pueden volver a ser moldeados con otra forma diferente. Esto les permite ser reciclados tantas veces como deseemos, siempre que se haga una buena selección de los materiales a reciclar. Generalmente son flexibles y resistentes a los golpes. Se pueden soldar. POLICARBONATO (PC).
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Clasificación de los plásticos.
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CLORURO DE POLIVINILO (PVC).
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POLIPROPILENO (PP).
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POLIETILENO (PE).
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METACRILATO (PMMA).
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POLIESTIRENO (PS).
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ACRILONITRILO-BUTADIENO- ESTIRENO (ABS)
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FLUOROPLÁSTICOS. TEFLÓN.
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TERMOESTABLES. Son aquellos que una vez moldeados y enfriados, no recuperan la plasticidad por acción del calor. Por tanto, no pueden volver a ser moldeados. Para ser reciclados, es necesario en primer lugar triturarlos, y seguidamente ser sometidos a los procesos químicos. Generalmente son resistentes pero bastante frágiles. NO se pueden soldar.
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RESINAS FENÓLICAS (BAQUELITA)
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RESINAS ÚRICAS (FORMICA)
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RESINA MELAMÍNICA (MELAMINA)
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RESINA DE POLIÉSTER.
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RESINA EPOXI.
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POLIURETANO (PUR).
Este material se puede presentar con diferentes formas comerciales:
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ELASTÓMEROS.
Se caracterizan por permitir grandes deformaciones. Pueden llegar hasta el 1000 por 100. El oxígeno, la luz y el calor actúan lentamente sobre ellos, reduciendo su elasticidad. El elastómero más importante es el caucho. Este puede ser de dos tipos: – –
Caucho Natural. Caucho Sintético.
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CAUCHO NATURAL. Se obtiene a partir del látex, que es un jugo que exudan ciertos árboles tropicales al hacerles pequeños cortes en el tronco. El árbol más importante es la HEVEA. Se le somete a un proceso de vulcanizado, que consiste en el aporte de azufre, seguido de un aumento de la temperatura hasta los 145 ºC, y a una presión de unas 5 atms. Actualmente casi no se utiliza, puesto que resulta más caro y con peores cualidades.
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CAUCHO SINTÉTICO. Se obtiene a partir del butano obtenido por craking del petróleo. Sus propiedades son similares a las del caucho vulcanizado, pero potenciadas. Existen varios tipos de caucho sintético. Entre los más importantes podemos destacar:
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Procesos de conformación de plásticos.
Los procesos de conformación de plásticos son los siguientes: Prensado El material pulverizado en gránulos (granza), al que se le ha añadido la carga y los aditivos, se introduce en la parte inferior del molde, donde se aplica calor y se prensa, fluyendo el plástico por los hueco del molde, que se llenan perfectamente.
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Procesos de conformación de plásticos. (continuación) Inyección
La materia prima (granza), a la que se le ha añadido la carga y los aditivos, se introduce en una tolva, donde se aplica calor hasta que adquiere plasticidad y se introduce en un cilindro donde un émbolo lo comprime hasta hacerlo pasar por una boquilla hasta llegar a un molde con la forma deseada, donde se introduce adaptándose perfectamente a su espacio interior. Una vez enfriado se obtiene la pieza con un perfecto acabado.
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Procesos de conformación de plásticos. (continuación) Termoconformado
Partimos de una plancha rígida del material adecuado, que colocada sobre el molde adecuado, aplicamos calor hasta obtener la temperatura adecuada, momento en el cuál aplicamos vacío o/y presión por una o las dos caras con el fin de que el material se adapte perfectamente a la superficie del molde con un perfecto acabado.
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Procesos de conformación de plásticos. (Continuación) Extrusión-Soplado.
El material termoplástico, empujado por un tornillo sinfín, sale por un conducto circular introduciéndose en el interior de un molde metálico. Inmediatamente se empieza a insuflar aire a presión por el interior de dicho tubo de plástico con lo cual éste se infla hasta por efecto de la presión adaptarse perfectamente a la paredes del molde. A continuación se abre el molde y cae el objeto fabricado. Este método se emplea para la fabricación de todo tipo de botellas fundamentalmente.
