Mapa de - Editorial Digital Tecnológico de Monterrey · uevos Materiales Transformacion y selección de materiales I ... los materiales resultan ser un punto central en el proceso

Transformacin y seleccin de materiales I

ii

Mapa de contenidos

Volumen I

Captulo VII.Costos

Captulo VIAcabadossuperficiales

Captulo VMatricera

Captulo VIINuevos Materiales

Transformacion y seleccin de materiales I


La transformacin y la adecuada seleccin de los materiales resultan ser un punto central en el proceso de diseo de un producto, ya que no slo basta concebir la idea y generar los bocetos, sino que es necesario pensar de manera constructiva en los pasos, procedimientos y proce-sos industriales que materializarn esa idea.

La planeacin del contenido de este eBook se ha hecho de tal forma que los contenidos tem-ticos sean interactivos mediante ejercicios de re-paso, actividades que el alumno puede realizar y animaciones o videos de algunos procesos indus-triales, todo ello con el objetivo de hacer dinmico y significativo el aprendizaje.

Al inicio de este libro digital se analizarn las caractersticas esenciales de la materia, es decir, tipos de enlaces, estructura atmica, propiedades y su clasificacin general; posteriormente, se es-tablecern vnculos entre estas propiedades y los distintos procesos industriales con el objetivo de analizar la forma en que la materia puede ser trans-formada.

Luego, se darn a conocer las formas y medi-das estandarizadas de distintos tipos de materiales con los que un alumno de diseo puede trabajar, as como los diferentes tipos de recubrimientos y el costo ocasionado por los procesos de produccin.

Como ltimo punto, se describirn las caracte-rsticas de los nuevos materiales y sus aplicacio-nes en el campo del diseo industrial.

Introduccin del eBook

Objetivos Identificar los diferentes materiales y sus

caractersticas relacionadas con la alta pro-duccin para comprender la importancia de la seleccin de los materiales estndar.

Describir los materiales, sus caractersticas y propiedades necesarias para la transfor-macin industrial.

Pg. 1 de 1


iv

Organizador temticoCaptulo 1. Materiales de produccin


1Captulo 1. Materiales de produccinQu es la materia?

Qu es la materia?

El primer tema abordar las principales caractersticas y propiedades de la materia, as como las defi-niciones ms comunes que se han hecho de ella. El objetivo de estudiar la materia es para conocer la manera en que puede transformarse; para ello es necesario analizar los tipos de enlaces y estructura atmica, ya que esto es la base para determinar el proceso industrial, el tipo y la cantidad de energa para la transformacin y, por supuesto, su factibilidad.

La materia es el punto de partida porque de ella se derivan los materiales, de hecho la palabra material proviene de materia y los diseadores conforme a su disciplina se encuentran muy ligados a trabajar con distintos tipos; de ah que el conocimiento de la materia los apoyar a realizar una adecuada seleccin de los materiales para el diseo de un producto.

1.1 Introduccin al campo de materiales para el diseo

Desde la poca prehistrica, el desarrollo de hombre y de la sociedad en general se encuentra ligado a los objetos y por lo tanto a los materiales. Los materiales son elementos indispensables que se transforman para obtener objetos y as satisfacer diversos tipos de necesidades.

Segn el diccionario de la Real Academia de la Lengua Espaola (RAE), la palabra material proviene del latn materilis y significa perteneciente o relativo a la materia, entonces qu es la materia?

Desde los tiempos de los filsofos griegos, la materia ha sido un tema de gran importancia y estudio, incluso en la actualidad los investigadores continan realizando experimentos e investigaciones para descu-brir nuevas propiedades, procesos de transformacin y aplicaciones de la materia mediante la manipulacin atmica y molecular.

Existen diversas definiciones que se han empleado para concep-tualizar a la materia, tal vez la ms conocida sea la definicin clsica:

Figura 1.1 El hombre y el desarrollo de la sociedad siempre se han encontrado en con-tacto directo con los materiales y los objetos.

Figura 1.2 Desde los tiempos de los filsofos griegos, la materia ha sido un tema de gran

importancia y estudio.

Materia es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio (Lara-Barragn y Nez, 2007, p. 92).

Pg. 1 de 17


2

Adems de la definicin anterior, existen otras definiciones como las siguientes:

Esta segunda definicin es ms explcita e in-volucra otros factores como son los estados de la materia, pero adems menciona un elemento im-portante al referirse a la susceptibilidad de la ma-teria para adquirir toda clase de formas; es decir habla de la transformacin. Para reas del cono-cimiento como el diseo industrial, esto resulta ser fundamental, ya que no basta con generar la idea o el diseo de un producto, sino que es in-dispensable un objeto slido, tangible, funcional y que pueda fabricarse de manera industrializa-da, para lograr satisfacer las necesidades de los futuros usuarios.

Captulo 1. Materiales de produccin1.1 Introduccin al campo de materiales para el diseo

Materia es una sustancia extensa, divisible e impenetrable, susceptible de adquirir toda clase de formas y fundamentalmente puede presentarse en los estados slido, lquido y gaseoso, a los cuales tambin se les llama fases (Valera, 2005, p.28).

1.1.1. Propiedades de la materia.

La materia tiene diferentes caractersticas o propiedades las cuales pueden ser percibidas por los sentidos (gusto, tacto, olfato y la visin). Para su estudio, las propiedades de la materia se clasifican en dos grupos: extensivas e intensivas, como se puede observar en la figura 1.3

Figura 1.3 Esquema general de las propiedades de la materia, la cuales se clasifican en extensivas e intensivas.

Extensivas Intensivas

PesoMasa

Volumen

Propiedades de la materia

DurezaTenacidad

MaleabilidadPunto de ebullicin

Las propiedades intensivas no dependen de la cantidad

de materia. Son utilizadas para distinguir las sustancias

o materiales.

Las propiedades extensivas son comunes en toda la

materia sin importar el estado en que se encuentren: lquido

slido o gas. Adems estas propiedades si dependen de

la cantidad de materia.

Pg. 2 de 17


3

Propiedades extensivas.

Las propiedades extensivas de la materia son aquellas que dependen de la cantidad de materia sin importar el estado en que sta se encuentre (slido, lquido o gaseoso), entre ellas estn: la masa, el peso, el volumen y porosidad, principalmente.

Masa. Para la fsica, la masa representa una magnitud relacionada con la cantidad de materia de un cuerpo u objeto. Las unidades en que se puede medir la masa segn el Sistema Internacional de Unidades son el kilogramo (Kg), y su unidad derivada, los gramos (g).

Peso.El peso es la fuerza que ejerce la gravedad sobre cierta cantidad de materia; la masa y el peso son dos propiedades de la materia que se relacionan entre s, pero no son iguales. El Sistema Internacional de Unidades expresa que las unidades para el peso son los newtons, que a su vez, tambin, son unidades de fuerza.

Volumen. El volumen representa una magnitud que indica la cantidad de espacio ocupado por un cuerpo y puede obtenerse multiplicando sus tres dimensiones: largo, alto y ancho. Las unidades del volumen se expresan en m3, cm3, etctera.

Porosidad. Esta propiedad se encuentra relacionada con los espacios vacos en los materiales. Para los materiales cermicos la porosidad se relaciona con su resistencia y con la capacidad de absorber lquidos. En los aceros y los hierros fundidos, los poros o porosidad pueden ser elementos indeseables ya que repercuten en su resistencia.

Figura 1.4 La masa y el peso son dos propiedades de la materia que tienen relacin, pero no son iguales, la masa

es la cantidad de materia y el peso es la fuerza que ejerce la gravedad sobre cierta cantidad de materia.


Pg. 3 de 11

MAPA

glosarioREC

URSO

SACTIV

IDAD

CONCLU

SIN


4

Propiedades intensivas.

Las propiedades intensivas a diferencia de las extensi-vas no dependen de la cantidad de materia; este tipo de propiedades es diferente en cada tipo de materia y es por ello que se pueden distinguir y aprovechar mejor esas ca-ractersticas, como: la dureza, la maleabilidad, el punto de ebullicin, la tenacidad, entre otras.

Dureza. Resistencia que presenta un material al ser penetrado.

Tenacidad.Capacidad de un material de absorber energa antes de llegar a la fractura.

Puntodeebullicin. Temperatura a la cual un lquido se transforma en gas.

Ductilidad. Es la propiedad del material en la cual ste puede deformarse, mediante la accin de car-gas o fuerzas sin romperse. En general, todos los materiales poseen un lmite elstico que permite deformarse sin llegar a la fractura; inclusive algunos como el vidrio soportan una mnima deformacin antes de fracturarse.

Glosario

Tenacidad Capacidad de un material para absor-ber energa antes de llegar a la frac-tura.

Figura 1.5 El tomo es la unidad bsica de la materia y est formado por un ncleo que contiene partculas llamadas neutrones y protones.

Los tomos y la materia.

El estudio de la materia puede dividirse en dos aspectos principales o niveles de estudio, ya sea a un nivel en el que los sentidos puedan percibirlo y que tambin puede llamar-se nivel macroscpico; o bien, a un nivel ms profundo o interno, el de los tomos.

El tomo es la unidad bsica de la materia y est formado por un ncleo que contiene partculas llamadas neutrones y protones, alrededor de este ncleo se encuentran girando partculas con carga negativa denominados electrones (figura 1.5).

El tomo y la forma en que se agrupa o se une con otros definen las propiedades y las caractersticas de los materiales, de ah la importancia de su estudio.


Pg. 4 de 11


5

1.1.2. Enlaces atmicos.Existen diferentes formas mediante las cuales

pueden unirse o enlazarse los tomos. Estos en-laces se llevan a cabo por la fuerza ejercida en-tre los electrones que giran alrededor de los to-mos, de manera que forman uniones para recibir, ceder o compartir electrones. De este modo se originan los enlaces qumicos clasificados como primarios y secundarios. Los enlaces primarios son los de mayor energa de enlace como son el inico covalente y el metlico.

