UNIVERSIDAD LAICA ELOY ALFARO DE MANABI
ESTUDIANTE:
Luis Ángel Rivas López.
PROFESORA:
Ing. Alexievna Alexieva Tatiana.
MATERIA:
Ciencia de los Materiales.
CARRERA UNIVERSITARIA:
Ingeniería Marítima.
Manta – Ecuador 08/09/2023.
INFLUENCIA DE EFECTOS AMBIENTALES SOBRE EL
COMPORTAMIENTO DE LOS MATERIALES.
“La ciencia e ingeniería de materiales es un campo interdisciplinario que estudia y
manipula la composición y estructura de los materiales a través de escalas de longitud
para controlar las propiedades de los materiales por medio de la síntesis y el
procesamiento. El término composición se refiere a la constitución química de un
material. Por su parte, el vocablo estructura se remite a la descripción del arreglo de los
átomos, es decir, cómo se observa a diferentes niveles de detalle. Los científicos e
ingenieros de materiales no sólo se enfocan en el desarrollo de materiales, sino también
en su síntesis y procesamiento en los procesos de manufactura relacionados con la
producción de componentes.” (Donal A. , Wendelin W. , 2017)
Desde un punto de vista funcional, entendemos por material a todo aquello que el ser
humano necesita para construir cosas. Esta definición incluye fundamentalmente a los
sólidos, pero también a líquidos y gases, utilizables en situaciones más específicas. En
realidad, cualquier materia prima utilizada por una industria podría ser incluida dentro
de esta clasificación, pero usaremos la palabra material en sentido restringido pensando
en aquellos materiales cuyas propiedades no sean un estricto reflejo de las que poseen
los elementos que lo componen. Consideraremos entonces en particular, aquellos
materiales en los cuales la manera de estructurarse sus elementos en cuerpos
macroscópicos, los tratamientos que pueden utilizarse durante su elaboración o la
agregación fisicoquímica de distintos elementos, sean condicionantes de las propiedades
que luego se obtienen.
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“Los materiales desempeñan un papel fundamental en nuestra vida cotidiana, desde
la construcción de edificios hasta la fabricación de dispositivos electrónicos. Sin
embargo, estos materiales no existen en un vacío, sino que están expuestos a una
variedad de condiciones ambientales que pueden afectar su comportamiento y
propiedades. La influencia de los efectos ambientales sobre los materiales es un campo
de estudio crucial en la ciencia de materiales y la ingeniería.” (Wenceslao G. , Héctor
L., 2002)
CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES:
“Los materiales sólidos se clasifican en tres grupos: metales, cerámicas y polímeros.
Este esquema se basa en la composición química y en la estructura atómica. Por lo
general, la mayoría de los materia les encajan en un grupo u otro. aunque hay materiales
intermedios. Además, existen otros dos grupos de importantes materiales técnicos:
materiales compuestos y semiconductores. Los materiales compuestos constan de
combinaciones de dos o más materiales diferentes, mientras que los semiconductores se
utilizan por sus extraordinarias características eléctricas.” (William D. , Callister Jr,
2017)
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Metales: Normalmente los materiales
metálicos son combinaciones de elementos
metálicos. Tienen gran número de electrones
deslocalizados que no pertenecen a ningún
átomo en concreto. La mayoría de las
propiedades de los metales se atribuyen a estos electrones. Los metales conducen
perfecta- mente el calor y la electricidad y son opacos a la luz visible: la superficie
metálica pulida tiene apariencia lustrosa. Además, los metales son resistentes. aunque
deformables, lo que contribuye a su utilización en aplicaciones estructurales.
Cerámicas: Los compuestos químicos
constituidos por metales y no metales
pertenecen al grupo de las cerámicas, que
incluye minerales de arcilla, cemento y vidrio.
Por lo general se trata de materiales que son
aislantes eléctricos y térmicos y que a elevada temperatura y en ambientes agresivos son
más resistentes que los metales y los polímeros. Desde el punto de vista mecánico, las
cerámicas son duras y muy frágiles.
