This document provides an overview of traditional engineering materials, including metals, ceramics, and polymers. It defines each material type, describes their key properties and characteristics, and gives examples of common applications. Metals are highlighted as having high strength, ductility, impact resistance, and thermal and electrical conductivity. Ceramics are described as very strong in compression but brittle, with high hardness, thermal stability, and chemical resistance. Polymers are introduced as large molecular chains with low density, thermal and electrical insulation, and moderate strength and stability. Common uses of each material type are also listed.

1. UNIVERSIDAD PONTIFICIA
BOLIVARIANA
I N G E N I E R Í A M E C Á N I C A
S E L E C C I Ó N D E M AT E R I A L E S
P O R :
L U I S J AV I E R C R U Z R I A Ñ O , I M , P H D .
M E D E L L Í N , 2 0 2 1

2. CAPÍTULO . 1. GENERALIDADES SELECCIÓN DE MATERIALES
1. GENERALIDADES MATERIALES DE INGENIERÍA
A) DEFINICIÓN Y CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES
L O S M A T E R I A L E S D E I N G E N I E R Í A S O N L A S S U S T A N C I A S C O N L A S
Q U E S E R E A L I Z A N L O S O B J E T O S Ú T I L E S P A R A E L H O M B R E .
C L A S I F I C A C I Ó N :
- N A T U R A L E Z A :
O R G Á N I C O S : M A T E R I A L E S C U Y O C O M P O N E N T E P R I N C I P A L
E S E L C A R B O N O . E J E M P L O : M A D E R A S , A L G U N O S
P O L Í M E R O S ( V E R S I G U I E N T E D I A P O S I T I V A ) .
I N O R G Á N I C O S : C O M P O N E N T E P R I N C I P A L D I F E R E N T E A L
C A R B O N O . E J E M P L O : M E T A L E S ( P O R E J E M P L O , E L A C E R O
E S U N A A L E A C I Ó N H I E R R O - C A R B O N O , P E R O S O L O H A S T A
2 , 1 % D E C E N P E S O ) , C E R Á M I C O S ( A L U M I N A : A L 2 O 3 )
- D E S A R R O L L O :
T R A D I C I O N A L E S : M E T A L E S , C E R Á M I C O S , P O L Í M E R O S .
N U E V O S : N U E V O S M E T A L E S , N U E V O S P O L Í M E R O S , N U E V O S
C E R Á M I C O S , M A T E R I A L E S C O M P U E S T O S , B I O M A T E R I A L E S ,
M A T E R I A L E S I N T E L I G E N T E S , M A T E R I A L E S F O T Ó N I C O S ,
S E M I C O N D U C T O R E S , S U P E R C O N D U C T O R E S , E T C .
- U S O :
E S T R U C T U R A L E S
F U N C I O N A L E S
D E C O R A T I V O S