El enlace inico es originado cuando un tomo cede electrones a otro y ambos se convierten en partculas con cargas elctricas distintas, ocasio-nando fuerzas de atraccin. Un ejemplo de este enlace es llevado a cabo en la elaboracin del cloruro de sodio, tambin llamada sal de mesa (figura 1.6). Al unir un tomo de sodio (Na) con un tomo de cloro (Cl), el sodio cede su nico electrn que se encuentra girando en su ltimo nivel de energa al tomo de cloro, el cual tam-bin tiene siete electrones girando en su ltimo nivel de energa.

Debido a la mayor cantidad de electrones del cloro ste ejerce una fuerza mayor sobre el to-mo del sodio, haciendo que ceda su electrn y se convierta en un in con carga elctrica positiva (Na+); por su parte, el cloro toma ese electrn transformndose en un in negativo (Cl-) y ambos iones, al tener cargas opuestas, se atraen para

Figura 1.6 El cloruro de sodio, mejor conocido como sal, es un claro ejemplo de un enlace inico.

Figura 1.7 En un enlace covalente los elec-trones de la ltima capa del nivel de energa

son compartidos por ambos tomos.

formar la molcula del cloruro de sodio (NaCl).

El enlace covalente (figura 1.7) se realiza cuando, al unirse dos tomos bajo una reaccin qumica, los electrones de su ltimo nivel ener-gtico son compartidos por ambos tomos, como es el caso del Hidrgeno (H2). Este enlace pue-de desarrollar grandes fuerzas de atraccin si es que existe un mayor nmero de electrones com-partidos. Un ejemplo de ello es el diamante, que al estar hecho de carbono comparte cuatro pares de electrones, ocasionando con esto la caracte-rstica propia de los diamantes: su elevada dure-za.

El enlace metlico es originado en todos los metales, de ah su nombre, y se genera cuando cada uno de los tomos metlicos contribuye a agrupar los electrones de su ltimo nivel, de ma-nera que se forma una especie de nube de elec-trones. En esta nube se encuentran tanto iones negativos como positivos unidos por la fuerza de atraccin de las cargas distintas.

Si se conoce la forma en que acta el enla-ce metlico es posible explicar y entender mu-chas propiedades de los metales, por ejemplo, la conductividad trmica y elctrica, que debido a la facilidad de movimiento de los electrones permi-tida por esa nube electrnica, estos pueden des-plazarse con mucha facilidad, trasmitiendo as el calor y la electricidad.


Pg. 5 de 11


6

Dentro de los enlaces secundarios existen los que se conocen con el nombre de Van Der Waals y slo se mencionan porque debido a la falta de electrones en el ltimo nivel del tomo, la unin entre los tomos resulta ser muy dbil. Este es el principal enlace que se presenta en gases como el bixido de carbono (CO2), oxge-no (O2), nitrgeno (N) y helio (He), as como en el agua (H2O) y en la mayor parte de los polme-ros termoplsticos.

1.1.3. Estructuras cristalinas y amorfas.

La estructura fsica de los materiales slidos dependen de dos factores principalmente: las fuerzas de enlace entre los tomos que constitu-yen el slido y del ordenamiento de ellos.

Si los tomos de un slido se encuentran colocados de acuerdo con un patrn geomtrico repetitivo y constante, tienden a formar un slido que tiene un orden de largo alcance, al cual se le llama slido cristalino (Smith y Hashemi, 2006). Como ejemplo de ellos se encuentran los meta-les, las aleaciones y algunos materiales cermi-cos.

En oposicin a los slidos cristalinos existen materiales que no poseen ordenamientos repeti-tivos y constantes en sus tomos, estos son cla-sificados como materiales no cristalinos o amor-fos (sin forma). El orden de este tipo de slidos

existe solamente en una proximidad inmediata de un tomo o molcula. El agua lquida es un ejemplo de material no cristalino.

Cabe mencionar que aunque la mayor parte de los metales y aleaciones son cristalinas en condiciones ordinarias, algunos de ellos se tor-nan amorfos cuando se enfran de manera drs-tica a partir del estado lquido (Mangonon, 2001). Un ejemplo de este tipo de slidos amorfos es el vidrio.

Respecto al ordenamiento atmico de los s-lidos cristalinos, ste puede describirse median-te un modelo terico que se conoce como celda unitaria.

La celda unitaria (figura 1.8) es la unidad m-nima que permite describir la manera en que se agrupan los tomos; el tamao y la forma de una celda unitaria depende de tres vectores a, b y c tambin llamados longitudes axiales, y de sus correspondientes ngulos: a, b y g.

Mediante la asignacin de valores especficos, tanto para los ngulos como para los vectores o longitudes axiales, es posible formar celdas uni-tarias de diferentes tipos. Los investigadores en-focados en el estudio de los cristales mencionan que slo se pueden formar siete diferentes tipos de celdas unitarias, que tambin suelen llamarse sistemas cristalinos (Smith y Hashemi, 2006).

Los sistemas cristalinos son los siguientes: cbico, tetragonal, ortorrmbico, rombodrico, hexagonal, monoclnico y triclnico. Muchos de estos sistemas cristalinos tienen variaciones en su celda unitaria, formando nuevas redes espa-ciales que se conocen con el nombre de redes de Bravais (figura 1.9), en honor al cristalgrafo francs August Bravais (Askeland y Phul, 2004).

A continuacin se mencionan los 14 tipos de redes espaciales para los sistemas cristalinos o redes de Bravais:

Figura 1.8 Esquema de un slido cristalino cuya es-tructura est formada por celdas unitarias que son re-

petitivas y constantes. Groover, M. (2002). Fundamen-tos de manufactura moderna. Prentice Hall: Mxico.


Pg. 6 de 11


7

Desliza el cursor sobre la celda para visualizar los vectores y los ngulos que lo componen.


Pg. 7 de 11


8

Cbico simple.

Cbico centrado en el cuerpo.

Cbico centrado en las caras.

Tetragonal simple.

Tetragonal centrado.

Monoclnico simple.

Monoclnico de extremos centrados.

Ortorrmbico simple.

Ortorrmbico de cuerpo centrado.

Ortorrmbico de caras centradas.

Triclnico.

Hexagonal simple.

Hexagonal compacto.

Rombodrico.

Un anlisis a profundidad de las celdas unita-

Figura 1.9 Esquema de los 14 tipos de redes espacia-les para los sistemas cristalinos o redes de Bravais.

Pg. 8 de 11



9

rias permitir encontrar que cada tipo posee ciertos ndices (tres nmeros enteros y cuatro para el sistema hexagonal compacto) utilizados para de-signar los planos que pasan a travs de los puntos reticulares de un cristal (planos cristalogrficos). Estos son los ndices de Miller (Costa, 2005). (Fi-gura 1.10).

Mediante el conocimiento de las direcciones especficas de cada cristal, as como de los planos cristalogrficos es posible determinar la deformacin del material.

Por ejemplo, cuando se quiere cortar un diamante, los planos cristalogr-ficos definidos por los ndices de Miller son de suma importancia ya que son planos en los que ser desplazado el material para obtener la forma desea-da.

Otra aplicacin interesante del conocimiento de los ndices de Miller y los planos cristalogrficos, se hace evidente en la solidificacin de los metales, ya que si se disea una forma de orientar tanto los ndices como los planos, puede elevarse la resistencia del material. A este fenmeno se le conoce como anisotropa. Debido a que el estudio a profundidad de cada celda uni-taria es un campo de conocimiento muy extenso y propio de la ciencia de los materiales, no se profundizar ms en el tema.

Figura 1.10 Esquema de los planos cristalogrficos de sistema cbico formados a travs del conocimiento de los ndices de Miller.

Pg. 9 de 11


MAPA

glosarioREC

URSO

SACTIV

IDAD

CONCLU

SIN


10

1.1.4. Diferencia entre materia prima, material y producto.

Despus de haber revisado tanto los diferentes tipos de enlaces atmicos que se presentan en la materia, como su estructura cristalina, resulta necesario puntualizar los conceptos de materia prima, material y producto, ya que el campo del diseo industrial se involucra y trabaja con ellos.

Glosario

Textura Es la propiedad de un objeto o mate-rial relacionada con el aspecto fsico de la superficie.

Figura 1.11 Para la elaboracin de un producto producido de manera industrial, es necesario obtener la materia prima y transformarla en un material con dimensiones estndar para posteriormente fabricar un objeto.

Materiaprima:La materia prima es todo tipo de material que se extrae de los recursos naturales, como la madera, el petrleo, los minerales, que sern transformados por diversos procesos de manufactura.

Material: Para el diseo industrial, el material es el resultado de transformar la materia prima a travs de procesos industriales para as obtener un producto semielaborado con dimensiones especficas, texturas, colores y espeso-res, bajo parmetros estandarizados.

Producto: Un producto es el resultado final de una serie de procedimientos y transformaciones tanto de la materia prima como del material, hasta llegar a un objeto propio del diseo industrial que conjunta tecnloga, funcionalidad, seguridad y aspectos sensitivos.

Pg. 10 de 17


MAPA

glosarioREC

URSO

SACTIV

IDAD

CONCLU

SIN


11

Un ejemplo de la transformacin de la materia prima es la madera. Primero se transforma en un material estndar y, posteriormente, en un producto. Al inicio esta materia prima debe ser obtenida directamente de la naturaleza; para ello es necesario cortar una gran cantidad de rboles e introducirlos en un proceso cuyo objetivo es conformar-los en tablas, listones, tablones, polines, lminas, etctera. Y una vez que se cuenta con este material, nuevamente se modifica con operaciones de corte, ensambles y recubri-mientos, para as fabricar un producto (muebles, juguetes, artculos decorativos, herramientas, entre otros).

El petrleo es otro ejemplo de la transformacin de la materia prima en materiales, subproductos y productos. Esta materia prima obtenida directamente de la naturaleza, en su forma original limita mucho la posibilidad de obtener beneficios de ella, pero si sta se transforma o se refina en el caso del petrleo es posible obtener un gran nmero de subproductos y materiales, que pueden utilizarse en la fabricacin de diversos objetos, como sillas, neumticos, juguetes, por mencionar algunos productos (figura 1.12).

