4 Aplicaciones de los materiales

4.1 Aplicaciones industriales

4.1.1 Industria básica

NUEVOS MATERIALES

Sartenes que no se pegan, ropa impermeable que deja transpirar, medios de

transporte más ligeros y resistentes, pantallas planas y delgadas como un libro o

skis más estables, son, por citar sólo algunos, objetos o artilugios que forman

parte de nuestra vida. Otros, como fármacos ultra-precisos diseñados a medida,

músculos artificiales o metales que se auto-reparan, se encuentran todavía en

fase de desarrollo o en la mente de los científicos y serán pronto tan cotidianos

como los ya mencionados. Todos ellos son resultado directo de la llamada ciencia

de los materiales, una rama científica que nos brindará grandes descubrimientos

en los próximos años.

Cómo son -y serán- los nuevos materiales

La nanotecnología es uno de los novedosos campos que promete cambios

espectaculares en la fabricación de nuevos materiales. La nanotecnología es la

ciencia de fabricar y controlar estructuras y máquinas a nivel y tamaño molecular,

capaz de construir nuevos materiales átomo a átomo. Su unidad de medida, el

nanómetro, es la milmillonésima parte de un metro, 10 -9 metros. Algunos de

estos dispositivos se utilizan en la actualidad, como por ejemplo los nanotubos,

pequeñas tuberías conformadas con átomos de carbono puro para diseñar todo

tipo de ingenios de tamaño nanoscópico.

Los metamateriales, compuestos cuyas propiedades físicas son distintas a la de

sus constituyentes. Algunos de ellos se fabrican con técnicas de nanotecnología

similares a las que se usan para fabricar micromáquinas y circuitos integrados.

Una de estas posibles aplicaciones serían los ordenadores ópticos, muchísimo

más potentes y rápidos que los actuales, aunque su desarrollo se encuentra

todavía en una fase muy preliminar.

Asimismo, los materiales inteligentes serán diseñados para responder a

estímulos externos, extender su vida útil, ahorrar energía o simplemente ajustarse

para ser más confortables al ser humano. Los materiales inteligentes podrán

replicarse y repararse así mismos, e incluso, si fuera necesario, autodestruirse,

reduciéndose con ello los residuos y aumentando su eficiencia. Entre los

materiales inteligentes que se están investigando se encuentran los músculos

artificiales o los materiales que “sienten” sus propias fracturas.

Por su parte, los materiales biomiméticos buscan replicar o “mimetizar” los

procesos y materiales biológicos, tanto orgánicos como inorgánicos. Se persigue

un mejor conocimiento de los procesos utilizados por los organismos vivos para

sintetizar minerales y materiales compuestos, de manera que puedan

desarrollarse, por ejemplo, materiales ultraduros y, a la vez, ultraligeros.

La llamada biomedicina, así como otras nuevas disciplinas, como la biotecnología,

la genómica o la proteinómica, persiguen también la creación de nuevos

materiales que puedan dar lugar al desarrollo, por ejemplo, de tejidos y órganos

artificiales biocompatibles, células madre, contenedores de tamaño molecular e

inteligentes para la dosificación controlada de fármacos, proteínas bioactivas y

genes, chips de ADN, dispositivos de bombeo, válvulas altamente miniaturizadas,

una especie de plásticos, los polímeros, altamente biodegradables y

medioambientalmente limpios a partir de microorganismos para evitar la utilización

de derivados del petróleo como materia prima, y un sinfín de posibilidades que hoy

por hoy se encuentran en la mente de los científicos.

Materiales invisibles, “Son especies y subespecies de materiales que no están a

la vista, pero que constituyen la esencia de multitud de dispositivos y productos

que cada vez nos parecen más indispensables”, por ejemplo de los empleados en

las baterías, en las pantallas planas de ordenadores, teléfonos móviles, paneles

electrónicos y otros dispositivos, o en las películas sensibles a los rayos-X.1

GLOSARIO:

Área de Actividad Industrial

Suelo apto para la localización de establecimientos dedicados a la producción,

elaboración, fabricación, preparación, recuperación, reproducción, ensamblaje,

construcción, reparación, transformación, tratamiento y manipulación de materias

primas, para producir bienes.

Área de Actividad Minera

Suelo donde se encuentran las minas de materia prima, arcilla, arenas, recebos y,

en general, los agregados pétreos, utilizados en la producción de materiales para

la industria de la construcción.

Área de Actividad Residencial

Suelo destinado a la habitación y alojamiento permanente de las personas.

Área de Desarrollo de Sectores Urbanos Especiales

Suelo reservado para el desarrollo de equipamientos colectivos, recreativos,

deportivos, parques y servicios urbanos básicos.

Área neta urbanizable

Área resultante de descontar del área bruta de un terreno que se va a urbanizar,

las áreas afectadas por la malla vial arterial principal y complementaria, por el

sistema de transporte y por los elementos pertenecientes al suelo de protección,

que incluye la estructura ecológica principal.

Área sin desarrollar

Terrenos no urbanizados, ni edificados, localizados en suelo urbano y de

expansión, comprendidos dentro de los límites del Distrito Capital.

