Unidad 1 Paso 3 Colaborativo 256599-7

MATERIALES INDUSTRIALES UNIDAD 1 PASO 3 COLABORATIVO

PRESENTADO POR

DIEGO FERNANDO BARBOSA BUITRAGO 14.696.315 DIDIER VIVAS 94.072.689 MARIA ARLY VALENCIA MOSQUERA 29.681.088 ROBINSON RAMIREZ 14.703.796 JONATHAN REALPE

GRUPO: 256599-7

PRESENTADO A: ING. EDWARD FERNANDO TORO

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD SEPTIEMBRE DE 2017

Materiales Industriales. Unidad 1 Paso 3 Colaborativo

CONTENIDO Introducción

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Objetivos

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Justificación

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Resolución de la actividad individual

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Conclusiones

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Bibliografía

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INTRODUCCION El siguiente trabajo, se realiza en base de la estructura gener al, donde se logra visualizar el objetivo del curso, resaltando los puntos importantes de Materiales Industriales, reconociendo los actores del programa, donde se discutieron las diferentes ideas, para la consecución del trabajo final. De tal manera, este trabajo esta direccionando al estudiante, hacia los principios de los Materiales Industriales, por medio de una lectura previa de la bibliografía y el protocolo, donde se puntualiza los objetivos generales y específicos del curso y mostrando la importancia de la materia, no solo en los ámbitos laborales, también por nuestra vida diaria y proyectos propios. Por medio de este trabajo, damos introducción a Materiales Industriales Unidad 1 y reconocemos el significado de la materia en nuestra carrera profesional, brindando una amplia gama de aplicaciones para toma de decisiones de un proceso productivo. Hoy en día somos testigos de los grandes cambios en nuestra sociedad debido a los avances tecnológicos. Estos avances han cambiado y mejorado nuestro estilo de vida, pero todo gracias a que en tiempos primigenios los hombres descubrieron el fuego y aprendieron como manejar las rocas y los metales. Estas tecnologías primitivas sentaron la base para el gran desarrollo del que nuestros ojos pueden presenciar hoy, y en función de esto podemos decir que los metales y su evolución, fueron la clave del progreso de nuestro días, por lo tanto aún hoy es menester conocer sus propiedades y seguir mejorándolos en aras de hacer más efectivos los procesos y reducir el impacto ambiental.

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OBJETIVOS 1. Analizar e interpretar la información relacionada con la selección de ciertos materiales industriales, para un uso específico en el campo de la ingeniería y la industria en general. 2. Interiorizar y contextualizar las bases y las partes del programa Materiales Industriales, teniendo en cuenta la bibliografía del curso, por lo menos en la primera unidad. 3. Reconocer la estructura general del curso, por medio de la bibliografía propuesta, realizando un mapa conceptual de los contenidos del curso. 4. Valorar y reconocer el desempeño de cierto grupo de materiales en servicio.

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JUSTIFICACION Esta investigación y/o trabajo tiene como objetivo principal analizar la selección de ciertos materiales industriales para un uso específico en la ingeniería y/o en el capo Industrial en general. Esto es útil para la decisión de utilizar algún tipo de material en un proceso determinado para la consecución de un producto u un fin determinado. La importancia de este trabajo radica entonces, en reconocer las clasificaciones y los componentes de los materiales industriales para definir su utilización.

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ACTIVIDAD COLABORATIVA 1. Completar la tabla con las propiedades más importantes de algunos utensilios cotidianos ubicados en el cuadro: Utensilio

Materiales que lo constituyen

Tipo de material según su origen

Tipo de material según su estructura

Tipo de material según su material

Vidrio Pyrex

Sílice, óxido bórico, óxido de sodio, óxido de potasio, óxido de calcio y óxido de aluminio

Silicio (inorgánico), Boro (inorgánico), Potasio(inorgánico), Calcio (inorgánico), Aluminio(inorgánico

Silicio (amorfo), Boro (amorfo), Potasio(amorfo), Calcio (amorfo), Aluminio(cristalino)

Silicio (Cerámico), Boro(Cerámico), Potasio(Cerámico), Calcio(Cerámico), Aluminio(Metálico)

éter polibutenico (un polímero amorfo)

polibutenico (termoplasticos)

Arena de silicie Tereftalato de polietileno (PETE) polímero. PEBD es decir un polietireno de baja densidad, polimero.