Ligas de inters

La empresa Mitutuyo es lder mundial en la fabricacin de instrumentos de medicin. En cuestin de materiales y procesos de produccin las dimensiones resultan muy importantes para la fabricacin de un producto.

Mitutuyo http://redalyc.uaemex.mx/pdf/768/76820105.pdf

Figura 1.12 Diagrama de la transformacin del petrleo para la produccin de productos.

Pg. 11 de 11


http://www.mitutoyo.com.mx/http://redalyc.uaemex.mx/pdf/768/76820105.pdfhttp://redalyc.uaemex.mx/pdf/768/76820105.pdf


12

1.2.Clasificacindelosmateriales.

Debido a que los materiales son elementos importantes para la pro-duccin de objetos, se han adoptado diversas formas para clasificarlos a fin de estudiar mejor sus propiedades y caractersticas. Los materiales han sido clasificados de acuerdo con su origen naturaleza, estructura y tambin mediante una clasificacin general que enmarca las propieda-des de cualquier material.

1.2.1. Clasificacindeacuerdoconsuorigen.

La clasificacin de los materiales en funcin de su origen (figura 1.13), hace referencia a tres grandes grupos de la naturaleza, como un factor importante de donde se extrae la materia prima para elaborar materiales y productos.

Figura 1.13 Esquema de clasificacin de los materiales segn su origen.

Origen vegetal

Metlicos No metlicos

Clasificacion de metales segn su

orgen

Origen mineral Origen animal

Captulo 1. Materiales de produccin1.2 Clasificacin de los materiales

Pg. 1 de 8


13

Origen vegetal. En este apartado se clasifican todos aquellos materiales que provienen de fibras vegetales y pueden ser tan variados (figura 1.14). Algunos son el al-godn, el lino, el yute, la ceiba y el camo, entre otros; el uso de estas fibras es principalmente para la manufactura de telas, pero tambin dentro de esta clasificacin se en-cuentran materiales como la madera (de cualquier tipo) y el bamb, ya que estn conformados principalmente por fibras vegetales.

Origenmineral. Los materiales de origen mineral se refie-ren a los provenientes de la corteza terrestre y pueden ser tanto orgnicos (contenido de carbono) como inorgnicos y se subdividen en materiales metlicos y no metlicos. Esta clasificacin incluye tambin a los combustibles fsi-les.

Figura 1.14 Los productos de origen vegetal pueden transformarse en productos he-chos con fibras como la ropa o bien en artculos como mobiliario.


Pg. 2 de 8


14

1.2.1. Clasificacindeacuerdoconsuorigen.

Origenanimal. Este tipo de materiales han sido utilizados desde la poca prehistrica, cuando los hombres primitivos los utilizaban para cubrir su cuerpo. En la actualidad existe una gran cantidad de objetos y prendas de vestir hechas a partir de seda, lana, cuero, pelo y piel, principalmente. Cabe sealar que gran parte de los productos obtenidos de los animales son comestibles, como la carne, la leche y sus derivados.

1.2.2. Clasificacindeacuerdoconsunaturaleza.

Esta clasificacin de los materiales hace refe-rencia a dos subcategoras: los materiales natura-les y los artificiales. Los materiales naturales son todos aquellos productos de la naturaleza como el mrmol, la madera, el petrleo, la arcilla, el m-bar, entre otros, que no han sido transformados por medio de la tecnologa.

A diferencia de los materiales naturales, los ar-tificiales son elaborados o creados por el hombre a partir de materiales naturales, pero sometidos a diversos procesos industriales que modifican sus propiedades y se convierten en material utilizable para crear diversos productos. El papel, las resi-nas, los cermicos, el latn y el acero, son ejemplo de estos. Figura 1.15 Los materiales de origen animal son materia prima para productos comestibles y para la fabricacin de prendas

para vestir, principalmente.


Pg. 3 de 8


15

1.2.3. Clasificacingeneraldelosmateriales.

Adems de las clasificaciones que se mencionaron anteriormente, existe otra que tal vez es la ms comn y tambin la que abordan la mayora de los libros especializados en materiales y sus aplicaciones. Esta clasificacin ge-neral se encuentra formada por cuatro grupos: metales, cermicos, polmeros y materiales compuestos, como se puede observar en la siguiente grfico (figura 1.16).

Metales. Los metales son un grupo de materiales que tienen la ca-racterstica de ser buenos conductores del calor y la electricidad, son slidos a temperatura ambiente y pueden conformarse en lminas, perfiles y alambres. Adems los metales resultan conformar un grupo de materiales que se ha utilizado en monumentales construcciones como en la torre Eiffel.

Figura 1.16 Clasificacin general de los materiales; esta es la ms comn y la que ms se aborda en la literatura de materiales.

Este grupo de los metales se subdivide en metales ferrosos y no ferro-sos. Los metales ferrosos son aquellos basados en el hierro o que tienen hierro como uno de los elementos de unin o aleacin, por ejemplo el ace-ro que es una aleacin de carbono en hierro. Por su parte, los no ferrosos comprenden otros tipos de metales en los que no se encuentra presente el hierro, como son: el aluminio, el cobre, el zinc, la plata, el oro, el platino, el magnesio, entre otros metales.


Pg. 4 de 8


16

Cermicos. Un material cermico se com-pone, principalmente, de xidos metlicos y no metlicos; as como de materiales no-xidos como son los compuestos base C, N, B y forman carburos, nitruros y boruros. Los materiales cermicos han sido utiliza-dos desde hace tantos aos que se consi-deran como materiales tradicionales. Uno de ellos es el barro, que es un compuesto de slice (SiO2), almina (Al2O3) y agua (H2O), el cual se usa para hacer tejas, la-drillos y en la alfarera, en general.

Polmeros. El trmino polmero se deri-va de la palabra griega poly que significa muchos y meros que significa parte. Un polmero es un compuesto que consiste en molculas de cadena larga, cada mo-lcula est hecha de unidades que se co-nectan entre s (Groover, 2010, p.153). Los polmeros son materiales formados a partir de una base molecular que forma ca-denas de molculas muy grandes. Esta uni-dad se compone de carbn, hidrgeno, ni-trgeno, oxgeno y cloro. Los polmeros se clasifican en tres categoras (Groover, 2000).

Polmerostermoplsticos. La caractersti-ca de este tipo de polmeros es la resistencia que presenta a soportar mltiples ciclos de calentamiento y enfriamiento, todo ello sin que se altere sustancialmente su estructura molecular. Dentro de este tipo de polmeros estn el polietileno, nylon y el cloruro de po-livinilo, slo por mencionar algunos de ellos.

Polmerostermofijos. En este tipo de pol-meros sus molculas se transforman qumi-camente, de tal manera que se llevan a cabo reacciones que liberan calor y, luego, cuan-do se enfran, se endurecen. A este tipo de polmeros pertenecen sobre todo las resinas fenlicas y epxicas.

Elastmeros.La caracterstica principal de los elastmeros es el comportamiento els-tico que presentan. Las uniones que tiene este tipo de polmero son tan flexibles que le permiten estirarse considerablemente sin sufrir fracturas o deformaciones permanen-tes; de hecho su nombre surge por esa pro-piedad elstica. Los polmeros que poseen estas caractersticas son el neopreno, el poliuretano, las siliconas y el hule natural.


Pg. 5 de 8


Pg. 6 de 8


17

Materiales compuestos. Dentro de la clasificacin general de los mate-riales se encuentran los materiales compuestos que resultan ser la com-binacin de los tres tipos de materia-les (figura 1.17). Esta combinacin de diversos materiales provee a los compuestos de mejores caracters-ticas que un material por s slo no podra proporcionar. La fibra de vidrio inmersa en una matriz polimrica es un ejemplo de material compuesto.

Figura 1.17 Los materiales compuestos resultan de la combinacin de la clasificacin general de los materiales.


Pg. 7 de 8


18

Actividad de repaso


Pg. 8 de 8


19

1.3. Propiedades de los materiales.

De manera obvia se puede afirmar que los materiales siempre han sido un elemento inseparable de los objetos, pero la ade-cuada eleccin de un material no es una cues-tin sencilla, se debe realizar un anlisis a pro-fundidad para determinar cul es el material ms adecuado para la funcin, costo y esttica del objeto. De ah la importancia de conocer las dis-tintas propiedades que poseen los materiales.

1.3.1. Propiedades mecnicas.

Las propiedades mecnicas de los materiales son de gran importancia tanto para la ingeniera como para la arquitectura y el diseo industrial, porque mediante estas propiedades es posible determinar el comportamiento del material cuando ste es sometido a esfuerzos o cargas producidas por su uso, ya que el objetivo es resistir sin un cambio de geometra significativo (Groover, 1997).

Para el caso especfico del diseo industrial, la adecuada eleccin del material implica que ste resistir las fuerzas, cargas o presiones ejerci-das por el uso, si se toma como ejemplo la silla Butterfly (figura 1.18), diseada por Jorge Ferrari Hardoy, Juan Kurchan y Antonio Bonet, es posi-ble observar que la adecuada seleccin de ma-teriales para esta silla es la correcta, ya que se encuentra elaborada en tubular de acero, el cual resiste sin problemas el peso de una persona.

Figura 1.18 La resistencia de la silla Butterfly se debe a la eleccin correcta del material y a su confi-guracin estructural. Fiell, C., y Fiell P. (2005). 1000

Sillas. Taschen. BarcelonaFigura 1.19 Silla Panton, fabricada por medio de

inyeccin, con un slo material y en una pieza.

Otro ejemplo que se puede citar es la silla Pan-ton (figura 1.19) diseada por Verner Panton; a diferencia de la silla anterior sta se encuentra fa-bricada de un polmero y la eleccin de este ma-terial permite que el objeto tome una forma capri-chosa y un tanto orgnica, ya que semeja a una mano humana que toma al usuario y lo soporta. Si las propiedades del material no fueran las ade-cuadas en cuanto al proceso de fabricacin y a la resistencia requerida, no sera posible fabricar un mobiliario de este tipo.

