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Este tema estudia por qué un material se comporta como lo hace —desde su estructura interna y enlaces hasta sus propiedades macroscópicas— y cómo se mide ese comportamiento mediante ensayos normalizados (tracción, dureza, resiliencia, fatiga). A partir de ahí se eligen los procesos de fabricación industrial (conformado, mecanizado, unión y fabricación aditiva, con apoyo de CAD/CAM) y se valora la mejora sostenible de los materiales mediante el ciclo de vida, el reciclaje y la economía circular. Es un bloque plenamente evaluable en la materia de modalidad Tecnología e Ingeniería de 2.º de Bachillerato, donde la interpretación del diagrama tensión-deformación y la selección justificada de materiales y procesos son objetivos recurrentes en la PAU.
5seccionesca. 23min de lectura2competenciasNivelBásico 1 · Estándar 4Revisado · 06/2026
nivel básico
Como contenido común exigible debes dominar la lectura del diagrama tensión-deformación (límite elástico, resistencia a tracción, módulo de Young) y distinguir los grandes procesos de fabricación y la lógica de la economía circular.
nivel avanzado
En la profundización de modalidad se espera que justifiques numéricamente la selección de un material o un proceso combinando varias propiedades y ensayos, y que razones el ciclo de vida completo de una pieza.
Lesetiefe: En profundidad
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Celdas cristalinas elementales de los metales (BCC, FCC, HCP)
Justifica, a partir de su estructura interna, por qué el acero (aleación de hierro y carbono) es un buen material estructural mientras que un vidrio cerámico se rompe sin avisar pese a ser muy duro.
El acero es metálico: cationes de hierro inmersos en una nube de electrones libres, ordenados en una red cristalina (BCC o FCC según la temperatura). Esa nube electrónica permite el movimiento de dislocaciones.
El movimiento de dislocaciones permite deformación plástica: el acero es dúctil y tenaz, avisa con deformación antes de romper y conduce bien calor y electricidad.
Predominan enlaces iónico-covalentes fuertes y direccionales y, en el vidrio, una estructura amorfa sin planos de deslizamiento; no hay dislocaciones móviles.
Sin mecanismo de deformación plástica, la energía se acumula hasta que una grieta se propaga de golpe: el material es muy duro pero frágil y aislante.
Resultado: El acero es dúctil y tenaz por su enlace metálico y sus dislocaciones móviles; el vidrio cerámico es duro pero frágil porque sus enlaces fuertes y su falta de planos de deslizamiento impiden la deformación plástica.
Errores frecuentes
Repaso activo
Explica, partiendo del tipo de enlace y de la estructura interna, por qué el cobre es un buen conductor eléctrico y dúctil mientras que una cerámica como la alúmina es aislante y frágil. Indica al menos dos propiedades de cada material y relaciónalas con su enlace.
Recuerdo activo
Recuerda los puntos clave — luego revela.
Fuentes: Real Decreto 243/2022 — enseñanzas mínimas del Bachillerato (saberes básicos, Anexo II) (Gobierno de España — Boletín Oficial del Estado (BOE))
Tensión nominal
Fuerza aplicada dividida entre la sección inicial de la probeta. En el SI se mide en pascales (Pa); en la práctica suele usarse el megapascal: 1 MPa = 1 N/mm^2.
Deformación unitaria
Alargamiento relativo respecto de la longitud inicial. Es adimensional (a menudo se expresa en %).
Ley de Hooke y módulo de Young
En la zona elástica la tensión es proporcional a la deformación; la constante de proporcionalidad E (pendiente de la recta) es el módulo de Young y mide la rigidez.
Una probeta cilíndrica de acero de 10 mm de diámetro y 50 mm de longitud inicial entra en fluencia con una fuerza de 33 kN, alargándose 0,100 mm en ese instante. Calcula el límite elástico (MPa) y estima el módulo de Young (GPa).
S0 = pi · r^2 = pi · (5 mm)^2 = 78,54 mm^2.
sigma_e = F / S0 = 33000 N / 78,54 mm^2 = 420,2 N/mm^2.
epsilon = ΔL / L0 = 0,100 mm / 50 mm = 0,00200.
E = sigma_e / epsilon = 420,2 MPa / 0,00200 = 210100 MPa ≈ 210 GPa, el valor típico del acero.
Resultado: Límite elástico sigma_e ≈ 420 MPa y módulo de Young E ≈ 210 GPa, coherente con un acero.
Errores frecuentes
Repaso activo
Una probeta cilíndrica de acero de 10 mm de diámetro y 50 mm de longitud inicial entra en fluencia (límite elástico) con una fuerza de 33 kN y se alarga 0,100 mm justo antes de ese punto. Calcula el límite elástico sigma_e (en MPa) y estima el módulo de Young E (en GPa) suponiendo comportamiento elástico hasta ese punto.
Recuerdo activo
Recuerda los puntos clave — luego revela.
Fuentes: Real Decreto 243/2022 — enseñanzas mínimas del Bachillerato (saberes básicos, Anexo II) (Gobierno de España — Boletín Oficial del Estado (BOE))
Comparativa de los ensayos de dureza por penetración
Dureza Brinell
Carga F dividida por el área del casquete esférico de la huella; D es el diámetro de la bola y d el diámetro de la huella.
