Materiales plásticos, textiles, pétreos y cerámicos

 1. Materiales plásticos

Los plásticos son materiales formados por polímeros constituidos por largas cadenas de átomos que contienen carbono. 

 1.1 Origen de los plásticos 

Según su procedencia, hay dos tipos:

Plásticos naturales:

Se obtienen directamente de materias primas vegetales (celulosa, celofán y látex2) o animales.

Plásticos sintéticos o artificiales: 
Se elaboran a partir de compuestos derivados del petróleo, el gas natural o el carbón.  

 

 1.2 Transformación de los plásticos

La transformación industrial de estas materias primas y compuestas se denomina polimerización.

• Durante la fabricación de los plásticos se añaden las denominadas cargas. Se trata de materiales como la fibra de vidrio, las fibras textiles, el papel, la sílice, el polvo mineral o el serrín, que, ademas de reducir los costes de producción, potencia algunas propiedades de la materia. 

• Se incorporan también algunos aditivos para una mejor flexibilidad, resistencia y un color determinado. 

1.3 Propiedades 

• Propiedades físicas:

La dureza, la elasticidad, la rigidez, la tenacidad y la flexibilidad son propiedades    características de cada elemento y varían de unos a otros.

Propiedades físicas	características
Mecánicas	Maleabilidad, ductilidad y resistencia mecánica
Acústicas	Aislamiento acústico
Eléctricas	Aislamiento eléctrico
Térmicas	Aislamiento térmico
Otras	Densidad: son ligeros, impermealidad

• Propiedades ecológicas: 

               Los plásticos son materiales reciclables.

               Hay tres formas de reciclar plásticos:

•  Reciclado químico. Consiste en la recuperación de los constituyentes    originales de los residuos plásticos, a partir de los cuales se pueden obtener materiales nuevos.
• Reciclado mecánico. Se utiliza para la fabricación de nuevos productos, a partir de materiales plásticos granulados. Consta de cinco pasos:

                   1.Separación y trituración. Se realiza una separación selectiva de los 

                                                                      distintos tipos de plásticos.

                   2. Lavado y secado. Los plásticos se lavan y se secan por centrifugación.

                   3. Aglutinación.  El material se compacta, por lo que se reduce el volumen.

                   4. Extrusión. Se funde el material, se obtienen largos filamentos que se
                                            enfrían con agua.

                      

                   5. Granceado. Los filamentos obtenidos en el proceso anterior se trituran en 

                                             pellet.

• Reciclado energético. tiene lugar mediante la incineración de los productos

                                                     plásticos. Se obtiene energía que es utilizada en procesos                         

                                                     industriales.

La mayoría de los plásticos son no biodegradables ,pero gracias a las nuevas tecnologías se consiguen cada vez más plásticos biodegradables.

2. Clasificación de los plásticos

 2.1 Plásticos termoplásticos     

2.2 Plásticos termoestables

2.3 Elastómeros

3. Técnicas de conformación

 3.1 Extrusión

1. El material termoplástico se introduce en forma de gránulos por el embudo y cae en un cilindro calentado previamente.

2. El cilindro consta de un husillo de grandes dimensiones que desplaza el material fundido,  forzándolo a pasar por una boquilla de salida.

3. El material se enfría lentamente y se solidifica en un baño de refrigeración.

4. Por último se recogen las piezas obtenidas mediante un sistema de arrastre.

 3.2 Calandrado

Consiste en hacer pasar el material termoplástico entre unos cilindros giratorios con el fin de obtener laminas y planchas continuas. Con el calandrado se pueden conseguir superficies con diferentes acabados.

 3.3 Conformado al vacío

Esta técnica se utiliza con laminas de plástico de gran superficie.

consta de los siguientes pasos:

1. El material termoplástico se sujeta a un molde.

2. La lamina se calienta para ablandar el material.

3. Se succiona el aire que hay debajo de la lámina, haciendo el vacío de modo que el material se adapte a las paredes del molde tomando la forma deseada

4. Una vez enfriado se abre el molde y se extrae la pieza.

3.4 Moldeo

• Moldeo por soplado: 

        1. El material en forma de tubo se introduce en un molde hueco cuya superficie 
           interior corresponde a la forma del objeto que se quiere fabricar.
        
        2. Una vez cerrado el molde se inyecta aire comprimido para que el material se 
            adapte a las paredes del molde y tome forma.