Polímeros: Los polímeros comprenden
materiales que van desde los familiares
plásticos al caucho. Se trata de compuestos
orgánicos, basados en el carbono, hidrógeno y
otros elementos no metálicos caracterizados
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por la gran longitud de las estructuras moleculares. Los polímeros poseen densidades
bajas y extraordinaria flexibilidad.
Materiales compuestos: Se han diseñado
materiales compuestos formados por más de un
tipo de material. La fibra de vidrio que es vidrio en
forma filamentosa embebido dentro de un material
polimérico es un ejemplo familiar. Los materiales
compuestos están diseñados para alcanzar la mejor
combi nación de las características de cada componente. La fibra de vidrio es
mecánicamente resistente debido al vidrio, y flexible debido al polímero. La mayoría de
los materiales desarrollados última men te son materiales compuestos.
Semiconductores: Los semiconductores
tienen propiedades eléctricas intermedias entre
los conductores y los aislantes eléctricos. Las
características eléctricas de los
semiconductores son extremadamente
sensibles a la presencia de diminutas concentraciones de átomos de impurezas. Estas
concentraciones se deben controlar en regiones espaciales muy pequeñas. Los
semiconductores posibilitan la fabricación de los circuitos integrados que han
revolucionado, en las últimas décadas las industrias electrónicas y de ordenadores.
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EFECTOS AMBIENTALES:
Hace refiere a la interacción entre los
materiales y su entorno o ambiente
circundante, lo que puede tener un
impacto en las propiedades y el
comportamiento de los materiales.
Estos efectos ambientales pueden ser causados por una variedad de factores, incluyendo
cambios en la temperatura, la humedad, la radiación, la exposición a productos
químicos y la corrosión, entre otros.
En términos más simples, implica cómo las condiciones y el ambiente en el que se
encuentran los materiales pueden afectar su rendimiento y durabilidad. Los efectos
ambientales pueden ser tanto beneficiosos como perjudiciales, dependiendo del contexto
y del tipo de material.
“Con frecuencia, las relaciones estructura-propiedad de los materiales fabricados con
componentes son influidas por el entorno al que el material está sometido durante su
uso. Esto puede incluir la exposición a altas o bajas temperaturas, esfuerzos cíclicos,
impacto súbito, corrosión u oxidación. Estos efectos deben considerarse en el diseño
para asegurar que los componentes no fallen de forma inesperada.” (Donal A.
,Wendelin W. , 2017)
Efectos de la Humedad: La humedad es uno
de los factores ambientales más significativos
que pueden afectar a los materiales. La
absorción de humedad puede llevar a
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cambios en la estructura cristalina de los materiales, lo que afecta su resistencia y
dureza. Los materiales poliméricos, como los plásticos, son especialmente susceptibles
a la degradación por la humedad. La exposición prolongada a la humedad puede
provocar agrietamiento, hinchamiento y pérdida de propiedades mecánicas.
Efectos de la Radiación: La radiación, ya sea en
forma de radiación ionizante (como rayos gamma)
o radiación no ionizante (como la radiación
ultravioleta), puede tener un impacto significativo
en los materiales. La radiación puede inducir daño
en la estructura molecular y provocar la degradación de las propiedades de los
materiales, especialmente en polímeros y compuestos orgánicos. Esto es especialmente
relevante en aplicaciones espaciales y nucleares.
Efectos de la temperatura: La
temperatura también desempeña un papel
crucial en el comportamiento de los
materiales. Los materiales metálicos, por
ejemplo, pueden experimentar cambios en
su estructura cristalina a altas temperaturas, lo que puede afectar su resistencia y
ductilidad. Por otro lado, a bajas temperaturas, los materiales poliméricos pueden
volverse frágiles. Además, las fluctuaciones térmicas repetidas pueden causar fatiga en
los materiales.
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Efectos de la Corrosión: La corrosión es un
proceso químico que involucra la
degradación de metales debido a la
interacción con su entorno, particularmente
con sustancias corrosivas como agua y oxígeno. La corrosión puede debilitar estructuras
metálicas, reduciendo su vida útil y resistencia. La elección de materiales resistentes a la
corrosión es fundamental en la industria y la construcción.