Área Urbana Integral

Suelo urbano y/o de expansión, destinado a proyectos urbanísticos que combinen

zonas de vivienda, comercio y servicios, industria, en concordancia con el modelo

de ordenamiento territorial.

Área útil

Área resultante de restarle al área neta urbanizable, el área correspondiente a la

malla vial intermedia, local, franjas de control ambiental de las vías de la malla vial

arterial y las zonas de cesión para parques y equipamientos comunales públicos

(anteriormente denominados cesiones tipo A).

Área de Actividad

Destinación asignada a zonas del suelo urbano, que determina los usos del suelo

en función de la estructura urbana propuesta por el modelo territorial.

Áreas desarrolladas

Terrenos urbanizados, edificados o no, localizados dentro del perímetro urbano.2

LA INDUSTRIA QUÍMICA BÁSICA

La industria Química esta constituida por una serie de empresas que se dedican a

la fabricación de "Productos Químicos y Materiales Relacionados", en ella se

sintetizan sustancias químicas, con las que se realizan formulaciones (los

materiales relacionados), los cuales resultan ser algo útil para otras Industrias o

para la población en general.

La porción de la Industria Química encargada de realizar las síntesis de los

productos químicos es llamada la Industria Química Básica, mientras que la

porción que con estos productos formula otros nuevos, útiles para otras Industrias

o para el Consumidor es llamada la Industria Química de Materiales Relacionados.

La Industria Química Básica fabrica gases industriales, ácidos, álcalis, sales y

sustancias orgánicas simples a gran escala.

LAS MATERIAS PRIMAS

La Industria Química Básica se divide en dos grandes segmentos, siguiendo la

división tradicional hecha en la Química, es decir, se le divide en Inorgánica y

Orgánica. El segmento inorgánico de esta Industria se ocupa de la síntesis de

productos inorgánicos (no son compuestos del carbono), mientras que el orgánico

sintetiza los compuestos del carbono.

Los materiales requeridos para su transformación en la Industria Química Básica

(sus materias primas) son recursos naturales que se extraen de la atmósfera,

hidrosfera, litosfera y biosfera. En particular, el segmento orgánico de esta

Industria obtiene sus materias primas de la litosfera (carbón mineral, petróleo y

gas natural)) y de la biosfera. En cambio, el segmento inorgánico las obtiene de la

atmósfera, hidrosfera (yacimientos minerales no-metálicos, metálicos, petróleo y

gas natural).

La Atmósfera, también llamada aire, es la capa gaseosa que rodea a la Tierra y

se extiende, hacia afuera de ella, varios cientos de kilómetros.

La Hidrosfera esta constituida por los océanos, mares, lagos, lagunas, ríos y

depósitos subterráneos.

La Litosfera es parte sólida de la superficie de la Tierra.3

Aplicación de unos materiales. 

La misma Industria Química requiere de ácidos para la síntesis de fluoruros

cloruros, nitratos, fosfatos y sulfatos diversos. También los utiliza como agentes

oxidantes (ácido nítrico), deshidratantes (ácido sulfúrico) y como catalizadores

(ácido clorhídrico).  La Industria Química Orgánica consume cantidades

importantes de ácido sulfúrico y nítrico para llevar a cabo las sulfonaciones y

nitraciones requeridas en sus procesos de síntesis. Este segmento de la Industria

también requiere de hidrógeno, oxigeno y cloro para muchos de sus procesos.

RELACIÓN DE LA INDUSTRIA BÁSICA CON OTRAS AREAS

Las industrias básicas en cualquier país, están relacionadas con la ingeniería

mecánica. Desde la producción de materiales de construcción y manufactura,

hasta maquinaria de labranza, herramientas y repuestos. La ingeniería metalúrgica

y la ingeniería cerámica son fundamentales en el desarrollo de nuevos materiales

de enorme importancia en industrias básicas, como la extractiva, la automotriz y

de la construcción. Asimismo, el desarrollo de estos materiales tiene influencia en

campos como la electrónica, la medicina y la aeronáutica, entre otros.

También en la industria básica se utiliza el aluminio cada vez con mayor

frecuencia. Los cuerpos de rotación de las bombas de vacío o las estaciones de

repetición de telefonía móvil, están fabricadas de este material.

Piezas de aluminio y otras aleaciones ligeras

En sector del automóvil cada vez son más los componentes que se fabrican en

aluminio, para reducir el peso total de los coches. Brazos de suspensión, bombas

de refrigeración, culatas, y un largo numero de piezas están ya habitualmente

hechos de aluminio.

Fig. 1.- ColectorFig. 1.- Chasis de

ordenador

Fig. 3.- Bomba de

rotación o “scroll”

Por otro lado, en el sector de los computadores los componentes de aluminio se

están sustituyendo por componentes de aleaciones de magnesio. Estos materiales

permiten fabricar los elementos más delgados que en aluminio, con la misma

rigidez. Son, por lo tanto, adecuados para componentes donde el volumen juega

un papel importante como, por ejemplo, los chasis de ordenadores portátiles.4