3. CAPÍTULO . 1. GENERALIDADES SELECCIÓN DE MATERIALES
EJEMPLO DE POLÍMEROS ORGÁNICOS:

4. B. IMPORTANCIA DE LOS MATERIALES
• N U E V O S M A T E R I A L E S Y E C O N O M Í A : C R E A N N U E V A S
I N D U S T R I A S E I N C R E M E N T A N L A P R O D U C T I V I D A D
• M A T E R I A L E S P A R A L A I N F O R M A C I Ó N Y L A
C O M U N I C A C I Ó N : C I R C U I T O S I N T E G R A D O S Y R E D E S
I N T E R N A C I O N A L E S S E H A N D E S A R R O L L A D O G R A C I A S
A L A E X P L O T A C I Ó N D E N U E V O S M A T E R I A L E S
• M A T E R I A L E S P A R A L A N A V E G A C I Ó N A E R O E S P A C I A L :
E L V U E L O A V E L O C I D A D E S S U P E R S Ó N I C A S E X I G E
M A T E R I A L E S M A S L I G E R O S Y D E R E S I S T E N C I A
M E C Á N I C A Y T É R M I C A
• M A T E R I A L E S P A R A E L A P R O V E C H A M I E N T O D E L A
E N E R G Í A : L O S M A T E R I A L E S D E B E N A D E C U A R S E A L A
T R A N S F O R M A C I Ó N , T R A N S M I S I Ó N Y C O N S U M O D E
E N E R G Í A
• M A T E R I A L E S P A R A L A M E D I C I N A : S E D I S P O N E Y A D E
S U S T I T U T O S B I O C O M P A T I B L E S D E A L G U N O S T E J I D O S
Y Ó R G A N O S H U M A N O S L E S I O N A D O S
• M A T E R I A L E S F O T Ó N I C O S : L O S C O M P U T A D O R E S
Ó P T I C O S Q U E S U S T I T U Y A N A L O S E L E C T R Ó N I C O S
E M P L E A R Á N M A T E R I A L E S E S P E C I A L E S
• M A T E R I A L E S P A R A E L T R A N S P O R T E T E R R E S T R E :
C A D A V E Z H A Y M A Y O R P A R T I C I P A C I Ó N D E L O S
P O L Í M E R O S E N E S T R U C T U R A S Y D E L O S C E R Á M I C O S
E N E L M O T O R

5. C. MATERIALES TRADICIONALES
C.1. METALES
S U S T A N C I A S I N O R G Á N I C A S C O N S T I T U I D A S
M AY O R I TA R I A M E N T E P O R E L E M E N T O S
M E T Á L I C O S Y N O M E T A L E S E N P E Q U E Ñ A S
P R O P O R C I O N E S U N I D O S E N T R E S Í P O R E N L A C E
M E T Á L I C O Y E S T R U C T U R A D O S E N E L E S P A C I O
E N F O R M A S C R I S TA L I N A S Q U E C U E N T A N C O N
L A S S I G U I E N T E S C A R A C T E R Í S T I C A S
G E N E R A L E S :
M AY O R R E S I S T E N C I A A L A T R A C C I Ó N
M AY O R T E N A C I D A D , D U C T I L I D A D Y R E S I S T E N C I A
A L I M PA C T O
M AY O R R E S I S T E N C I A A L C H O Q U E T É R M I C O
R E G U L A R E S T A B I L I D A D T É R M I C A
M O D E R A D A E S T A B I L I D A D Q U Í M I C A
O PA C I D A D A L A L U Z V I S I B L E
C O N D U C T O R E L É C T R I C O Y T É R M I C O
A LT A D E N S I D A D
F A C I L I D A D E S D E F A B R I C A C I Ó N

6. C.2. CERÁMICOS
S U S T A N C I A S I N O R G Á N I C A S C O N S T I T U I D A S P O R
E L E M E N T O S M E T Á L I C O S Y N O M E T A L E S ( P O R
E J E M P L O , L A A L Ú M I N A , A L 2 O 3 ) U N I D O S E N T R E S Í
P O R E N L A C E M I X T O ( I Ó N I C O + C O V A L E N T E ) Y
E S T R U C T U R A D O S E N E L E S P A C I O E N F O R M A S
C R I S T A L I N A S ( E X C E P T O L O S V I D R I O S ) Q U E
C U E N T A N C O N L A S S I G U I E N T E S C A R A C T E R Í S T I C A S :
M A Y O R R E S I S T E N C I A A L A C O M P R E S I Ó N
M A Y O R R I G I D E Z
M A Y O R D U R E Z A
M E J O R C O M P O R T A M I E N T O T R I B O L Ó G I C O
M A Y O R E S T A B I L I D A D T É R M I C A
M A Y O R E S T A B I L I D A D Q U Í M I C A
O P A C I D A D A L A L U Z V I S I B L E
A I S L A N T E E L É C T R I C O Y T É R M I C O
M E D I A N A D E N S I D A D
A B U N D A N C I A Y D I S P O N I B I L I D A D E N L A N A T U R A L E Z A
F R A G I L I D A D
P R O C E S A D O P O R R U T A S Ó L I D A

