1º Tema: Materiales 1.2

1.2. Propiedades de los materiales.

Todos los productos que usamos están hechos con materiales que proceden de la naturaleza, pero prácticamente todos se utilizan después de un proceso de transformación.

Denominamos materias primas a los recursos naturales a partir de los cuales extraemos los materiales que empleamos en la actividad técnica.

Para la elección de un material es necesario conocer sus características técnicas, propiedades, posibilidad de manipulación, disponibilidad, coste, impacto ambiental, etc.

Propiedades:

- Sensoriales.- Aspecto, color, textura, etc. (con los sentidos)

- Mecánicas.- dureza, fragilidad, elasticidad, etc. (mediante ensayos)

- Eléctricas.- comportamiento ante la corriente eléctrica

- Térmicas.- comportamiento ante el calor

- Químicas.- intrínsecas del material

- Ópticas.- comportamiento ante la luz.

- Magnéticas.- capacidad de atraer el hierro y sus derivados

Mecánicas: Muchos materiales cuando están en servicio están sujetos a fuerzas o cargas. En tales

condiciones es necesario conocer las características del material para diseñar el instrumento

donde va a usarse de tal forma que los esfuerzos a los que vaya a estar sometido no sean

excesivos y el material no se fracture. El comportamiento mecánico de un material es el

reflejo de la relación entre su respuesta o deformación ante una fuerza o carga aplicada.

- Elasticidad.- Capacidad para recuperar la forma al cesar el esfuerzo (Ej. goma elástica)

- Plasticidad.- Capacidad para mantener la forma al cesar el esfuerzo (plastilina)

- Ductibilidad.- capacidad para estirarse en hilos

- Maleabilidad.- capacidad para extenderse en laminas

- Dureza.- oposición a dejarse rayar o penetrar

- Fragilidad.- capacidad de un material de fracturarse con escasa deformación (romperse con

facilidad)

Lo opuesto a un material muy frágil es un material dúctil.

la dureza no es opuesto a la fragilidad, ya que la dureza es la propiedad de alterar solo la superficie de un material, que es algo totalmente independiente de si ese material cuando se fractura tiene o no deformaciones grandes o pequeñas. Como ejemplo podemos citar el diamante que es el material más duro que existe, pero es extremadamente frágil.

- Tenacidad.- resistencia que opone un mineral a ser roto, molido, doblado

Energía que absorbe un material antes de alcanzar la rotura

Programa de la Asignatura

CRITERIOS DE ELABORACIÓN DE LAS PRUEBAS DE ACCESO PARA LA MATERIA TECNOLOGÍA INDUSTRIAL II

1- Materiales

1. Estructura atómica y estructura molecular. Constitución de los átomos. Enlaces atómicos y moleculares. Estructuras cristalinas y magnitudes principales
2. Propiedades mecánicas de los materiales. Tipos, descripción y resultados de los principales ensayos mecánicos
3. Diagramas de equilibrio. Solidificación de metales puros y aleaciones. Tipos, componentes y fases en sistemas materiales. Diagrama de equilibrio de fases. Diagrama de equilibrio para aleaciones con diferentes solubilidades en estado sólido. El diagrama hierro-carbono elemental.
4. Materiales metalúrgicos. Tipos de aceros. Tipos de fundiciones férricas. Principales aleaciones no férricas: propiedades de las aleaciones de aluminio, cobre, titanio y magnesio
5. Descripción de tratamientos térmicos: temple, recocido y revenido.
6. Corrosión y oxidación: descripción y técnicas de protección.

