Tema 8 Otros Materiales

TEMA 8: OUTROS MATERIAIS DE USO INDUSTRIAL 1

TECNOLOXIA INDUSTRIAL I IES AQUIS CELENIS

Tema 8 : Outros materiais de uso industrial

A.- A MADEIRA

1.- INTRODUCCIÓN

Dende a antigüidade, os seres humanos empregaron todo o que a natureza poñía ó seu alcance para mellorar as súas condicións de vida. Entre estes elementos destaca a madeira. Entre as súas aplicacións destaca: construción de ferramentas, útiles de traballo, armas,... e dende a aparición do lume, o seu emprego como combustible.

A madeira é unha substancia dura e fibrosa formada por celulosa, lignina, resina, amidón, tanino e azucres. A madeira é o material que obtemos dos troncos e das ramas das árbores. Basicamente o tronco está formado por fibras celulosas nun 50-60% e por lignina nun 15-30%. Na actualidade as súas aplicacións son moi variadas: construción de mobles, portas, ventas, vigas, en estruturas para a construción de vivendas, estruturas para a minería, barcos, instrumentos de música, fabricación de pasta de papel, ...

1.1.- O TRONCO

Observando a sección transversal dun tronco, vemos que presenta unha serie de aneis concéntricos e irregulares que indican as diferentes etapas que a árbore experimentou ó longo do seu crecemento. Estes aneis, permítennos coñecer a súa idade e algunha circunstancias que sufriu durante a súa existencia, como períodos de seca ou de abundancia de choivas. En xeral, cada anel corresponde a un ano de crecemento da árbore.

Durante a primavera e o verán a árbore experimenta un ritmo diferente de crecemento, reflectido en cada anel polos distintos tipos de madeira.

Da sección transversal dun tronco podemos distinguir diferentes zonas:

Cortiza: é a capa exterior da árbore que o protexe dos efectos atmosféricos.

Líber: é o conxunto de células condutoras da sabia descendente.

Albura: é o conxunto de células condutoras de sabia ascendente. É a madeira en formación do último ano, moi esponxosa e normalmente ten unha cor máis clara que o cerna (“duramen").



Cerna: é o conxunto de células lignificadas que serven como soporte á árbore.

Medula: forma o anel central do tronco, máis escuro, e nalgunhas árbores difícil de distinguir a causa das substancias resinosas que contén e impiden a súa putrefacción.

2.- O TRONCO

O proceso industrial de obtención da madeira segue os seguintes pasos:

Tala: a tala das árbores faise nas zonas destinadas á explotación forestal e consiste en facer unha selección das árbores en función da idade, cortar os troncos pola base e derribalos. A mellor época de tala é a finais do inverno, antes de que comece a primavera e o novo período vexetativo da árbore. Nesta época, a actividade da sabia é practicamente nula, o que permite que os tecidos non se alteren, e a cortiza poda separarse con facilidade da albura. Desta forma conseguimos que os insectos xilófagos apenas ataquen a madeira.

Descortizado: é un proceso que consiste en eliminar do tronco a cortiza e as ramas.

Tronzado: consiste en serrar o tronco de forma lonxitudinal para conseguir un aproveitamento óptimo. As labras que se producen no serrado empréganse na fabricación de aglomerados e derivados da construción.



Secado: para poder traballar a madeira con garantías, é preciso que o secado se faga correctamente, xa que as diferenzas no grao de humidade poden producir dilatacións, si é absorbida, ou contracción si a desprende, o que pode provocar a formación de fendas ou deformacións. Os procedementos empregados para o secado da madeira poden reducirse a tres:

Secado natural: faise ó aire libre co obxectivo de reducir a cantidade de auga que contén. Os troncos unha vez torados apílanse, de forma que o aire poda circular ó seu arredor para facilitar o secado.