7. C.3. POLÍMEROS
1 9 11 : E L A L E M Á N S TA U D I N G E R PA R T I Ó E N
D O S L A H I A . D E L O S P O L I M E R O S A L
D E S C U B R I R Q U E A N I V E L M I C R O L O S
P O L Í M E R O S E S T Á N C O N S T I T U I D O S P O R
G R A N D E S C A D E N A S M O L E C U L A R E S D E A LT O
P E S O M O L E C U L A R .
S U S TA N C I A S D E A LT O P E S O M O L E C U L A R
C O N S T I T U I D A S P O R U N I D A D E S I G U A L E S D E
U N C O M P U E S T O S E N C I L L O , M O N Ó M E R O , Q U E
S E R E P I T E A L O L A R G O D E L A C A D E N A Y Q U E
C U E N TA C O N L A S S I G U I E N T E S
C A R A C T E R Í S T I C A S :
B A J A D E N S I D A D
A I S L A N T E T É R M I C O Y E L É C T R I C O
R E G U L A R E S TA B I L I D A D Q U Í M I C A
M O D E R A D A R E S I S T E N C I A M E C Á N I C A Y
R I G I D E Z
M O D E R A D A E S TA B I L I D A D T É R M I C A Y A L A S

8. C.4. CLASIFICACIÓN Y APLICACIONES DE LOS MATERIALES
TRADICIONALES
M E T A L E S : E S T R U C T U R A L E S
F E R R O S O S : A C E R O Y F U N D I C I O N E S : H I E R R O + C
N O F E R R O S O S : A L , C U , N I , P B , S N ; M G , C R , Z N .
R E F R A C T A R I O S : M O L I B D E N O , V A N A D I O , T U N G S T E N O
N O B L E S : O R O , P L A T A , P L A T I N O
U S O S : T R A N S P O R T E , C O N S T R U C C I Ó N , I N D U S T R I A Q U Í M I C A .
C E R Á M I C O S : C O N S T R U C C I Ó N , R E F R A C T A R I O , E L É C T R I C O
T R A D I C I O N A L E S : S Í L I C E ( R E F R A C T A R I O ) + A R C I L L A ( C U E R P O ) +
F E L D E S P A T O ( D E C O R A T I V O )
N U E V O S O T É C N I C O S O D E I N G E N I E R Í A : D E C O M P O S I C I Ó N
Q U Í M I C A M U C H O M A S S I M P L E A B A S E D E C A R B U R O S ( S I C ) ,
N I T R U R O S ( S I 3 N 4 ) ; O X Í D I C O S ( M G O )
V I D R I O : C E R Á M I C O S A M O R F O S A B A S E D E S Í L I C E
C E M E N T O : C E R Á M I C O S A B A S E D E S I L I C A T O S C Á L C I C O S
P O L Í M E R O S : P L Á S T I C O S , F I B R A S , C A U C H O S . F U N C I O N A L E S
T E R M O P L Á S T I C O S : P E , P P , P V C , N Y L O N , P S , T F .
T E R M O E S T A B L E S : U P , E P Ó X I C A S , F E N Ó L I C A S , V I N I L É S T E R ,
U R É I C A S .
E L A S T Ó M E R O S : N A T U R A L E S Y S I N T É T I C O S
U S O S : T R A N S P O R T E , E N V A S E , E M B A L A J E