Captulo 1. Materiales de produccin1.3 Propiedades de los materiales

Pg. 1 de 31

MAPA

glosarioREC

URSO

SACTIV

IDAD

CONCLU

SIN


20

Si se hace referencia a los procesos de produccin, la resis-tencia de los materiales es importante porque la manufactura requiere de operaciones con maquinaria para ejercer fuerzas y as poder doblar, cortar, rolar o recalcar un material, para ello es indispensable conocer los lmites en los cuales los materia-les comienzan a deformarse.

Las principales propiedades mecnicas que se analizan en un material son la tensin, compresin, dureza,fatigae impac-to. Mediante equipos especializados, como lo es la mquina universal de pruebas (figura 1.20), es posible someter a un material a cargas (o fuerzas) y obtener valores referidos para cada una de las propiedades.

Tensin y compresin

La prueba de tensin consiste en tomar un material por sus extremos y ejercer una fuerza que alargar el material hasta que se rompa o fracture. La aplicacin de esta prueba pro-porciona informacin acerca del comportamiento del material bajo cierta carga, relacionando a la fuerza aplicada con la de-formacin del material. Es importante sealar que todas estas pruebas deben estar basadas en una normatividad. Una de las normas que ms se utiliza es la desarrollada por la ASTM (American Society For Testing And Materials). El uso de esta norma proporciona validez, seguridad, adems de los procedi-mientos y la preparacin del espcimen de prueba o probeta.

Cabe sealar que ASTM son normas de Estados Unidos; en Mxico se tienen las normas NOM (Norma Oficial Mexica-na), aunque en la industria se usan ms las ASTM o las ISO (International Organization for Standardization) por cuestiones comerciales.

Glosario

FatigaEs una falla en el material que ocurre cuando ste se somete a esfuerzos de tensin y compresin.

Probeta Es una muestra estandarizada bajo normas nacionales o internaciona-les y a la que se somete a diferentes pruebas.

Figura 1.20 Mquina universal de tensin del taller de ingenie-ra mecnica, ITESM Campus Ciudad de Mxico.


Pg. 2 de 31


21

Cuando se realiza la prueba de tensin, tanto la carga como el cambio de las dimensiones de la probeta son registrados por una computadora, que se encuentra conectada a la mquina universal de tensin (figuras 1.20 y 1.21), obteniendo as los datos necesarios para relacionar y graficar la deforma-cin con el esfuerzo aplicado en la prueba.

Existen dos tipos de diagramas o curvas de esfuerzo-deformacin que se estudian en las propiedades mecnicas de los materiales, estos son: esfuerzo deformacin ingenieril y el esfuer-zo deformacin real.

El primero es definido y analizado con respec-to a las dimensiones originales (longitud y rea) de la probeta, en este sentido el diseador es-pera que los esfuerzos experimentados por cual-quier componente no cambien significativamen-te su forma; por consiguiente, debe resistir los esfuerzos que encontrar en el servicio. Para el diagrama de esfuerzo deformacin real, se debe tomar en cuenta el valor instantneo del rea, ya que debido a la carga aplicada el rea se va re-duciendo hasta que llega a la fractura (Groover, 2010).

Figura 1.21 Esquemas de mquina y probetas para la prueba de tensin (Groover, 2010).


Pg. 3 de 31


22

Da clic en el botn para visualizar los tipos de diagramas o curvas de esfuerzo-deformacin que se estudian en las propiedades mecnicas de los materiales.


Pg. 4 de 31

MAPA

glosarioREC

URSO

SACTIV

IDAD

CONCLU

SIN


23

Tambin el diagrama esfuerzo deformacin ingenieril muestra o hace evidente ciertos puntos importantes del comportamiento del material, estos son: el puntodefluen-cia (Y), que es el valor del esfuerzo bajo el cual ocurre la primera cedencia (deformacin plstica) notable y es la marca de transicin hacia la regin plstica. El otro punto importante es el denominado como ltima resistencia a la tensin (TS), en ese momento se alcanza el valor mximo de la carga y a partir de ah comienza su descenso e inicia la formacin de un cuello en la probeta, hasta que llega a la fractura.

La pendiente de la lnea recta del diagrama tambin se le conoce como mdulo elstico o mdulo de Young y con base en estos diagramas se han elaborado tablas que indi-can el valor de este mdulo para diferentes materiales.

Cabe mencionar que la prueba de tensin tambin es importante porque a travs de ella se puede obtener el pa-rmetro en porcentaje de la elongacin que tiene el mate-rial, aspecto que se relaciona directamente con la ductili-dad del material.

De manera similar al ensayo de tensin, se realiza la prueba de compresin; la diferencia se encuentra en la aplicacin de la fuerza, pues en este caso la carga aplicada por la mquina ser para comprimir el material.

En el diagrama ingenieril (figura 1.22) se observan dos regiones importantes referidas al comportamiento del ma-terial, la regin elstica y la regin plstica. Si la carga aplicada al material se retira y se encuentra en la zona elstica, el material tiene la capacidad de recuperar su for-ma y no deformarse permanentemente, pero si la carga contina y se sobrepasa el lmite elstico, la deformacin ser permanente; esto resulta de suma importancia en los procesos de manufactura, ya que para conformar un ma-terial es necesario traspasar la regin elstica y trabajar exclusivamente en la regin plstica.

Figura 1.22 Diagrama ingenieril

Glosario

Punto de fluenciaUbicado en el diagrama de esfuerzo deformacin ingenieril, el punto de fluencia es el valor del esfuerzo bajo el cual ocurre la primera cedencia notable y es la marca de transicin hacia la regin plstica.


Pg. 5 de 31


24

Como se puede apreciar en las figuras de la izquierda representan las probetas al inicio y al final de la prueba realizada (figura 1.23), el cambio de dimensiones pro-vocado por la accin de la fuerza de compresin; la longitud inicial de la pieza (h0) se reduce considerablemente, pero su seccin transversal incrementa su tamao, adems de lo anterior ocurre un fenmeno que se ha llamado abarrilamiento. En este fenmeno las paredes de material se curvan y seccin la transversal crece. El diagra-ma de compresin es muy similar a la prueba de tensin, ya que tambin en ste se encuentran dos regiones principales: la elstica y la plstica.

Dureza

Para comprender mejor el concepto de dureza en los mate-riales se presentan algunas definiciones que ayudarn a compren-der mejor su significado.

Figura 1.23 Esquema de la prueba de compresin y lo que sucede con las probetas.

Se define dureza de un material como su resistencia a la indentacin permanente. Una buena dureza significa generalmente que el material es resistente al rayado y al desgaste (Groover, 1997. p.57).

El ensayo de dureza mide la resistencia de la superficie de un material a la penetracin por un objeto duro (Askeland, 2006, p.207).

La dureza por lo general se especifica como resistencia a la indentacin o impresin permanente (Kalpakjian, 2002, p.68)

Despus de revisar las definiciones anteriores, se puede decir de manera sencilla que la dureza es la oposicin que presenta un material al ser penetrado.


Pg. 6 de 31


25

Una vez que hemos revisado el concepto de dureza es necesa-rio conocer los mtodos o las pruebas que existen para evaluar esa caracterstica del material. Y para ello es necesario emplear equipos especializados que dependern del tipo de material a probar y su espesor (figura 1.24).

Una de las pruebas o ensayos de dureza ms comnmente utili-zados en la industria es el inventado por el ingeniero sueco apellida-do Brinell, que es de donde se deriva el nombre del equipo y la prue-ba. El ensayo de dureza Brinell consiste en presionar la superficie del material con una bola o baln de acero endurecido y dependien-do del tamao de la huella ser el valor de la dureza. Generalmente, las cargas que se aplican en este ensayo se encuentran en el rango de los 500, 1500 y 3000 kg, aunque este rango depende tambin del fabricante del equipo y de los lineamientos de normas, como las de la ASTM.

HB= Hardness Brinell, dureza Brinell.

P= Fuerza o carga aplicada.

D= Dimetro del baln de acero.

d= Dimetro de la indentacin o huella.

= Pi (constante)

Nota: Existen otras bibliografas que utilizan frmulas algebraicas para obtener la dureza Brinell utilizando los parmetros de fuerza y dimetros establecidos.

Otro de los ensayos o pruebas de dureza que se realizan en los materiales es la Rockwell, el cual consiste en presionar una bola de acero endurecido para ma-teriales blandos y un cono de diamante para evaluar a los materiales ms duros; a diferencia del equipo Brinell no se requiere utilizar frmulas para obtener el valor de dureza del material.

Figura 1.24 Prueba de dureza.


Pg. 7 de 31


26

Da clic en el botn para visualizar la prueba Rockwell.


Pg. 8 de 31

MAPA

glosarioREC

URSO

SACTIV

IDAD

CONCLU

SIN


27 Glosario

Dureza Oposicin de un material al ser pene-trado.

La mayora de los durmetros Brinell incluyen la fun-cin automtica para medir con mayor precisin la dureza, utilizando ampliaciones del dimetro de la huella de inden-tacin para Brinell o la profundidad de la indentacin para Rockwell.

La prueba de dureza Vickers tambin utiliza el mismo principio, slo cambia la geometra del penetrador. Este es una pirmide de base cuadrada hecha de diamante. En este tipo de ensayo se mide la diagonal formada en la hue-lla para determinar el valor de dureza. A continuacin se muestra la frmula con la que se obtiene el valor de dureza Vickers:

HV= Hardness Vickers, dureza Vickers.

F= Fuerza o carga aplicada.

D= Diagonal de la huella.

Existe otro tipo de prueba de dureza que se enfoca par-ticularmente en evaluar la resistencia a la penetracin en piezas muy pequeas o delgadas como lminas; tambin es utilizada para evaluar ciertos recubrimientos o trata-mientos superficiales en los materiales. El ensayo se ha denominado como Knoop; por lo general este equipo utiliza un microscopio (tambin los equipos que aplican la escala Vickers estn habilitados con microscopio ptico) que per-mite medir la dimensin de la diagonal principal formada por el indentador piramidal, cuya relacin de la base es de 7 a 1, como se puede apreciar en la figura.

HK= Dureza Knoop

F= Carga

D= Diagonal principal

Despus de haber revisado las principales pruebas de dureza, ahora se explicar otro tipo de prueba que tambin muestra informacin de las propiedades mecnicas de los materiales. Esta es la fatiga.