        3. Tras enfriarse,se abre el molde y se extrae el objeto.

• Moldeo por inyección:

           Consiste en lo siguiente :
              1.Se inyecta material termoplástico fundido en un molde.
              2. Cuando el material se a enfriado y solidificado, se abre el molde y se extrae
              la pieza.

              Aplicaciones: utensilios domésticos (cubos, recipientes), componentes de
              automóviles, aviones, juguetes y naves espaciales.

• Moldeo por compresión:

             Este proceso se desarrolla en las siguientes fases:

             1. Se introduce el material termoestable en forma de polvo o gránulos en un 

                  molde hembra.

             2. Se comprime con un contra molde macho mientras un sistema de

                 precalentamiento calienta el material para hacerle mas maleable.

             3. El material adopta la forma interna de ambos moldes.

             4. A continuación, se refrigera y se extrae la pieza  del molde.

             Aplicaciones: recipientes para distintos productos, carcasas de máquinas y 
             electrodomésticos.

4. Técnicas de manipulación

             Las técnicas de manipulación son aquellas en las que se usan herramientas y 
             máquinas para modificar materiales prefabricados.

• Técnicas:

5. Uniones

• Uniones desmontables:

• Uniones fijas:

6. Materiales textiles

6.1 Fibras naturales

          Se extraen de materias primas vegetales, animales o minerales. En la mayoría de  
          los casos, las fibras se limpian, se desenredan, se estiran, se tiñen y se trenzan
          para formar hilos de diferente longitud y grosor.

• Origen vegetal: 

          Algodón, procede del fruto de esta planta de la familia de las malváceas. Aunque
          su color natural es blanco se puede teñir de una gran variedad de colores.
          Es elástico y flexible, buen aislante térmico, resistente a los ácidos, ligero y 
          permeable.

          Lino, se obtiene del tallo de la planta del mismo nombre de la familia de las
          lináceas. Su color natural es blanco tostado.
          Es elástico y flexible, buen conductor térmico y resistente al cloro.

          Esparto, se extrae de la hoja de una planta herbácea (Stipa tenacissima).
          Es muy duro y tenaz. Se utiliza en calzado, en artesanía y decoración.

• Origen animal:

          Lana, principalmente procede del pelo de las ovejas. Su color natural puede ser
          blanco, negro, gris pardo o amarillento, se tiñe con facilidad. Es muy elástica y 
          bastante resistente.

          Seda, es una sustancia líquida, segregada por determinadas orugas que se 
          solidifica en contacto con el aire formando finos hilos. presenta elevada
          resistencia y elasticidad, es buen aislante térmico y eléctrico.

• Origen mineral:

          Amianto, es un mineral de estructura fibrosa. Debido a que es incombustible, se
          utiliza en la fabricación de tejidos resistentes al fuego.

          Metales, como el oro, la plata y el cobre, debido a su ductilidad, se utilizan en
          forma de hilo para trajes regionales, de luces y relacionados con el culto
          religioso.

6.2 Fibras sintéticas

          Las fibras sintéticas, como el nailon, el poliéster, el rayón y la licra, son
          materiales plásticos. se caracterizan por su gran duración, resistencia e
          impermeabilidad. En la fabricación de las fibras textiles se emplea una mezcla de
          fibras naturales y sintéticas.

7. Materiales pétreos y cerámicos

7.1 Materiales pétreos

         Los materiales pétreos se obtienen de las rocas. Se encuentran en la naturaleza
         constituyendo grandes bloques y losas, como el mármol, el granito, y la pizarra, 
         que se extraen de canteras.
         El mármol y el granito son dos rocas que se caracterizan por su elevada 
         densidad, su tacto frío, su dureza y su gran resistencia a las condiciones 
         medioambientales. presentan dibujos y coloraciones muy variadas, una vez  
         pulimentados adquieren un brillo intenso. 
         La pizarra es un material duro, denso y compacto, lo que le hace impermeable.  
         Se extrae en forma de lajas (piedras lisas), tras ser cortadas y prensadas se 
         utilizan para  cubrir tejados y revestir pavimentos.

7.2 Materiales pétreos aglomerantes

         Las arenas y grabas  se usan sobretodo como áridos, es decir, materiales

         fragmentados que se aprovechan directamente para fabricar asfalto y

         aglomerantes. estos últimos se emplean para unir otros, como por ejemplo, firme

         de carreteras y guías férreas.

• Aglomerantes:

         Yeso, se obtiene del aljez o piedra de yeso, que se tritura y se cuece hasta la

         deshidratación  para ser tratada es un material soluble, adherente y resistente a

         la compresión y al fuego, produce corrosión en el hierro y en el acero.