Arena de silicie (mineral y no metálico) Tereftalato de polietileno (PETE) termoplastico con alto grado de cristalidad. PEBD es decir un polietileno de baja densidad, termoplástico

Cromo, vanadio, Wolframio

Cromo (inorgánico), Vanadio (inorgánico), Wolframio (inorgánico)

Wolframio (cristalina), Vanadio(Cristalina), Cromo(Cristalina)

Vanadio (metálico), Wolframio (metálico), Cromo (metálico)

Destornillador

Cromo, vanadio, molibdeno, acero

Cromo (inorgánico), Vanadio (inorgánico), Molibdeno (inorgánico), Acero (inorgánico)

Vanadio(Cristalina), Cromo(Cristalina), Molibdeno (cristalina), Acero (cristalina)

Cromo (metálico), Vanadio (metálico)

Cable de datos

Cobre, PVC

Cobre (inorgánico), PVC (orgánico)

Cobre (cristalina), PVC (amorfo)

Cobre (metálico), PVC (polímero)

Acero, caucho, negro de humo

Caucho (orgánico), Acero (inorgánico), Negro de humo (inorgánico)

Caucho (cristalino), Acero (cristalino), Negro de humo (amorfo)

Caucho (polímero), Acero (metálico), Negro de humo (cerámico)

Camisa de deportes

Botella de embalaje de bebida gaseosa

Llave Inglesa

Llanta de automóvil

copolímero uretano-urea, elastano, licra o spandex polibutenico

Botella de vidrio: arena arena de silicie de silicie (SiO2), (SiO2)(inorgánico) carbonato de sodio carbonato de sodio (Na2CO3), Caliza (CaCO3) (Na2CO3) (inorgánico ) Botella plástica Caliza (CaCO3) tereftalato tereftalato de polietileno de polietileno (PETE) (PETE) inorgánico


Vaso desechable

Polímero (Termoplástico )

Termo-plástico (inorgánico)

Algodón (orgánico) Calcetines

Lana (orgánico) Algodón Lana

Cuchilla de afeitar Cadena de repartición del motor del auto

Nylon (inorgánico)

Polímero (macromolecular) Polímero (amoformo) (termoplástico) Polipropileno Nylon (polímero) (polímero termoplástico) Polipropileno (polímero)

Nylon (polímero cristalino)

Algodón (orgánico)

Algodón (orgánico)

Lana (orgánico)

Lana (orgánico)

Nylon

Polipropileno (inorgánico)

Polipropileno Hierro templado inoxidable

Hierro (inorgánico )

Hierro (metálico) Hierro (metálico)

Hierro inoxidable

Hierro (inorgánico )

Hierro (metálico) Hierro (metálico)

2. E n los s ig uientes materiales utilizados en la indus tria de la cons truc ción: C emento Por tland A rena A g ua Ladrillo Determinar: a. Cuáles s on las s us tancias químicas puras que lo conforman, (en el cas o del ag ua s olo es una sola).

El cemento portland tiene la composición de los siguientes componentes:       

64% oxido de calcio 21% oxido de silicio 5,5 % oxido de aluminio 4,5% óxido de hierro 2,4% oxido de magnesio 1,5% sulfatos 1% otros materiales, entre los que sobresale el agua.

Los componentes químicos del ladrillo son los siguientes: 52,5 – 54,5 % Sílice



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40 – 42,5 % Alúmina 1,4 – 2,4 % Óxido de hierro 1,6 – 2,1 % Oxido de titanio 0,2 – 0,7 % Otros óxidos (CaO, MgO, Álcalis)

   

Componente de la arena:  

90 % Silice 10 % otros minerales

Componentes químicos del agua Hidrogeno Oxigeno

 

b. Colocar los nombres y formulas químicas de es tas s ustancias.