9. D. NUEVOS MATERIALES
¿ Q U É E N T E N D E M O S P O R N U E V O S M AT E R I A L E S ?
E N R E A L I D A D N O S E T R AT A D E O T R A C O S A S I N O
D E L O S M AT E R I A L E S U T I L I Z A D O S D E S D E
A N T I G U O P O R E L H O M B R E O B T E N I D O S Y / O
T R AT A D O S C O N M O D E R N A S T E C N O L O G Í A S Q U E
P O S E E N R O P I E D A D E S C O M P L E M E N T A R I A S ,
M E J O R A D A S Y, A V E C E S , “ M I L A G R O S A S ” C U A N D O
S E C O M PA R A N C O N L A S D E L O S “ V I E J O S ”
M AT E R I A L E S .
 I N C L U S O L A S T É C N I C A S M O D E R N A S T I E N E N S U
O R I G E N E N L O S “ V I E J O S ” M É T O D O S E M P L E A D O S
P O R E L H O M B R E .
 D E T O D A S M A N E R A S , L O S T É R M I N O S “ N U E V O S
M AT E R I A L E S ” Y “ N U E V A S T E C N O L O G Í A S ” P U E D E N
C O N S I D E R A R S E T O T A L M E N T E L E G I T I M A D O S .

10. ORIGEN DE LOS NUEVOS MATERIALES
L O S M AT E R I A L E S T R A D I C I O N A L E S S E H A N V I S T O
L I M I T A D O S A N T E L A E X I G E N C I A D E M AT E R I A L E S :
 M Á S F U E R T E S
 M Á S L I V I A N O S
 T E M P E R AT U R A S E X T R E M A S
 A M B I E N T E S M U Y A G R E S I V O S
S E C T O R E S D E AV A N Z A D A :
A E R O N Á U T I C O Y A E R O E S PA C I A L : C O M P U E S T O S Y
C E R Á M I C O S ( L I G E R E Z A Y T E M P E R AT U R A S
E X T R E M A S )
M I L I T A R
A U T O M O T R I Z : A L U M I N I O , P O L Í M E R O S Y
C O M P O S I T E S
T A L V E Z , L A F A M I L I A M A S R E P R E S E N T AT I VA D E
L O S N U E V O S M AT E R I A L E S S O N L O S M AT E R I A L E S
C O M P U E S T O S .

11. E. MATERIALES COMPUESTOS: DEFINICIÓN

12. CONSTITUYENTES DE LOS MATERIALES COMPUESTOS

13. TIPOS DE COMPOSITES SEGÚN LA MATRIZ:
COMPOSITES CERÁMICOS, COMPOSITES METÁLICOS Y
COMPOSITES POLIMÉRICOS

14. COMPOSITES POLIMÉRICOS: MATERIAL COMPUESTO
CUYA MATRIZ O CUERPO ES UN PLÁSTICO:
TERMOPLÁSTICO, TERMOESTABLE O CAUCHO.
TIPOS DE COMPUESTOS POLIMÉRICOS:
i) ENCAPSULADOS: Compuesto de tipo decorativo constituido por una
resina transparente y en su interior un elemento decorativo de
diferente naturaleza. Ejemplo: anillos, aretes, …
ii) POLÍMERO COLADO: Compuesto constituido principalmente por una
resina de poliéster insaturado mezclada con grandes cantidades (>
50% w/w) de una carga (mineral cerámico inerte químicamente),
generalmente carbonato cálcico. La principal aplicación son elementos
sanitarios: lavamanos, lavaplatos, inodoros. La empresa líder en
Colombia es FIRPLAK.
iii) PLÁSTICO REFORZADO: Plástico reforzado con FIBRAS
generalmente sintéticas (vidrio, kevlar, carbono) aunque también
naturales, con el fin de mejorar sustancialmente las propiedades
mecánicas del polímero de partida, especialmente la resistencia a la
tracción, la rigidez y/o la tenacidad. Existen cerca de 100 aplicaciones
en el país que nutren mas de 10 sectores industriales diferentes.

