trabajo grupal 111
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Educacin para todos con calidad global
TRABAJO COLABORATIVO UNOMATERIALES INDUSTRIALES
ACTIVIDAD GRUPAL
PRESENTADO POR:LEONARDO VALDERRAMA LOZANO
GRUPO 256599_111
PRESENTADO A:WILLIAM ANDRES TARAZONA
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y DISTANCIAUNAD
FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIALVILLAVICENCIO-META
2013
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LA SIGUIENTE PRESENTACION LA PUEDE VER CON MAYOR
CALIDAD Y CON LO SOLICITADO EN LA GUIA DE
ACTIVIDADES EN EL SIGUIENTE LINK:
http://youtu.be/noGYMq0kFCw
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INTRODUCCIN
En este trabajo se desarrollan actividades
correspondientes al primer captulo de la primera unidad
del mdulo del curso materiales industriales. Utilizando
diversas herramientas de aprendizaje que nos facilitan el
camino para la apropiacin del conocimiento en lo que
tiene que ver con la estructura y propiedades de los
materiales. Para lograr un mejor anlisis, se requiere de
una serie de conceptos bsicos, para los cuales sedesarrolla un trabajo colaborativo, identificando los temas
principales para luego poder comprender las diferentes
aplicaciones en la vida prctica.
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OBJETIVOS GENERAL
Identificar la estructura y las propiedades de los materiales.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Aprender a aprender significativamente el contenido de la unidad
uno a partir del desarrollo de la gua. Identificar cada uno de los
temas y lecciones del captulo 1 del mdulo de materiales
industriales. Generar espacios de interaccin entre compaeros y
tutor. Comprender la importancia de los materiales industriales enla vida cotidiana. Conocer la ciencia y la ingeniera de los
materiales. Conocer la estructura atmica y electrnica de los
materiales. Conocer las propiedades mecnicas, fsicas y ensayos
de los materiales.
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IMPORTANCIADE LOSMATERIALES
USO YSELECCION
SEGN SU
ORIGEN
materialesnaturales
materialesartificiales
Homogneos yHeterogneos
Metlicos yNo Metlicos
OrgnicosInorgnicosSEGN SUS
PROPIEDADES
Rgidos y
Flexibles
Tenaces y
Frgiles
Conductores
y Aislantes
Reciclables y No
Reciclables
SEGN SUCOMPOCISION
SEGN SUNATURALEZAFISICA
Materialesmetlicos y
susalecciones
Maderasy susderivados
Plsticos
Materialesptreos y susderivados
Fibras
textiles
SEGN LASPROPIEDADESDE LOSMATERIALES
Propiedades
Qumicas
Propiedadesfsicas
Propiedadesmagnticas
Propiedades
trmicas
Propiedadesmecnicas
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3.2.1. Sustentar, mostrar como los arreglos atmicos, los sistemascristalinos est relacionado con los diferentes tipos de materiales ycon sus correspondientes propiedades
Cuando los materiales se solidifican y especialmente losmetales, los tomos pueden adquirir una
determinada organizacin u orden que influye en muchasde sus propiedades, especialmente las mecnicas,elctricas y qumicas. Cuando los tomos no poseen unordenamiento regular y por lo tanto no tienen ningnpatrn determinado, se dice que es un material amorfo ono cristalino. Esto sucede debido a que el proceso deobtencin de los mismos no permiti la formacin dearreglos. Caso contrario se dice que el material presentaun arreglo o una disposicin que se repite en tres
dimensiones, es decir, presenta una estructura cristalina.
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Los materiales en estado lquido sus tomos seencuentran en movimiento aleatorio, no guardanposiciones fijas cuando se solidifican al enfriarse elmovimiento atmico cesaEn solido puede tener definido y tridimensional, tieneestructura cristalina y forman cristales Todos los metalesforman cristales en estado slido, Algunos materiales nopresentan ordenamiento al solidificar su estructura esdesordenada, se dice amorfos.
Los materiales pueden se amorfos o cristalinosdependiendo como se enfran. En un metal solido lostomos se agrupan en arreglos regulares ordenadosrepetitivos y peridicos. Forman estructurastridimecionales, grupos de los tomos se ordenan para
formar planos que poseen distintos arreglos geomtricos
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PROPIEDAD DE LOS MATERIALES
INDUSTRIALES
Sistemas cristalinosArreglos atmicos
Estructuras quese forman conlas estructuraspresentes en los
materiales
El materialpresenta unarreglo o una
disposicin
Los tomos que alformar molculasse arreglan oseacomodan deacuerdo a su carga
Sustancias que a acusa desustancias resultan
tiles para la fabricacin de estructuras
son
Resultan
Relacionados con
Se refiere a
Ocurre cuando
Son las que
Se repite en Tresdimensiones
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3.2.1 Sustentar, mostrar como los arreglos atmicos, los sistemas
cristalinos est relacionado con los diferentes tipos de materiales ycon sus correspondientes propiedades.
