Métodos para diferenciar materiales: polímeros, aleaciones de aluminio y aceros, Guías, Proyectos, Investigaciones de Materiales

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DOCENTE:

ING. BYRON BRIONES CHÁVEZ

ALUMNO:

JUAN CARLOS PEREZ JIMENEZ

CARRERA:

ING. MECATRONICA

MATERIA:

ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DE MATERIALES

MATRICULA:

UNIDAD

Estructura y Propiedades de los Materiales ¿Qué es la ciencia e ingeniería de materiales? La ciencia e ingeniería de materiales (CIM) es un campo interdisciplinario que estudia y manipula la composición y estructura de los materiales a través de escalas de longitud para controlar las propiedades de los materiales por medio de la síntesis y el procesamiento. El termino composición se refiere a la constitución química de un material. El vocablo estructura se remite a la descripción del arreglo de los átomos, es decir, como se observa a diferentes niveles de detalle Los científicos e ingenieros de materiales no solo se enfocan en el desarrollo de materiales, sino también en su síntesis y procesamiento y en los procesos de manufactura relacionados con la producción de componentes. Tetraedro de la ciencia e ingeniería de materiales

Clasificación de los materiales Diseño Diseñar es formular un plan para satisfacer una necesidad específica o resolver un problema particular. Si el plan resulta en la creación de algo físicamente real, entonces el producto debe ser funcional, seguro, confiable, competitivo, útil, que pueda fabricarse y comercializarse. El diseño es un proceso innovador y altamente iterativo. También es un proceso de toma de decisiones, que en ocasiones deben tomarse con muy poca información, en otras con apenas la cantidad adecuada y en ocasiones con un exceso de información parcialmente con tradictoria. Algunas veces las decisiones son provisionales, por lo que es conveniente reservarse el derecho de hacer ajustes a medida que se obtenga más información. Lo importante es que el diseñador en ingeniería debe sentirse personalmente cómodo cuando ejerce la función de toma de decisiones y de resolución de problemas. El diseño es una actividad que requiere una intensa comunicación, en la cual se usan tanto palabras como imágenes y se emplean las formas escritas y orales. Los ingenieros deben comunicarse en forma eficaz y trabajar con gente con formación en muchas disciplinas. Estas son habilidades importantes y el éxito de un ingeniero depende de ellas. Las capacidades personales del diseñador en cuanto a creatividad, habilidad para comunicarse y destreza para resolver problemas están entrelazadas con el conocimiento de la tecnología y sus principios fundamentales. Las herramientas de la ingeniería (como las matemáticas, la estadística, la computación, las gráficas y el lenguaje) se combinan para producir un plan, que cuando se lleva a cabo, crea un producto funcional , seguro , confiable , competitivo , útil , que se puede fabricar y comercializar, sin importar quién lo construya o lo use…

Dato A referencias de internet No nombre pagina Limite elástico limite ultimo Autén ticos Corres ponde 1 grados materil https://www.materialmundial.com/acero-astm- a36propiedades-ficha-tecnica-estructural/ 250 Mpa 400 Mpa si 1,2, 2 Panel https://panelyacanalados.com/blog/acero-a- 36 - propiedades-y-usos/ 250 Mpa 400 Mpa si 1,2, 3 Metinvest https://metinvestholding.com/es/products/steel- grades/astma36 250 Mpa 400 Mpa si 1,2, 4 Aceros especiales cga.com.co/wpcontent/uploads/2020/07/FichaT %A9cnica_Aceros_Grado_Estructural_A36.pdf 250 Mpa 400 Mpa si 1,2, 5 ferro cortes https://www.ferrocortes.com.co/lamina-a-36/ 250 Mpa 400 Mpa si 1,2, 6 Dokumen https://dokumen.tips/documents/caracteristicas- astm-a- 36 - vs-astm-a- 572 - g50.html 250 Mpa 400 Mpa si 1,2, 7 Journalismo https://www.journalisimo.com/NWKNpZDW/ 250 Mpa 400 Mpa si 1,2, 8 Club ensayos htwww.clubensayos.com/Tecnolog%C3%ADa/ Acero-A36/5081328.html 250 Mpa 400 Mpa si 1,2, 9 Kupfer https://www.kupfer.cl/plancha-gruesa-a36.html 250 Mpa 400 Mpa si 1,2, 10 AAMSA https://www.aamsa.com/placa/ 250 Mpa 400 Mpa si 1,2, Matweb No Nombre Paguina limite elastico limite ultimo 1 Matweb http://www.matweb.com/search/PropertySearch.aspx 250Amp 400Mpa 2 Matweb http://www.matweb.com/search/PropertySearch.aspx 250Amp 400Mpa 3 Matweb http://www.matweb.com/search/PropertySearch.aspx 248Amp 400Mpa 4 Matweb http://www.matweb.com/search/PropertySearch.aspx 248Amp 400Mpa 5 Matweb http://www.matweb.com/search/PropertySearch.aspx 248Amp 400Mpa 6 Matweb http://www.matweb.com/search/PropertySearch.aspx 248Amp 400Mpa 7 Matweb http://www.matweb.com/search/PropertySearch.aspx 248Amp 400Mpa 8 Matweb http://www.matweb.com/search/PropertySearch.aspx 248Amp 400Mpa 9 Matweb http://www.matweb.com/search/PropertySearch.aspx 221Amp 400Mpa COMPARACION Los datos encontrados en la página de internet coinciden con 3 de los datos de matweb que es el número 1,2 y 3.

