Tema 1: los materiales

1. Introducción.

Para un diseñador de interiores será fundamental saber con qué materiales va a trabajar. La cizalladura, la dureza o la flexibilidad son solo algunas de las características que poseen ciertos materiales que se citan más abajo, y será importante tenerlas en cuenta a la hora de hacer frente a una reforma (exterior o interior) o en el momento de decorar una habitación desde cero.

A continuación se citarán las propiedades más importantes de los materiales, así como el estudio de los materiales compuestos.

2. Propiedades de los materiales.

Debemos tener en cuenta diecisiete propiedades que tienen los materiales.

-Tensión: es la fuerza por unidad de área en el entorno de un punto material sobre una superficie real. Un material se estira y recupera su forma original en el caso de que el límite elástico de dicho material no sea superado, en caso contrario el material no volvería a su forma original o en su defecto se rompería si la fuerza aplicada es extrema.

Ejemplos: un muelle o una goma del pelo.

-Compresión: es el conjunto de presiones o tensiones dentro de un sólido deformable que causa una reducción de volumen. Si el material es sometido a fuerzas de flexión, cizalladura o torsión actúan fuerzas de compresión y tensión. El efecto contrario es la flexión.

Ejemplos: comprimir un muelle o cuando se dobla una varilla, donde un lado se estira y el otro se comprime.

-Tracción: fuerzas que actúan en sentido opuesto en una pieza que tienden a estirarlo.

Ejemplos: cables de puentes colgantes o resortes de tracción.

-Cizalladura: es la resistencia de corte en un material.

Ejemplo: la resistencia del granito frente al mármol o el esfuerzo que soportan los roblones después de colocarlos.

-Plastodeformación: deformación permanente gradual causada por una fuerza continuada sobre un material. Los materiales de altas temperaturas son muy vulnerables a este efecto. En muchos casos, esta deformación lenta cesa porque la fuerza que la produce desaparece a causa de la propia deformación. Cuando la plastodeformación se prolonga durante mucho tiempo el material acaba rompiéndose.

Ejemplo: los compresores de las máquinas que taladran el asfalto o conectores de alta presión para automoción.

-Fatiga: fractura progresiva de un material que normalmente se produce más en cargas dinámicas que con cargas estáticas. Se produce cuando un elemento o piezas están sometidos a un esfuerzo repetido cíclico. En la fatiga no se observa ninguna deformación aparente, pero se desarrollan pequeñas grietas localizadas que se propagan por el material hasta que la superficie eficaz que queda no puede aguantar el esfuerzo máximo de la fuerza cíclica.

Ejemplos: máquinas rotativas o tornillos.

-Elasticidad: propiedad de un material que puede recuperar su forma inicial después de haber sido estirado o comprimido por una fuerza externa.

Ejemplos: goma elástica o muelles.

-Densidad: masa de un cuerpo por unidad de volumen. A más densidad en un material menos aire tiene. Esto último es importante a la hora de escoger materiales para un edificio concreto.

-Dureza: capacidad de una sustancia sólida para resistir deformación o abrasión de su superficie. La dureza se relaciona con la solidez, durabilidad y resistencia de sustancias sólidas. 

En mineralogía, la dureza se define como la resistencia al rayado de la superficie lisa de un mineral. Una superficie blanda se raya con más facilidad que una dura, de esta forma un mineral duro como el diamante rayará uno blando como el grafito, mientras que la situación inversa nunca se producirá. En metalurgia e ingeniería, la dureza se determina presionando una bolita o un cono de material duro sobre la superficie estudiada y midiendo el tamaño de la indentación. Los metales duros se indentan menos que los blandos.

-Magnetismo: es una de las fuerzas fundamentales de la naturaleza. Las fuerzas magnéticas son producidas por el movimiento de partículas cargadas, como por ejemplo electrones, lo que indica la estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo. El marco que aúna ambas fuerzas se denomina electromagnetismo. La manifestación más conocida del magnetismo es la fuerza de atracción o repulsión que actúa entre los materiales magnéticos como el hierro.

-Fractura: rotura de un material sólido sometido a tensiones previas o debido a un impacto fuerte. Distinguimos entre fisuras y grietas; las primeras no llegan al centímetro y las segundas llegan al centímetro o lo sobrepasan.

-Resistencia longitudinal: es un tipo de resistencia que posee un cuerpo a las fuerzas longitudinales que intentan romperlo. Este término se aplica a la tracción y se define como la fuerza por unidad de sección que resiste un cuerpo antes de romperse.

-Dilatación: aumento del tamaño de los materiales, a menudo por el efecto de aumento de temperatura. Dependiendo del material o del estado del mismo (si es un sólido, líquido o gas), la dilatación varía.

