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FACULTAD: INGENIERÍA
CARRERA: INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA
PROCESOS DE MANUFACTURA
LA MANUFACTURA
AUTOR: JOHAN MIGUEL CARRANZA ÁLVAREZ
18 de Octubre del 2014
Cajamarca-Perú
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II. ÍNDICE
LA SEGURIDAD ELÉCTRICA EN EL HOGAR
Pág.
I. CARÁTULA………………………………………………………………………………… 1.
II. ÍNDICE……………………………………………………………………………………… 2.
III. CUERPO
CAPITULO I …………………………………………………………………………….. 4.
1. Cascos de Seguridad Industrial
1.1 Historia
1.2 Diseño
1.3 Colores e Identificación
1.4 Recomendaciones para el correcto uso del Casco
1.5 Clasificación de los cascos
CAPITULO II …………………………………………………………………………….. 9.
2. Tipo y clasificación de los extintores
2.1 Extintores de agua
2.2 Extintores de espuma (AFFF)
2.3 Extintores de dióxido de carbono
2.4 Extintores de Polvo químico seco
2.5 Extintores a base de reemplazantes de los halógenos
2.6 Extintores a base de polvos especiales para la clase D
2.7 Extintores a base de agua pulverizada
2.8 Extintores para fuegos de la clase K a base de acetato de potasio
CAPITULO III …………………………………………………………………………….. 14.
3. La dureza
3.1 DUREZA ROCKWELL
3.2 DUREZA BRINELL.
3.3 DUREZA VICKERS
CAPITULO IV …………………………………………………………………………….. 24.
4. La Fundición
4.1 Etapas del proceso
CAPITULO V ...…………………………………………………………………………….. 27.
5. Desarrollo de la Manufactura atreves del Tiempo
5.1 Historia De La Manufactura
CAPITULO VI ...…………………………………………………………………………….. 29.
6. Materiales Usados en la Manufactura
6.1 Metales
6.2 Metales ferrosos
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CAPITULO VII ...……………………………………………………………………………... 32.
7. Instituto Nacional Estadounidense de Estándares
CAPITULO VIII ...……………………………………………………………………………... 32.
8. Ecuación de Bernoulli
CAPITULO IX ...……………………………………………………………………………... 32.
9. Conductores Eléctricos
CAPITULO IX ...……………………………………………………………………………... 32.
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CAPITULO I III. CUERPO
1. CASCOS DE SEGURIDAD INDUSTRIAL
1.1 Historia
Al principio de los trabajadores de la industria de construcción de buques cubriría sus
sombreros con la echada, y los puso en el sol para curar. Esta era una práctica común
para los trabajadores portuarios que estaban en constante peligro de ser golpeado en
la cabeza por objetos que se cayó de la cubierta de los barcos. También había
artículos ocasionales que caen de los picos de las aves marinas, a quien le levante
apenas alrededor de cualquier elemento y soltarlo darse cuenta de que el objeto era
comestible.
Profesor de gestión Peter Drucker acreditado escritor Franz Kafka con el desarrollo del
primer casco civil cuando fue contratado en el Instituto de Seguros de Accidentes de
los Trabajadores del Reino de Bohemia, pero esto no se apoya en ningún documento
de su empleador.
En los Estados Unidos, la E. D. Bullard Company era una empresa de equipos de
minería en California, creado por Edward Dickinson Bullard en 1898, que estaba en el
negocio de la seguridad industrial durante 20 años. La compañía vendió sombreros de
protección, pero sólo se hace del cuero. Su hijo, EW Bullard, llegó a casa de la
Primera Guerra Mundial, con un casco de acero, lo que le dio una idea para mejorar la
seguridad industrial. En 1919 Bullard patentó un "Hat hervido", hecha de lona al vapor,
pegamento y pintura de color negro. Ese mismo año, la Marina de los EE.UU. encargó
Bullard para crear una tapa protectora astillero, que se inició el uso generalizado de
cascos. No mucho después, Bullard desarrollado una suspensión interna que
proporcionaría un sombrero más eficaz. Estos primeros diseños se parecían a los
militares M1917 casco "Brodie", que sirvió como fuente de inspiración.