El mundo de los slidos cristalinos es muy amplio. Los encontramosen la naturaleza, en los minerales y rocas, donde algunos cristales
son particularmente grandes, como en las piedras preciosas.
Tambin los encontramos en muchos de los objetos que nos rodean,en el acero o en el aluminio, en los que el material es un conjunto dedominios cristalinos "pegados" entre s, como se ve en la imagen
microscpica del acero.
Un slido cristalino puede pensarse como un arreglo peridico de ungrupo representativo de tomos, molculas o iones. Esto nos permiteconstruir un cristal mediante una estructura mnima, llamada celdaunidad, que trasladamos por el espacio como si construyramos unapared azulejada
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Cuando los materiales se solidifican y especialmente los metales, los
tomos pueden adquirir una determinada organizacin u orden que influyeen muchas de sus propiedades, especialmente las mecnicas, elctricas y
qumicas.
Cuando los tomos no poseen un ordenamiento regular y por lo tanto no
tienen ningn patrn determinado, se dice que es un material amorfo o no
cristalino. Esto sucede debido a que el proceso de obtencin de losmismos no permiti la formacin de arreglos. Caso contrario se dice que el
material presenta un arreglo o una disposicin que se repite en tres
dimensiones, es decir, presenta una estructura cristalina
Los sistemas cristalinos son las estructuras que se forman con los tomos
presentes en los materiales y estn relacionados con los diferentesmateriales y sus correspondientes propiedades
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COMPORTAMIENTO MECANICODE LOS MATERIALES
Propiedades mecnicas
Resistencia a la compresin: la tensin mxima que un material puedesoportar antes de fallar a la compresin (MPa)
Ductilidad : capacidad de un material para deformarse bajo carga detraccin (% de alargamiento )
Limite de fatiga: la tensin mxima que un material puede soportar bajocargas repetidas (MPa)
Tenacidad a la fractura : La energa absorbida por unidad de superficieantes de la fractura de material (J / m ^ 2
Modulo de flexin
Resistencia a la flexin
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TENACIDAD A LA FRACTURA: La energa absorbida por unidad desuperficie antes de la fractura de material (J / m ^ 2)
DUREZA : Capacidad para soportar abolladuras en la superficie (porejemplo, dureza Brinell nmero)
PLASTICIDAD (fsica) capacidad de un material para someterse adeformaciones irreversibles (-)
EL COEFICIENTE DE POISSON : Relacin entre tensin lateral a latensin axial (sin unidades)
MODULO DE CIZALLAMIENTO : Relacin entre esfuerzo de corte a latensin de cizallamiento (MPa)
DEFORMACION POR ESFUERZO CORTANTE :Cambio en el ngulo
entre dos lneas perpendiculares en un plano RESISTENCIA AL CORTE : tensin tangencial mxima que un material
puede soportar
MODULO ESPECIFICO : Mdulo por unidad de volumen (MPa / m ^ 3)
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FUERZA ESPECFICA : Fuerza por unidad de densidad (Nm / kg)
PESO ESPECFICO : Peso por unidad de volumen (N / m ^ 3)
RESISTENCIA A LA TENSIN : la tensin de traccin mxima queun material puede soportar antes de fallar (MPa)
LMITE ELSTICO : El estrs en el que un material comienza a dar(MPa)
MDULO DE YOUNG : Relacin entre el estrs lineal de
deformacin lineal (MPa)
COEFICIENTE DE FRICCIN (tambin depende de acabado de lasuperficie
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Muchos materiales, cuando prestan servicio, estn sometidosa fuerzas o cargas, ejemplos de ello son los revestimientosrefractarios de los hornos, las aleaciones de aluminio con lascuales se construyen las alas de los aviones, el acero de losejes de los automviles o las vigas y pilares de los edificios.En tales situaciones es necesario conocer las caractersticas
del material y disear la pieza de tal manera que cualquierdeformacin resultante no sea excesiva y no se produzca larotura. El comportamiento mecnico o las propiedadesmecnicas de un material reflejan la relacin entre la fuerzaaplicada y la respuesta del material (o sea, su deformacin).
Algunas de las propiedades mecnicas ms importantes son
Resistencia, Dureza, Ductilidad
Rigidez.