15. ENCAPSULADOS

16. POLÍMERO COLADO: FIRPLAK

17. PLÁSTICOS REFORZADOS: LAMINADOS

18. PUNTERA DE CALZADO DE SEGURIDAD EN PLÁSTICO
REFORZADO

19. PUNTERA DE CALZADO DE SEGURIDAD EN PLÁSTICO
REFORZADO

20. 2. INTRODUCCIÓN SELECCIÓN DE MATERIALES
A . D E F I N C I Ó N Y J U S T I F I C A C I Ó N .
D E F I N I C I Ó N : P R O C E S O D E B I D A M E N T E
P L A N I F I C A D O Q U E S E D E S A R R O L L A
S I M U LT Á N E A M E N T E C O N E L P R O C E S O
D E D I S E Ñ O Y D E S E L E C C I Ó N D E L A
T É C N I C A D E FA B R I C A C I Ó N E N E L Q U E
S E A N A L I Z A N L A F U N C I Ó N , E X I G E N C I A S
D E S E RV I C I O , R E Q U E R I M I E N TO S D E
D I S E Ñ O Y L A S C A R A C T E R Í S T I C A S
G E N E R A L E S D E FA B R I C A C I Ó N A F I N D E
S E L E C C I O N A R E L M AT E R I A L M A S
A D E C U A D O PA R A U N A A P L I C A C I Ó N
E S P E C Í F I C A I N T E N TA N D O L O G R A R L A
M E J O R R E L A C I Ó N C O S TO / B E N E F I C I O .

21. 2. INTRODUCCIÓN SELECCIÓN DE MATERIALES
J U S T I F I C A C I Ó N : T É C N I C A Y E C O N Ó M I C A .
T É C N I C A : E N L A A C T U A L I D A D E X I S T E N C E R C A D E
1 0 0 . 0 0 0 M AT E R I A L E S C O M P E T I T I V O S
D I S T R I B U I D O S E N U N A S P O C A S , P E R O G R A N D E S
F A M I L I A S . PA R A U N A A P L I C A C I Ó N E S P E C Í F I C A
P O D E M O S C O N T A R C O N M A S D E 5 0 M AT E R I A L E S
P O T E N C I A L M E N T E Ú T I L E S , C O M O E L E G I R E L
M AT E R I A L I D E A L ? ? ?
E C O N Ó M I C A : E N L A M E D I D A E N Q U E L A
V E L O C I D A D D E P R O D U C C I Ó N D E L A T É C N I C A D E
F A B R I C A C I Ó N S E H A C E M A Y O R , M A Y O R E S E L
P E S O D E L M AT E R I A L E N E L C O S T O D E L A P I E Z A .
PA R A C A S O S E X T R E M O S D E T É C N I C A S D E
A LT Í S I M A S S E R I E S D E F A B R I C A C I Ó N , E L C O S T O
D E L M AT E R I A L L L E G A A R E P R E S E N T A R H A S T A E L
5 0 % D E L C O S T O T O T A L D E L A P I E Z A . E N
C O N S E C U E N C I A , E L C O S T O D E L M A T E R I A L E S
F U N D A M E N T A L E N L A C O M P E T I T I V I D A D D E L A

22. 2. INTRODUCCIÓN SELECCIÓN DE MATERIALES
B . I N T E R A C C I Ó N S E L E C C I Ó N - D I S E Ñ O -
P R O C E S A D O

23. 2. INTRODUCCIÓN SELECCIÓN DE MATERIALES
C . D I S E Ñ O
P R O C E S O S E C U E N C I A L Q U E S E D E S A R R O L L A
P O R E TA PA S A T R AV É S D E L C U A L U N A
N E C E S I D A D S O C I A L ( D E M E R C A D O ) E S
T R A N S F O R M A D A E N U N P L A N O D E TA L L E R
Q U E C O N T I E N E L A F O R M A , D I M E N S I O N E S Y
M AT E R I A L Q U E P E R M I T E L A FA B R I C A C I Ó N D E
U N P R O D U C T O D E S P U É S D E H A B E R
R E A L I Z A D O L O S R E S P E C T I V O S C Á L C U L O S
M E C Á N I C O S , T É R M I C O S , E T C .
E TA PA S D E L P R O C E S O D E D I S E Ñ O :
- C O N C E P T U A L
- M O R F O L Ó G I C O O C O N F I G U R A C I O N A L
- D E TA L L A D O O PA R A M É T R I C O