En 1933 comenzó la construcción del puente Golden Gate en San Francisco
California. Esta fue la segunda obra de construcción en la historia en que los
trabajadores de la construcción se deben usar cascos de seguridad, por orden de
Joseph Strauss, el ingeniero jefe del proyecto. Quería que el lugar de trabajo sea lo
más seguro posible, por lo que se instaló redes de seguridad y cascos obligatorios,
mientras que en el lugar de trabajo. Strauss también pidió Bullard para crear un casco
para proteger a los trabajadores que realizaron con chorro de arena. Bullard produce
un diseño que cubre la cara del trabajador, proporcionado una ventana para la visión y
un suministro de aire fresco a través de una manguera conectada al compresor de
aire.
De aluminio se convirtió en un estándar para cascos alrededor de 1938, excepto en
aplicaciones eléctricas. Fibra de vidrio comenzaron a usarse en la década de 1940.
Los termoplásticos se hizo cargo en 1950, debido a que son fáciles de moldear y dar
forma con calor y menos costosos de fabricar. Hoy en día, mayoría de los cascos
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están hechos de polietileno de alta densidad o resinas de ingeniería avanzada, como
Ultem.
En 1997 ANSI permitió el desarrollo de un casco ventilado para mantener fresco
portadores. A ello se podría añadir accesorios como protectores de la cara, los
parasoles, las orejeras y las cubiertas que absorben la transpiración que bordean los
sombreros. Hoy en día, los accesorios incluyen radios, walkie-talkies, localizadores, y
cámaras.
1.2 Diseño
Debido cascos están diseñados para proteger la cabeza del usuario contra impactos
cuando se está realizando el trabajo pesado, que están hechos de materiales
durables, originario de metal, y luego fibra de vidrio y de plástico más comúnmente
rígido.
Algunos sombreros de estilo tapa dura contemporáneos ofrecen un borde redondeado
que actúa como un canal de la lluvia en el canal de agua de lluvia en la parte frontal, lo
que permite que éste se filtre fuera de la ley, en lugar de dejar correr el agua por el
cuello del usuario. Un casco vaquero es un casco con forma de un sombrero de
vaquero con borde, aunque algunas organizaciones rechacen su uso.
Organismos emisores cascos suelen incluir sus nombres y/o logotipos de la parte
frontal de cada casco.
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1.3 Colores e identificación
Colores del sombrero duro pueden significar diferentes papeles en obras de
construcción. Por ejemplo, el blanco significa a menudo los supervisores o ingenieros,
asesores técnicos azul, verde es usado comúnmente por los inspectores de seguridad,
trabajadores de color amarillo, y, los nuevos empleados o visitantes de color naranja.
Estas designaciones de color pueden variar de empresa a empresa y lugar de trabajo
al lugar de trabajo. El más universal es blanco para los gerentes y supervisores.
Referencias despectivas a "brillantes cascos blancos" son comunes en muchos sitios.
En proyectos de gran envergadura que implican una serie de empresas, a veces es la
práctica de todos los empleados de una empresa para llevar el mismo sombrero de
color.
Un casco también le da a un trabajador de un perfil propio, identificable incluso en la
visión periférica, la seguridad alrededor de los equipos o el tráfico. Colores de
seguridad como el naranja o el verde no aparecen en la visión periférica, pero se
evitará la forma con sombrero duro de un trabajador.
1.4 Recomendaciones para el correcto uso del Casco:
 Ajustar el casco a la cabeza, de tal manera que quede un espacio libre entre la
cabeza y la carcasa aproximado de 20mm., que además de servir de colchón
para la absorción de los impactos sirva para la circulación de aire y mantenga
ventilado el cuero cabelludo.