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Plásticos compuestos.
Aprovechando las cualidades y el precio de los diferentes materiales, en la actualidad se está tendiendo mucho a combinar diferentes materiales para la fabricación de determinados objetos. Así se obtienen los denominados plásticos mejorados, de los que podemos destacar los siguientes: Plásticos reforzados, o también llamados Composites. Generalmente se trata de plásticos termoestables reforzados con materiales fibrosos que le confieren muchísima mayor resistencia mecánica. Estos materiales fibrosos pueden ser fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras metálicas, fibras sintéticas, etc. Plásticos laminados. Son objetos fabricado con varias capas o láminas de materiales diferentes unidas pero no mezcladas. Los casos más utilizados son los siguientes: – – – –
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Plástico-metal. ( Latas de conserva) Plástico-papel o cartón. (Tetrabrik) Plástico-vidrio. Plástico-plástico.
Los Plásticos y el medio ambiente.
La utilización de los materiales plásticos va en progresivo aumento con el nivel de desarrollo de los pueblos, esto unido al hecho de que el origen de los mismos es una serie de procesos químicos llevados a cabo por la industria dando lugar a productos sintéticos, la naturaleza en la mayoría de los casos no dispone de medios para deshacerse de este tipo de materiales, de modo que si efectuamos una mala utilización de los mismos, estaremos generando gran cantidad de residuos no degradables en muchas decenas de años. Es importante por todo ello concienciar a la gente sobre la correcta utilización de este tipo de materiales. Las investigaciones actuales se centran en conseguir plásticos biodegradables con el fin de perjudicar lo menos posible al medio ambiente. Existen tres formas de tratar los residuos de los plásticos: RECICLADO MECÁNICO: Los termoplásticos tienen la ventaja de que pueden ser sometidos tantas veces como se necesario a un proceso de reciclado mecánico para volver a fabricar objetos y ser utilizados de nuevo. El proceso se realiza en las siguientes fases: Se recogen las piezas usadas.
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Se clasifican. (Hay que ser muy meticulosos en este proceso)
➢
Se trituran.
➢
Se funden y se vuelven a moldear de nuevo.
➢
RECICLADO QUÍMICO: Los termoestables no pueden someterse a un reciclado mecánico. Deben ser sometidos a un proceso químico inverso a la polimerización con el fin de obtener la materia base de que están compuestos, para posteriormente seguir un proceso de polimerización idéntico al sufrido durante la primera vez que fueron obtenidos. INCINERACIÓN: Algunos plásticos poseen un elevado poder calorífico y su combustión no resulta contaminante por lo que son empleados como combustibles.
FIBRAS TEXTILES.
Las fibras textiles son elementos de longitud muy superior a su diámetro, que se emplean para la fabricación de hilados. Estos hilos se emplean para la confección de hilados o tejidos. Existen multitud de fibras textiles en el mercado. Las fibras textiles más importantes son las siguientes:
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FIBRAS NATURALES.
Por fibras naturales aquellas que se obtienen directamente de la naturaleza, y que tan solo son sometidas a tratamientos físicos encaminados a conseguir la presentación comercial generalmente en forma de hilos (cardado, hilado, etc), y tal vez químicos encaminados a conseguir durabilidad, color, etc. Su origen puede ser mineral, vegetal o animal. FIBRAS NATURALES A Fibras naturales de origen mineral
FIBRAS NATURALES B Fibras naturales de origen vegetal
FIBRAS NATURALES C Fibras naturales de origen animal
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FIBRAS ARTIFICIALES.
Son aquellas que se obtienen a partir de productos naturales (generalmente celulosa) que son sometidos a una transformación química (generalmente con sosa cáustica) hasta conseguir la fibra deseada. La más importante es el RAYÓN: Ventajas: •Gran resistencia mecánica en seco, aunque no tan buena en mojado. •Presentan
facilidad para teñirse. •Aspecto y tacto agradables.
