Materiales de uso técnico: madera y metales

La primera distinción que debemos hacer es entre materias primas y materiales elaborados:

• Materias primas: Son sustancias que se extraen directamente de la naturaleza (madera de los árboles, lana de las ovejas, minerales de las rocas).
• Materiales elaborados: Son los que obtenemos tras transformar las materias primas (papel, acero, plástico, vidrio).

A la hora de elegir un material, no solo miramos su aspecto. Debemos considerar sus propiedades físicas (como el color o la densidad) y químicas (como la facilidad para oxidarse). Además, hoy en día es vital el impacto ambiental: debemos elegir materiales cuya extracción no destruya el ecosistema y que sean fáciles de reciclar.

Estas propiedades definen cómo se comporta un material cuando se le aplica una fuerza externa:

1. Dureza: La resistencia que ofrece un material a ser rayado o penetrado. El diamante es muy duro; el yeso es blando.
2. Tenacidad y Fragilidad: Un material tenaz aguanta golpes sin romperse (acero), mientras que uno frágil se rompe fácilmente al ser golpeado (vidrio).
3. Elasticidad y Plasticidad: Un material elástico recupera su forma original tras dejar de aplicar una fuerza (goma). Uno plástico mantiene la deformación (plastilina).
4. Resistencia mecánica: Capacidad de soportar esfuerzos (tracción, compresión, flexión) sin deformarse en exceso ni romperse.

La elección correcta de un material depende de que sus propiedades mecánicas coincidan con la función del objeto que vamos a fabricar.

Todo material sigue un camino desde que nace hasta que "muere". Este proceso incluye la extracción, la transformación en un producto, su uso y mantenimiento y, finalmente, su eliminación. Para proteger el planeta, en tecnología aplicamos la regla de las 3R:

• Reducir: Usar menos materia prima y energía.
• Reutilizar: Dar una segunda vida a los objetos sin transformarlos.
• Reciclar: Transformar el residuo para fabricar un material nuevo.

Si cortamos el tronco de un árbol de forma transversal, distinguimos varias capas:

• Corteza: Capa exterior que protege al árbol.
• Albura: Madera joven, de color claro y más blanda. Por aquí circula la savia.
• Duramen: Madera vieja, seca y dura. Es la parte más aprovechable tecnológicamente.

El proceso de obtención sigue estos pasos: Apeo (tala del árbol), transporte (a la serrería), aserrado (corte en tablones) y secado (eliminación del exceso de agua para evitar que la madera se deforme o se pudra).

Se clasifican principalmente según el árbol del que provienen:

• Maderas duras: Proceden de árboles de crecimiento lento (frondosas como el roble, el haya o el nogal). Son densas, resistentes y caras.
• Maderas blandas: Proceden de coníferas (pino, abeto). Son más ligeras, fáciles de trabajar y más baratas.
• Maderas de crecimiento rápido: Especies como el eucalipto o el chopo, utilizadas frecuentemente para la industria del papel o tableros artificiales.

La madera tiene características únicas que la diferencian de otros materiales:

• Higroscopicidad: Capacidad de absorber o soltar humedad del aire, lo que hace que la madera se hinche o encoja.
• Conductividad: Es un excelente aislante térmico y eléctrico.
• Densidad: La mayoría de las maderas son menos densas que el agua, por lo que poseen una gran flotabilidad.
• Hendidura: Facilidad que tiene la madera de abrirse en el sentido de sus fibras.

La madera es un material anisotrópico, lo que significa que sus propiedades cambian según la dirección de la fibra (veta).

Son tableros creados a partir de restos de madera (virutas, láminas o fibras):

1. Contrachapado: Se fabrican pegando chapas finas de madera de forma cruzada. Esto le da una gran resistencia.
2. Aglomerado: Hecho con virutas de madera mezcladas con cola y prensadas. Es barato pero sensible a la humedad.
3. MDF (Fibras): Hecho con fibras de madera muy finas. Tiene una textura muy suave y es fácil de pintar.

Ventajas: Son más económicos, vienen en tamaños mucho más grandes que los troncos naturales y no se deforman tanto con la humedad.

En el taller debemos seguir un orden lógico:

• Trazado: Escuadra metálica, flexómetro y lápiz de carpintero.
• Corte: Serrucho de costilla (para cortes rectos precisos) o sierra de marquetería (para curvas en madera fina).
• Desbaste: Escofinas (para eliminar mucha madera) y limas (para acabados).
• Seguridad: Uso de gafas de protección, guantes y mantener la mesa de trabajo despejada.

Para unir piezas usamos ensambles (cajas y espigas), tornillos o adhesivos (cola blanca). El acabado es el paso final: primero se realiza un lijado fino siguiendo la veta, y luego se aplican barnices o pinturas para proteger la madera y mejorar su estética.

Se dividen en dos grandes grupos:

1. Metales ferrosos: Contienen hierro. Son los más utilizados (hierro puro, acero y fundición).
2. Metales no ferrosos: No contienen hierro. Ejemplos: cobre (cables), aluminio (latas, ventanas), zinc (tejados).
3. Aleaciones: Son mezclas de un metal con otros elementos para mejorar sus propiedades. Por ejemplo: $\text{Acero} = \text{Hierro} + \text{Carbono (menos del 2\%)}$ $\text{Bronce} = \text{Cobre} + \text{Estaño}$

• Conductividad: Son los mejores conductores de calor y electricidad.
• Ductilidad: Capacidad de convertirse en hilos finos (como el cobre).
• Maleabilidad: Capacidad de convertirse en láminas (como el aluminio).
• Magnetismo: Algunos metales ferrosos tienen la propiedad de ser atraídos por imanes.

La metalurgia es la técnica de extracción y transformación de los metales. Cuando hablamos específicamente del hierro, se llama siderurgia. El proceso suele ocurrir en un alto horno, donde el mineral se funde a temperaturas altísimas para separar el metal puro de la escoria (impurezas). La minería y la metalurgia consumen mucha energía, por lo que el reciclaje de metales como el aluminio ahorra hasta un 95% de energía.

• Corte: Usamos el arco de sierra con hoja de acero templado. Para chapas finas, usamos cizallas (parecidas a tijeras fuertes).
• Conformado: Los metales se pueden doblar o curvar usando tornillos de banco y mazos de nylon para no marcar la superficie.
• Acabado: Se utilizan limas de metal para suavizar los bordes cortantes tras el serrado.

• Uniones mecánicas: Tornillos con tuercas y remaches (uniones fijas para chapas).
• Soldadura blanda: Se usa un soldador eléctrico y un hilo de estaño para unir componentes electrónicos o cables.
• Pegamentos: Adhesivos de dos componentes (epoxi).

El mayor enemigo de los metales ferrosos es la oxidación (reacción con el oxígeno y la humedad). Si la oxidación penetra profundamente, hablamos de corrosión, que puede destruir la pieza. Para evitarlo, usamos:

• Galvanizado: Recubrir el metal con una capa de zinc.
• Pinturas antioxidantes: Como el minio o esmaltes específicos.
• Acero inoxidable: Una aleación que resiste naturalmente la corrosión.