Dureza Vickers
F en kilogramos-fuerza y d en milímetros (diagonal media de la huella piramidal). Cuanto mayor es HV, más duro es el material.
Energía absorbida (Charpy)
Diferencia entre la energía potencial inicial del péndulo (altura h1) y la final (altura h2): la energía que la probeta absorbió al romperse.
Un péndulo Charpy de 20 kg se suelta desde 1,60 m y, tras romper la probeta, se eleva hasta 1,05 m. Calcula la energía absorbida (g = 9,8 m/s^2) y comenta el comportamiento del material.
Es la pérdida de energía potencial del péndulo: E = m·g·(h1 − h2).
E = 20 · 9,8 · (1,60 − 1,05) = 20 · 9,8 · 0,55.
E = 20 · 9,8 · 0,55 = 107,8 J.
Una energía absorbida elevada (más de 100 J) indica que el material es tenaz: ha absorbido mucha energía antes de romper, propio de una rotura dúctil.
Resultado: La probeta absorbió 107,8 J; el valor alto indica un comportamiento tenaz (rotura dúctil).
Errores frecuentes
Repaso activo
En un ensayo Charpy, el péndulo tiene una masa de 20 kg, se suelta desde una altura de 1,60 m y, tras romper la probeta, alcanza una altura de 1,05 m. Calcula la energía absorbida por la probeta en la rotura (toma g = 9,8 m/s^2) y comenta si el material se comporta de forma tenaz o frágil.
Recuerdo activo
Recuerda los puntos clave — luego revela.
Fuentes: Currículo de Bachillerato (LOMLOE) — materias y saberes básicos (Ministerio de Educación, Formación Profesional y Deportes — educagob)
Flujo de fabricación digital: del CAD a la pieza
Justifica el proceso de fabricación más adecuado para: (a) 50 000 carcasas de plástico idénticas; (b) 3 prototipos de una pieza metálica de geometría muy compleja.
Para una serie muy grande de un termoplástico interesa amortizar un molde caro entre muchas piezas y producir muy rápido con poco desperdicio.
Moldeo por inyección: tras fabricar el molde, cada carcasa sale en segundos; el coste unitario se desploma con la cantidad. Es conformado, no mecanizado.
Tres unidades no amortizan un molde ni utillaje, y la geometría compleja sería difícil de mecanizar; se prioriza libertad de forma y rapidez de prototipo.
Fabricación aditiva (impresión 3D metálica, p. ej. SLS/SLM): permite geometrías imposibles por otros medios, sin utillaje, ideal para prototipos en cantidades pequeñas.
Resultado: (a) Moldeo por inyección (serie grande, bajo coste unitario); (b) fabricación aditiva / impresión 3D (pocas piezas, geometría compleja, sin utillaje).
Errores frecuentes
Repaso activo
Una empresa debe fabricar 50 000 carcasas idénticas de plástico para un electrodoméstico y, además, 3 prototipos de una pieza metálica de geometría muy compleja para una válvula. Indica y justifica qué proceso de fabricación elegirías en cada caso, razonando a partir del número de piezas, la geometría y el coste.
Recuerdo activo
Recuerda los puntos clave — luego revela.
Fuentes: Real Decreto 243/2022 — enseñanzas mínimas del Bachillerato (saberes básicos, Anexo II) (Gobierno de España — Boletín Oficial del Estado (BOE))
Economía lineal frente a economía circular
Una botella actual es de un plástico no reciclable y de un solo uso. Propón tres medidas de ecodiseño/economía circular y asígnale a cada una la « erre » correspondiente.
Aligerar la botella usando menos material (paredes más finas, menos peso): se consume menos materia prima y menos energía. Corresponde a REDUCIR.
Rediseñarla como envase retornable y rellenable, con un sistema de depósito: la misma botella sirve muchas veces. Corresponde a REUTILIZAR.
Cambiar el material a un termoplástico monomaterial reciclable (p. ej. PET) y facilitar la separación del tapón y la etiqueta para que pueda reciclarse. Corresponde a RECICLAR.
Las medidas se aplican en orden de prioridad: primero evitar el residuo (reducir, reutilizar) y solo después recuperar el material (reciclar). El ecodiseño actúa desde el diseño, donde el impacto futuro es mayor.
Resultado: Tres medidas jerarquizadas: aligerar (reducir), envase retornable (reutilizar) y cambio a un monomaterial reciclable con desmontaje fácil (reciclar).
Errores frecuentes
Repaso activo
Una marca rediseña una botella de bebida que actualmente es de un plástico no reciclable y de un solo uso. Propón al menos tres medidas concretas de ecodiseño y de economía circular para reducir su impacto ambiental, justificando cada una con la « erre » de la jerarquía a la que corresponde.
Recuerdo activo
Recuerda los puntos clave — luego revela.
Fuentes: Currículo de Bachillerato (LOMLOE) — materias y saberes básicos (Ministerio de Educación, Formación Profesional y Deportes — educagob)
Referencias y fuentes
Gobierno de España — Boletín Oficial del Estado (BOE)
Ministerio de Educación, Formación Profesional y Deportes — educagob