2- Principios de Máquinas

1. El objetivo que se pretende con este módulo es que el alumno adquiera un conocimiento mínimo, pero claro, de los conceptos básicos de las máquinas: mecánicas, térmicas y eléctricas.
2. El alumno deberá manejar con soltura y suficiencia, teórica y prácticamente, los conceptos de fuerza, trabajo, par, energía, potencia, rendimiento, principio de conservación de la energía, etc, así como de las unidades asociadas, especialmente en el SI. Se le plantearán ejercicios de aplicación.
3. El alumno deberá también demostrar un conocimiento claro y concreto de las máquinas térmicas, ciclos y diagramas termodinámicos, rendimientos, motores alternativos y rotativos, máquinas frigoríficas y bomba de calor.
4. Por último, y no menos importante, es que el alumno conozca los principios básicos generales del funcionamiento de las máquinas eléctricas, leyes de los circuitos eléctricos, máquinas de corriente continua, máquinas de corriente alterna ( monofásicas y trifásicas ), constitución mecánica y eléctrica, tipos de conexión, estudio de pares, potencias y rendimientos, e ideas básicas sobre las curvas características, arranque y regulación de velocidad, a nivel elemental.

3- Circuitos Neumáticos y Oleohidráulicos

1. Automatización neumática. Propiedades y campos de aplicación de la neumática. Mecanismos y automatización. Conceptos, campos de aplicación. Técnicas de mando y movimiento. Conceptos básicos sobre mecánica de fluidos. Características del aire comprimido. Fundamentos físicos. Producción y distribución del aire comprimido. Tipos de compresores. Caudal. Presión. Accionamiento. Regulación. Refrigeración. Acumulador de aire comprimido. Distribución del aire comprimido.
2. Accionamientos neumáticos. Cilindros neumáticos. Principios constructivos. Ejercicios de aplicación. Accionamiento neumático. Generalidades y simbología. Elementos de mando neumáticos. Válvulas.
3. Circuitos neumáticos básicos y circuitos fundamentales.
4. Introducción a los sistemas oleohidráulicos. Fluidos hidráulicos. Principios físicos fundamentales. Filtros y técnicas de filtración. Bombas hidráulicas. Principio constructivo.
5. Motores hidráulicos
6. Cilindros hidráulicos. Tipos de cilindro.
7. Elementos de distribución y regulación. Válvulas.

4- Sistemas Automáticos

1. Representación e interpretación de esquemas.
Elementos que componen un sistema de control: transductores y captadores de posición, proximidad, movimiento, velocidad, presión, temperatura e iluminación. Actuadores. En este bloque se puede pedir: definición de un sistema de control y la función de cada uno de sus elementos y la interrelación entre los mismos. Definición del comportamiento de un transductor de los indicados anteriormente y aplicación de las fórmulas de su función de transferencia, manejando correctamente las unidades. De forma similar para los actuadores.
2. Estructura de un sistema automático.
Entrada, proceso, salida. Sistemas de lazo abierto. Sistemas realimentados de control. Comparadores. En este bloque habrá que saber distinguir entre sistema en lazo abierto y sistema en lazo cerrado. Función de transferencia de un sistema realimentado. Obtención de las salidas en cada uno de sus puntos. Las funciones de transferencia serán siempre sencillas (no existirá dependencia de la frecuencia). Comportamiento de un comparador (sin histéresis). Se debe entender su funcionamiento a partir de las ecuaciones o de la función de transferencia.
3. Montaje y experimentación de sencillos circuitos de control. Se deben obtener las señales en todos los puntos de un sistema de control (en lazo abierto o cerrado) en el que pueden aparecer diferentes elementos: sensores, comparadores y amplificadores.

5- Control y programación de sistemas automáticos.