Secado natural acelerado: para facilitar a eliminación da sabia, os troncos somérxense en auga durante tres ou catro semanas. Esta disolve a sabia e ocupa o seu lugar, e posteriormente cando se seca ó aire, a auga evaporase con maior rapidez resultando nunha menor duración no tempo de secado.

Secado artificial: consiste en facer circular aire quente humedecido con vapor de auga en compartimentos nos que previamente apilamos a madeira verde.



3.- CLASIFICACIÓN DA MADEIRA

Atendendo a dureza e a flexibilidade da madeira, esta pode clasificarse en: moi dura, dura, branda e moi branda.

As madeiras moi duras e duras resérvanse para mobles e fabricación de ferramentas. As brandas, para a carpintería en xeral e as moi brandas (árbore de crecemento máis rápido) para fabricar pasta de papel.

Moi duras: azobé, ébano, boj, amendoeira, aciñeira , ... Duras: cerdeira ,faia, nogueira, castiñeiro, carballo, pereira, ... Brandas: bidueiro, abeto, ameneiro, pino, ... Moi brandas: chopo, salgueiro, balsa, ...

4.- PROPIEDADES.

Entre as propiedades da madeira, estudaremos as de carácter organoléptico e as propiamente físicas.

4.1.- PROPIEDADES ORGANOLÉPTICAS.

Cor: a cor é importante en función do uso da madeira, xa que determina a súa selección en función do destino final. A madeira de pino ten unha cor mel alaranxada, aínda que pode presentar diferentes tonalidades en función da variedade de pino. A madeira de carballo, aciñeira, castiñeiro, pereira e maceira é de cor pardo. A madeira de caoba e eucalipto é de cor avermellada. A madeira de ébano é de cor negra, a de urce e chopo de cor branco e a de boj de cor crema.

Recendo: é unha característica propia deste material e que é diferente en cada tipo de madeira. Por exemplo, o cedro, de recendo agradable ós humanos é un repelente mortal para os insectos (caixas de madeira de tabaco e algúns lapis).

4.2.- PROPIEDADES FÍSICAS.

A madeira é un material lixeiro e a súa densidade é menor que a da auga, por isto, flota. Ó ser un material poroso a súa estrutura presenta a capacidade de absorber auga, o que modifica o seu peso. É un bo illante do frío, do calor e da electricidade, si esta seca ou contén moi pouca auga. Resiste ben os esforzos de flexión e compresión, polo que se emprega para a construción de vigas, barcos, ...

Entre as características físicas destacamos:

Dureza: a dureza dunha madeira depende da cohesión das fibras e da estrutura. As madeiras fibrosas son as máis duras e as porosas, as máis brandas. Unha mesma árbore non ten todas as partes igual de duras: a cerna sempre é mais dura que a albura, e a albura máis dura que a cortiza. A dureza



aumenta cando a madeira se seca. En xeral, as madeiras duras son máis apreciadas que as brandas.

Flexibilidade: é a propiedade que teñen algunhas madeiras de dobrarse ou de curvarse no sentido lonxitudinal das súas fibras, sen romperse. A madeira verde, húmida e quente é máis flexible que a seca. As madeiras vellas ou secas non admiten presións nin un exceso de carga, en cambio, as madeiras verdes teñen un límite superior de flexibilidade.

Densidade: a densidade da madeira é a relación que hai entre o seu peso e o seu volume. O maior ou menor grao de humidade da madeira debe ser tido en conta xa que pode modificar a seu volume e o seu peso. Normalmente, faise constar a densidade da madeira cando está verde (máxima humidade) e cando está seca (mínima humidade). A densidade da madeira soe expresarse en kg/dm3.

4.3.- PROPIEDADES MECÁNICAS.

As propiedades mecánicas da madeira están determinadas pola resistencia que esta ofrece a diferentes tipos de esforzos. Como vimos a madeira ten unha estrutura fibrosa, na que as células agrúpanse en sentido paralelo ó eixo do tronco. Esta configuración confírelle un comportamento anisótropo, é dicir, a súa resistencia mecánica é diferente segundo que o esforzo a resistir se faga en dirección paralela ou perpendicular ó sentido das fibras.

