Hola a todos os doy la bienvenida en mi blog, espero que disfrutéis mucho de él y que os sirva de ayuda para vuestra vida diaria, encontraréis numerosos artículos interesantes con los que podréis aprender, así que ya sabéis a leer.
sábado, 28 de abril de 2012
Instituciones
andaluzas de investigación y desarrollo
El sector I+D (investigación y Desarrollo) cuenta
con el respaldo de las instituciones andaluzas. El instituto de Ciencia de
Materiales, integrado en el Centro de Investigaciones Científicas Isla de la
Cartuja. Además de ejecutar proyectos de investigación y desarrollo para numerosas empresas realiza una
importante labor de divulgación mediante la organización de cursos y
conferencias.
La consejería de Innovación, Ciencia y Empresa ha
promovido varias fundaciones con el objetivo de impulsar todo tipo de productos
tecnológicos. La principal es la Corporación Tecnológica de Andalucía.
Las universidades andaluzas desempeñan un papel
fundamental creando un puente entre la pura investigación científica y el mundo
empresarial. Un buen ejemplo de ello lo constituye el Grupo de Elasticidad y
Resistencia de Materiales (GERM), íntimamente relacionada con este grupo nació
la empresa TEANS S.L, mediante la cual los recursos humanos y técnicos del GERM
son puestos a disposición del sector aeronáutico. Los nuevos materiales
desarrollados para este sector son sometidos a todo tipo de pruebas en los
laboratorios de todo TEAMS.
El sector tecnológico andaluz tiene a su disposición
varios espacios para desarrollar su tarea. El principal es el Parque
Tecnológico de Andalucía, posteriormente se inauguró el Parque Científico y
Tecnológico Cartuja 93. Los parques tecnológicos de cobra, Almería y Huelva
acaban de iniciar su andadura y su futuro es prometedor.
Sin duda la gran estrella del sector tecnológico de
nuestra comunidad es Aerópolis, el Parque Tecnológico Espacial de Andalucía
fruto de la apuesta de la multinacional aeronáutica europea EADS por nuestra
región, acoge a un número de empresas relacionadas con la industria
aeroespacial, tanto andaluzas como nacionales y europeas. Las principales
instalaciones de TEANS se encuentran en Aerópolis.
El modernísimo avión de transporte A400M y varios de
los componentes del superjumbo europeo A380
se fabrican en Aerópolis.
Los
circuitos electrónicos basados en el silicio están llegando a sus límites
físicos, pero la nanotecnología está ya en condiciones de dar el siguiente
paso: los transistores, componentes fundamentales de los chips, pronto serán
sustituidos por moléculas llamadas rotaxanos. Los nanotubos, que son buenos
conductores de la electricidad, podrían actuar como cables increíblemente
finos. Los ordenadores moleculares pronto pueden ser una realidad.
chip molecular, basado en moléculas de rotaxanos
La
tecnología que sirve para fabricar los chips de silicio puede encontrar una
nueva aplicación revolucionaria: la construcción de artefactos mecánicos de
tamaño no muy superior al de una molécula. En un futuro no muy lejano podríamos
contar con nanorrobots capaces de regular reacciones químicas, reparar defectos
estructurales indetectables y, sobre todo, revolucionar el mundo de la
biomedicina. Mediante los nanorrobots sería posible eliminar obstrucciones de
arterias y curar lesiones cardíacas, destruir tumores o coágulos de sangre en
el cerebro…etc.
Las
exigencias de la sociedad industrial están estimulando la búsqueda de nuevos
materiales.
Las cerámicas constituyen el mejor ejemplo de
materiales que han dado a los investigadores muchas más decepciones que
alegrías.
Las arcillas son los materiales cerámicos por
excelencia, utilizados para fabricar artículos de alfarería, ladrillos,
azulejos o los sanitarios de nuestros cuartos de baño. Por su capacidad de
soportar altas temperaturas son utilizados en circuitos electrónicos y en las
cubiertas protectoras de aeronaves.
La
industria automovilística ha diseñado prototipos de motores cerámicos, más
ligeros que los convencionales y de alta potencia, pero la fragilidad de las
cerámicas aplicadas al mundo del motor sigue siendo un problema insuperable.
