MATERIALES DE INGENIERIA

LOS MATERIALES Y LA INGENIERÍA
El hombre, los materiales y la ingeniería han evolucionado en el
transcurso del tiempo y continúan haciéndolo. El mundo actual es de
cambios dinámicos y los materiales no son la excepción. A través de la
historia, el progreso ha dependido de las mejoras de los materiales
con los que se trabaja. El trabajo del hombre prehistórico estaba
limitado a losmateriales disponibles en la naturaleza como la piedra,
madera, huesos y pieles. Con el transcurso del tiempo, pasaron de la
Edad de Piedra a las nuevas edades de cobre (bronce) y de hierro.
Debe mencionarse que este adelanto no sucedió de manera uniforme
ni simultánea en todas partes (se verá que esto ocurre en la
naturaleza, incluso a escala microscópica). Aun hoy día existe esa
limitación respectoa los materiales que se obtienen de la corteza
terrestre y la atmósfera (tabla 1.1). De acuerdo con el diccionario
Webster, los materiales son sustancias con las que algo está
compuesto o hecho.
Aunque esta definición es amplia, desde una perspectiva de aplicación
de la ingeniería, cubre casi todas las situaciones que interesan en este
texto.
La producción y elaboración de los materialeshasta convertirlos en
productos terminados constituyen una parte importante de la
economía actual. Los ingenieros diseñan la mayoría de los productos
manufacturados y los sistemas de elaboración necesarios para su
producción. Dado que los materiales son necesarios para fabricar
productos, los ingenieros deben conocer la estructura interna y las
propiedades de los materiales, de tal manera quepuedan elegir los
más adecuados para cada aplicación y crear los mejores métodos
para procesarlos.
Los ingenieros expertos en investigación y desarrollo crean nuevos
materiales o modifican las propiedades de los existentes. Los
ingenieros de diseño usan materiales actuales, modificados o nuevos
para diseñar y crear nuevos productos y sistemas. En ocasiones los
ingenieros requieren de unnuevo material para su diseño, y la tarea
de crearlo será encomendada a científicos e ingenieros especialistas
en investigación. Por ejemplo, los ingenieros que estén proyectando
un transporte público de alta velocidad (HSCT, por sus siglas en
inglés) (figura 1.1) deberán crear nuevos materiales que soporten
temperaturas de hasta 1 800°C (3 250°F), de modo que puedan
alcanzarse velocidades delaire en el intervalo de 12 a 25 Mach. 1
Hay investigaciones

Figura 1.1

a) Imagen de un avión de transporte civil a alta velocidad con
motores que funcionan a Mach 7. Los anillos indican las
velocidades de flujo superficiales.

La estación espacial internacional.
en curso para crear nuevos materiales compuestos de matriz cerámica,
compuestos
intermetálicos
refractarios
ysuperaleaciones
monocristalinas para ésta y otras aplicaciones similares.
Un área que exige un trabajo máximo de científicos e ingenieros
expertos en materiales es el de la exploración espacial. El diseño y la
construcción de la Estación Espacial Internacional (ISS, por
sus siglas en inglés) y las misiones Vehículos todo terreno para la
exploración de Marte (MER, por sus siglas en inglés) sonejemplos de
actividades de investigación y exploración espacial que exigen un
trabajo óptimo de los científicos e ingenieros especialistas en
materiales. En la construcción de la ISS, un gran laboratorio de
investigación que se desplaza por el espacio a una velocidad de 27
000 km/h, se utilizó una selección de materiales que funcionan en un
ambiente muy diferente al de la Tierra (figura 1.2). Losmateriales
debían ser livianos para minimizar el peso de la carga útil durante el
despegue. La cubierta exterior del laboratorio debía protegerlo del
impacto de meteoros diminutos y de la chatarra espacial creada por el
hombre. La presión interna del aire en la estación, de unas 15 psi,
somete los módulos a un esfuerzo constante. Además, los módulos
deben soportar las enormes fuerzas...