Ejemplos: hierro o aluminio.

-Conductividad eléctrica: cualquier material que ofrezca poca resistencia al flujo eléctrico en un material. La diferencia entre un conductor y un aislante consiste en si conduce mejor o peor la electricidad, ya que todas las sustancias conducen electricidad en mayor o en menor medida. Un buen conductor de electricidad, como la plata o el cobre, puede tener una conductividad mil millones de veces superior a la de un buen aislante, como el vidrio o la mica. El fenómeno conocido como superconductividad se produce cuando al enfriar ciertas sustancias a una temperatura cercana al cero absoluto su conductividad se vuelve prácticamente infinita. En los conductores sólidos la corriente eléctrica es transportada por el movimiento de los electrones.

Ejemplos: cobre o plata.

-Inercia: propiedad de la materia que hace que ésta se resista en su movimiento ya sea de dirección o de velocidad.

Esta propiedad se describe con precisión en la primera ley del movimiento del científico británico Isaac Newton: un objeto en reposo tiende a permanecer en reposo, y un objeto en movimiento tiende a continuar moviéndose en línea recta a no ser que actúe sobre ellos una fuerza externa.

-Aislante/aislamiento: cualquier material que conduce mal el calor o la electricidad. Se usan este tipo de materiales para reducir su flujo.

Ejemplos: lana acústica para la  temperatura y la acústica o los PPS.

-Inercia térmica: capacidad de retener calor y expulsarlo paulatinamente.

3. Materiales compuestos.

3.1 Definición.

Entendemos por material compuesto aquel material que se compone de dos o más materiales. Un material compuesto puede presentar propiedades mecánicas y físicas especiales (la fibra de carbono o la fibra de vidrio), ya que combina las mejores propiedades de sus componentes y suprime sus defectos

Ejemplo: el plástico reforzado con fibra de vidrio combina la alta resistencia de las delgadas fibras de vidrio con la ductilidad y la resistencia química del plástico. Sin embargo la fragilidad que presentan las fibras de vidrio aisladas no se manifiesta en el material compuesto

3.2. Propiedades.

Los materiales compuestos suelen elaborarse con fibras naturales o sintéticas integrados en una matriz material –o capa que rodea al material - que los rodea y los fija. Usualmente se utilizan cerámicas, carbonos o vidrios ocupando el 6º% del total del material. Principalmente se manejan para sustituir matrices de plástico por matrices de metal obteniéndose materiales compuestos de matrices metálicas.

El componente fibroso del material puede componerse de unidades largas que forman una red o de pequeños trozos que están desordenados.

Aunque presenten ventajas sobre los materiales simples (son versátiles o el coste bajo de las herramientas) tenemos que mencionar algunos inconvenientes:

-Generalmente, los materiales compuestos son anisotrópicos, es decir, las características físicas del material dependen de la dirección que tengan las fibras.

-Se necesitan cantidades grandes de diluyentes.

-La baja viscosidad de la resina que supone problemas de seguridad.

Ejemplo: un tablero de una mesa con dirección horizontal es más flexible que uno con dirección vertical, ya que el último mencionado es más propenso a fracturas si se aplican fuerzas mayores de las que puede resistir.

4. Los materiales en la construcción.

A la hora de construir edificaciones se tiene en cuenta el control de los propios materiales, para minimizar el impacto ambiental que provocan los residuos y salvaguardar los sistemas naturales antes de que hayan sido degradados.

Este control de material se realiza en un proceso industrial siempre dirigidos hacia el reciclaje.

4.1. Terminología del reciclaje.

-Residuo: un residuo es todo material sólido, líquido o gaseoso generado por cualquier actividad y que está destinado al abandono.

-Tecnologías limpias: son procedimientos industriales que tienen en cuenta la minimización del residuo, modificando el proceso industrial y ahorrando materias primas. Todo esto conlleva el aprovechamiento de los residuos generados.

-Energía renovable: es un tipo de energía que parte de residuos orgánicos para producir energía.

-Energía alternativa: término referido al aprovechamiento de otras energías. Engloba energías que no se agotan con el paso del tiempo, en teoría.

-Desarrollo sostenible: concepto que se basa en cinco premisas:

1º. Usar fuentes de energía renovable o alternativa, ya que las fuentes fósiles se agotarán a finales del siglo XXI.

2º. Usar fuentes limpias, acabando con los combustibles fósiles y la fisión nuclear.

3º. Proponer el autoconsumo y generarlo.

4º. Disminuir la demanda energética mediante la mejora del rendimiento de los aparatos.

5º. Reducir o eliminar el consumo eléctrico innecesario. Consiste en consumir menos, utilizar solo lo necesario, no consumir eficientemente.