Pg. 9 de 31

HK = 14.2 FD2


28

Figura 1.25 Esquema de la mquina de fatiga.

Fatiga

Un material puede fallar por fatiga cuando se encuentra sometido a esfuerzos cclicos de ten-sin y compresin debido a la rotacin, flexin o vibracin de la pieza de trabajo.

Las fallas por fatiga de manera general ocu-rren en tres etapas (Kalpakjian y Schmid, 2002):

1.Se origina una grieta en la superficie del material debido a las cargas ccli-cas.

2.La grieta contina a lo largo de la sec-cin transversal del material.

3.Debido a la propagacin de la grie-ta, la seccin transversal del material que soporta la carga se adelgaza y cuando es demasiado pequea se fractura por no soportar el esfuerzo.

Al realizar la prueba de fatiga se pretende igualar en la medida de lo posible, las condiciones reales de los esfuerzos cclicos que se aplican al material, por ello la mquina de fatiga incluye un motor para girar la probeta, una carga conocida y un contador de revoluciones para determinar el nmero de ci-clos que soport la probeta antes de fracturarse. A continuacin se muestra un esquema de la mquina de fatiga. (Figura 1.25).

La fractura por fatiga generalmente ocurre en materiales que son frgiles. La caracterstica ms representativa o la evidencia de una pieza que fall por fatiga es la formacin de grietas diminutas, que como ya se mencion, son propagadas de la superficie al centro de la pieza; estas grietas tambin son llamadas ondas de playa (debido a la similitud de las marcas que producen las olas del mar en la arena de la playa).

Adems de la fatiga ocasionada por la rotacin de la pieza, existe la fatiga por cargas axiales que se produce cuando una pieza es sujetada horizontalmente y es sometida a un movimiento alternativo de subir y bajar, de tal manera que la parte inferior de la pieza se encuentre en flexin y la superior en compresin, ambos esfuerzos sern inversos cuando se produzca el movimiento alterno.


Pg. 10 de 31

MAPA

glosarioREC

URSO

SACTIV

IDAD

CONCLU

SIN


29

En cuanto a la concentracin de esfuerzos, para la fa-tiga axial los esfuerzos mximos estn limitados a la parte superior y a la inferior, mientras que para la rotacional se producen en toda la circunferencia (Juvinall, 1996).

Kapakjian y Schimd (2002) proponen cuatro acciones o recomendaciones que deben realizarse para evitar o pre-venir que una pieza falle por el efecto de esfuerzos cclicos de tensin y compresin.

Para conseguir este efecto en la parte de la base del juego se coloc un muelle de acero que sirve para propor-cionar ese movimiento, el cual se encuentra sometido a esfuerzos de tensin y compresin (figuras 1.26 y 1.27).

Glosario

Granallado Es un procedimiento de trabajo en fro en el cual se bombardea la pieza con perdigones, para inducir esfuer-zos y endurecimiento por deforma-cin en la superficie.

Bruido Consiste en deformar plsticamente un metal por medio de la aplicacin de presin con un rodillo, esto ade-ms de ser un acabado superficial incrementa la dureza superficial, el desgaste, la fatiga y la corrosin.

1. Inducir esfuerzos residuales a compresin so-bre la superficie de la pieza (puede utilizarse el granallado o el bruido con rodillo).

2.Obtener un endurecimiento superficial por di-versos mtodos.

3.Proporcionar un acabado superficial fino, redu-ciendo as el efecto de muescas y otras imper-fecciones del material.

4.Seleccionar materiales adecuados y asegu-rarse de que se encuentren libres de cantida-des significativas de imperfecciones, defectos, huecos e inclusiones.

A continuacin se presenta un ejemplo de falla por fa-tiga del material; en este caso es un juego para nios en los que estos se suben y mueven el juego como si fuera una mecedora. As, simulan que el objeto se encuentra en movimiento.

Figura 1.26 Juego para nios en donde el elemento de soporte principal fall por fatiga.

Figura 1.27 Soporte principal del juego para nios en el que se observan los esfuerzos cclicos de tensin y compresin. En la imagen de la iz-

quierda cuando el elemento es tirado hacia arriba, las fibras externas del material se encuentran en compresin y las internas en tensin. Cuando

la carga se invierte los esfuerzos tambin, las fibras internas ahora se encuentran en compresin y las externas en tensin (imagen derecha).


Pg. 11 de 31

MAPA

glosarioREC

URSO

SACTIV

IDAD

CONCLU

SIN


30

Fracturas en los materiales

Bajo condiciones reales de trabajo algunos materiales se encuentran sometidos a la accin de cargas estticas, dinmicas e impactos o incluso en algunos casos muy es-peciales, pueden aplicarse cargas combinadas, esto impli-ca que el material debe tener la capacidad de absorber energa, para soportar cierta cantidad de esfuerzos. Si un material no tiene esa capacidad de soportar los esfuerzos, entonces sobreviene la falla.

Segn Smith y Hashemi (2004) la falla de unmate-rial se puede definir como la incapacidad de un material a realizar su funcin prevista, a cumplir con los criterios de desempeo aunque pueda seguir funcionando y a tener un desempeo seguro y confiable.

Una de las fallas ms notables en los materiales es la fractura, que consiste en la separacin de un material en dos o ms partes debido a la aplicacin de una o varias fuerzas. El anlisis de la fracturas puede llevarse a cabo en muchos tipos de materiales, en este caso se analizarn las que se producen en los metales. Las fracturas para los materiales metlicos pueden clasificarse en dos tipos: frac-tura dctil y fractura frgil.

La fracturadctil en un metal se caracteriza por ha-ber tenido previamente una intensa deformacin plstica. Cuando se realiza la prueba de tensin a un material, for-zosamente la probeta tiene que llegar a fracturarse (este tipo de pruebas son clasificadas como destructivas); me-diante esta prueba puede observarse si el material tuvo una fractura dcil.

La fractura dctil puede reconocerse cuando:

1.En la probeta se produce una zona de estriccin y se forman cavidades en esa zona.

2.Las cavidades formadas se juntan generando una grieta en el centro de la probeta que se propaga hacia la superficie, en una direccin perpendicu-lar al esfuerzo aplicado.

3.Cuando la grieta se propaga y se aproxima a la superficie, la direccin cambia de ser perpendicu-lar al esfuerzo a un ngulo de 45, generando una superficie de fractura del tipo cono y copa. Algu-nos autores tambin los llaman crestas y valles.

A diferencia de la fractura dctil, el tipo de fracturafr-gil soporta muy poca o ninguna deformacin plstica; ha-ciendo referencia nuevamente a la prueba de tensin. La fractura frgil ocurre a lo largo de planos cristalogrficos especficos que son perpendiculares a la tensin aplicada.

Es importante sealar que la mayora de las fracturas frgiles en los materiales policristalinos se propagan a tra-vs de los granos, es decir, de manera intergranular (atra-vesando el grano). Esto y el cambio en la direccin de los planos de separacin conforme se propaga la grieta rpi-damente, genera una superficie brillante (Kalpakjian y Sch-mid, 2002).

Glosario

Fractura dctil Consiste en la separacin de una pie-za en dos o ms partes por la accin de fuerzas, con la particularidad de haber tenido previamente una inten-sa deformacin plstica.

Fractura frgil Es la separacin de una pieza por la accin de fuerzas en dos o ms par-tes, sin deformacin plstica.


Pg. 12 de 31

MAPA

glosarioREC

URSO

SACTIV

IDAD

CONCLU

SIN


31

Tenacidad y prueba de impacto

La tenacidad es una medida de la cantidad de energa que un material puede absorber antes de fracturarse (Smith y Hashemi, 2006, p.276). La importancia de esta propiedad se encuentra en conocer la resistencia del material cuando ste es sometido a impactos ocasionados por el trabajo normal.

Existen diversos equipos y objetos que se encuentran sometidos a impactos, como un ejemplo se puede citar a los martillos (manuales o neumticos) cuya principal fun-cin es estar golpeando continuamente a otra pieza o ma-terial.

Tal vez los automviles (figura 1.28) sean un ejemplo de cmo el estudio y la aplicacin de la tenacidad ha apoyado el desarrollo de la seguridad en la industria del automvil. En la dcada de 1920 y 1930 el movimiento del diseo denominado Styling cre una serie de objetos altamente estilizados en los cuales la apariencia esttica era lo ms importante: los automviles amplios, ostentosos, aerodin-micos y pesados fueron creados bajo este estilo y para su fabricacin utilizaban como material bsico el acero.

Cuando alguno de este tipo de vehculos chocaba o im-pactaba contra otro automvil u otro objeto, el dao sufrido no resultaba ser tan impactante o con graves daos, por-que el material del que estaba fabricado tena una gran ca-pacidad de absorber energa, desafortunadamente quien absorba la energa del impacto eran las personas que en ocasiones llegaban a perder la vida. En la actualidad, el concepto de tenacidad ha sido muy bien utilizado en la industria automotriz, que ha desarrollado y empleado ma-teriales que protegen la vida del ser humano. En la po-ca actual el choque del un automvil por mnimo que sea puede ser muy aparatoso, en este sentido un auto podra resultar inservible, sin embargo, el conductor tiene mayo-res probabilidades de salir ileso, esto debido a que ahora el material absorbe la energa del impacto y la canaliza en una deformacin plstica.

En este tema de los automviles es necesario tambin resaltar que los dispositivos como las bolsas de aire y cin-turones de seguridad, ayudan a minimizar las lesiones de las personas que se encuentran en el interior del vehculo cuando ocurre el choque.

Figura 1.28 En la actualidad los materiales con que se fabrican los auto-mviles tienen la capacidad de absorber la energa de deformacin.

Glosario

Fractura dctil Consiste en la separacin de una pie-za en dos o ms partes por la accin de fuerzas, con la particularidad de haber tenido previamente una inten-sa deformacin plstica.

Fractura frgil Es la separacin de una pieza por la accin de fuerzas en dos o ms par-tes, sin deformacin plstica.