Fórmula química del cemento portland: CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3 Formula química del ladrillo: Al2O3, SiO2, Fe2O3, TiO2, CaO, MgO Formula química de la arena: SiO2 Formula química del agua H2O c. D e los elementos que conforman cada una de es tas anteriores s us tancias puras determinar la config uración electrónica de dos de los átomos de cada una.

Configuración electrónica de algunos elementos  

Óxido de hierro: Fe+3 O-2 Oxido de magnesio: Magnesio= 1s 2 2s2 2p6 3s2 ; Oxigeno: 1s 2 2s22p4

3. Un es tudiante de ing enierí a Indus trial de la UNAD, toma una mues tra de una pieza en s ervi cio de una máquina y con esta realiza una probeta, con a la cual le una preparación llevándola a pulido des de lija malla 120 hasta 600 y pos teriormente pulido con años . Finalmente, a 200 aumentos obs erva los límites de g rano, s in

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embargo, la fotomicrografía No muestra con claridad los límites de grano res pectivos y por lo tanto no es posible determinar c ómo s e encuentra en g eneral la pieza en s ervic io. D escriba cual es la razón por la cual no puede vis ualizar el estudiante los límites de grano y por ende las fases presentes de la probeta extractada.

Para dar respuesta a este punto es necesario tener en cuenta los siguientes aspectos: 

La práctica recibe el nombre de “preparación de probetas metalografías” y el

objetivo es obtener en una muestra metálica pulida a espejo y atacada químicamente, la forma y distribución microscópica de grano, así como su composición en aceros, hierro gris y aleaciones no ferrosas.



Para que sea exitosa se deben utilizar los siguientes materiales:

Resina con su catalizador NOTA (por cada 40 ml. de resina van 40 gotas de catalizador) -

Molde de plástico

-

Grasa

-

Cristal plano

-

Muestras metálicas

-

Microscopio

-

Alcohol etílico 96 G.L.

-

Ácido nítrico

-

Probetas y algodón 



Lijas de agua de diferente grosor

La metalografía es la ciencia que estudia las características micro estructural o constitutivo de un metal o aleación relacionándolas con las propiedades físicas, químicas y mecánicas.

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

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El proceso realizado es el pulido metalográfico para el cual se usa el equipo Desbastadora ó Pulidora Metalográfica, se prepara la superficie del material, en su primera fase denominada Desbaste Grueso, donde se desbasta la superficie de la muestra con papel de lija, de manera uniforme y así sucesivamente disminuyendo el tamaño de grano (Nº de papel de lija) hasta llegar al papel de menor tamaño de grano. Una vez obtenido el último pulido con el papel de lija de tamaño de grano más pequeño. Al inicio de la segunda fase de pulido denominada Desbaste Fino, en la que se requiere de una superficie plana libre de ralladuras la cual se obtiene mediante una rueda giratoria húmeda cubierta con un paño especial cargado con partículas abrasivas cuidadosamente seleccionadas en su tamaño para ello existen gran posibilidad de abrasivos para efectuar el ultimo pulido; en tanto que muchos harán un trabajo satisfactorio parece haber preferencia por la gama de óxidos de aluminio para pulir materiales ferrosos y de los basados en cobre y óxido de cerio para pulir aluminio, magnesia y sus aleaciones. La etapa del pulimento es ejecutada en general con paños macizos colocados sobre platos giratorios circulares, sobre los cuales son depositadas pequeñas cantidades de abrasivos, en general diamante industrial en polvo fino o bien en suspensión, con granulometrías como por ejemplo de 10, 6, 3, 1, y 0,25 micras. El pulido se realiza sujetando la muestra a tratar con la mano o bien mediante un cabezal automático para pulir varias muestras a la vez. El cabezal automático ejerce una presión pre-configurada hacia el disco o paño de desbaste o pulido durante un tiempo concreto. Estos parámetros deben ser configurados según tipo de material (dureza, estado del pulido, etc...) Opcionalmente existen sistemas con dosificador automático de suspensión diamantada.

