By TECNOLOGÍA DE LOS MATERIALES Objetivo de los ensayos de materiales: Determinar propiedades del material, ya sea resistencia, ductilidad, tenacidad, etc. Determinar leyes de comportamiento del material bajo distintas situaciones para diseño Poder seleccionar materiales. Modificar materiales en producción para cumplir propiedades deseadas.
Controlar la calidad, verificar el cumplimiento de las especificaciones técnicas requeridas para el uso del material Desarrollar y producir nuevos materiales con distintas características mecánicas De los resultados obtenidos se uede obtener información Cualitativa, que ayud materiales, OF43 describen la estructu y to material en Swipe nent pag general, muestran el propiedad dependie conviene controlar bles sobre una ar las variables que Clasificación y descripción de las principales propiedades de los materiales y su relación con los materiales de construcción: Un adecuado conocimiento de las propiedades de los materiales a utilizar es de fundamental importancia en la construcción, mantenimiento o reparación de una obra. Pero, no menos importante es este aspecto en la etapa de diseño y proyecto de la m. sma. Puede traducirse en una imposibilidad de ejecutar correctamente l diseño previsto y, por lo tanto, en el abandono parcial o total del proyecto.
Propiedades físicas: Dimensiones, formas Densidad y/o peso específico Propiedades acústicas Propiedades ópticas Propiedades eléctricas Propiedades cuya variación no va acompañada de una alteración del material, que se comporta generalmente en forma pasiva frente a la acción del medio que lo rodea. Dimensiones y formas: Con el término dimensiones nos referimos a las medidas que definen el tamaño de un cuerpo. En este aspecto suele tener importancia no sólo el valor mismo de estas dimensiones sino también la regularidad con que se resentan en un grupo de elementos supuestamente iguales. La determinación de la forma implica la comprobación de que un cuerpo responde a un determinado modelo.
Por ejemplo, la planaridad de una superficie puede verse afectada por depresiones o protuberancias. Densidad y/o peso específico: Distinciones entre la masa (propiedad Intrinseca de la materia, independiente del marco de referencia) y el peso de un cuerpo (fuerza correspondiente a la acción de un campo gravitatorio sobre la masa del mismo). Hecha esta salvedad, en lo sucesivo asumiremos como «sinonimos» a los conceptos densidad y peso especifico de un material. Densidad es el cociente entre masa y volumen del cuerpo. El peso específico se expresa en unidades de peso por unidad de volumen, por ejemplo: kg/m3. Para calcularla será necesario determinar sobre una porción del mismo el peso (con una balanza) y el volumen.
Si el volumen responde a una forma geométrica conocida podemos medir sus dimensiones y calcularlo. Si, en cambio, la forma no es regular se determina su volumen mediante el desplazamiento de un liquido en aparatos llamados volumenómetros o mediante el principio de Arquímedes. OBS: el volumen de un mate 2 43 llamados volumenómetros o mediante el principio de OBS: el volumen de un material compacto, sin poros o vacíos (ej. aceros, vidrios, etc. ) se lo llama volumen absoluto o real (Vabs), mientras que si se trata de un material poroso (ej. maderas, hormigones celulares, etc. ) o materiales pulverulentos o disgregados (ej. cementos, cales, arenas, piedra partida, etc. se considera además del volumen absoluto, el volumen aparente o relativo (Vap) que es el que incluye a los poros o vacíos. Porosidad: Es el cociente entre el volumen de poros de un sólido y su volumen aparente total. Los poros contenidos en un material son de dos clases: externos (en comunicación con el exterior) o nternos (inaccesibles desde el exterior). En consecuencia pueden definirse dos tipos de porosidad: la aparente y la absoluta. Contenido de humedad: La cantidad de agua contenida en un cuerpo se expresa generalmente en forma porcentual con respecto a su peso seco: En algunos casos se prefiere referir la cantidad de agua presente al volumen total del cuerpo (en vez de referirla al peso seco).
El contenido de humedad influye considerablemente sobre las restantes propiedades del material (por ejemplo: en las maderas la resistencia mecánica disminuye a medida que aumenta el contenido de humedad). Absorción: Es la cantidad de agua que un material puede incorporar cuando se logra su saturación. Al igual que el contenido de humedad, se expresa en forma porcentual con respecto al peso seco: Permeabilidad: La permeabilidad indica la facilidad con que un material puede ser atravesado por los fluidos (líquidos y gases); siendo usual considerar, e ater 43 puede ser atravesado por los fluidos (líquidos y gases); siendo usual considerar, en el caso de materiales de construcción, la permeabilidad al agua y al vapor de agua.
El paso del agua a través de un material puede producirse por apilaridad, por presión o por ambas causas combinadas. El concepto de permeabilidad no debe confundirse con el de porosidad, ya que un material puede ser muy poroso y no ser permeable, la condición para que un material poroso sea permeable es que los poros tengan comunicación entre sí. Higroscopicidad: Es la propiedad que tienen algunos materiales de absorber agua (generalmente en forma de vapor) del medio que los rodea y modificar su volumen. Propiedades térmicas: Transmisión del calor: El calor, puede transmitirse por tres formas distintas. El fenómeno de transporte por conducción, es a nivel olecular, sin movimiento visible y se da exclusivamente en los sólidos.