Inconvenientes : •Precio. Son más caras que las fibras naturales.
Aplicaciones : •Fabricación de prendas de calcetería •Lencería interior y ropa de cama. •Camisas, pijamas, corbatas, etc.
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FIBRAS SINTÉTICAS.
Las más conocidas son:
(medias, pantis, calcetines).
LA MADERA. o o
Maderas blandas. (pino, abeto, ciprés, etc) Maderas duras. (roble, castaño, fresno, haya, etc).
A Transformación de la madera en productos comerciales.
B Productos derivados de la madera.
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El papel.
Esquema del proceso de obtención del papel.
A Proceso de obtención del papel. Fase 1: Obtención de la pasta de madera (celulosa)
Fase 2: Separación mediante tamizado y blanqueo de la pasta con cloro. Fase 3: Coloración y adición de colas sintéticas. Fase 4: Fabricación de rollos o balas mediante tamizado, secado y calandrado. Fabricación de rollos o balas de papel.
B Clases de papel.
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El corcho.
El corcho se obtiene de un árbol llamado comúnmente alcornoque. El descortezado se realiza aproximadamente cada 9 años Se emplea fundamentalmente como aislamiento térmico y acústico, y para la fabricación de tapones.
MATERIALES PÉTREOS.
Entendemos por materiales pétreos las rocas y sus derivados. Podemos distinguir dos tipos de materiales pétreos: •Los
naturales, que podemos extraer directamente de la naturaleza. Los podemos encontrar en forma de grandes masas, denominadas rocas, o bien en forma de fragmentos más o menos pequeños, denominados granulados. •Los
artificiales, obtenidos por el hombre mediante transformación de los naturales. Podemos destacar los siguientes: ➢
Materiales cerámicos.
➢
Vidrios.
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Aglomerantes.
➢
Aglomerados.
Características generales de los materiales pétreos: – Muy duros y frágiles. – Muy resistentes al desgaste. – Muy resistentes a la oxidación y a
la corrosión.
– Muy resistentes a los agentes exteriores. – Poseen puntos de fusión altos, y resisten temperaturas muy superiores a los metales. – La materia prima es muy abundante y barata.
ROCAS Las más utilizadas son: GRANITO: Se utiliza principalmente pulido para revestimiento de fachadas, ornamentación y encimera de cocinas. BASALTO: Muy abundante en la naturaleza, es la roca de mayor resistencia. Se utiliza principalmente para adoquinado de calles, bordillos de aceras y firme de carreteras. PIZARRA: proceden del metamorfismo de la arcilla, y se utiliza principalmente para fabricación de encerados, mesas de laboratorio, tejados y fachadas rústicas. MÁRMOL: Son rocas calizas metamórficas recristalizadas, con minerales accesorios que le dan su aspecto veteado con diferentes colores. Se utiliza principalmente pulido para revestimiento de paredes y suelos interiores, y encimera de muebles de baño.
GRANULADOS Se les conoce con el nombre de áridos o zahorra. Proceden de la fragmentación de las rocas, pudiendo ser ésta: – Natural, debida a la erosión. Se localizan sedimentadas en el lecho de los ríos, o bien – Artificial, producida voluntariamente mediante la fragmentación por machaqueo
de las
rocas. La diferencia entre ambas que las de origen natural presentan los bordes perfectamente redondeados debido a la erosión, mientras que las que proceden de la fragmentación de las rocas presentan aristas. En función del tamaño se clasifican en: Harina, arena, garvancillo, gravilla, grava y cantos o guijarros.
El vidrio. El vidrio es un material duro, frágil, transparente y amorfo que se usa para hacer ventanas, lentes, botellas y una gran variedad de productos. Se obtiene por fusión a 1500ºC de la arena de cuarzo (SiO2) como materia base, a la cual se la añade Cal (CaCO3) que sirve como estabilizante aportando resistencia, dureza y brillo, y un fundente, generalmente carbonato sódico (Na2CO3), encargado de bajar el punto de fusión de la arena y reaccionar con las posibles impurezas. También se pueden incorporar aditivos para obtener ciertas propiedades específicas como puede ser sonoridad, color, etc.
