Clasificación de Materiales

La ingeniería es una de las áreas del saber que siempre se plantea la conformación de nuevas estructuras, la invención y renovación de las ya viejas, así como la edificación de las más novedosas pero sobre todo de las óptimas y netamente funcionales, siendo de prioridad la escogencia de los mejores materiales.

En lo que respecta a la ciencia de los materiales, esta área se dedica al estudio de las moléculas que componen cada uno de los materiales, con la finalidad de determinar la rigidez y resistencia de los mismos, ante las situaciones o agentes a los cuales pueda someterse, es por ello que te determinamos esta ciencia se dedica de forma exclusiva y excluyente al estudio de estos componentes.

Un material, no es más que un elemento que se ubica en la realidad, para un mayor entendimiento es preferible que lo definamos desde el aspecto de su término primario como es la materia.

Esta obedece al aspecto tangible e incluso modificable de los elementos corpóreos, desde épocas remotas la materia ha sido diferencia de lo no perceptible por los sentidos, en lo que respecta a los organismos se distinguía del espíritu, en cuanto a los objetos representa toda su estructura.

Pero en lo que aquí nos atañe, la materia viene fundada por su estructura molecular, es decir por aquel compuesto de partículas y aleaciones que le dan forma, consistencia, durabilidad, resistencia, rigidez o tal vez elasticidad, cualidades todas que deberá seleccionar el ingeniero, a fin de saber cuál de estas le conviene para lo que desea crear o confeccionar.

Es por ello, que se amerita de la colaboración de la ciencia de los materiales, que le permitirá determinar y seleccionar adecuadamente el material a emplear conforme a:

• Estudio de las propiedades intrínsecas, anatómicas y atómicas, del propio material. Esto con la finalidad de conocer cuánto puede ser modificado el mismo material.
• Determinar el cambio, la alteración y modificación de los materiales ante la intervención de demás agentes o bien ante el sometimiento de fuerzas físicas o químicas.
• Evaluar acorde a la composición de los materiales su resistencia en el tiempo, ya que el ingeniero debe estar facultado tanto en las propiedades como en la durabilidad de las mismas por los efectos del transcurrir.

Esto es primordial, ya que no hay un aspecto o proceso más importante para determinar la calidad de un material, que su reacción ante el desgaste que el mismo pueda sufrir.

Por lo tanto es por ello que representa una gran prioridad el conocimiento de la tipología de los materiales, que te reseñamos a continuación.

Clasificación de Materiales

Fundado en su estructura atómica

En este apartado nos referiremos a la clasificación de las materias, acorde a su composición base como son los átomos, pese a que estos se hallan en constante movimiento y no se conciben como una unidad, la conformación o enlaces que los  mismos logran hacer le permite una estructura peculiar a cada una de las materias que conforman.

Es así, como podemos clasificarlos en:

Metales

Considerados en su mayoría por su conformación por electrones, estos permiten la conformación estructural de un material resistente pero fácilmente moldeable ante el sometimiento de ciertos procesos, como los calóricos.

No obstante, la ciencia ha logrado demostrar que los materiales metálicos, también pueden sufrir transformaciones ante los procesos químicos que ameriten la intervención de temperaturas bajas.

Lo cierto es que los metales, son además unas materias muy adaptables a los cambios que por sus propias condiciones intrínsecas permiten la conformación de aleaciones que resultan en materiales sumamente resistentes y de alta calidad.

Todos los metales presentan como características:

Conductividad

Es decir, es la condición atómica que les permite el traspaso de luz por medio de su cuerpo, desde un agente emisor de la energía hasta un cuerpo receptor, de aquí el término conductor, ya que no funcionan ni como fuente ni destino.

Sino como el vehículo por medio del cual se transporta la energía.

• Solidez, no solamente referido a su condición física de ser sólido, sino por la resistencia que los mismos imprimen en las estructuras de las cuales forman parte.
• Maleabilidad, esta es una condición que presentan la mayoría de los de metales se halla presente y obedece a que los mismos pueden ser desfragmentados y hechos laminas.

Los materiales más empleados en el mundo son el acero y el hierro, los cuales forman parte de la mayoría de las edificaciones como por igual, de la gran parte de herramientas que se utilizan hoy en día en la construcción, incluso para muchos son considerados elementos constitutivos e imprescindibles de esta área.

Cerámicas

Si bien es cierto que algunos materiales se encuentran en la naturaleza por medio de la extracción de los mismos, algunos ameritan la unión de ciertas partículas para su obtención.

Tal es el caso, de la cerámica, esta es un derivado de la conjunción de elementos de silicatos, como la arcilla, sílice y feldespato. En consecuencia esta es resultado de los minerales y pastas, es por ello, que como materias primas de la cerámica se pueden apreciar:

• Caolín, esta es una materia primaria formada de la roca primaria, que permite la conformación de demás materiales.
• Arcillas, de procedencia secundaria, ya que las mismas provienen como derivados formados por demás elementos, lo cual la hace un material impuro en comparación con el caolín que viene formado por el propio proceso de segmentación que le ofrece sedimentos.

Polímeros

Estos resultan de enlaces químicos en la que se presenta la redundancia o bien unión de dos elementos igual carga, de aquí que formen biomoleculas de gran tamaño que sean definidas como macromoléculas.

Se puede distinguir:

• Polímeros naturales, que son aquellos que se mantienen en su estado primario y como derivados del componente químico del cual forman parte, en dicho caso, para la ciencia natural de la Química, estos llevan el nombre de biopolímeros, dado su complejidad en la estructura y en la desfragmentación de los mismos, siendo imprescindibles para el cuerpo, organismo o elemento físico químico al cual pertenecen, verbigracia el ADN de la sangre.
• Polímeros sintéticos, son aquellos derivados de la conformación de elementos químicos repetitivos, pero que en su composición química intrínseca no presentan mayor complejidad; desde décadas remotas, estos representan un aspecto fundamental para el sector comercial dada la utilización que se le ha brindado a los mismos.