El pulido de la pieza de debe empezar por la lija más gruesas y se termina con la más fina para poder tener el resultado deseado (recordar que al ser de agua tiene que estar siempre en contacto con el agua y tener un mismo movimiento de lija)

De acuerdo a lo anterior se puede concluir que la razón por la cual el estudiante no puede visualizar los límites de grano y por ende las fases presentes de la probeta extractada es porque no se realizó el procedimiento adecuado, generalmente para que sea exitoso se debe pasar de una lija a otra, la probeta se debe girar 90 grados y desbastar hasta que se borren las líneas de la lija anterior. Las lijas recomendadas son: 180,280, 320,400, 500, 600, 1000, 1200 Y 1500 ya que una presión excesiva sobre la lija puede causar rayas profundas y difíciles de eliminar posteriormente.

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4. A verig uar la curva esfuerzo-deformación para un acero A S TM 1010, AS TM 1050 y A S TM 1080, compararlas y pres entar diferenci as y s imilitudes entre es tas , así como las propiedades que puede obs ervar a partir de las mis mas.

Es necesario tener en cuenta que en la clasificación de los aceros, ASTM es la norma de clasificación de acuerdo a sus propiedades mecánicas para lo que se utiliza como referencia la tabla que se muestra a continuación:

Cuando hablamos de esfuerzo nos referimos a una fuerza o carga estática que cambia de forma lenta relativamente y esta fuerza es aplicada uniformemente sobre una superficie. Cuando el material tiene un comportamiento mecánico se dice que sufrió un ensayo o esfuerzo. Las curvas de tensión pueden encontrarse mediante ensayos de laboratorio, utilizando probetas estandarizadas con las cuales pueden fijarse la velocidad de carga y la temperatura. A continuación se puede apreciar la curva – tensión de deformación del acero:

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Por medio de graficas como la presentada con anterioridad, podemos determinar las características mecánicas de los metales y a partir de esto identificar propiedades importantes como: 













DUREZA: Mide la resistencia a la penetración sobre la superficie de un material, efectuada por otro material. RESISTENCIA: Se definen varias; por ejemplo, resistencia a la tracción, es la carga (fuerza) máxima por unidad de área que puede soportar el material al ser estirado. Los valores de resistencia son utilizados en todo lo referente al diseño. DUCTILIDAD: Capacidad que tiene un material para deformarse sin romperse cuando está sometido a esfuerzos de tracción, por ejemplo el estirado de un alambre. MALEABILIDAD: Capacidad que presenta el material para soportar deformación sin rotura, sometido a compresión, caso de forja o laminado. FRAGILIDAD: Lo opuesto a la ductilidad. Un material frágil no tiene resistencia a cargas de impacto y se fractura aun en cargas estáticas sin previo aviso. Tanto la fragilidad como la ductilidad de un material son medidas arbitrarias, pero puede decirse que un material con un alargamiento mayor de 5% es dúctil y menor a ese valor es frágil. TENACIDAD: Es la energía absorbida por el material durante el proceso de deformación y ruptura; está directamente relacionada con la resistencia y ductilidad. Por ejemplo, el vidrio. ELASTICIDAD: Capacidad de un material que ha sido deformado para regresar a su estado y tamaño original, cuando cesa la acción que ha producido la deformación. Cuando el material se deforma permanentemente, de tal manera que

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

no puede pueda regresar a su estado original, se dice que ha pasado su límite elástico. PLASTICIDAD: Capacidad que tiene un material de tomar nuevas formas y de quedarse en ellas.