La industria aeronáutica es una de las
principales demandantes de materiales.
En la actualidad están cobrando una importancia
cada vez mayor los materiales compuestos (composites), llamados así porque
resultan de la combinación de dos o más materiales que dan como resultado un material nuevo, cuyas
propiedades son superiores a la simple suma de las de los materiales
originales; esta peculiaridad es conocida en ingeniería con el nombre de
sinergia.
Silestone
La
fibra de carbono se sintetiza a partir de unpolímero tipo fibra llamado poliacrilonitrilo y un polímero adhesivo. El
proceso de fabricación es bastante complejo y muy costoso, pero la ligereza y
la extraordinaria resistencia de las fibras de carbono, que puede llegar a ser
mayor que la del acero.
4.1. Moléculas a
la cartas: fullerenos y nanotubos.
El carbono es uno de los elementos más
abundantes del planeta y componente básico de la química de la vida.
Existe
una propiedad natural llamada alotropía, que consiste en que un mismo elemento
o compuesto puede presentar propiedades diferentes según la disposición de sus
átomos o moléculas.
El
carbono presenta dos formas alotrópicas en la naturaleza: la más común es el
grafito, la más rara y apreciada es el diamante, que se caracteriza porque los
átomos de carbono forman una estructura cristalina que le confiere una dureza
extraordinaria.
Grafito Diamante
La
ciencia actual está en disposición de sintetizar nuevas formas alotrópicas de
carbono que permitirían aplicaciones consideradas hoy en día pura ciencia
ficción.
En
poco tiempo surgió toda una familia de moléculas basadas en la combinación de
pentágonos y hexágonos, denominadas bajo el nombre genérico de fullerenos.
Es
posible sustituir algunos de sus átomos de carbono por los de otros elementos,
obteniendo los llamados heterofullerenos.
Aún
no se ha dado con un método para producirlos a escala industrial, los
fullerenos no tienen aplicaciones prácticas en la actualidad.
Si
se eliminan los enlaces que establecen pentágonos y únicamente dejamos los que
dan lugar a hexágonos, el carbono no forma fullerenos. La molécula no llega a
cerrarse sobre sí misma, sino que forma una lámina parecida a un panal de
abeja, que puede enrollarse en los llamados nanotubos. Si se consiguiera un
proceso eficiente de fabricación, podríamos crear fibras de nanotubos de la
longitud que quisiéramos. El resultado es un material miles de veces más fuerte
que el acero, pero infinitamente más ligero: un delgado hilo formado por
nanotubos sería capaz de resistir esfuerzos de tracción que no cientos de
cables de acero unidos soportarían.
Gracias
a los nanotubos, la idea de un ascensor espacial que comunicaría la Tierra con
una estación espacial en órbita geoestacionaria (nada menos que a 36.000 km de
altura) ha dado el salto de las novelas de ciencia ficción a las mesas de
diseño de la NASA. La idea fue propuesta por primera vez en 1960 por el
ingeniero ruso Yuri Artsunanov, y aunque cayó en el olvido fue recuperada por
escritores de ciencia ficción como Arthur C.Clarke. Hasta hace poco suponía un
proyecto irrealizable, ya que no existían materiales capaces de resistir la
tensión a la que se vería sometido el cable del ascensor sin que este alcanzase
un peso descomunal. Quizá los nanotubos sean la respuesta a este impedimento.
jueves, 26 de abril de 2012
3. Materiales Artificiales
La moderna industria química ha hecho posible el
desarrollo de nuevos materiales. Los dos
materiales artificiales más antiguos son el vidrio y el papel.
Al estar compuesto fundamentalmente de silicio, el
vidrio es un material muy fácil de conseguir. En la actualidad, los principales
componentes del vidrio son el sílice, el carbonato sódico y el carbonato
cálcico.
Vidrio
Es un error denominar “cristal” al vidrio. En el
cristal, los átomos están ordenados formando una estructura geométrica,
mientras que el vidrio es un material amorfo desde el punto de vista molecular.
La confusión se debe a que muchos cristales son transparentes. Cuando el vidrio
es de alta calidad se acepta la denominación de “cristal” aplicado a él; tal es
el caso del cristal de Bohemia o el de Murano.