Pg. 13 de 31


32

Prueba de impacto

La prueba de impacto es un mtodo utilizado para evaluar o medir la cantidad de energa que absorbe un material antes de llegar a la fractura. Existen dos tipos de mtodos que permiten medir la tenacidad de un material. Los mtodos son: Izod y Charpy.

Esta prueba consiste en someter un material a un golpe sbito e intenso, en el cual la velocidad de aplicacin del esfuerzo es extremadamen-te grande; durante el ensayo un pndulo pesa-do que inicia su movimiento desde una altura ho describe un arco que despus golpea y rompe la probeta, llegando a una altura final hf (Askeland, 2006, p. 209).

Cabe mencionar que mediante la diferen-cia de alturas y la masa del martillo genera la energa que debe absorber el material antes de su fractura. Esto se basa en el principio de la con-servacin de la energa. Como se puede apreciar en la figura 1.29 la diferencia entre una prueba de impacto Izod y Charpy es solamente la coloca-cin de la probeta y sus dimensiones; el principio para ambas pruebas es el mismo.

Figura 1.29 La prueba de impacto consiste en someter un material a un golpe sbito e intenso, en el cual la velocidad de aplicacin del esfuerzo es extremadamente grande.


Pg. 14 de 31


33

Da clic en el botn para visualizar la diferencia entre la prueba de impacto Izod y Charpy.


Pg. 15 de 31


34

Actividad de repaso


Pg. 16 de 31

MAPA

glosarioREC

URSO

SACTIV

IDAD

CONCLU

SIN


35

1.3.2 Propiedades sensoriales.

Las propiedades sensoriales son esencialmente atribu-tos o caractersticas de un material que pueden percibirse mediante los sentidos (gusto, olfato, vista, odo, tacto) (fi-gura 1.30) . La percepcin es un proceso psicolgico de extraccin de informacin que mantiene el contacto del in-dividuo con su medio, de tal manera que el individuo identi-fica e interpreta uno o varios estmulos (Arce y Plascencia, 2004). La informacin que el individuo recibe e interpreta de factores como la textura, color, tamao y forma, no slo dependen de los sentidos del usuario, sino del grado o in-tensidad de la propiedad sensorial. Figura 1.30 Las propie-dades sensoriales son atributos del objeto o del material que pueden percibirse mediante los sentidos.

Por otro lado, la sensacin segn Mayor y Pinillos (1992) es la estimulacin que efecta el entorno sobre el sistema sensorial, produciendo en el observador una experiencia subjetiva. Se debe entender por sistema sensorial al con-junto de receptores que poseen los seres humanos para captar los estmulos del medio.

El estudio de las propiedades sensoriales puede reali-zarse desde distintos puntos de vista, por ejemplo, al tratar el color como una propiedad fsica, es posible hacer refe-rencia a las longitudes de onda del espectro electromagn-tico (en el rango visible) que son absorbidas y las que son reflejadas por el propio cuerpo, pero tambin es posible analizar estas propiedades desde la parte fisiolgica. El ojo humano posee distintas clulas y estructuras especializa-

Glosario

Percepcin Es un proceso psicolgico de extrac-cin de informacin que mantiene el contacto del individuo con su medio.

das para percibir el color. Otro aspecto, an ms complejo, resulta la interpretacin que hace el usuario de estas pro-piedades sensoriales, cmo elige o qu criterios utiliza una persona para decidir si le gusta el color rojo o el azul?

Muchos de estos procesos denominados cognitivos to-dava son un modelo de caja negra, es decir no hay infor-macin que explique el fenmeno de una manera comple-ta, por lo que no se profundizar en ellos, pero s existen algunas investigaciones respecto a la manera en que el color, forma y tamao, captan la atencin del usuario (Gar-ca, 2007). En este subtema se har referencia a las pro-piedades sensoriales de los materiales en lo que respecta al componente fsico del material y tambin se har alusin acerca de algunos resultados cientficos que relacionan estas caractersticas con la cognicin de las personas.

Figura 1.30 Las propiedades sensoriales son atributos del obje-to o del material que pueden percibirse mediante los sentidos.


Pg. 17 de 31

MAPA

glosarioREC

URSO

SACTIV

IDAD

CONCLU

SIN


36

El color

El color de un objeto depende de ciertos factores fsicos relacionados con la luz que ilumina a los objetos. Como fenmeno fsico, la luz es un conjunto de ondas electro-magnticas que inciden sobre la superficie de un objeto y al hacerlo pueden ocurrir varias situaciones: 1) Parte de esas ondas son absorbidas y parte son reflejadas, 2) el cuerpo absorbe todas las ondas electromagnticas, 3) el cuerpo refleja todas las ondas electromagnticas.

Si por ejemplo una manzana roja es iluminada, los ojos del observador o usuario podrn percibir el color de esta fruta roja porque estn siendo absorbidos los colores azul y verde y el color rojo se refleja, de esta forma es posible percibir el color. Cuando un cuerpo es percibido como blan-co es debido a que los colores del espectro (azul, verde y rojo) se mezclan y son reflejados completamente por la

superficie del cuerpo. En cambio, si el objeto o producto es negro, entonces las ondas electromagnticas ya no son reflejadas, sino absorbidas.

Ahora bien, el fenmeno de observar los colores es de-bido a que estos se encuentran dentro de un cierto rango de longitudes de onda, que es llamado espectro visible, este tipo de radiacin se encuentra entre los 400 y 750 nm (na-nmetros) (Douglas, 2006); por debajo de este parmetro se encuentran las radiaciones ultravioletas y, por arriba los infrarrojos. Ambas longitudes de onda no pueden ser perci-bidas por el ojo humano.

El estudio del color ha encontrado tres principales pro-piedades o caractersticas, por medio de las cuales la es-tructura fisiolgica del ojo humano puede distinguir entre un azul cielo y un azul marino. Las propiedades son: matiz, saturacin y brillantez.

Figura 1.31 El ojo humano puede percibir el color de la manzana y de los objetos, en general, debido a que parte de la luz que incide en el objeto es absorbida y parte es reflejada.

Glosario

NanmetroEs una unidad de longitud que equi-vale a la millonsima parte de un metro (0.000001 m).


Pg. 18 de 31


37

Elmatiz es el aspecto del color que corres-ponde a nombres como rojo, verde y azul, es la caracterstica principal por medio de la cual diferenciamos un color de otro.

Lasaturacines la viveza o riqueza de un matiz, mediante la saturacin es posible in-dicar si un color es plido o intenso.

Labrillantez es definida como la cercana de un color al blanco en oposicin al negro y si un color se aclara empleando el blanco se obtiene el degradado (Morris y Maisto, 2005); mediante esta propiedad se indica si un color es claro u oscuro.

Lo revisado anteriormente corresponde sola-mente a las manifestaciones del fenmeno fsico, pero el color es ms que luz reflejada y absorbida sobre un cuerpo; el color es una sensacin regis-trada de manera visual e interpretada de diver-sas maneras por el usuario, en donde tambin el contexto social y cultural influye de una manera decisiva en el pensamiento de las personas.

La autora Eva Keller (2004) en su libro Psi-cologa del color reporta la realizacin de una encuesta hecha en Alemania a 2,000 hombres y mujeres con edades comprendidas entre los 14 y 97 aos, relacionando los colores con los sen-timientos y cualidades. Segn esta investigado-ra el color ms apreciado por las personas es el

azul, ya que el 46% de los hombres y el 44% de las mujeres lo prefieren y los sentimientos con los que se relaciona este color son: simpata, armo-na, amistad y confianza. A continuacin se pre-senta una tabla donde se muestran los colores preferidos de acuerdo con la encuesta realizada por Eva Keller.

Sabias que? La mayora delasavesypeces,aligualquelossereshumanosylosgrandessi-miosdistinguenloscolores.

Discovery Chanel. (Mayo, 2009). Lo que ven los animales.

Tabla 1. Basada en el libro: Psicologa del color de Eva Heller (2004)

COLOR SENTIMIENTO O CUALIDAD

AZUL Preferido, smpata, fidelidad, fro, distante, femenino, de virtudes espirituales.

VERDE Fertilidad, esperanza, burguesa, verde sagrado, verde venenoso, color intermedio.

ROJO Color de todas las pasiones, alegra, peligro; el color de reyes y del comunitarismo.

NEGRO Poder, violencia, muerte, favorito de diseadores y de la juventud, negacin y elegancia.

AMARILLO Contradictorio, optimismo, celos, diversin, enten-dimiento y traicin.

VIOLETA Teologa, magia, feminismo, movimiento gay.

NARANJA Extico, llamativo, subestimado, diversin y budismo.

BLANCO El color femenino de la inociencia, el bien y los espritus, ms importante para los pintores.

ROSA Dulce y delicado, escandaloso y cursi.

MARRN Color de lo acogedor, de lo corriente y de la necedad.

ORO Dinero, felicidad, lujo, se asocia con la belleza, materi-alista y arrogante.


Pg. 19 de 31

http://tu.tv/videos/lo-que-ven-los-animales

MAPA

glosarioREC

URSO

SACTIV

IDAD

CONCLU

SIN


38

En referencia con la tabla anterior, es importante se-alar, adems, que la interpretacin o valoracin de las personas hacia el color depende del contexto. De hecho si un color no se encuentra dentro de un contexto carece de significado o valor. (Figuras 1.32 y 1.33).

El estudio psicolgico de los colores y su percepcin social son temas muy amplios, pero muy importantes para el diseador industrial, ya que ste analiza los requerimien-tos del usuario y trata de plasmarlos en un objeto, que va a interactuar directamente en un entorno social.

Textura

La textura es la propiedad de un objeto o material rela-cionada con el aspecto fsico de su superficie (Lava, 2008). La superficie de un objeto puede ser lisa o rugosa y puede ser percibida mediante el sentido del tacto y la vista. El sentido del tacto contiene diversos receptores que pueden detectar los estmulos mecnicos, trmicos y del dolor (no-cioceptivos) (Pinel, 2000).