Sus características principales son: ➢
Es completamente transparente.
➢
Bastante duro.
➢
Muy frágil,
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Elevada resistencia a los agentes químicos.
➢
Muy buen aislante eléctrico.
➢
Elevada sonoridad.
➢
Se puede reciclar.
Tipos de vidrio más importantes. VIDRIO HUECO: Se obtiene por soplado. Con este método se obtienen vasos, jarras, botes, botellas, etc. VIDRIO PRENSADO: El vidrio caliente en estado pastoso se comprime fuertemente sobre un molde, adaptándose perfectamente a la forma del mismo. De esta forma se obtienen ceniceros, ladrillos, etc. VIDRIO PLANO (cristal): Se obtiene por flotación en estaño fundido o por laminación en caliente. Es utilizado para la fabricación de cristales de puertas, ventanas, escaparates, espejos, etc. Tanto simples como doble acristalamiento tipo Climalit o similar. VIDRIO ARMADO: Es un vidrio plano en cuyo interior se ha colocado una malla de acero. Se utiliza para evitar que se desprendan fragmentos en caso de rotura, y en puertas, para retardar la propagación del fuego. VIDRIO RESITENTES AL CALOR: También conocidos como vidrio PIREX. Se obtienen a partir de arenas ricas en Borosilicatos. Se caracterizan por tener elevada resistencia a la temperatura, y también al choque térmico. Se utilizan para cristalería de cocina y de laboratorio. VIDRIO TEMPLADO: Se somete el vidrio plano a un tratamiento térmico denominado temple. Consiste en calentarlo a unos 600ºC seguido de un enfriamiento relativamente rápido. Con ello se consigue mayor resistencia los golpes y una tensión interna que hace
que, en caso de rotura, se desmenuce en pequeños trozos. Se utiliza fundamentalmente para fabricación de cristales de automóvil (salvo la luna delantera que es laminada) con el fin de evitar lesiones producidas por las astillas en caso de rotura accidental. FIBRA DE VIDRIO: Está formada por delgadísimas fibras de vidrio (aprox. 3 µm de diámetro) de longitud variable. Se utilizan para la fabricación de panales de fibra de vidrio, que se emplean en la construcción como aislante térmico y acústico de paredes y techos, y para fabricación de conductos de aire acondicionado y ventilación. FIBRA ÓPTICA: Se utiliza como sustituto del cobre en telecomunicaciones, ya que es un sistema muy eficaz que permite transmitir simultáneamente miles de conversaciones a través de un mismo cable.
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Ciclo del vidrio.
MATERIALES CERÁMICOS.
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Aglomerantes.
Se entiende por materiales aglomerantes aquellos de materiales artificiales origen pétreo que tienen la propiedad de adherirse a otros. Los más importantes son dos: el yeso y el cemento. El yeso. Es un material de color blanco, que se presenta en polvo, se obtiene por deshidratación del algez o piedra de yeso (sulfato de calcio), y que en contacto con el agua fragua (se endurece) con bastante rapidez. El periodo de fraguado se puede controlar con la adición de aditivos que bien aceleran el proceso (sulfato de potasio), o bien lo retardan (alcohol o aceites). Propiedades principales: • Se adhiere con facilidad a los metales y materiales pétreos, pero no a la madera. • Es muy higroscópico (absorbe mucha 60agua)
El cemento. Es un material de color gris, que se presenta en polvo, se obtiene por deshidratación mezclas rigurosamente homogéneas de caliza y arcilla a las cuales se las añade posteriormente un 3% de yeso para retrasar su fraguado.
El periodo de fraguado de la mayor parte de los cementos es de 28 días. Hasta una vez finalizado el proceso de fraguado no se debe someter al objeto fabricado a las máximas solicitaciones. Transcurrido este tiempo, se considera que las condiciones de resistencia son óptimas. Propiedades principales: • • •
Se adhiere con facilidad a los metales y materiales pétreos, pero no a la madera. Es bastante impermeable. Facilidad para formar morteros.
