SEMANA 1

Material de construcción

Un material de construcción es una materia prima o con más frecuencia un producto manufacturado, empleado en la construcción de edificio u obras de ingenieria civil.

Orígenes

Desde sus comienzos, el ser humano ha modificado su entorno para adaptarlo a sus necesidades. Los materiales naturales sin procesar (arcilla , arena, marmol) se suelen denominar materia primas, mientras que los productos elaborados a partir de ellas (ladrillo vidrio) se denominan materiales de construcción.

Por este motivo, es posible encontrar un mismo material englobado en distintas categorías: por ejemplo, la arena puede encontrarse como material de construcción (lechos o camas de arena bajo algunos tipos de pavimento).

PROPIEDADES TERMICAS

Calor especifico  especifico de un material.-

cantidad de energía necesaria para aumentar en 1 ºC la temperatura de 1 kg de material. Indica la mayor o menor dificultad que presenta una sustancia para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor. Los materiales que presenten un elevado calor específico serán buenos aislantes. Sus unidades del Sistema Internacional son J/(kg·K), aunque también se suele presentar como kcal/(kg·ºC); siendo 1 cal = 4,184 J. Por otra parte, el producto de la densidad de un material por su calor específico (ρ · C) caracteriza la inercia térmica de esa sustancia, siendo esta la capacidad de almacenamiento de energía.

Capacidad Calorífica.- 

Es la relación que existe entre la temperatura y el contenido de calor de un material.

Calor Específico de un material.- Se define como la relación entre la capacidad calorífica del material y la del agua.

Calor de fusión y de vaporización.-

Los cuales implican un cambio dentro del material que pasa de una estructura atómica o molecular a otra.

Expansión Térmica.- Esta se produce normalmente durante el calentamiento de un material, se debe a las vibraciones térmicas más intensas de los átomos.

Conductividad Térmica (K).- 

Es la constante de proporcionalidad que relaciona el flujo de calor Q y el gradiente térmico, ∆T/∆x.

 Q    =     K*((T2–T1)/(X2-X1))

Conductividad y resistividad.-

La conductividad depende del número de portadores, la carga de c /u y la movilidad del portador de carga. La conductividad es recíproco de la resistividad ρ.

 Ρ-1  = s = hqm

Reflexión de calor.-

 Los cuerpos según la permeabilidad al calor  se pueden clasificar en:

Atérmanos o atérmicos: son aquellos que aumentan de temperatura cuando un flujo de energía calorífica radiante la atraviesa o sea son impermeables en mayor o menor grado de las radiaciones caloríficas.

Las mayores absorciones ocurren con el color negro y las mejores reflexiones con el color blanco.

Diatérmicos.

 Son aquellos cuerpos o materiales que tienen la propiedad de la reflexión de la luz y a su vez dan paso con mucha facilidad al calor.

PROPIEDADES ACÚSTICAS.

Transmisión y Reflexión del sonido.-

 Esta propiedad es originada por vibraciones continuas de frecuencias relativamente bajas y puede propagarse por el aire o a través de los cuerpos sólidos y líquidos.

La porosidad está relacionada a la capacidad de absorber y aislar el sonido según su intensidad.

PROPIEDADES OPTICAS

Color.-

 Al ingeniero le  interesa el color como componente arquitectónico del diseño de las estructuras y es usado como elemento decorativo.

Además permite realizar las combinaciones de figura y fondo de los panoramas elevados o isométricos de una obra, también mejora la visualización de los tonos de luz y sombra en el diseño.

Reflexión de la luz.-

 La luz al igual que el color y el sonido es un fenómeno vibratorio de frecuencias y velocidades relativas según la superficie donde se desplaza.

Transmisión de la luz.- 

Estudia la cantidad y forma, de luz que pasa a través de un cuerpo, su modificación y composición, depende del ángulo de incidencia y volumen de la superficie que atraviesan haciendo que cambie de dirección y velocidad generando la impresión del color sobre el material. A estos fenómenos se les conoce como Refracción y Difracción de la luz.

PROPIEDADES QUÍMICAS

Aquellas características íntimas de un material, donde los átomos se enlazan según la estructura que poseen generando fuerzas de cohesión ó repulsión, además la distribución molecular que permite su organización física.

Composición Química.-

 A la ausencia de ciertos elementos o la presencia de otros en la composición química pueden cambiar las características y propiedades en función de las condiciones de fabricación o utilización  del material.

Estabilidad Química.-

 Es una de las propiedades más importantes de los materiales puesto que interesa la resistencia del material al ataque de agentes agresores que pueden alterar sus propiedades ya sea la resistencia, dureza, desgaste, color, etc.

PROPIEDADES MECÁNICAS

Resistencia.- 

Es una medida del esfuerzo necesario para romper un material.

Esta dada por la siguiente formula:

R=F/A   (Kg/cm²⁾

Resistencia a la tracción:

cuando las fuerzas aplicadas a un cuerpo tienden a producir alargamiento en las fibras del cuerpo.

Resistencia a la compresión: consiste en aplicar las cargas para acortar la distancia del material.

Tenacidad.-

 Es una medida de la energía necesaria para romper un material.

Elasticidad.- Es la propiedad de recuperar su forma y dimensiones cuando la fuerza deja de actuar.

Plasticidad.-

 Es la propiedad de mantener la deformación permanente después de desaparecer la carga.

Isotropía.- 

Está relacionada con la elasticidad. Es la propiedad de la cual las condiciones o características de elasticidad se manifiesta de igual medida en cualquier dirección donde se presenta la deformación.

Rigidez.-

 se dice que una parte estructural es rígida si soporta un gran esfuerzo con una deformación relativamente pequeña.

El módulo de elasticidad de un material es una medida de su rigidez.

Dureza.-

 Resistencia de un material a la penetración de su superficie.

Ductilidad.- 

Es la deformación plástica antes de la ruptura, puede expresarse como Elongación.

       También tiene que ver con la reducción del área de los materiales en el punto de fractura. Los materiales altamente dúctiles se reducen mucho en su sección transversal antes de romperse. Está reducción del área es una medida de “Contracción” Plástica.

Deformación.- 

Es esencia proporcional al esfuerzo, es reversible, después de eliminar el esfuerzo la deformación desaparece.

Módulo Elástico (Módulo de Young).- 

Es una medida de fuerzas de unión interatómica, el Ingeniero debe estar completamente familiarizado a esta propiedad ya que se relaciona directamente con la rigidez de sus diseños de ingeniería.

Deformación Plástica.- Este tipo de deformación no es reversible. Por Ejemplo: Durante la fabricación de varillas de acero donde se produce primero un hilo liso de metal para luego transformarlos en lo que todos conocemos.