a ) E l a c e r o d e l a s v i g a s d e l o s r a s c a c i e l o s. La alta resistencia del acero por unidad de peso implica que será poco el peso de las estructuras, esto es de gran importancia en para el diseño de vigas. La ductilidad es la propiedad que tiene un material de soportar grandes deformaciones sin fallar bajo altos esfuerzos de tensión. La naturaleza dúctil de los aceros estructurales comunes les permite fluir localmente, evitando así fallas prematuras. b) Una aleación de cromo-molibdeno-cobalto para implantes de cadera. Ha sido elegida por su resistencia al desgaste y su compatibilidad, lo que significa que normalmente no produce efectos adversos en el cuerpo c ) P o l i c a r b o n a t o p a r a a n t e o j o s. Las lentes de policarbonato o cristales de policarbonato están sustituyendo a las tradicionales gafas de vidrio o plástico por ser muy resistentes, a la vez cómodas y livianas d ) B r o n c e p a r a f u n d i c i o n e s a r t í s t i c a s. Las particulares condiciones del bronce, una aleación, de cobre, y estaño de gran dureza y ductilidad, que tiene una mínima expansión y contracción al fundirse y solidificarse, le hace especialmente adecuado para la realización del procedimiento de la cera perdida, 7 - ¿Qué propiedades debe considerar un ingeniero cuando tiene que seleccionarlos materiales para remplazar una rodilla por deterioro de la articulación con una prótesis artificial? Que el material sea flexible para la fácil movilidad de este, que no sea muy pesado y que tenga buena rigidez. 8 - Los resortes helicoidales deben ser muy resistentes y rígidos. El Si3N es un material resistente y rígido. ¿Lo seleccionaría para un resorte? Explique su respuesta. El Si3 N4 o Nitruro de silicio no serían buenos como resortes, porque es difícil elaborar productos terminados y haciendo comparación a las propiedades de los resortes no cumple algunas, como su baja ductilidad y baja resistencia al impacto, además de ser materiales costosos por lo cual sería más recomendable el uso de metales. 9 - ¿Cuál es el propósito de la clasificación funcional de los materiales? Para saber en qué casos son más útiles, en otras palabras, de acuerdo a la función que cumplen, la cual puede ser mecánica, biológica, eléctrica, magnética u óptica. Y con esto poder saber en qué casos usarlos, ya sea en la medicina, tecnología, construcción, etc.