1. La información binaria.
Concepto de sistema de numeración y de código. El sistema de numeración binario. Conversión entre los sistemas binario y decimal. Código BCD. Sistema de numeración hexadecimal: regla para la conversión hexadecimal-binario. Suma de números binarios. Resta de números binarios: método del complemento a 2.
2. Especificación de circuitos combinacionales.
Concepto de Función de Conmutación: tabla de verdad. Álgebra de Boole. Propiedades más importantes del álgebra de Boole. Concepto de Expresión de Conmutación. Formas canónicas de las expresiones de conmutación. Transformación entre tablas de verdad y formas canónicas. Simplificación de expresiones de conmutación aplicando las propiedades del álgebra de conmutación. Simplificación por el método de los mapas de Karnaugh (para funciones de 4 variables o menos).
3. Implementación de circuitos combinacionales.
Puertas lógicas básicas (AND, OR, NOT). Implementación de sistemas combinacionales con puertas AND, OR, NOT. Puerta NAND. Implementación de las puertas AND, OR y NOT mediante la NAND. Puerta ÑOR. Implementación de las puertas AND, OR y NOT mediante la ÑOR. Implementación de sumas de productos con puertas NAND. Implementación de productos de sumas con puertas ÑOR. Problemas de aplicación al control de pequeños sistemas.
4. Bloques combinacionales.
Concepto de descodificador: implementación. Concepto de codificador (no se pide la implementación). Multiplexor: implementación. Utilización del multiplexor para implementar funciones de conmutación: ejemplos de aplicación para funciones de 3 ó 4 variables. Circuitos de suma y resta: semisumador binario, sumador binario completo, sumador para números de n bits, sumador/restador binario para números de n bits.
5. Sistemas secuenciales.
Concepto funcional de biestable síncrono (se hace abstracción de la implementación). Biestable D y biestable JK: tablas de verdad. Concepto funcional de registro. Concepto funcional de contador. Concepto funcional de memoria: tamaño (ancho de palabra y número de palabras), unidades para expresar el tamaño, operación de lectura, operación de escritura.

Ex. 1º Trimestre

1º Examen última semana de octubre
2º Ex. 2ª semana de diciembre

Guia didáctica

TECNOLOGÍA INDUSTRIAL II

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1º Bloque: materiales

- T-1 Empezar con estructura atómica. Composición del átomo, tipos de enlaces, estructuras cristalinas. Consultar el enlace materiales de “PortalEso.com”
Asignatura: tecnología, materiales.

- T-1 Ensayos de materiales: Tracción y dureza

- T-2 Diagramas de equilibrio: enlace diagramas de equilibrio

- T-3 Después repaso de materiales: Clasificación de materiales según su uso. Repaso de propiedades.

Los alumnos realizaran una tabla Excel con los principales materiales metálicos y sus propiedades.

- Resto de materiales, plásticos cerámicos y textiles.

- T-4
Los alumnos en grupos de 2 preparan una presentación en PowerPoint sobre los siguientes temas:
- Materiales cerámicos.
- Polímeros.
- Residuos sólidos Urbanos.
- Residuos tóxicos y peligrosos
- Tratamientos térmicos, el temple.
- El recocido.
- Tratamientos termoquímicos.
- La corrosión tipos, efectos y protección.
- Planes de reciclaje en la Comunidad de Madrid
- Funcionamiento esquematico de una planta de reciclaje
- Reciclaje de vehiculos
- Reciclaje de las pilas
- reciclaje de móviles

1º Tema: Materiales 1.1

1.1: Estructura atómica

La materia está formada por moléculas que conservan las propiedades del conjunto. Estas moléculas a su vez, se componen de otras partículas más pequeñas llamadas átomos, unidas entre sí dentro de la molécula.
Todo átomo consta de núcleo y corteza:
Núcleo.- De carga positiva y con toda la masa atómica (protones + neutrones)
Corteza.- constituida por electrones, exenta de masa.
El átomo no excitado es eléctricamente neutro; la carga de los electrones de la corteza es = a la carga del núcleo.
Los átomos de un elemento son iguales entre sí y diferentes de los átomos de los restantes elementos. Un átomo se diferencia del de otro elemento por el distinto nº de sus partículas fundamentales.
Z - Nº atómico.- es el nº de protones del átomo.
A - Nº másico.- indica el nº de protones (Z) + el nº de neutrones (N). A = Z+N
(al ser la masa de los electrones despreciable, A nos indica la masa del átomo)

Todos los átomos de un elemento tienen = Z (protones), pero puede haberlos con diferente A. La diferencia reside en el nº de neutrones N = A – Z son los
isótopos: Átomos de un mismo elemento con igual nº atómico y distinto nº másico.