Cristal
La famosa fibra óptica, que permite la transmisión
de decenas de miles de comunicaciones simultáneas por un hilo más fino que un
cabello humano, está hecha de vidrio, se trata de un vidrio especial muy rico
en silicio.
Fibra óptica
El papel sigue siendo el material más utilizado para
la difusión del conocimiento humano. El primer material de esta clase es el
papiro, una planta herbácea con un tallo fibroso muy abundante en las riberas
del Nilo. También se usaba el pergamino, fabricado a partir de pieles de animales de corral. Ambos
materiales requerían un complejo proceso de elaboración, por lo que a lo largo
de la Edad Media fue imponiéndose poco a poco el uso del papel.
El principal componente del moderno papel industrial
es la celulosa, la materia prima que necesita la industria papelera es la
madera. Su elaboración comienza con el triturado de la madera, del que resulta
una pasta que debe someterse a un proceso de refinado para descomponer las
fibras y eliminar todo lo que no sea celulosa; luego se añade cola a la pasta
para evitar que la tinta se corra, se agregan diversos aditivos, pigmentos y
sustancias aglutinantes; y finalmente se somete la pasta a prensado.
La demanda actual de papel es alta, lo que
contribuye a la deforestación de nuestro planeta; pero se trata de un material
fácilmente reciclable. El papel reciclado no es tan blanco como el original y
resulta algo más costos. En nuestra mano
está evitar ese desastre, separando nuestros desechos de papel del resto de la
basura para depositarlos en los contenedores adecuados y comprando papel
reciclado aunque sea un poco más caro.
Papel Reciclado
Papel normal
3.1.
Materiales de construcción: cementos y hormigones.
Existen aglomerantes naturales que se emplean desde
hace mucho tiempo. Los egipcios se valían de yeso y diversas formas de mortero
(mezclas de arena y cal). Los romanos, dieron un paso hacia adelante con el
opus caementicium, compuesto con cal y ceniza volcánica del Vesubio, conocida
como puzolana.
Puzolana
Hoy en día existe un tipo de cemento para cada
necesidad, pero básicamente todos se elaboran a partir de arcilla y roca caliza
finamente pulverizada y sometida a un proceso de cocción. Al producto obtenido,
denominado clinker, se le suele añadir un poco de yeso. Los componentes
químicos del cemento son silicatos de calcio y eventualmente otros metales como
el hierro, el aluminio o el magnesio.
En el año
1824, el inglés Joseph Apsdin patentaba el cemento más difundido en nuestros
días, el cemento Portland. El proceso, que según el tipo de cemento puede durar
desde algunos minutos hasta varias horas, recibe el nombre de fraguado. El
cemento Portland es el más usado en las obras comunes de construcción, sin
embargo las grandes obras de ingeniería se hacen con cementos especiales. Con cemento como
aglutinante y diversos componentes áridos se elabora el hormigón, una piedra
artificial capaz de soportar esfuerzos elevadísimos. Si se añaden gravillas de
acero se obtiene un material muy resistente a todo tipo de tensiones: el
hormigón armado. Presas como la de Assuan, en el Nilo, son enormes moles de
hormigón armado.
Presa de Assuna
A mediados del siglo XX se generalizó el uso del
cemento Portland que fraguaba muy rápidamente, lo que optimizaba el coste de
fabricación de viguetas y forjados. Con el tiempo se pudo comprobar que la
estructura molecular de este cemento era inestable, y más de un edificio se ha
venido abajo a causa de este problema, conocido como aluminosis.
3.2.
Los modernos materiales artificiales: los polímeros.
Los polímeros son sustancias constituidas por
moléculas enormes, resultado de la concatenación de un gran número de moléculas
de tamaño normal llamadas monómeros. En bioquímica son muy comunes: la
celulosa, el almidón, las proteínas y el ADN. La naturaleza ha sido capaz de
producir polímeros que superan a los artificiales. Un buen ejemplo es el
colágeno, fibra que hace posible la cohesión de tejidos como la piel y los
músculos.
Ilustres químicos como Dalton, Mendeleiev o kekulé
han inundado el mercado con una asombrosa variedad de polímeros.