CONCLUSIÓN:
La influencia de efectos ambientales sobre el comportamiento de los materiales es un
campo amplio y diverso que abarca una variedad de disciplinas científicas e
ingenieriles. Comprender cómo estos factores afectan a los materiales es esencial para
diseñar productos y estructuras duraderas y confiables. Los ingenieros y científicos de
materiales trabajan constantemente en el desarrollo de materiales resistentes a
condiciones ambientales específicas y en la mitigación de los efectos adversos de dichas
condiciones. La comprensión de cómo la humedad, la temperatura, la radiación y la
corrosión afectan a los materiales es esencial para el diseño de productos duraderos, la
construcción de infraestructuras sólidas y el desarrollo de tecnologías avanzadas. A
medida que avanzamos en un mundo en constante cambio ambiental, la investigación en
este campo se vuelve aún más crucial para abordar los desafíos que enfrentamos en la
actualidad y en el futuro.
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Bibliografía
Donal Askeland, Wendelin Wright. (2017). Ciencia e ingeniería de materiales. Estados
Unidos: Cengage Learning Editores.
Ashby, MF y Jones, DRH (2013). Materiales de ingeniería 2: Introducción a las
microestructuras, el procesamiento y el diseño. Elsevier.
Wenceslao G. , Héctor L. (2002). Ciencia de los materiales. Scientific American.
William D. , Callister Jr. (2017). Ciencia e Ingeniería de los materiales. New York:
Rverté.
Jones, RM (1999). Mecánica de materiales compuestos. Prensa CRC.
Dieter, GE (2012). Metalurgia Mecánica. Educación McGraw-Hill.
ASTM Internacional. (2005). ASTM E104-02: Práctica estándar para mantener la
humedad relativa constante mediante soluciones acuosas.
Fontana, MG (1986). Ingeniería de Corrosión. McGraw-Hill.
Referencias
https://d1wqtxts1xzle7.cloudfront.net/88488497/Ciencia_e_ingenieria_de_materiales.pd
f?1657566912=&response-contentdisposition=inline%3B+filename%3DCiencia_e_ingenieria_de_materiales.pdf&
Expires=1694328502&Signature=Y3wgLLVHP-81~pHg8MQskTG5XPnCgPDeaVtsOzUhK61L3HP4shSq3yTsfuMyz2Hu5XQpaElBIoN
cCYWABgXT~08cpXvp0eCrV8N4qaGTLJjJmicdK6ks8gjvqWFKRzGpYllt1~t
3~QoMttBE4onqoQl5hbCfCnkJzrOJVYEOyONY7qFzGPJdZu~wkBgZTzptqf
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https://www.researchgate.net/profile/HectorMancini/publication/31732149_Ciencia_de_los_materiales_W_Gonzalez_Vinas_HL_
Mancini/links/5718d6fc08ae986b8b7b0a14/Ciencia-de-los-materiales-W-GonzalezVinas-HL-Mancini.pdf
https://books.google.es/books?hl=es&lr=&id=WYfyDwAAQBAJ&oi=fnd&pg=PR7
&dq=Ciencia+e+ingenier%C3%ADa+de+materiales:+una+introducci%C3%B3n.&ots=
fMvgjf_OuA&sig=9slO6Ie2c3YRA54__lgznF5lV_s#v=onepage&q=Ciencia%20e%20i
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https://books.google.es/books?hl=es&lr=&id=38n7DwAAQBAJ&oi=fnd&pg=PR7
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https://www.sanzytorres.es/static/pdf/61033048_mAoW6Iq.pdf
https://books.google.es/books?hl=es&lr=&id=79zeDwAAQBAJ&oi=fnd&pg=PR5&
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4_Lxs0u6TTmcQ#v=onepage&q=Materiales%20de%20ingenier%C3%ADa%202&f=f
alse
http://dspace.scz.ucb.edu.bo/dspace/bitstream/123456789/21855/1/11702.pdf
9
https://books.google.es/books?hl=es&lr=&id=DG9qiR2IyIsC&oi=fnd&pg=PA9&dq
=Metalurgia+Mec%C3%A1nica.&ots=o4x1OqBVmI&sig=XGKrjwRdwReJoRGSXh2i
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