         Aplicaciones: mezclado con agua se obtiene una pasta que se endurece 

         rápidamente y que se utiliza en la construcción de bóvedas, tabiques, placas,

         moldes, interiores de edificios.

          
         Cemento, se obtiene a partir de la mezcla triturada y cocida (a 1250ºC) de caliza  
         y  arcilla. Una vez molida a la mezcla se le añade una pequeña cantidad de yeso. 
         El resultado es un polvo grisáceo que mezclado con agua, forma una pasta fácil 
         de trabajar que fragua y adquiere gran dureza y resistencia.

         Aplicaciones: fabricación de mortero, aglomerante de otros materiales de

         construcción:ladrillos. bloques, tubos...

      
         Mortero, es un aglomerante formado por arena y cemento. Amasado con agua

         forma una pasta que se endurece.

         Aplicaciones: aglomerante de otros materiales de construcción (ladrillos,

         bloques....), fabricación de piedra artificial y junto con fibras de amianto se utiliza

         en la elaboración de fibrocemento, (uralita).

         
         Hormigón, es una mezcla de grava, arena, agua y cemento, que fragua y se 
         endurece. Ofrece una gran resistencia a la compresión. Su densidad es variable. 
         Se adhiere al acero, con lo que se obtiene el hormigón armado.
         Aplicaciones:como aglomerante para la construcción de cimientos, puentes,
         estructuras, vigas y voladizos. 

7.3 Materiales cerámicos
         Estos materiales se obtienen a partir de las arcillas

• Propiedades físicas y químicas:

         Las arcillas tienen plasticidad, por lo que se pueden moldear fácilmente cuando

         se humedecen con agua, son blandas y porosas, resisten elevadas    

         temperaturas,

         y son química mente inertes. Su coloración es muy variada dependiendo de las

         impurezas que contengan son muy abundantes en la naturaleza y ti  enen gran

         versatilidad.

• Proceso de obtención de los materiales cerámicos:

         1. Preparación de las arcillas. Consiste en limpiar la arcilla para eliminar restos

              vegetales después se trituran para desapelmazarlas y eliminar terrones.

         2. Amasado se realiza añadiendo aguas, desengrasantes, colorantes y 

             fundentes a la masa de arcilla, para aumentar la plasticidad y disminuir su

             punto de fusión. en el proceso de obtención de algunas cerámicas la 

             materia prima se funde y se produce la vitrificación, durante la cual la 

             cerámica adquiere propiedades del vidrio aumentando su resistencia e 

             impermeabilidad.

         3. Moldeado. consiste en dar a la masa la forma que va a tener el objeto

             cerámico.En la fabricación industrial las pastas cerámicas se moldean y se

             prensan o se extruyen. 

         4. Secado. Se elimina el agua. En procesos industriales se hace en túneles con

              calefacción y circulación de aire.

         5. Cocción. Se lleva acabo en hornos , de llama directa, a elevadas

             temperaturas que pueden oscilar entre 700 y 1700ºC, según la materia prima

             empleada. 

         6. Barnizado y coloreado. Una vez acabado de cocer el material se le puede dar

             color y barniz.

                                         

• Clasificación de los materiales cerámicos:

         Dependiendo de la naturaleza, del tratamiento de las materias primas y del

         proceso de cocción. Se distingues dos grandes grupos: cerámicas gruesas

         y finas.

7.4 El vidrio 

          Es un material transparente o translucido que puede adquirir diferentes

          calidades cromáticas. Es impermeable, suave al tacto, duro, pero muy frágil, 

          resistente a las condiciones medioambientales y a los agentes químicos es un

          buen aislante térmico, eléctrico y acústico.

• Técnicas de conformación:

          El vidrio se obtiene a partir de una mezcla de arena de cuarzo, sosa y cal que se 

          funde en un horno a elevadas temperaturas (aprox 1400ºC). El resultado es una 

          pasta vítria que se somete en caliente a diversas técnicas de conformación

          según la forma que se les quiera dar:

                       

• Soplado automático

          El material vítrio entra en un molde hueco cuya forma corresponde ala forma del

          objeto deseado se inyecta aire comprimido  en su interior para que el material se

          adapte a sus paredes después de enfriarse se abre el molde y se extrae el molde.
          Aplicaciones: botellas, vasos, etc.

• Flotación sobre un baño de estaño. 

         El material fundido se vierte en un depósito que contiene estaño líquido. Al ser   

         menos denso, el vidrio se distribuye sobre el estaño en una lamina, la cual es 

         empujada hacia  un horno de recocido, donde se enfría.