Todas as madeiras traballan mellor a tracción e a compresión cando o esforzo é paralelo ó sentido da fibra, pero non ocorre o mesmo cando a solicitación é a cortante, onde as madeiras traballan mellor cando o esforzo de cizalladura é normal (perpendicular) ó sentido da fibra. En canto a resistencia ós esforzos de flexión, en xeral os resisten ben e algunhas admiten o dobrado.

5.- FORMAS COMERCIAIS.

Para poder aproveitar a madeira ó máximo, a partir dela fabrícanse materiais en formas comerciais diversas como: listóns, molduras, chapas, chapados, taboleiros macizos, taboleiros enlistonados, taboleiros contrachapados, taboleiros aglomerados, taboleiros DM, ...

Listóns e molduras.

Teñen forma lonxitudinal e podémolos atopar nunha gran variedade de formas xeométricas. As molduras son listóns de diferentes formas decorativas que se empregan para a realización de acabados.

Chapados.

De pouco grosor, comercialízanse en forma de láminas moi delgadas de madeira maciza coñecidas co nome xenérico de chapas, para aproveitar ó máximo as madeiras de gran calidade. Obtéñense por diferentes procedementos:



o Corte dun semitoro con coitela perpendicularmente á dirección das fibras.

o Corte rotativo dun tronco con coitela. o Corte dun tronco con serra.

As chapas de madeiras nobres empréganse para revestir taboleiros aglomerados ou contrachapados ou outras madeiras macizas máis correntes e de calidade menor.

Taboleiros macizos.

Son taboleiros formados por unha serie de listóns encolados uns con outros e cunha chapa en cada unha das caras do taboleiro. Son máis lixeiros que os aglomerados de madeira.

Taboleiros contrachapados.

Son taboleiros formados por varias chapas de madeira encoladas unhas con outras, cruzadas no sentido das vetas, de forma que se compensen as forzas entre si, para dar consistencia, estabilidade e evitar deformacións. É preciso que o seu número sexa impar (3, 5, 7, ...) e que a dirección do veteado das caras exteriores sexa a mesma.

Madeira aglomerada.

O principio do aglomerado baséese no desfibramento ou torado previo da madeira, e no prensado e encolado posterior que a converte nun taboleiro. Mediante esta técnica conséguese un aproveitamento máximo da madeira xa que o aglomerado é máis económico que a madeira maciza. A madeira aglomerada presenta ademais algunha vantaxes: non se rela (“carcome”) e posúe unha estrutura uniforme en toda a superficie.

Taboleiros DM.

Están constituídos polas fibras da madeira, previamente emboutada ou arromada, fortemente apertadas e compactas e unidas mediante unha resina sintética. Estes taboleiros pódense cravar, serrar, cepillar e tradear, admiten ben a pintura, son flexibles e non se rachan, son bos illantes, non se podrecen nin relan e polo seu aspecto parecen máis unha materia sintética que unha madeira.



B.- MATERIAIS PÉTREOS E CERÁMICOS

1.- INTRODUCIÓN.

A pedra é un corpo mineral sólido e duro, non metálico, que presenta unha composición moi variada. Ademais de minerais como o cuarzo, o feldespato, a mica, a cal, etc. contén sales e óxidos metálicos, ós que deben en gran parte a súa coloración.

2.- A PEDRA.

É sen dúbida un dos materiais máis empregados ó longo da historia, obtida da propia natureza e formada por un conxunto de minerais cunha composición que determina a súa calidade. Unha das principais características é a resistencia ás condicións medio ambientais ( acción do Sol, da humidade, do calor, o frío,...) e presenta unha gran resistencia á compresión. Como inconvenientes presentan un alto custo de extracción e transformación, a pouca resistencia á tracción. Caracterízase por presentar pouca plasticidade, alta fraxilidade e moita dureza. Tamén presenta un elevado peso específico e polo tanto, o seu peso condiciona as súas aplicacións.