La corteza del átomo está formada exclusivamente por electrones que giran alrededor del núcleo, describiendo órbitas circulares. Cada órbita tiene una energía característica, que aumenta a medida que se separa del núcleo (la fuerza de atracción debe ser mayor).
El nº de electrones de la órbita más externa varia de 1 a 8. estos electrones son los que intervienen en las reacciones químicas, (electrones de valencia).
Los átomos que no tienen completa esta órbita exterior tienden ganar o perder 1 o mas electrones, para quedar con 8 en la última capa.
Desde el punto de vista de la Ingeniería y del conocimiento de materiales nos interesa principalmente estos electrones corticales de la última capa.
Iones monoatómicos: la tendencia de los átomos a saturar la última capa puede ser:
• Cediendo los electrones de valencia para quedarse con la capa anterior saturada. La perdida de estos electrones hace que los átomos se conviertan en Iones positivos, Catión al tener más cargas positivas en su núcleo que negativas en la corteza. De este modo reaccionan los metales que tienen 1,2, ó 3 electrones en su última capa.
• Ganando electrones para completar la última capa. Los átomos se convierten en Iones negativos, Anión al tener más electrones en la periferia que protones en el núcleo. De esta forma reaccionan los no metales que poseen 7, 6, ó 5 electrones en su última capa.

Electronegatividad es la capacidad de un átomo para atraer e‾
Metales  baja electronegatividad
No metales  alta electronegatividad

La unión de los átomos entre si, por enlace químico, origina las sustancias ó materiales que pueden ser; - simples (todos los átomos son de un mismo elemento), C, Cl, Fe.. ó – compuestas (los átomos que la forman son de diferentes elementos) CO2 , HO2 , SO4 Na2.

Tipos de Enlace:

Enlace Ionico. Se realiza por la transferencia de un e‾ de un átomo a otro, debido a la atracción electrostática. Se transfieren átomos de elementos electronegativos a los átomos de elementos electropositivos, produciendo cationes y aniones.
En el proceso de ionización el átomo se reduce de tamaño cuando forma cationes (pierde una capa) y crece cuando forma aniones (al llenar la última capa la atracción del núcleo disminuye).

Enlace covalente: Se forma entre átomos con pequeñas diferencias de electronegatividad. Los átomos comparten sus e‾ externos, cada uno de los dos átomos contribuye con un e‾ a la formación del par de e‾ del enlace.
La mayoría de las sustancias con enlace covalente son gases, con puntos de fusión y ebullición bajas, poco solubles en agua y malos conductores de la electricidad y del calor.

Enlace metálico: En los metales en estado sólido, los átomos se encuentran empaquetados en una ordenación sistemática ó cristalina. Los átomos están tan juntos que los e‾ de valencia son atraídos por los núcleos de sus átomos vecinos, no están por tanto asociados a un núcleo único sino que forman una nube electrónica.
Los e‾ de valencia están débilmente enlazados a los núcleos de iones positivos y pueden moverse con relativa facilidad dentro del metal cristalino, esta es la razón de las altas conductividades eléctrica y térmica de los metales.
La mayoría de los metales pueden ser deformados considerablemente sin fracturas debido a que los átomos se pueden deslizar unos sobre otros sin distorsionar la estructura cristalina del enlace metálico.

Estructura cristalina:
La materia está formada por partículas (átomos, iones, moléculas, etc.) entre las que se crean fuerzas de cohesión. Según la naturaleza de estas fuerzas la materia se presenta en tres estados diferentes: sólido, líquido y gaseoso.
En estado sólido las fuerzas de cohesión entre partículas alcanzan valores elevados, que permiten una ordenación en el espacio. Se dan en estado sólido dos tipos de organización: estado cristalino, con ordenación regular y estado amorfo, con ordenación irregular
En los estados líquido y gaseoso las fuerzas de cohesión entre partículas son pequeñas en comparación al estado sólido, y se produce una ordenación irregular de dichas partículas
Las sustancias cristalinas se caracterizan porque sus partículas se repiten de una forma ordenada en las tres direcciones del espacio, ocupando posiciones definidas.
La celdilla unidad, es la unidad estructural fundamental del estado cristalino, la mayoría son paralelepípedos o prismas definiendo los vectores de sus lados y los valores de sus ángulos.

Casi todos los metales elementales cristalizan entres tipos de
Estructuras fundamentales:
• BCC. Cúbica centrada en el cuerpo.
• FCC. Cúbica centrada en las caras.
• HCP. Hexagonal compacta

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