24. 2. INTRODUCCIÓN SELECCIÓN DE MATERIALES
S E C U E N C I A D E L O S P R O C E S O S D E D I S E Ñ O ,
S E L E C C I Ó N D E L M AT E R I A L Y S E L E C C I Ó N D E L
P R O C E S O D E M A N U FA C T U R A

25. 2. INTRODUCCIÓN SELECCIÓN DE MATERIALES
D . P R O C E S O S D E S E L E C C I Ó N S E G Ú N E L T I P O
D E D I S E Ñ O

26. 2. INTRODUCCIÓN SELECCIÓN DE MATERIALES
E . N O R M A L I Z A C I Ó N Y E S P E C I F I C A C I O N E
T É C N I C A S
L A S P R O P I E D A D E S D E L O S M AT E R I A L E S
N O R M A L M E N T E E S T Á N F O R M A L I Z A D A S E N N O R M A S Y
E S P E C I F I C A C I O N E S .
L A S N O R M A S S O N D O C U M E N T O S T É C N I C O S
D E S A R R O L L A D O S P O R E N T I D A D E S D E R E C O N O C I D O
P R E T I G I O Y P R O Y E C T A D O S P A R A U N U S O
G E N E R A L I Z A D O D O N D E S E D E S C R I B E
D E T A L L A D A M E N T E E L P R O C E D I M I E N T O Y L O S
R E Q U I S I T O S P A R A L A E J E C U C I Ó N D E U N A P R U E B A
Q U E P R E T E N D E D E T E R M I N A R U N A P R O P I E D A D O L A S
C A R Á C T E R Í S T I C A S D E U N P R O D U C T O . N O R M A S D E
P R O P I E D A D E S Y N O R M A S D E P R O D U C T O S .
L A S E S P E C I F I C A C I O N E S A P E S A R D E T E N E R U N
C O N T E N I D O T É C N I C O S I M I L A R , S O N P R O Y E C T A D A S
P A R A S E R U S A D A S P O R U N G R U P O M A S L I M I T A D O :
E S P E C I F I C A C I O N E S P A R A U N A C O M P A Ñ Í A , T A L C O M O
S O F A S A , U N I B A N , E N T R E O T R A S .
E N T I D A D E S N O R M A L I Z A D O R A S : I C O N T E C
( C O L O M B I A ) , A S T M ( U S A ) , U N E ( E S P A Ñ A ) , A F N O R

27. 2. INTRODUCCIÓN SELECCIÓN DE MATERIALES
F. C O S T O Y A S P E C T O S R E L A C I O N A D O S
E L C O S T O E S U N O D E L O S P A R Á M E T R O S M A S
I M P O R T A N T E S A T E N E R P R E S E N T E D U R A N T E E L P R O C E S O
D E S E L E C C I Ó N .
E L C O S T O U N I T A R I O D E U N A P I E Z A , C , S E P U E D E
E X P R E S A R C O M O :
C C C L
C = C M + - - - - - - - + - - - - - - - -
N N ’
D O N D E :
C M : C O S T O D E L M A T E R I A L
C C : C O S T O S D E C A P I T A L E N L A P L A N T A , M A Q U I N A R I A ,
H E R R A M I E N T A S
C L : C O S T O S D E M A N O D E O B R A P O R U N I D A D D E T I E M P O
N : T A M A Ñ O D E L L O T E
N ’ : V E L O C I D A D D E P R O D U C C I Ó N ( P I E Z A S / U N I D A D D E
T I E M P O )
C O S T O S D E P L Á S T I C O S : P L A S T I C S T E C H N O L O G Y
C O S T O S D E M E T A L E S : M E T A L M A R K E D / M E T A L W O R K I N G
N E W S + E X T R A S