La textura es necesaria para el diseo industrial por que tanto la parte esttica como la funcional de los objetos se encuentra involucrada; por ejemplo, un taladro necesita en la zona de agarre una textura antiderrapante que propor-cione seguridad al usuario al momento de utilizarlo (figura 1.34).

Con referencia a la textura que producen los maquina-dos se puede hablar de la rugosidad producida por la he-rramienta de corte, la cual puede definirse como alteracio-nes o variaciones en la superficie del material, producidas por la herramienta de corte (Moro, 2000).

Figura 1.32 En la cultura occidental el color rojo

generalmente se encuen-tra en un contexto asocia-

do con el amor entre las parejas de enamorados.

Figura 1.33 El color en los objetos diseados es muy

importante ya que esto cap-ta la atencin del usuario y

puede ser un factor decisivo para que pueda ser elegido.

Figura 1.34 La zona de sujecin de un taladro requiere de un material que se amolde a la mano del usuario y que sea antide-

rrapante para proveer seguridad al momento de usarlo

Rugosidad Alteraciones o variaciones en la superficie del material que producen una superficie spera.

GlosarioCaptulo 1. Materiales de produccin1.3 Propiedades de los materiales

Pg. 20 de 31


39

Estas alteraciones de la superficie no son apreciables a simple vista, para ello es necesario emplear aparatos con lentes de aumento para poder ob-servar las crestas y los valles formados en la superficie del material. La rugo-sidad disminuye cuando las variaciones en la superficie del material no son tan grandes, esto genera una sensacin lisa al tacto del usuario.

Generalmente las piezas mecanizadas (figura 1.35) que van a estar en contacto directo con los usuarios tienen un acabado superficial que minimi-za la rugosidad o bien un pulido de la superficie, realizado con una mquina llamada rectificadora.

Figura 1.35 Algunas operaciones de mecanizado suelen producir superficies rugo-sas que pueden reducirse mediante otros procesos.

Observa las siguientes imgenes y reflexiona acerca de la importancia de la textura en los objetos y su relacin con su funcionalidad y esttica.

Reflexiona


Pg. 21 de 31


40

Sonido

Otra propiedad sensorial es el sonido. La prin-cipal funcin del sistema auditivo es captar los sonidos o las ondas sonoras del ambiente y trans-formarlas en un movimiento mecnico y despus en un impulso elctrico el cual ser procesado en el cerebro.

El sistema auditivo estructuralmente se divi-de en tres partes: odo externo, medio e interno; los nombres proceden de la relacin de profundi-dad y localizacin que tienen estas estructuras. Haciendo esta referencia, el odo externo se en-cuentra compuesto por el pabelln y el canal au-ditivo; el pabelln concentra las ondas sonoras del exterior en el canal auditivo, que a su vez se conecta con el tmpano (Maggiolo, 2009).

Los sonidos al igual que los dems estmulos sensoriales tienen una interpretacin subjetiva, que depende de cierta manera de las experien-cias de la persona y de su conocimiento adquiri-do y es en estos puntos donde el diseador trata de influir mediante los objetos diseados. Es de-cir, su esfuerzo se orienta a tratar de concebir un objeto como un promotor de experiencias signifi-cativas para los usuarios mediante la deteccin adecuada de los estmulos.

Sabiasque?Investigadoresestadounidenseshancons-tatadounaumentodel riesgodesufrirprdidasauditivasasociadasalusodeaudfonosenlapoblacin,engeneral.Escucharmsicaconaudfonosdebotnesmuyperjudi-cial,debidoaqueelespacioquequedaentreelcascoyelconductoauditivonodejasalir el sonido,por loquesterebotacausandodaosmsintensosenelrgano

Fuente: Revista Digital ComUnica EN LINEA. No 8. Mayo. (2007) en:

http://www.uca.edu.sv/virtual/comunica/archivo/may182007/notas/nota17.htm

Figura 1.36 . El telfono celular y el iPod son ejemplos de un objeto de diseo que fue creado principalmente para el sentido auditivo de las personas.


Pg. 22 de 31

http://www.uca.edu.sv/virtual/comunica/archivo/may182007/notas/nota17.htm

MAPA

glosarioREC

URSO

SACTIV

IDAD

CONCLU

SIN


41

Ingeniera Kansei Metodologa desarrollada por el Dr. Mitsuo Nagamachi, la cual consiste en detectar los aspectos que emocio-nan al usuario e integrarlos a un obje-to de diseo.

La utilizacin del sonido como parte esencial en objetos de diseo se ha empleado principalmente en algunos ju-guetes para nios y en artculos de entretenimiento como reproductores de msica. Pero existe un gran cantidad de aplicaciones que pueden realizarse con los objetos, un ejemplo de esto lo hizo evidente el Dr. Mitsuo Nagamachi al aplicar la IngenieraKansei en el diseo del automvil deportivo Mazda Miata MX5 (figura 1.37).

El sonido en este automvil es importante porque al ser el MAZDA MX-5 un auto deportivo, no slo debera pare-cerlo en sus formas aerodinmicas, sino en todos los as-pectos; de manera que al momento de pisar el acelerador el motor provocara un ruido lo suficientemente alto y pode-roso para producir en el usuario la sensacin de estar en un auto muy veloz (figura 1.38).

Algo similar ocurre con el velocmetro, pues tambin al ejercer una mnima presin sobre el acelerador, la aguja del velocmetro se mueve inmediatamente (figura 1.39) y ello combinado con el sonido del motor, provoca una expe-riencia que resulta emocionante para el usuario.

Al emplear dispositivos que aumentan el ruido del mo-tor y el movimiento rpido de la aguja del velocmetro se alteran la percepcin y la sensacin del usuario, esto con-juntado con el contexto de un auto deportivo, la velocidad y la emocin, genera experiencias ms ricas a los conduc-tores.

Glosario

Figura 1.37 Figura 1.38 Figura 1.39

Da clic en el acelerador para activar la animacin.


Pg. 23 de 31


42

El olor y el sabor

Los sentidos del olfato y el gusto se encuen-tran ntimamente relacionados, ya que algunas de sus estructuras fisiolgicas se conectan di-rectamente. La principal funcin de estos dos sentidos es registrar el contenido qumico del ambiente (figuras 1.40 y 1.41). El olor es la res-puesta del sistema olfativo a las sustancias qu-micas del aire, atradas hacia los receptores na-sales por medio de la inhalacin y el sabor se puede definirse como la respuesta del sistema gustativo a las sustancias qumicas en solucin dentro de la cavidad bucal (Pinel, 2000).

Curiosamente al comer, el olfato y el gusto ac-tan conjuntamente, de manera que las molcu-las de comida estimulan tanto al sistema olfativo como al sistema gustativo, produciendo as una sensacin integrada a la que comnmente se le llama sabor.

Relacionando ahora los objetos con estos dos sentidos, se puede decir que tanto la propiedad del olor como el sabor no han sido completamen-te abordados por los diseadores, ya que estos se apoyan ms en la parte visual del objeto. Sin embargo, hay ciertos ejemplos en donde el olor y el sabor son un sello distintivo del diseo. Uno de ellos es el de los perfumes; en estos objetos se

combinan tanto la forma esttica de un envase, como el aroma generado por la mezcla de esen-cias y fragancias.

Cabe mencionar que en algunas ocasiones, el olor de los objetos se trata de evitar porque su aroma se encuentra vinculado con la materia prima o con el proceso de produccin; un caso de esto se produce en la industria automotriz.

Anteriormente se crea que el olor a nuevo era algo muy caracterstico en los automviles e in-clusive deseable para algunas personas. Hasta que hace alguno tiempo se descubri que este desprendimiento del olor a nuevo era nocivo y po-da provocar problemas a la salud como alergias, defectos de nacimiento, problemas de aprendiza-je, toxicidad heptica y cncer (Arbor,2008).

Figura 1.40 El movimiento inmediato de la aguja del velocmetro del MX5, cuando se presiona el

acelerador hace que el usuario perciba la rapidez del vehculo inmediatamente.

Figura 1.41 Los perfumes son objetos que se basan en el sentido del olfato pero el diseo adecuado del envase atrae al usuario y ambos en conjunto resul-

tan un placer a los sentidos.


Pg. 24 de 31

MAPA

glosarioREC

URSO

SACTIV

IDAD

CONCLU

SIN


43

De ah que muchas empresas automotrices pongan mu-cha atencin en los olores que desprenden las piezas he-chas de plstico. Para contrarrestar tanto los efectos noci-vos como tambin para brindar un equilibrio aromtico en sus unidades, la mayora de los fabricantes de automviles cuentan con un equipo especializado en olfatear los olores del auto, emitiendo juicios de aprobacin en cada parte.

Entre ellas se encuentra la empresa General Motors que se ha manifestado en hacer del olor de sus automviles no slo algo distintivo de su marca, sino utilizarlo como una estrategia de ventas.

Al respecto, el director de General Motors James T. Em-bach declar para el New York Times:

Sabas que? Existe un grupo deespecialistaenelolfatoqueseencar-gandeolerunautomvilnuevo,conelobjetivodeidentificarlostiposein-tensidadesdelosoloresyningunodeestos expertos usa perfumes o cre-mas con aromas, no pueden comercaramelos,nodeben ingerirbebidasalcohlicas yAudisport (10 de juniode2005).

Si pagas extra por la piel, no quieres que tu Cadillac huela a encendedor lquido, quieres que huela como un bolso de Gucci (Hakim, 2003). [1]

Equipo nariz en Audi. [Mensaje 203]. Mensaje dirigido a http://www.audisport-iberica.com/foro/index.php?/topic/40927-

equipo-nariz-en-audi/

tampoco pueden realizar su trabajo si estn acatarrados.

Notas

[1]You pay the extra money for leather, you dont want it to smell like lighter fluid, said James T. Embach, G.M.s manager for advanced featu-res. You want it to smell like a Gucci bag.

Figura 1.42 Hace algunos aos no se tena contemplado que el olor de los interiores de los automviles nuevos podan resultar

dainos a la salud.