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La respuesta de los materiales a las fuerzas aplicadas depende de
1.- Tipo de enlace.
2.- Disposicin estructural de los tomos o molculas.
3.-Tipo y nmero de imperfecciones, que estn siempre presentes en
los slidos, excepto en raras circunstancias.
As, fijada la solicitacin exterior es evidente que la deformacin que
se origina y, en consecuencia, la tensin creada en el slido elstico
dependen de las fuerzas de atraccin molecular, es decir, de la
estructura cristalina del material.
A pesar de la considerable complejidad de los materiales ingenieriles
todos los materiales sometidos a cargas se pueden clasificar en tres
grupos principales de acuerdo con el mecanismo que ocurre durante
su deformacin bajo las fuerzas aplicadas
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(I).- MATERIALES ELASTICOS (Por ejemplo, los cristales inicos y
covalentes).
(II).- MATERIALES ELASTOPLASTICOS (Por ejemplo, los metales
estructurales).
(III).- MATERIALES VISCOELASTICOS (Por ejemplo, los plsticos, losvidrios).
A su vez los tipos bsicos de deformacin de los materiales como
respuesta a las fuerzas aplicadas son tres.
1.- ELASTICO.
2.- PLASTICO.
3.- VISCOSO
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Los materiales refractarios en servicio estn sujetos a fuertes
tensiones mecnicas debidas, en la mayor parte de los casos, a lasdilataciones de la mampostera refractaria (Fuerzas debidas a laexpansin trmica), como es el caso de los refractarios en el horno decemento.
La mayor o menor capacidad de un material para absorber dichastensiones, deformndose sin romperse, ser una de las causas debuen comportamiento del material refractario en las instalaciones.
Los elementos de un cuerpo tienden a dilatarse o contraerse cuando
se calientan o se enfran respectivamente, y las deformaciones que sepresentan se denominan deformaciones unitarias trmicas. Si loselementos se pueden deformar libremente, las deformacionesunitarias trmicas no vienen acompaadas de tensiones, pero si serestringe la deformacin, como ocurre en el caso de la mamposterarefractaria, aparecen tensiones trmicas
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Las deformaciones unitarias trmicas vienen dadas por:
Donde :
Asumiendo que la mampostera refractaria est totalmente
restringida, es decir los elementos no pueden variar sus
dimensiones en la magnitud.
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La tensin trmica, t, como se muestra en la figura puede calcularse
usando la curva tensin de formacin unitaria del material. Asumiendo unmdulo de elasticidad igual a E e igual a la tangente a la curva en el punto
M (Interseccin de la curva con la recta vertical = 0 ), la tensin trmica
viene dada por:
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Las propiedades mecnicas de los materiales son muy sensibles a las
operaciones y proceso de fabricacin.
Los ingenieros de materiales y los metalrgicos, por otro lado, dirigen sus
esfuerzos a producir y conformar materiales que puedan soportar las
condiciones de servicio predichas por el anlisis de tensiones.
Esto necesariamente implica un conocimiento de la relacin entre la
microestructura (es decir, los detalles internos) de los materiales y sus
propiedades mecnicas.
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CONCLUSIONES
Los metales, los polmeros y compuestos son muy utilizados a nivel
industrial por sus propiedades qumicas y fsicas dando como resultado
todo tipo de productos que abarcan el mercado.
Se reconoci el proceso de fabricacin del acero y sus aleaciones. Se hizoun recorrido en el tiempo donde se evidenci el uso que le daban nuestros
antepasados a los materiales industriales utilizndolos principalmente
como armas.
Se manej las diferentes herramientas de aprendizaje que fueron de gran
apoyo para la construccin del trabajo.
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BIBLIOGRAFIA
Modulo Materiales Industriales Universidad Nacional Abierta y a
Distancia Caja de herramienta
Aula virtual del curso MATERIALES INDUSTRIALES Contenido en lnea
Aula virtual del curso MATERIALES http://www.arcelor.com/?lang=es&page=152 Blogdiario. (2008).
http://cane81.blogdiario.com/1152549300/historiade-los-materiales/
Budinski, Kenneth. (1999). Engineering Materials. Properties and
selection. Editorial Prentice hall. USA. Beer and Johnstown. (2007).
Mecanica de materials. Ed. McGraw Hill. 2007. Tercera edicin Cintas,Jess. (2008). Estructuras cristalinas.
http://www.esi2.us.es/IMM2/estructuras%20cristalinas.html Educaplus.
(2008).
Propiedades peridicas. http://www.educaplus.org E.I.A. Escuela de
ingeniera de Antioquia. (2008). Laboratorios.