A efectos de ilustrarte y brindarte mayores conocimientos te indicamos que el proceso de obtención de estos elementos se denomina polimerización y viene determinada por la unión o enlace de pequeñas partículas para la conformación de una de mayor magnitud.

Materiales Compuestos

Estos presentan hoy en día un gran desafío para la química, física y la propia ingeniería ya que deben su génesis a la conformación, unión, fragmentación y sintetización de diversos materiales.

Cabe señalar que lo más peculiar de la obtención de estos es que puede resultar tanto de procesos físicos como químicos.

De aquí que en muchas ocasiones deban ser sometidos a prueba de constatación para verificar las condiciones de durabilidad o mejor dicho de factibilidad de uso de los mismos.

Ya que en el caso de la fusión de materiales metálicos, se amerita el sometimiento a un proceso de trasformación de su estado sólido en placas y láminas que permitan la unión de las mismas con el fin de obtener un metal mucho más resistente y en el que se pueden aprovechar para la construcción al máximo sus propiedades benéficas.

Fundado en sus propiedades

Esta clasificación obedece su conformación a las características propias de constitución de cada uno de los materiales, pero proyectadas respecto a su utilidad en los procesos de construcción, pudiendo así verificarse dos grandes grupos.

Materiales Estructurales

Estos son aquellos que vienen conformados por la realización o bien por el sometimiento a procesos mecánicos que implican la dominación del material al punto de que el mismo se una al otro, pero sin que por ello pierda su propia constitución.

Como te habrás dado cuenta el proceso de formación de los materiales estructurales resulta bastante complejo, ya que ameritan la intervención de la fuerza que los obliga en sus propias condiciones a unirse.

Desde otro aspecto, deben su denominación al hecho de que por medio de aleaciones, enlaces o bien conjunciones de la materia, se les permite su formación en estructuras o bien formar parte del revestimiento de estructuras ya conformadas.

En consecuencia, como habrás observado gran parte  de los materiales mencionados en el segmento anterior ingresan en esta categoría, pues la misma refiere a todo material que puede ser utilizado para la creación de un objeto u cosa a  nivel micro o macro.

Materiales Funcionales

Esta categoría de materiales es bastante compleja, ya que debe su existencia a su creación química, los mismos derivan de una composición formada por propiedades químicas, magnéticas y electrónicas;  todo lo cual también aluce a que la variedad de los mismos sea escasa, representando un alto costo monetario su adquisición.

Fundado en su uso industrial

Esta clasificación obedece a los rangos típicos de cada material, pero proyectados en el uso que se les brinda en la industria, de aquí que puedan percibirse como:

• Materiales conductores, en este grupo podemos encontrar a toda la amplia gama de materiales que sirven de vehículo para el traslado de la energía eléctrica de un cuerpo a otro.

Con total independencia de no ser la fuente que da origen a la energía, no se puede negar que el material conductor funge de portador de la misma, ya que esta se adhiere a sus propiedades cargándolo y dotándolo de esta.

En efecto, estos gozan de resistencia y capacidad para el traslado de dicha energía, siendo más óptimos aquellos que permiten el  pase de mayor densidad de corriente.

• Materiales semiconductores, considerados la frontera de resistencia entre todos aquellos materiales que son conductores y los que no, ósea que son aislantes.

Estos se caracterizan por que los agente portadores de corrientes suelen ser más escasos en comparación con los conductores, de aquí que el pase de corriente se halle más limitado.

• Materiales dieléctricos, estos deben su nombre a su peculiar formación química, debiéndose en exclusiva a la intervención de dipolos, este obedece  a que los electrones se hallan unidos, razón por lo cual, los mismos suelen desplazarse en cada uno de sus extremos sin llegar a juntarse.
• Materiales magnéticos, estos obedece su denominación a que las partículas y electrones que le conforman una vez que se colocan en movimiento se siente ateridos por las fuerzas de los campos de energía eléctrica, desplazándose hacia los mismos dando así lugar a la polarización.
• Materiales ópticos, estos deben su nombre a la condición por medio de la cual permiten la proyección o bien el traslado de la luz.

En consecuencia estos permiten la refracción de la luz, de aquí que su uso comercial se halle extendido en los cristales de monturas de gafas.

Como comprenderás la clasificación de los materiales reviste gran importancia porque permite en primera instancia a los ingenieros conocer las condiciones propias de estos y reconocer así cuales son los que más les conviene en base a la estructura o edificación que desean crear, o bien en referencia al objeto que pretenden confeccionar.

Tal es el caso de la industria automotriz que amerita para el ensamblaje de los mismos vehículos conocer las propiedades de los materiales para poder así saber la compatibilidad de estos con el uso al cual están destinados.

Como apreciarás, esta clasificación de altos aspectos teóricos reviste grandes proyecciones teóricas pues es en la construcción de elementos de la realidad, donde es apreciable la utilización de los mismos,  es por ello, que nosotros te la indicamos de forma sucinta pero sustentada y bastante ilustrativa recreada con ejemplos de utilidad, para que puedas reconocer cuales te conviene más.

No obstante en lo que respecta a su utilización, es conocido que los más empleados son los materiales metálicos dado el alto grado de resistencia y durabilidad del que se hallan revestido las partículas integrantes y componentes de los mismos materiales mencionados anteriormente.

Clasificación (video) de los materiales