Un criterio de clasificación es el comportamiento de
los polímeros ante el calor, tenemos:
-Polímeros termoplásticos, se reblandecen
por acción del calor sin que su estructura molecular sufra alteraciones.
-Polímeros termoestables, una vez
enfriados no pueden volver a ser moldeados por efecto del calor, si se
calientan acaban descomponiéndose.
Los diferentes tipos de polímeros según sus
propiedades mecánicas.
-Elastómeros: capaces de soportar grandes
deformaciones sin llegar a romperse y de recuperar su forma original.
-Plastómeros: al sufrir una deformación
no recuperan su forma original cuando el esfuerzo desaparece.
-Fibras: presentan alta resistencia a las
deformaciones ante esfuerzos de tracción.
-Recubrimientos: sustancias líquidas que
forman una fina película protectora.
-Adhesivos: capaces de formar fuertes
enlaces con las superficies con las que entran en contacto.
Caucho
Fibra de nailon
Polímeros más usuales.
jueves, 19 de abril de 2012
Gran vídeo de la naturaleza y su poder...¡impresionante!
Os dejo un vídeo bastante interesante sobre la evolución de la luna y cómo se ha formado su superficie.Difundido por la NASA. Espero que os guste :)
martes, 17 de abril de 2012
2.Materiales
naturales
La naturaleza es la única proveedora de materiales;
hasta el material más avanzado y moderno proviene en última instancia de ella.
Debemos esforzarnos por cuidar y proteger nuestro entorno natural.
2.1.Derivados
del petróleo
La palabra “petróleo” proviene del latín; debe su
etimología a su apariencia aceitosa y a su origen mineral. Se trata de un
líquido viscoso, generalmente de tonalidades muy oscuras. El petróleo es el
resultado de la descomposición durante millones de años de la flora y fauna
marinas en ausencia de oxígeno, bajo presión y temperaturas elevadas. Siempre
lo encontramos impregnando rocas porosas confinadas entre estratos de roca
impermeable, en profundidades que varían desde la superficie hasta miles de
metros de profundidad.
La composición química del petróleo es
extremadamente compleja. Básicamente se trata de una mezcla de hidrocarburos.
El petróleo contiene una amplia gama de hidrocarburos, desde los más simples
como el metano (CH4) hasta
largas y pesadas cadenas como las que forman los asfaltos. Otros elementos
están presentes en pequeñas trazas; los principales son el oxígeno, el nitrógeno
y el azufre.
Yacimiento petrolífero
Lo derivados del petróleo son vitales para nuestra
vida diaria. Además de los diferentes combustibles que se obtienen del
petróleo, resulta casi imposible nombrar algún objeto cotidiano que no contenga
derivados del petróleo en su composición. El problema con el que nos
encontramos actualmente es doble:
-Por un lado se trata de un recurso limitado.
- Por otro lado están las implicaciones
medioambientales y políticas del petróleo.
El petróleo, tal y como se extrae del yacimiento,
tiene poca utilidad; por ello es necesario refinarlo. Las refinerías son
grandes plantas industriales en las que el
petróleo es sometido a una serie de procesos físicos y químicos, cuyo
resultado final es la obtención de los
diferentes hidrocarburos de los que está compuesto.
Refinería
El principal proceso físico es la destilación: el
petróleo evaporado se hace ascender por una estructura llamada torre de
fraccionamiento; en ella el vapor, se va enfriando poco a poco, permitiendo la
separación de los diferentes hidrocarburos gracias a que cada uno de ellos se
condensa a temperaturas diferentes.
Torre de destilación
El principal proceso químico es la descomposición
térmica, consistente en el calentamiento del crudo a grandes presiones, con lo
que en lugar de evaporación tiene lugar la descomposición o transformación de las moléculas de hidrocarburo.
Proceso de refinado del petróleo
2.1.La
piedra natural
Cada vez que el ser humano ha requerido que su obra
perdure, ha recurrido a la piedra natural. Ahí están las pirámides de Egipto o
las catedrales medievales.
El principal problema de la piedra natural aplicada
a la arquitectura es su transporte. Hoy en día la piedra natural ha sido
sustituida en la construcción por modernos materiales y piedras artificiales
como el hormigón y el silestone.