La cantidad de calor, que por ejemplo atraviesa un muro homogéneo durante un determinado tiempo, se expresa mediante la siguiente ecuación: El coeficiente de conductibilidad térmica es un indicador de la capacidad de aislación térmica de los materiales. La convección se da en los fluidos (líquidos y gases) y es un fenómeno a nivel macroscópico caracterizado por el movimiento del fluido originado por las diferencias de densidades generadas por los cambios de temperatura, esto es lo que se denominan corrientes convectoras. Finalmente la transmisión por radiación se produce sin la intervención de medio material alguno y a través de ondas.
Reflexión del calor: Los cuerpos pueden clasificarse según su permeabilidad al calor radiante, en atérmanos o s 4 43 calor: Los cuerpos pueden clasificarse según su permeabilidad al calor radiante, en atérmanos o sea impermeables en mayor o menor medida a las radiaciones caloríficas y en diatérmanos a los permeables al calor radiante. La energía absorbida se transforma en calor y aumenta la temperatura en los cuerpos atérmanos. El conocimiento del poder reflejante o de absorción del calor de os diversos materiales tiene gran importancia en la construcción, sobre todo de aquellos que constituyen la envolvente de un edificio (muros, cerramientos y techos) ya que influyen sobre las condiciones de habitabilidad higrotérmica del mismo. Finalmente, es importante destacar que las condiciones de reflexión y absorción del calor de un material, se ven fuertemente influencias por las características superficiales del mismo (color, brillo, etc. Dilatabilidad: Propiedad de los materiales de modificar sus dimensiones con los cambios de temperatura a que se ve sometido, el indicador de esta propiedad es el coeficiente de ilatación de un material, el cual puede ser lineal, superficial o volumétrico, siendo el más usual el coeficiente de dilatación lineal, expresado en mm/mm. 0C, o sea 1/oc. Propiedades acústicas: El sonido se origina por vibraciones que pueden propagarse en el aire o a través de los cuerpos. Al chocar contra un cuerpo puede ser reflejado, absorbido, o ambas cosas a la vez. La determinación del poder reflectante y la capacidad de disipación y transmisión sonora de los materiales se efectúan con el objeto de controlar y regular su intensidad en los ambientes.
Propiedades ópticas: Comportamiento de los materiales en lo que especta a la absorción de I s ap 43 Propiedades ópticas: Comportamiento de los materiales en lo que respecta a la absorción de la luz (lo que define el color de los mismos) y a la transmisión de la luz (en materiales transparentes y traslúcidos). Este aspecto tiene una importancia predominantemente estética (y no técnica) en el diseño. Propiedades eléctricas: Conductividad eléctrica (y por oposición la resistividad) como capacidad de los materiales de permitir el paso de la energía eléctrica a través de su masa, con lo cual se define a un determinado material como conductor o no de la energía léctrica.
Propiedades químicas: Composición química Resistencia a la corrosión y a la oxidación Estabilidad química Composición química: El conocimiento de la composición química de un determinado material tiene importancia ya que la presencia o ausencia de determinados compuestos, puede Influir sobre sus propiedades o bien en su interrelación con otros materiales. Además de la composición cualitativa interesa en muchos casos conocer los porcentajes de cada elemento, ya que ello puede ser determinante para un uso específico. Resistencia a la corrosión y a la oxidación: Los materiales tienen a característica de deteriorarse por la acción del tiempo y de los agentes naturales o artificiales que los rodean. Esta acción hace que las propiedades originales del material vayan cambiando paulatinamente. La oxidación es producida por la acción del oxigeno sobre los metales, fenómeno que se intensifica con la temperatura, o sea que la oxidación es un fenómeno químico.
Se origina una película de óxido sobre la superficie del metal; si esta película es cerrada (no porosa) se transforma en una 6 43 sobre la superficie del metal; si esta película es cerrada (no porosa) se transforma en una capa protectora que impide el vance de la oxidación: es lo que sucede con el aluminio. En cambio si la película de óxido es porosa, el oxígeno penetra carcomiendo los niveles interiores, como en el caso del hierro. La corrosión se distingue de la oxidación por que el agente intensificador es la electrólisis (mecanismo que se desarrolla al entrar en acción el agua, generalmente proveniente de la humedad ambiente), con lo cual la corrosión es un fenómeno electroquímico. Estabilidad química: En general es una propiedad más importante que la anterior.
Interesa la resistencia que opone un material al taque de los agresivos químicos o de la acción ambiental, que pudieran alterar otras propiedades tales como la resistencia a los esfuerzos mecánicos, el pulimento, el color, etc. No siempre la inestabilidad química es distintiva de un proceso perjudicial, ya que precisamente la inestabilidad bajo ciertos estados es lo que caracteriza a determinados materiales de construcción como los aglomerantes. Propiedades mecánicas: Resistencia a los esfuerzos Tenacidad y fragilidad Elasticidad y plasticidad Rigidez Dureza Isotropía Resistencia a los esfuerzos: Mayor o menor grado de oposición ue presenta a las fuerzas que tratan de deformarlo.