Pg. 25 de 31

http://www.audisport-iberica.com/foro/index.php?/topic/40927-equipo-nariz-en-audi/http://www.audisport-iberica.com/foro/index.php?/topic/40927-equipo-nariz-en-audi/


44

Figura 1.43 El restaurante El Bulli no slo experimenta con los sabores sus platillos sino tambin con los colores, olores y texturas de la comida.

En cuanto al sentido del gusto se pueden citar los platillos creados por uno de los diez mejores chefs del mundo, el cataln Ferran Adri y su restaurante El Bulli.

En el diseo de sus platillos se puede observar el esmero y cuidado no slo en la seleccin de los alimentos y los sabores, como elementos importantes en la comida,

sino tambin en su presentacin, de manera que conjuntan de forma sorprendente el placer para los sentidos (figura 1.43).

Los estmulos de los sentidos no slo son gustativos: se puede jugar igualmente con el tacto (contrastes de temperaturas y texturas), el olfato, la vista (colores, formas, engao visual, etc.), con lo que los sentidos se convierten en uno de los principales puntos de referencia a la hora de crear (El Bulli, 2011, pr.10)

Sin lugar a dudas todos los sentidos son importantes y deben ser tomados en cuenta para el diseo de objetos; la decisin de proporcionar una mayor cantidad de estmulos visuales, olfativos, gustativos y de sonido, depender del concepto del diseo, de un equipo de trabajo donde se encuentra incluido el diseador y por supuesto de la empresa que lo fabricar.


Pg. 26 de 31


45

1.3.3.Propiedadesecolgicasysustentables.

Para iniciar este tema se debe hacer referencia a varios conceptos entre ellos el de ecologa y as, posteriormente, se podrn relacionar con los materiales y el diseo industrial. Sobre la definicin de ecologa Garca (2008) menciona que es el estudio de la distribucin, abundancia e interre-lacin entre los seres vivos y cmo esas propiedades son afectadas por la interaccin entre los organismos y su me-dio ambiente (p.72).

Glosario

EcologaEs el estudio de la distribucin, abun-dancia e interrelacin entre los seres vivos y cmo esas propiedades son afectadas por la interaccin entre los organismos y su medio ambiente.

Productos reciclablesAquellos componentes, materiales, objetos o productos que pueden ser empleados en la fabricacin de un nuevo producto.

Ligas de inters

Pginas electrnicas podrs observar algunos productos que utilizan materiales reciclados o biodegradables

http://www.tododecarton.com.mx/reci-claje.php

http://storyofstuff.org/

http://www.ecodegradables.com/

ciones, se han desarrollado planteamientos, estrategias y conceptos como el diseo sustentable, que se refiere a la planificacin de los diversos diseos industriales que satis-facen las necesidades, pero con la visin de ocasionar el menor dao posible a la naturaleza.

Con la propuesta anterior se han creado productosreciclables(figura 1.45), que son aquellos componentes, materiales, objetos o productos que pueden ser emplea-dos en la fabricacin de un nuevo producto (Garca, 2008).

Figura 1.44 El restaurante El Bulli no slo experimenta con los sabores sus platillos sino tambin con los colores, olores y textu-

ras de la comida.

Figura 1.45 El restaurante El Bulli no slo experimenta con los sabores sus platillos sino tambin con los colores, olores y textu-

ras de la comida.

La interaccin mencionada en la definicin anterior es en referencia a la intervencin que hace el ser humano al transformar su medio cuando crea objetos utilizando los recursos naturales. La creacin de estos objetos daa a la naturaleza (figura 1.44). Con base en esa preocupacin del cuidado del medio ambiente, se han implementado ac-


Pg. 27 de 31

http://www.tododecarton.com.mx/reciclaje.phphttp://www.tododecarton.com.mx/reciclaje.phphttp://storyofstuff.org/http://www.ecodegradables.com/

MAPA

glosarioREC

URSO

SACTIV

IDAD

CONCLU

SIN


46

Dentro de los materiales que son comnmente reci-clados se encuentran los metales: el acero, el cobre, el bronce y el aluminio ; tambin materiales como el cartn y el papel y cermicos como el vidrio, adems de algunos plsticos, principalmente de tipo termoplstico, todos ellos son sometidos a procesos industriales que los convierten nuevamente en materia prima (figura 1.46).

Sabasque?EnMxicoseproducenmsde10Millonesdem3debasuramensualmen-te,depositadosenmsde50miltiraderosdebasuralegalesyclandestinos,queafectandemaneradirectanuestracalidaddevida,puesnuestros recursos naturales son utilizadosdesproporcionalmente, como materias pri-mas que luego desechamos y tiramos con-virtindolosenmaterialesintilesyfocosdeinfeccin.

Fuente: (Buen Rostro, 2010). Reciclaje. Empre-sa Todo de cartn en: http://www.tododecarton.

com.mx/reciclaje.php Consultada: el 18 de abril de 2011.

La reutilizacin de los productos y materiales es otra accin que se ha tomado para extender la vida til de un producto y as reducir el impacto econmico y ambiental que ocasiona la elaboracin de uno nuevo (figura 1.47).

Glosario

Reutilizacin Accin que consiste en proporcionar una mayor utilidad, extendiendo as la vida til de un producto, reduciendo as el impacto econmico y ambien-tal que ocasiona la elaboracin de un nuevo producto.

Figura 1.46 . El vidrio, el papel y los metales son materiales que comnmente se reciclan.

Figura 1.47 . Las tarimas o pallets son ejemplo de un producto que puede reutilizarse y extender su vida til.

El objetivo del reciclado de los materiales se encuen-tra en varios aspectos: el ahorro energtico, el ahorro en el empleo de materias primas y, por supuesto, menor im-pacto en los ecosistemas y sus recursos naturales. Cabe mencionar que existen algunos productos o residuos que, por alguna razn, pueden resultar peligrosos si se encuen-tran en contacto con las personas o bien son algunos que deben tener un tratamiento especial, como los residuos de los hospitales o de algunas industrias.


Pg. 28 de 31

http://www.tododecarton.com.mx/reciclaje.phphttp://www.tododecarton.com.mx/reciclaje.php

MAPA

glosarioREC

URSO

SACTIV

IDAD

CONCLU

SIN


47

Las botellas, envases, empaques, latas y contenedores son ejemplos de objetos que pueden tener un uso distinto para el que fueron creados.

Inclusive puede extenderse la vida til de objetos como tarimas o pallets, utilizados para el soporte y transporte de carga, convirtindose en un mobiliario que satisface nece-sidades.

Otra propiedad de los materiales relacionada con la ecolo-ga es la biodegradabilidad, que consiste en ser un produc-to o material que puede descomponerse o degradarse por la accin de agentes biolgicos como el oxgeno del aire, el agua, el sol y algunas bacterias o microorganismos propios de la naturaleza. En la actualidad algunos empaques o en-volturas contienen la caracterstica de biodegradabilidad e inclusive existen en el mercado ciertos productos con em-paques comestibles.

Figura 1.48 .Las tres erres es una estrategia que debe adop-tarse para minimizar el impacto ecolgico, que ocasiona el ser

humano.

Los principales compuestos de estos empaques son pelculas comestibles hechas con base en protenas, po-lisacridos o grasas, sea cada elemento por separado o varios de ellos combinados. De hecho algunas empaques de galletas y chocolates (M&Ms) ya contienen esta tecno-loga (Quezada, 2006).

Como ejemplo de algunos productos biodegradables se encuentran los hechos con base en fcula de maz, que se han creado con la finalidad de sustituir a los platos, cu-charas, tenedores y vasos de desechables fabricados con polmeros (figura 1.49).

Glosario

Biodegradable Un producto o material que puede descomponerse o degradarse por la accin de agentes biolgicos como el oxgeno del aire, el agua, el sol y algunas bacterias o microorganismos propios de la naturaleza.

Figura 1.49 . ecoDegradables es una de las primeras empresas mexica-nas que ha introducido opciones de productos desechables biodegrada-

bles, elaborados a partir de caa de azcar, bamb y fcula de maz.


Pg. 29 de 31


48

En cuanto a la biodegradabilidad de los po-lmeros se puede decir que cada vez es mayor el desarrollo y la innovacin en este campo; ac-tualmente, esta clase de polmeros se emplea en mayor medida en los empaques de alimentos (figura 1.50), pero sus aplicaciones tambin se dan en el rea mdica.

Las propiedades ecolgicas se encuentran muy relacionadas con el ciclo de vida del producto, que es el conjunto de etapas por las que atraviesa un producto (Garca, 2008), desde que es creado como una idea hasta que finaliza su vida til y se convierte en un desecho o en material para reciclaje y re-manufactura, pasando por los diversos procesos de manufactura y distribucin.

Figura 1.50 . ecoDegradables es una de las primeras em-presas mexicanas que ha introducido opciones de productos desechables biodegradables, elaborados a partir de caa de

azcar, bamb y fcula de maz.

Figura 1.51 . Ciclo de vida del producto: Tomado del libro Garca, P. (2008). Ecodiseo nueva herramienta para la sus-tentabilidad. Mxico: Ed. Designio.

Plsticos biodegradables como el cido po-lilctico, PLA, es un polmero termoplstico, amorfo o semicristalino, que ha sido ampliamen-te estudiado en aplicaciones como la liberacin controlada de frmacos, suturas biodegradables y diferentes implantes para la fijacin de fractu-ras y para la elaboracin de dispositivos vascu-lares (Infante, 2011, pr. 5).

Para el diseo industrial es importante conocer las propiedades ecolgicas para poder disear ob-jetos o productos que no daen a la naturaleza y que extiendan su vida til. Al extender la vida til de los productos se encuentra un beneficio econmico y ecolgico de enormes repercusiones tanto para los usuarios como para las empresas.

Da clic en el botn para visualizar el ciclo de la vida til de un producto.


Pg. 30 de 31


49

Actividad de repaso


Pg. 31 de 31


50

Ejercicio integrador del captulo 1

Captulo 1. Materiales de produccinEjercicio integrador del captulo 1

Pg. 1 de 1


51

Conclusin del captulo 1

Documents

Mapa de - Editorial Digital Tecnológico de Monterrey · uevos Materiales Transformacion y selección de materiales I ... los materiales resultan ser un punto central en el proceso