5. S eg ún las propiedades fís icas en g eneral de los materiales completar el s ig uiente cuadro: Material

Duraluminio

PVC

Propiedad volumétrica Densidad: 2.76 g/cm

Propiedades térmicas Calor específico: Conductividad térmica: de 120 - 150 W/m°K Punto de fusión: 503 a 540 ºC

Coeficiente expansión lineal: 23.6*10 °K Densidad: 1,56 g/m3 Coeficiente de expansión lineal: 8 x 10-5/C

Propiedades eléctricas Conductividad eléctrica: 18 - 22 m/ mm

Propiedades tribológicas

Calor específico: 0,9 kJ/(kg.K) Conductividad térmica: 0'16 W/m·K Punto de fusión: 110 ºC

Resistividad: 1017 Ω.cm

Coeficiente fricción: 0.60

de

Conductividad térmica: 0,28 W/(m·K) Punto de fusión: 7,2 ºC Punto de fusion: 900 a 940 ºC Conductividad térmica: 109-121 W/(m·K)

Conductividad eléctrica: 10-12 (m·ohm)-1

Coeficiente fricción: 0,1 a 0,3

de

Resistividad: 6,2 Coeficiente a 7,8 Ω.cm friccion: 0,5 a 0,4

de

Nylon

Densidad: 1,15 g/m3

laton

Densidad: 8,6 g/cm 3

Acero 1080

Densidad; 7,77 g/cm 3 Densidad: 8,92 g/cm 3

Punto de fusión:

N.I

Punto de fusión: 1083 ºC Conductividad térmica: 391,1 W/(m·K)

Resistividad: 1 a 2 Ω.cm

Vidrio templado


Fibra de vidrio

Densidad:

Calor específico: N.I 0,72 x 103 J/(kg.K) Conductividad térmica: 1 W/(m·K) Temperatura de N.I ablandamiento:

hojalata

N.I N.I

Coeficiente de rozamiento: 0,22 N.I

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2,46 a g/cm3 Latex


Poliestireno


2,58

846 a 1056 ºC Conductividad térmica: 0,05 W/(m·K) Conductividad térmica: 0,1 a 0,14 W/(m·K) Calor específico: 1,8 x 103 J/(kg.K) Conductividad térmica: Menor a 0,03 W/(m·K)

N.I

Conductividad eléctrica: 10-16 S m-1

Coeficiente de rozamiento: 0,499 a 0,5

N.I

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CONCLUSIONES

De acuerdo a lo revisado en el contenido del curso se puede llegar a la conclusión de que cada parte de nuestro entorno está influido en mayores o menores cantidades por materiales industriales. Es necesario tener en cuenta conocimientos básicos para su manejo y para la toma de decisiones en cuanto a la utilización de los mismos. El estudio de los materiales es una disciplina de suma importancia ya que

de ella

dependen vidas humanas, como es el caso de escoger el mejor material para construir un puente, un edificio o aviones, es tan importante que hasta se ha creado una ingeniería específica para este tema como lo es la ingeniería de materiales. En el caso de los ingenieros industriales debemos conocer los conceptos técnicos básicos, para poder desempeñarnos eficiente mente en nuestra rama.

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BIBLIOGRAFÍA Groover Mikell P. Fundamentos de manufactura. (3a ed.) McGraw-Hill Interamericana. Año 2007. Página 38. Recuperado de http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2053/book.aspx?i=367 Chang Raymond. Química. (11a ed.) McGraw-Hill Interamericana. Año 2013. Página 71. Recuperado de http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2053/?il=275 Beer Ferdinand P. Mecánica de materiales. (6a ed.) McGraw-Hill Interamericana. Año 2013. Página 65. Recuperado de http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2053/?il=272 Groover Mikell P. Fundamentos de manufactura. (3a ed.) McGraw-Hill Interamericana. Año 2007. Página 53. Recuperado de http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2053/book.aspx?i=367 Rúa Ramirez, E. ( 19,12,2017). La ciencia e ingeniería de los materiales . [Archivo de video]. Recuperado de http://repository.unad.edu.co/handle/10596/10073

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