Cuando se habla de resistencia de un material es necesario indicar ante qué esfuerzo se trata (tracción, compresión, corte, flexión, torsión). El grado de resistencia se define, para la mayoría de las solicitaciones, como el cociente entre el esfuerzo que se ejerce sobre el cuerpo y la sección (superficie) que soporta dicho cociente entre el esfuerzo que se ejerce sobre el cuerpo y la sección (superficie) que soporta dicho esfuerzo. Las unidades, por lo tanto, son de fuerza por unidad de superficie. Por ejemplo: kg/ cm2, Pa (Pascal = Newton / m2). Tenacidad y fragilidad: Tenacidad se le llama a la medida de la energía requerida para hacer fallar un material. Difiere de la resistencia, que es la medida del esfuerzo requerido para alcanzar la rotura.
Esta cantidad de energía está asociada con la deformación que sufre el material antes de romperse por lo que, a los fines prácticos, podemos decir que un material es tenaz cuando admite una gran deformación antes de la rotura. La capacidad de presentar gran deformación antes de la rotura suele expresarse usualmente además como ductilidad. Por el contrario, entendemos por fragilidad la propiedad de los ateriales de romperse con una pequeña deformación (es decir cuando se requiere una menor cantidad de energía para alcanzar la rotura). Elasticidad y plasticidad: Los materiales sometidos a esfuerzos sufren deformaciones. Si al suprimirse el esfuerzo que produjo la deformación ésta desaparece, se dice que el material es elástico. Por lo tanto la elasticidad es la capacidad de un material de recuperar su forma inicial luego de sufrir una deformación.
En rigor no existen materiales que sean perfectamente elásticos, ya que al recuperarse las deformaciones producidas queda na cierta parte llamada deformación permanente o residual. Sin embargo cuando estas deformaciones residuales son de magnitud suficientemente reducida el material es considerado elástico dentro de ciertos límites. La plasticidad es el concepto contrario a es considerado elástico dentro de ciertos límites. La plasticidad es el concepto contrario al de elasticidad: un material es plástico cuando mantiene la deformación después de haber eliminado el esfuerzo que la produjo (sin que se note pérdida apreciable de cohesión en el material, es decir sin que sobrevenga la rotura). En función de los conceptos anteriores se habla de deformaciones elásticas y deformaciones plásticas.
En general, en un proceso de carga continua de un material se presenta un período o zona de deformaciones elásticas seguido por un periodo plástico. Rigidez: La rigidez tiene que ver con la magnitud o importancia de la deformación que ocurre bajo la acción de los esfuerzos dentro del período de deformaciones elásticas. La rigidez se mide por el módulo de elasticidad; cuanto mayor es este coeficiente más rigido es el material (indica que se requiere un mayor esfuerzo para lograr una determinada deformación). No existe ninguna medida de la rigidez en el período plástico. Dureza: Esta propiedad indica la resistencia a la penetración que tienen los materiales sólidos en su superficie.
Existen diversos procedimientos de ensayo que permiten obtener un resultado expresado generalmente en función de una escala convencional (no se trata, por lo tanto de un valor absoluto como el de una resistencia a la tracción o a la compresión, sino de un valor relativo dentro de la escala adoptada). Isotropía: Esta propiedad, que en rigor no podemos considerarla sólo como una propiedad mecanica, indica que el material posee as mismas propiedades cualquiera sea la dirección en que se las considere, con lo cual se lo denomina isótropo. Por el contr 43 cualquiera sea la dirección en que se las considere, con lo cual se lo denomina isótropo. Por el contrario un material es anisótropo cuando sus propiedades varian conforme sea la dirección considerada, un ejemplo típico de material anisótropo lo constituye la madera.
Propiedades tecnológicas: Propiedades de separación Propiedades de agregación Propiedades de transformación Estas propiedades, que no detallamos en particular por su gran número, son las que permiten a los materiales recibir las formas equeridas para su empleo, desde su elaboración hasta su posicionamiento definitivo en obra. En este procesamiento de los materiales entran en juego las propiedades de separación, agregación y transformación, asociadas a las respectivas operaciones. Operaciones de separación son aquellas destinadas a dar la forma y el tamaño requerido al material cortándolo, separándolo o dividiéndolo (por ejemplo: operaciones de corte, trituración, etc. ).
Las operaciones de agregación, por el contrario, están destinadas a la unión de materiales de la misma o distinta especie, por edios físicos, químicos o mecánicos (por ejemplo: los procesos de soldadura, pegado con adhesivos, etc. ). Finalmente las operaciones de transformación consisten en modificar la forma del material sin agregados ni supresiones. Aqui entran en juego propiedades como la forjabilidad (facilidad con que puede conformarse un material mediante golpes), la maleabilidad (facilidad de reducir un material a láminas delgadas), la ductilidad (posibilidad de extender un material reduciéndolo a hilos), etc. Las propiedades tecnológicas se valoran generalmente con ensayos cualitativos, a diferen 10 43