Obtención del cemento.
Derivados del cemento. Mortero de cemento. Se entiende por mortero cualquier masa plástica que se obtiene con la unión de un aglomerante (cementos), arena y agua. Este se aplica y se deja fraguar. Cuanta mayor sea la proporción de cemento respecto a la de arena se consigue una mayor calidad del mortero, de tal forma que en función de la aplicación utilizaremos una u otra dosificación. Como norma general la dosificación suele estar comprendida entre 3:1 y 4:1 partes de arena:cemento. El mortero de cemento tiene las siguientes aplicaciones más comunes: •Para pegar bloques y ladrillos. •Pegar baldosas y azulejos. •Revoco de paredes tanto int eriores como exteriores. •Afinado de suelos.
Hormigón. Es un mortero de cemento al que se le añaden áridos (grava, gravilla o garbancillo). Hay varios tipos de hormigones. Podemos hacer la siguiente clasificación:
•
Hormigón Ordinario: Se caracteriza por tener una gran resistencia la compresión pero mala resistencia a la tracción. Sus aplicaciones más importantes son la fabricación de cimientos, columnas y soleras de hormigón pulido o sin pulir.
•
Hormigón Armado: Para solventar el inconveniente de su mal comportamiento frente a los esfuerzos de tracción que presenta el hormigón ordinario, surge el hormigón armado que consiste en reforzarlo con barras de acero corrugado (ferralla) formando armadura. De esta forma, el hormigón soportara los esfuerzos de compresión mientras que la armadura de acero soportará los de tracción. Se utilizan para la fabricación de todo tipo de estructuras de hormigón realizadas en obra, pilares, vigas, forjados, muros de contención, etc.
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Hormigón Pretensado: Es algo parecido al hormigón armado, pero cuyas barras han sido sometidas previamente a un esfuerzo de tracción, y mantenido este hasta que el hormigón en masa ha terminado su fraguado 28 días después. Se utiliza fundamentalmente para fabricación de las viguetas utilizadas en los forjados; y ahora se han puesto muy de moda para la fabricación de planchas de hormigón prefabricado utilizadas para la construcción rápida de forjados y paredes, fundamentalmente en naves industriales.1
Por The McGraw-Hill Companies. Descargado el día 30 de noviembre de 2011 a las 6:09 am Web: http://www.slideshare.net/0809JCCTECNOLOGIA/t11-materiales-no-ferricos?player=js 1
Materiales no metálicos. Adaptada para el “IES San Isidro”
DESARROLLO: Mapa Conceptual que habla de los Polimeros y sus características
Polímeros
Son moléculas
Tienen baja
Polímeros termoplástico
De alto peso molecular
Resistencia
Son cadenas lineales.
Producidos al unir moléculas más pequeñas
Rigidez
Temperatura de fusión.
Que permiten conformar fácilmente el material en formas útiles
Que se conocen como monómeros Con buena ductilidad, y que se puedan reciclar de manera económica.
Elastómeros
Son cadenas poliméricas
Que tienen muchos enlaces
CONCLUSIONES
Conclusión del tema Los Plásticos: Desde su invención el plástico ha ido sustituyendo a algunos materiales como el vidrio. Diferentes tipos de combinaciones de plásticos harán un mejor polímero
Conclusión del tema Las Maderas: La Madera desde el principio el ser humano la ha utilizado, pero tras investigaciones a logrado encontrar mejores usos y aplicaciones.
Conclusión del tema Cerámicos: La utilización de piedras para construir casas son de las utilidades más comunes que tiene los cerámicos pero hay una gran variedad de cerámicos que combinándolos asen una mejor estructura.
BIBLIOGRAFIA
Materiales no metálicos. Adaptada para el “IES San Isidro”
Hill Companies.
Por The McGraw-
http://www.slideshare.net/0809JCCTECNOLOGIA/t11-materiales-no-ferricos?player=js