         Aplicaciones: cristales planos y lunas de grosores comprendidos entre 3 y 

         18 mm.

• Laminado.

         El material fundido se hace pasar por un sistema de rodillos de laminado.

         Aplicaciones: vidrios de seguridad.

7- ENERGÍA Y SUS TRANSFORMACIONES

      7-ENERGÍA Y SU TRANSFORMACIÓN.

1-FUENTES DE ENERGÍA

Son recursos naturales de los cuales se obtienen diferentes formas de energía que pueden transformarse para un uso concreto.
Clasificacion de las fuentes de energía: 
1.Atendiendo a su disponibilidad en la naturaleza y su capacidad de regeneración:

• RENOVABLES: abundantes en la naturaleza e inagotables.
• NO RENOVABLES: se agotan al utilizarlas y no se renuevan a corto plazo.

2.Atendiendo a la necesidad de transformarlas o no para su uso:

• PRIMARIAS: se obtienen directamente de la naturaleza. Ej:petróleo,gas natural y energías renovables.

• SECUNDARIAS: son el resultado de la transformación de las fuentes primarias. Ej:alquitrán,gasolina,electricidad,etc...

 

 

 

 

 

 

3.Atendiendo a su uso en cada país:

• CONVENCIONALES: se trata de las energías mas usadas en los países industrializados. Ej: la energía procedente de los combustibles fósiles.
• NO CONVENCIONALES: son fuentes alternativas de energía que están empezando su desarrollo tecnológico.

 
4. Atendiendo al impacto ambiental:

• NO CONTAMINANTES: producen un impacto ambiental mínimo; no generan subproductos contaminantes.
• CONTAMINANTES: producen efectos negativos en el medio ambiente.

 

 

 

 2-ENERGÍA ELÉCTRICA

Es la energía transportada por la corriente eléctrica. Es la energía más utilizada y se debe a dos razones:

1. Capacidad para transformarse con facilidad en otras formas de energía.

2. Es posible transformarla a largas distancias con bajos costes y rendimiento alto.

  2.1-Centros de generación de electricidad

 Se definen como las instalaciones donde se transforma la energía primaria o secundaria de energía de consumo. Si esta energía es eléctrica, la central recibe el nombre de central nuclear.

FUNCIONAMIENTO GENERAL DE UNA CENTRAL ELÉCTRICA:

 Una central eléctrica utiliza principalmente la energía mecánica para transformarla. mediante un generador (alternador), en energía eléctrica. 

Un alternador consta de una pieza fija (estator), y de otra móvil (rotor). El rotor está compuesto por un número par de bobinas, alimentadas por corriente continua, que funcionan como electroimanes produciendo un campo magnético giratorio. Al moverse el eje del rotor por acción de la turbina, se produce corriente eléctrica alterna en cada una de las bobinas del estator.

El sistema turbina-alternador está presente en todas las centrales convencionales y no convencionales, con la excepción de las centrales fotovoltaicas. 

 2.2- Transporte y distribución de la energía eléctrica

Los lugares donde se ubian las centrales eléctricas suelen estar lejos de los puntos de consumo final.

La energía eléctrica no se puede almacenar,por tanto, hay que transportarla hasta donde se consume: industria y núcleos urbanos.

El transporte de la energía eléctrica implica tres procesos:

1. Elevación del voltaje: el voltaje de salida de la central se eleva mediante transformadores a unos valores muy altos. (220000 V o 400000 V)   

     2. Diseño y construcción de la ruta de cables de alta tensión: por medio de torretas que  sostienen los cables.
 
    3. Reducción del voltaje: se instalan subestaciones de transformación entre la línea de alta tensión y el consumidor final.

     4. Aquí comienza la fase de distribución por medio de postes o bien a través de canalizaciones subterráneas.     

 

3- CENTRALES ELÉCTRICAS CONVENCIONALES

Producen la mayor parte de la electricidad que consumimos. Son de tres tipos: térmicas, nucleares e hidroeléctricas. 

 3.1-Centrales térmicas de combustibles fósiles 

 La energía mecánica necesaria para mover las turbinas que están conectadas al rotor del generador proviene de la energía térmica contenida en el vapor de agua a presión.

 

En estas centrales se calienta agua en una caldera gracias al calor generado por la combustión de petróleo, gas natural o carbón. El vapor generado mueve una turbina conectada al rotor de un generador. Después, dicho vapor, pasa por un condensador que vuelve a combertirlo en líquido que es bombeado de nuevo hacia la caldera para comenzar de nuevo el proceso.