Dentro da pedra, podemos distinguir a pedra natural, obtida directamente da natureza xeralmente en forma de bloques, e despois en función da aplicación cortase, púlese e dáselle a forma final desexada; e a pedra artificial. A pedra artificial é unha peza con aspecto de pedra natural, fabricada con morteiro e áridos seleccionados pola súa medida ou cor, unidos entre si con cemento. Pódese fabricar en distintas formas segundo o molde empregado. O bloque de formigón é unha pedra artificial, de variadas dimensións e de maior tamaño que os ladrillos. Emprégase na construción de paredes, muros, piares,... Tamén se emprega a pedra artificial como revestimento de edificios para mellorar o seu acabado.

3.- ÁRIDOS.

Son elementos non aglomerantes empregados nos conglomerados para formigón, morteiro ou pavimentación. Empréganse áridos con grao de diferente tamaño, obtidos en xeral, a través de pedra triturada. Mediante unha criba selecciónanse en función do seu diámetro. En función disto, clasifícanse en gravas e areas.

3.1.- ÁRIDO FINO: AREAS.

Son pequenos graos obtidos pola disgregación das rocas, e posteriormente, pasados por unha criba de malla de ata 6 mm de diámetro. Obtéñense de forma natural como a area de río, ou artificial, mediante trituración e posterior cribado de gravas nunha canteira.



3.2.- ÁRIDO GROSO: GRAVAS.

Denomínase árido groso ós anacos de pedras pequenos formados por grava ou pedras trituradas, seleccionadas segundo o seu tamaño. En función do seu tamaño denomínanse: grava (pedras de 3 a 7 cm), gravilla (pedras de 2 a 3 cm), ollo de perdiz (graos de 4 a 10 mm), garbancillo (graos de 1 a 1’5 cm),...

4.- O VIDRO.

É unha materia amorfa que carece de estrutura cristalina. Trátase dunha substancia que presenta unha densidade media (2’5 kg/dm3) e obtense a partir dunha mestura de elementos vitrificantes, sílice ou óxido de boro, elementos fundentes e elementos estabilizadores (cal). É unha substancia mal condutora do calor e da electricidade, non é porosa e resiste á acción dos axentes químicos ordinarios. Para mellorar o seu illamento do Sol e da calor, fabrícanse vidros dobres cunha cámara intermedia pechada hermeticamente.

4.1.- PROCESO DE FABRICACIÓN DO VIDRO.

Consta das seguintes fases:

Selección das materias primas: determina as propiedades físico-químicas, as aplicacións e a calidade desexada. En xeral, trátase de eliminar as impurezas. As materias primas máis empregadas son:

o Vitrificantes: sílice, roca calcárea, sosa e vidro reciclado. o Colorantes: óxidos de metais que dan o vidro a cor desexada. o Fundentes: emprégase o bórax que aporta unha homoxeneización da

mestura e anula as tensións ó solidificarse o vidro. Trituración e mestura das materia primas que con conducidas ó alimentador do

forno. Quentamento no forno: quentase ata alcanzar un estado pastoso a unha

temperatura próxima a 1500 ºC. Conformación: dáselle a forma desexada empregando diferentes técnicas. Tratamento: para mellorar as súas características mecánicas e o acabado final.

5.- MATERIAIS CERÁMICOS.

Inclúen os elementos fabricados a partir de materiais terrosos cocidos. As materias primas son principalmente a arxila ou o caolín polas súas calidades plásticas e refractarias. Empréganse tamén aditivos como a area, o cuarzo, ... ; fundentes (feldespatos, bauxita, ...) e materias colorantes (compostos metálicos).



5.1.- CERÁMICOS POROSOS.