 Revisar diariamente el casco, si se descubre fisuras o rajaduras deberá
desecharlo inmediatamente.
 Cuando termines su trabajo, no deje el casco expuesto al sol o al calor.
 Mantener el casco limpio, lavándolo con agua jabonosa.
 No usar pinturas ni solventes ni adhesivos que puedan tapar las fisuras o
acelerar el deterioro del material de la carcasa.
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1.5 CLASIFICACIÓN DE LOS CASCOS
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CAPITULO II
2. TIPO Y CLASIFICACIÓN DE LOS EXTINTORES
Los extintores son elementos portátiles destinados a la lucha contra fuegos incipientes,
o principios de incendios, los cuales pueden ser dominados y extinguidos en forma
breve.
De acuerdo al agente extintor los extintores se dividen en los siguientes tipos:
- A base de agua
- A base de espuma
- A base de dióxido de carbono
- A base de polvos
- A base de compuestos halogenados
- A base de compuestos reemplazantes de los halógenos
Listaremos a continuación los extintores más comunes, y los clasificaremos según la
clase de fuego para los cuales resultan aptos:
2.1 Extintores de agua
El agua es un agente físico que actúa principalmente por enfriamiento, por el gran
poder de absorción de calor que posee, y secundariamente actúa por sofocación, pues
el agua que se evapora a las elevadas temperaturas de la combustión, expande su
volumen en aproximadamente 1671 veces, desplazando el oxígeno y los vapores de la
combustión. Son aptos para fuegos de la clase A. No deben usarse bajo ninguna
circunstancia en fuegos de la clase C, pues el agua corriente con el cual están
cargados estos extintores conduce la electricidad.
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2.2 Extintores de espuma (AFFF)
Actúan por enfriamiento y por sofocación, pues la espuma genera una capa continua
de material acuoso que desplaza el aire, enfría e impide el escape de vapor con la
finalidad de detener o prevenir la combustión. Si bien hay distintos tipos de espumas,
los extintores más usuales utilizan AFFF, que es apta para hidrocarburos. Estos
extintores son aptos para fuegos de la clase A y fuegos de la clase B.
2.3 Extintores de dióxido de carbono
Debido a que este gas está encerrado a presión dentro del extintor, cuando es
descargado se expande abruptamente. Como consecuencia de esto, la temperatura
del agente desciende drásticamente, hasta valores que están alrededor de los -79°C,
lo que motiva que se convierta en hielo seco, de ahí el nombre que recibe esta
descarga de "nieve carbónica". Esta niebla al entrar en contacto con el combustible lo
enfría. También hay un efecto secundario de sofocación por desplazamiento del
oxígeno. Se lo utiliza en fuegos de la clase B y de la clase C, por no ser conductor de
la electricidad. En fuegos de la clase A, se lo puede utilizar si se lo complementa con
un extintor de agua, pues por sí mismo no consigue extinguir el fuego de arraigo. En
los líquidos combustibles hay que tener cuidado en su aplicación, a los efectos de
evitar salpicaduras.
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2.4 Extintores de Polvo químico seco
Actúan principalmente químicamente interrumpiendo la reacción en cadena. También
actúan por sofocación, pues el fosfato mono amónico del que generalmente están
compuestos, se funde a las temperaturas de la combustión, originando una sustancia
pegajosa que se adhiere a la superficie de los sólidos, creando una barrera entre estos
y el oxígeno. Son aptos para fuegos de la clase A, B y C.
2.5 Extintores a base de reemplazantes de los halógenos
Actúan principalmente, al igual que el polvo químico, interrumpiendo químicamente la
reacción en cadena. Tienen la ventaja de ser agentes limpios, es decir, no dejan
vestigios ni residuos, además de no ser conductores de la electricidad. Son aptos para
fuegos de la clase A, B y C.