•  CENTRALES DE CICLO COMBINADO: en este tipo de centrales se combinan las centrales térmicas convencionales y otras en las que se utiliza aire y gas. Se emplea una turbina de gas que incluye un compresor. Éste permite comprimir el aire entrante, que se mezcla con el gas antes de proceder a combustión, gracias a la cual se genera electricidad en la turbina. Los gases de dicha combustión se llevan a una caldera de recuperación donde transfieren su energía al agua del segundo ciclo.

                               

 

3.2- Centrales nucleares
Son centrales térmicas en las que la cáldera ha sido sustituida por un reactor nuclear. El vapor de agua a presión se produce gracias al calor generado en la fisión de los núcleos atómicos de elementos radiactivos, pricipalmete uranio.

La ventaja principal  de las centrales nucleares es su alta rentabilidad en la producción de energía. Sus incovenientes primordiales son la gestión y almacenamiento de los residuos radiactivos y el riesgo que para la población conlleva los posibles accidentes nucleares.

                       

 

3.3-Centrales hidraúlicas o hidroeléctricas
En ellas se aprovecha la energia potencial del agua en una presa para, haciéndola caer, convertirla en energía cinética. Esta energía mueve los álabes de una turbina situada al pie de la presa, cuyo eje está conectado al rotor de un generador que la transforma en energía eléctrica.
Según el destino del agua, las centrales hidraúlicas pueden ser de gravedad (si el agua sigue por el cauce de un rio y no se va a volver a usar) o de bombeo (si el agua desciende hasta un embalse situado

a menor altura para ser bombeada hasta que alcance el embalse superior.

 











 

4-CENTRALES NO CONVENCIONALES

Su principal incoveniente es que generan un volumen mucho mas pequeño de energía. Sin embargo en los últimos años han experimentado un gran desarrollo debido a:

• Contaminan mucho menos que las centrales convencionales .
• Consumen recursos renovables, es decir, inagotables.
• Reducen la dependencia energética de los países productores.
• Son relativamente baratas.

4.1- Centrales eólicas
  Se aprovecha la energía cinética del viento para mover las aspas de un rotor situado en una torre, el aerogenerador.
Es una forma totalmente limpia de generar electricidad pero no es posible instalarlos en cualquier lugar, pues es preciso un régimen de vientos apropiados.

4.2- Centrales solares
En ellas se utiliza la energía procedente del Sol. Existen dos clases principales:
1. Centrales fototérmicas
La radiación solar se aprovecha de dos formas: con colectores solares, que absorben las radiaciones solares para producir calor; o con helióstatos, que reflejan la luz solar y la concentran en un punto para su uso calorífico, en concreto, para calentar el agua de una caldera.

2. Centrales fotovoltaicas
La radiación solar se transforma directamente en energía eléctrica, mediante paneles de células fotovoltaicas.

4.3- Centrales térmicas de biomasa
La biomasa esta consituida por todos los compuestos orgánicos producidos mediante procesos naturales.
La energía de la biomasa se puede obtener a partir de vegetación natural, residuos forestales y agrícolas o cultivos como el girasol y la remolacha. 
Una central de biomasa es una central térmica en la que el combustible que se quema procede de la biomasa. El vapor de agua así generado mueve la turbina conectada a un generador, lo que produce electricidad.

 4.4- Centrales de energía oceánica
En la actualidad, sus costes son muy altos y sus rendimientos muy bajos. La energía oceánica se obtiene de los mares y océanos. Del mar se pretende aprovechar tres tipos de energía:

1. La energía mecánica de las mareas (energía maremotriz).
2. La energía mecánica del oleaje.
3. La energía procedente del gradiante térmico existente entre la superficie y las zonas más profundas.

 4.5- Centrales geotérmicas
Este tipo de energía procede del calor de las cpas más profundas de la Tierra.
La energíia geotérmica puede ser aprovechada de dos formas:

• DIRECTA: para agua caliente, calefacción, riego, uso industrial, balnearios, aguas termales, etc.
• INDIRECTA: aprovecha el vapor de agua y el calor para producir energía eléctrica.

5.IMPACTO AMBIENTAL

5.1-Evaluación del impacto ambiental

En un proyecto técnico es obligatorio efectuar una evaluación del impacto ambiental,es decir, un estudio de los cambios que se producirán en el medio natural como consecuencia de su realización.

5.2- Repercusiones medioambientales