Son todos aqueles nos que a pasta non sufriu vitrificación e polo tanto, o cuarzo non chega a fundirse coa area. Con esta técnica fabrícanse obxectos de barro, material refractario, loza fina, ... Como característica a súa fractura é terrosa, e son permeables a gases e líquidos.

5.2.- ARXILAS COCIDAS.

A materia prima empregada para a fabricación de elementos cerámicos como baldosas, tellas, ladrillos, .... é a arxila, que seleccionada e mesturada con auga, obtén un grao de plasticidade adecuado. A continuación dáselle á peza a súa forma final, e posteriormente deixase secar ó aire libre ou con ventilación forzada. Despois cócese nun forno a temperaturas comprendidas entre os 800 e os 1400 ºC. A cor vermella ven dada polo óxido de ferro que ten a arxila.

5.3.- CERÁMICOS IMPERMEABLES.

Cando se lle da forma ó produto, vitrifícase a altas temperaturas. A base común das pastas cerámicas é a arxila e o seu tipo principal o caolín, empregado na produción de obxectos de barro brancos, loza fina e porcelana. Son impermeables e a súa dureza é maior.

6.- MATERIAIS AGLOMERADOS E MORTEIROS.

Son materiais obtidos da propia natureza, nos que ten lugar un proceso químico que fai variar as súas características. Como exemplos temos o xeso, escaiola, a cal, os cementos, ...

Os aglomerados son materiais capaces de mesturarse con outros. Cando se mesturan con auga e se secan, endurécense e adquiren unha consistencia pétrea.

6.1.- O XESO.

É un sulfato cálcico hidratado que se atopa na pedra de xeso en diferentes formas. Unha vez triturado e calcinado convértese en distintos produtos que se empregan na construción. É un morteiro simple, posto que soamente se amasa con auga e emprégase en aplicacións interiores.

6.2.- A CAL.

É un produto resultante da calcinación das pedras calcarias. Emprégase para fabricar morteiros.



6.3.- O CEMENTO.

É un material obtido despois da trituración dos bloques de roca calcaria con arxilas sometidas a unha cocción superior a 1450 ºC. Podemos atopalo no mercado baixo a forma de:

Cemento portland: é o mais empregado para fabricar morteiros e formigóns. O proceso de obtención está baseado na pedra calcaria e na arxila. A mestura tritúrase, calcínase a unha temperatura de 1400-1500 ºC e o produto extraído, denominado clínker, arrefriase para mesturalo finalmente cunha proporción de xeso en po.

Cemento branco: emprégase para acabados así como para fabricar morteiros de cor.

Cemento cola: é un material de unión que traballa como unha pasta que pega baldosas, zócalos, ...

6.4.- O MORTEIRO.

É a pasta elaborada con cemento, area e auga. Ten un aspecto pastoso e é un material empregado para unir e fixar diferentes elementos cerámicos.

6.5.- O FORMIGÓN.

É unha mestura de cemento, area, grava e auga que presenta un aspecto pastoso. Unha vez obtido, deixase un tempo prudencial ata que endureza, coñecido como fraguado. É un material cunha resistencia á compresión moi elevada, pero escasa resistencia á flexión é tracción.

6.6.- O FORMIGÓN ARMADO.

Para mellorar a súa resistencia á flexión e tracción engádense barras de aceiro ó formigón. Como vantaxe, o formigón armado pode adaptarse a calquera forma proxectada mediante o emprego de encofrados.

6.7.- O FORMIGÓN PRETENSADO.

É un formigón armado con barras de aceiro sometidas a un esforza de tracción previo ó endurecemento. De calidade superior resiste mellor os esforzos de flexión.

6.8.- O FIBROCEMENTO.

É un dos principais prodctos auxiliares da construción, coñecido popularmente como uralita. Consiste nunha mestura de cemento e po de amianto.

Documents

Tema 8 Otros Materiales