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2.6 Extintores a base de polvos especiales para la clase D
Algunos metales reaccionan con violencia si se les aplica el agente extintor
equivocado. Existe una gran variedad de formulaciones para combatir los incendios de
metales combustibles o aleaciones metálicas. No hay ningún agente extintor universal
para los metales combustibles, cada compuesto de polvo seco es efectivo sobre
ciertos metales y aleaciones específicas. Actúan en general por sofocación, generando
al aplicarse una costra que hace las veces de barrera entre el metal y el aire. Algunos
también absorben calor, actuando por lo tanto por enfriamiento al mismo tiempo que
por sofocación. Son solamente aptos para los fuegos de la clase D.
2.7 Extintores a base de agua pulverizada
La principal diferencia como los extintores de agua comunes, es que poseen una
boquilla de descarga especial, que produce la descarga del agua en finas gotas
(niebla), y que además poseen agua destilada. Todo esto, los hace aptos para los
fuegos de la clase C, ya que esta descarga no conduce la electricidad. Además tienen
mayor efectividad que los extintores de agua comunes, por la vaporización de las finas
gotas sobre la superficie del combustible, que generan una mayor absorción de calor y
un efecto de sofocación mayor (recordar que el agua al vaporizarse se expande en
aproximadamente 1671 veces, desplazando oxígeno). Son aptos para fuegos de la
clase A y C.
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2.8 Extintores para fuegos de la clase K a base de acetato de potasio
Son utilizados en fuegos que se producen sobre aceites y grasas productos de
freidoras industriales, cocinas, etc. El acetato de potasio se descarga en forma de una
fina niebla, que al entrar en contacto con la superficie del aceite o grasa, reacciona con
este produciéndose un efecto de saponificación, que no es más que la formación de
una espuma jabonosa que sella la superficie separándola del aire. También esta niebla
tiene un efecto refrigerante del aceite o grasa, pues parte de estas finas gotas se
vaporizan haciendo que descienda la temperatura del aceite o grasa.
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CAPITULO III
3. DUREZA
La dureza es la oposición que ofrecen los materiales a alteraciones como la
penetración, la abrasión, el rayado, la cortadura, las deformaciones permanentes, etc.
Ensayo De Materiales
Con el ensayo de los materiales deben determinarse los valores de resistencia,
verificarse las propiedades y establecerse el comportamiento de aquellos bajo la
acción de las influencias externas.
El factor económico juega un rol de importancia en el campo de la fabricación en
general, imponiendo un perfecto conocimiento de los materiales a utilizar, de
manera de seleccionarlos para cada fin y poder hacerlos trabajar en el límite de
sus posibilidades, cumpliendo con las exigencias de menor peso, mejor calidad y
mayor rendimiento.
En los ensayos físicos se determinan generalmente la forma y dimensiones de los
cuerpos, su peso específico y densidad, contenido de humedad, etc., y en los
mecánicos la resistencia, elasticidad y plasticidad, ductilidad, tenacidad y fragilidad,
etc.
Ensayos De Dureza
La dureza de un material es la resistencia que opone a la penetración de un cuerpo
más duro.
La resistencia se determina introduciendo un cuerpo de forma esférica, cónica o
piramidal, por el efecto que produce una fuerza determinada durante cierto
tiempo en el cuerpo a ensayar. Como indicador de dureza se emplea la
deformación permanente (plástica)
En algunos casos, es necesario determinar las características mecánicas de los
materiales sin llegar a su destrucción. También podemos determinar la dureza
conseguida mediante un tratamiento de dureza. Podemos mencionar los tres tipos
de ensayos de dureza más importantes:
3.1 DUREZA ROCKWELL
Para los materiales duros se emplea como elemento de penetración un cono de
diamante de ángulo 120º, y para los semiduros y blandos una bolita de acero de 1/16”,
deduciéndose la fuerza Rockwell de la profundidad conseguida en la penetración.