Las piedras naturales
se clasifican en:
-Arenisca -Pizarras
-Calizas
-Granito
-Mármoles
-La arenisca es una
roca sedimentaria formada por arena y un aglutinante natural. Su calidad
depende de la composición química de ambos componentes, la mayoría resisten mal
el paso del tiempo.
-Las pizarras son rocas
metamórficas, rocas que después de haberse formado han sido sometidas a altas
presiones y temperaturas que las han transformado. Se trata de arcillas
compactas, fáciles de fragmentar o dividir en finas hojas planas. Gracias a su
impermeabilidad son muy usadas en la construcción de tejados.
-Las rocas calizas son aquellas cuyo componente
principal es el carbonato cálcico. Son muy resistentes a la compresión y fáciles de tallar en forma de bloques
rectangulares. Son muy vulnerables al ataque de los ácidos, por lo que la
lluvia ácida, problema medioambiental cada vez más frecuente por el uso de
combustibles fósiles, acabará por deteriorarlas.
-El granito es una roca intrusiva (o plutónica),
formada a partir de magma en grandes profundidades, que sometidas a fuertes
presiones se ha enfriado muy lentamente. Su aspecto granulado se debe a sus
componentes: cuarzo, feldespato y mica. Es extremadamente duro, pesado y resistente.
-El mármol es una roca metamórfica, que ha sufrido
una metamorfización fuerte y prolongada. El mármol resulta de la transformación
de la roca caliza; según sus impurezas presentas tonalidades que van desde el
blanco nuclear hasta el negro azabache.
2.1.La
madera
La madera es flexible, ligera, dura, abundante y
fácil de trabajar. Estas características la has convertido en una de las
materias primas más explotadas de la historia de la humanidad. Actualmente la
deforestación avanza a un ritmo alarmante.
Los dos principales componentes de la madera son la
celulosa y la lignina. La celulosa es un polisacárido que resulta de la unión
de cientos de moléculas de glucosa, mientras que la lignina es bastante más
compleja, variando su composición química de un tipo de madera a otro.
Existen tantos tipos de maderas como especies de
árboles y cada una tiene sus aplicaciones específicas.
2.1.Los
metales
La materia está compuesta por átomos y cada uno de
estos tipos recibe el nombre de elemento. La inmensa mayoría de las sustancias
que nos rodean son compuestos, no elementos.
Los metales son elementos que se distinguen por
presentar algunas de las siguientes propiedades:
-Suelen tener apariencia brillante.
-Son dúctiles, ya que pueden deformarse
en frío para formar hilos.
-Son maleables, ya que pueden deformarse
en frío para formar láminas.
-Suelen ser buenos conductores del calor
y la electricidad.
-En soluciones acuosas forman iones
positivos, es decir, átomos que han perdido alguno de sus electrones.
Los metales reaccionan con facilidad con otros
elementos, formando compuestos; esto explica que en la naturaleza se encuentren
en forma de minerales. Ejemplos: piritas, cinabrio, ferritas…etc.
Un efecto indeseado causado por la reactividad de
los metales es la corrosión, causante de pérdidas valoradas en millones de
euros anuales.
La corrosión provoca la contaminación de productos, la pérdida de
propiedades mecánicas, de calor y conductividad eléctrica y es la causa de
problemas de seguridad y de la presencia de un mal aspecto de los equipos y
estructuras.
En resumen, la corrosión es responsable por
pérdidas económicas substanciases en forma directa, del orden del 3,5% del PBI.
Corrosión
La excepción a esta regla son los llamados metales
nobles, que por su baja reactividad son ideales para la industria de la
joyería. Algunos de los más empleados son el platino, el rutenio, el
paladio…etc. Pero los más apreciados son en oro y la plata.
El oro es el único elemento que suele presentarse en
la naturaleza en estado puro. E s muy resistente a la corrosión, y sin ser
demasiado escaso resulta difícil de encontrar en la naturaleza. Cuando el ser
humano pasó de una economía de trueque a una economía monetaria, las
propiedades del oro lo convirtieron en el medio ideal de pago: hasta la
aparición del papel moneda, tener oro era tenerlo todo. De ahí la codicia que
ha despertado durante siglos.