10 - ¿Cómo determinaría si un material es cristalino o amorfo? Los sólidos cristalinos por lo general tienen límites definidos, sean en las caras y ángulos entre sí, a diferencia de los amorfos que carecen de caras y formas definidas. 11 - Con frecuencia, el acero es recubierto con una lámina delgada de zinc para que pueda usarse mejor en exteriores. ¿Qué características considera que el zinc aporta a este acero recubierto o galvanizado? ¿Qué precauciones deben considerarse en la fabricación de este producto? ¿Cómo se vería afectada la reciclabilidad del producto? El zinc proporciona resistencia a la corrosión de la plancha de dos maneras. Si el hierro está completamente recubierto con zinc, el zinc proporciona una barrera entre el acero y el entorno circundante, por lo tanto, protege la plancha de acero del ambiente. Si el recubrimiento de zinc se retira para exponer el metal, el zinc continúa protegiendo la plancha debido a que este se corroe preferentemente a la plancha. Para ser especifico, el zinc debe adherirse bien al hierro de modo que no permita que se produzcan reacciones en las interfaces con el acero y el zinc de manera que se mantenga intacta durante cualquier tipo de formación del material galvanizado. Cuando se recicla el material, el zinc se perderá por la oxidación y la vaporización, a menudo produciendo un “polvo de zinc” que pueda representar un peligro ambiental. Un equipo especial puede ser necesario para recoger y reciclar el polvo de zinc. 12 - ¿Cuál es la diferencia entre las propiedades físicas y las mecánicas? Mencione tres ejemplos de cada propiedad. Las propiedades físicas son las que pueden ser medibles y los mecánicos se manifiestan cuando aplicamos una fuerza. Propiedades físicas: Color, Longitud, Brillo. Propiedades mecánicas: Cohesión, Plasticidad, Dureza.

13. Usted es un ingeniero que trabaja para una fábrica de turbinas de gas en tierra, las cuales son similares a las de los motores de los aviones, pero se emplean en tierra para generar electricidad y aplicaciones de tuberías de compresión de gas. Suponga que desea aplicar un recubrimiento de barreara térmica a base de cerámica a los alabes de la turbina, en la turbina de primera etapa, para aumentar la temperatura de funcionamiento y la eficiencia del motor.

este material o producto. Elabore una lista de referencias o sitios web que utilice. Debe señalar por lo menos tres referencias. Nanoestructuras de carbono: son los que más fama han alcanzado en la última década. Entre ellos están los nanotubos de carbono (NTC), los fullerenos y el grafeno, que hacen parte de una misma familia ya que todos son diferentes formas alotrópicas del carbono. Los NTC, que se caracterizan por ser extremadamente duros, resistentes y flexibles, se han usado en baterías recargables, piezas de automóviles, artículos deportivos y filtros de agua. Los fullerenos soportan altas presiones y tienen muy buena capacidad para combinarse con otros elementos, por lo que han sido usados para liberación controlada de fármacos. Son un tipo de molécula con una construcción particular que utiliza formas físicas como una esfera o un tubo. El grafeno es el material más delgado del mundo y posee mucha elasticidad, es más fuerte que el acero, mejor conductor eléctrico que el cobre, trasparente y antimicrobiano. Sus aplicaciones van desde pantallas de celulares curvas, baterías de carga rápida, blindajes y celdas de combustibles hasta preservativos

Caso de Estudio: Error en la selección del material Reporte de falla critica En el reporte indica que pudo a ver sido la vibración del avión por el uso, ya que un cable desgastado fue el inicio de una tragedia al quedar descubierto el cobre en el interior, en donde hizo contacto con el metal de la cabina que a la cual estaba diseñado con un metal inflamable (MYLAR METAL) los ingenieros no se dieron cuenta del tipo de material al momento de diseñar con el tipo de material. Con el tiempo de las investigaciones ya que los estaban descartando los cables, pero volvieron a realizar investigaciones más hasta fondo hasta que se dieron cuenta que el principal problema fue los cables que hizo contacto con el otro metal hasta provocar un incendio. Estas son las consecuencias de elegir el material incorrecto, en este caso fue del avión en donde perdieron la vida los pasajeros. Propiedades del Mylar metálico: Es una película de poliéster transparente y flexible, excepcionalmente fuerte y duradera con un conjunto único de propiedades que la hace adecuada para muchas aplicaciones industriales: particularmente en la industria electromecánica. Ofrece una gran resistencia a la tracción, a las rasgaduras y a los golpes. Mylar es inerte y resistente al vapor. Es inerte e impermeable a los aceites, a las grasas y a los compuestos aromáticos volátiles. El mylar conserva todas estas notables propiedades y se mantiene flexible y resistente a una gama de temperaturas entre - 7 0 grados C y 150 grados C. en condiciones normales el mylar no se vuelve frágil, resiste el envejecimiento. Es utilizado como:

• Apoyo para microfilme y cintas magnéticas.
• Aislante eléctrico para condensadores, motores, interruptores de membranas, cables y conductores.
• Barrera física en las hojas para etiquetas y portadas de libros.
• Barrera térmica en cintas aislantes para cables y conductores.
• Ayuda en la impresión térmica. Referencia: http://es.gecam-srl.com/products/aislantes-electricos/mylar/#:~:text=Es%20una%20pel%C3%

Caso de Estudio: Cuando los costos son más importantes que la seguridad El accidente del transbordador espacial Challenger ocurrido el 28 de enero de 1986 sacudió a Estados Unidos como lo había hecho ningún otro acontecimiento en por lo menos doce años anteriores. Fue un accidente trágico, que costó la vida de sietes personas. En la actualidad se cuenta ya con ciertas evidencias de la probabilidad de que los astronautas hayan sobrevivido a la explosión inicial y muerto a causa del impacto del transbordador espacial contra el agua. Mientras que el análisis de los restos del avión, los investigadores descubrieron que varios interruptores del sistema eléctrico en el panel de la derecha del piloto Mike Smith se habían movido de sus posiciones habituales de lanzamiento. Fellow Astronauta Richard Mullane escribió: "Estos interruptores se protegieron con cerraduras de palanca que ellos requieren para ser tirado hacia afuera contra una fuerza de resorte antes de que pudieran ser trasladados a una nueva posición." Pruebas posteriores establecieron que ni la fuerza de la explosión ni el impacto con el océano podría haberlos movido, lo que indica que Smith hizo los cambios de interruptores, presumiblemente, en un vano intento de restaurar la energía eléctrica a la cabina después de la tripulación de cabina separada del resto del orbitador. La causa técnica del accidente fue el fallo de los anillos aislantes de la junta inferior del SRB derecho, las cuales asegura la perfecta estabilidad de los cohetes aceleradores. Para sellar estas uniones, cada SRB incorporaba dos anillos de goma Vitton. Estos anillos debían impedir la fuga de gases incandescentes del interior del cohete para evitar que la estructura exterior pudiera resultar dañada. En caso de producirse un escape, los ingenieros de Morton Thiokol - empresa constructora de los SRB, hoy en día ATK esperaban que el anillo se comprimiese o se fundiese, sellando la junta. Un segundo anillo serviría de reserva si el principal fallaba El diseño era en apariencia correcto, pero presentaba un gravísimo inconveniente: la goma de los anillos era extremadamente sensible a las bajas temperaturas. El día del lanzamiento, los oficiales de la NASA mostraron su preocupación por las condiciones climatológicas, principalmente debido a la presencia de fuertes vientos y a la formación de hielo en algunas de las estructuras de la rampa. La noche anterior al lanzamiento estuvo especialmente fría de 1ºC lo cual congeló 4ºC por debajo de la línea roja los tanques, esto produjo que las juntas no cerraran bien. la más baja temperatura registrada en la historia del programa del transbordador antes de un despegue. Se produjo una fuga de gas, lo cual perforó el depósito principal de combustible que terminó envuelto en llamas.

HECHOS RELEVANTES

⦁ Mal funcionamiento de las puntas tóricas ⦁ Noche anterior especialmente fría 1ºC ⦁ Falta de comunicación entre ingenieros y administradores ⦁ Proceso erróneo de toma de decisiones ⦁ Negligencia por parte de funcionarios de la NASA ⦁Ausencia del código de ética ⦁ Ambiente lleno de presión y tenciones. Construcción El Challenger fue construido a partir de la estructura STA-099, utilizada en principio en pruebas estructurales. El STA-099 no estaba diseñado para vuelos, pero la NASA consideró que el reciclaje sería menos caro que reequipar el transbordador de pruebas Enterprise (OV-101) para vuelo espacial, como estaba planeado originalmente. El Challenger, al igual que los orbitadores construidos después de éste, tenía menos losetas en su sistema de protección térmica que el Columbia. La mayoría de las losetas en las puertas de carga, la superficie superior de las alas y la parte trasera del fuselaje fueron reemplazadas por un aislamiento de Nomex blanco de DuPont. Esta modificación permitía al transbordador llevar 1100 kg más de carga útil que el Columbia. El Challenger también fue el primer orbitador en llevar un sistema de pantallas HUD similares a los que se utilizan en aviones militares y civiles modernos. Este sistema eliminaba la necesidad de mirar al panel de instrumentos durante el descenso y permitía a la tripulación concentrarse más en el vuelo.