Muchos de los metales mejoran sus propiedades al
mezclarse con uno o más elementos. Estas mezclan reciben el nombre de
aleaciones. El bronce es una aleación formada por cobre y estaño. Existen multitud de aleaciones, entre las cuales
destaca por su uso el acero, aleación formada por hierro y carbono.
Bronce
La Torre Eiffel es una estructura de acero
El oro y la plata también deben unirse en aleación
con otros metales, porque de otro modo serían demasiado blandos. La proporción
de oro y plata con respecto al peso total de la aleación recibe la denominación
de ley (plata de ley, oro de ley…).
lunes, 16 de abril de 2012
Aquí os dejo algunos experimentos que me han resultado interesantes. Así que ya sabéis...¡manos a la obra!
Todo el mundo habla de ciencia...pero ¿sabemos cuál es su origen?. Aquí os dejo un vídeo sobre el origen de la ciencia, para que cuando nos hagan esta pregunta no nos quedemos callados y contestemos. Espero que os guste.
domingo, 15 de abril de 2012
1. Localización de la materia prima y de los principales productos.
Son muy pocos los materiales utilizados actualmente por el ser humano que no pasan previamente por un proceso de elaboración o transformación, ya que siempre resulta necesario partir de una materia prima. Todo cuando encontramos en la naturaleza es susceptible de ser utilizado como materia prima.
Origen de la materia prima
Mineral
Vegetal
Animal
La importancia de una materia prima está relacionada
con la cantidad de productos que se pueden elaborar con ella y con el consumo
de dichos productos, cuantos más productos se puedan elaborar, más importancia
tiene.
1.1.Materias
primas que han resultado fundamentales para la humanidad.
A lo largo de la historia, el número de materias
primas y productos manufacturados ha ido aumentando de forma paralela a las
necesidades humanas.
La necesidad de defenderse y alimentarse llevó a los
primeros humanos a utilizar materiales minerales como el sílex o pedernal, muy
dura y relativamente abundante con la que elaboraban herramientas cortantes.
Sílex
La necesidad de protegerse del frío fue satisfecha
con el uso de pieles. El descubrimiento de la agricultura y la ganadería puso a
disposición del ser humano nuevo materiales textiles.
Ambas necesidades determinaron el uso de la madera,
así como distintos tipos de piedra. Nuestros antepasados comprobaron que
mezclando la hierba seca y arcilla, obtenían el adobe.
Adobe
1.2.Materias
primas fundamentales en el mundo actual.
La variedad de materias primas de las que se surte
la industria moderna es inabarcable, pero solo algunas han alcanzado la
consideración de materias primas estratégicas.
El petróleo es sin duda la más codiciada. Los
mayores yacimientos se encuentran en Oriente Medio, Latinoamérica y en Estados
Unidos. Se sospecha que existen grandes cantidades de petróleo bajo los hielos
del Ártico, razón por la que las principales potencias mundiales están tomando
posiciones ante la posibilidad de un deshielo de los polos a causa del cambio
climático. Como suele ocurrir, lo que para muchos supone una tragedia para
otros es una oportunidad de negocios.
El hierro desde la revolución industrial ha
adquirido, junto con el carbón, una importancia primordial. El hierro se
encuentra muy repartido por el mundo, aunque las principales reservas están en
Rusia, Sudamérica y la India. El carbón sigue siendo aún muy abundante.
Por sus propiedades eléctricas el cobre, antes de
que se descubriera la electricidad ya era considerado un material estratégico.
Ha sido objeto de deseo por parte de muchas civilizaciones desde hace más de
4.000años.
Yacimientos de cobre en Riotinto (Huelva)
Los materiales que por sus propiedades eléctricas
han superado al cobre en importancia, han sido los materiales semiconductores.
El más importante de ellos es el silicio, componente principal de los modernos
chips electrónicos y uno de los materiales más abundantes del planeta.
Existen materiales muy poco conocidos pero que son
esenciales para nuestra vida diaria, como por ejemplo el tantalio, metal cuya
resistencia al calor y a la corrosión lo convierten en el ideal para diseñar
circuitos electrónicos muy pequeños y de muy bajo consumo.