El cuerpo empleado para la penetración se hace incidir sobre la superficie de la
pieza a ensayar con carga previa de 10Kg. La profundidad de penetración
alcanzada constituye el valor de partida para la medición de la profundidad de la
huella.
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Después se aumenta en 140Kg la carga aplicada al cono (150Kg), y en 90Kg la
aplicada a la bolita (100Kg), bajándose nuevamente el valor previo. Se mide la
profundidad de penetración que queda y en la escala del aparato se lee directamente
la correspondiente dureza Rockwell C (H Rc ) cono o la Rockwell B (H Rb ) bolita.
La siguiente es una tabla simplificada de los materiales más comunes que se
miden con Rockwell.
DEFINICION
Numero De Dureza Rockwell: Es un número obtenido por la profundidad de la huella;
el cual proviene cuando se aumenta la carga sobre un penetrador desde una carga
fija menor hasta una mayor, retornando después a la carga menor.
Los números de dureza Rockwell se expresan siempre con un símbolo de
escala, que indica el penetrador y la carga utilizada.
EJEMPLO: 60 HRC indica un valor de dureza Rockwell 60 medido en la escala C.
MAQUINA Y EQUIPO
La máquina de prueba consiste en un soporte rígido o yunque, sobre el que
se coloca la probeta y un dispositivo que aplica las cargas prefijadas a un penetrador
en contacto con la misma.
PENETRADORES
a) PENETRADOR DE DIAMANTE.
Este tipo de penetrador debe emplearse en pruebas de dureza para las
escalas A, C y D.
Consiste en un cono de diamante cuyo ángulo es de 120º ± 0.5º y su eje
debe coincidir con la dirección de penetración con una tolerancia de ± 0.5º. La punta
es un casquete esférico con un radio de 0.200 mm.
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La forma del casquete y el valor del radio del penetrador tienen una influencia
importante en el valor de la dureza obtenida. La anisotropía del diamante hace
difícil el maquinado del mismo en forma totalmente simétrica. Por lo cual es
necesario comparar los resultados obtenidos con un penetrador patrón sobre piezas
patrón de diferentes durezas.
b) PENETRADOR ESFERICO DE ACERO
Este tipo de penetrador debe emplearse en los ensayos de dureza para las escalas
B,E Y F.
Consiste en un balín de acero templado y pulido, con un diámetro de 1.588 mm ±
0.003 mm; Excepto para la escala E, que tiene un diámetro de 3.175 mm ± 0.004 mm.
Dicho balín debe estar pulido y no debe presentar defectos superficiales.
Debe eliminarse y anularse la prueba si presenta una deformación mayor a la
tolerancia indicada anteriormente o cualquier otro defecto superficial.
En los dos tipos de penetrador debe evitarse la acumulación en el penetrador de:
polvo, tierra, grasa o capas de óxidos, dado que esto afecta los resultados de la
prueba.
PROCEDIMIENTO.
APLICACIÓN DE LA CARGA MENOR: debe colocarse la probeta sobre el soporte y
aplicar la carga menor gradualmente hasta que se obtenga la indicación
apropiada en la carátula. Esto se obtiene cuando el indicador haya dado él
numero apropiado de revoluciones completas y quede dentro de 5 divisiones de la
posición de ajuste en la parte superior de la carátula.
APLICACIÓN DE LA CARGA MAYOR: Debe aplicarse la carga mayor accionando la
palanca de operación sin impacto y dejando que gire libremente. Se retira la carga
mayor llevando la palanca de operación de regreso a la posición original dentro de los
2 segundos siguientes después de que su movimiento ha cesado sin interrumpirla
maniobra de regreso.
LECTURA DE LA ESCALA PARA DUREZA ROCKWELL: Debe considerarse la
dureza rockwell como la lectura del indicador en la escala apropiada de la carátula,
después de que se ha quitado la carga mayor y mientras la carga menor aún está
actuando. Estas lecturas se estiman a veces a la mitad de una división, dependiendo
del material que se pruebe.
CONDICIONES DEL ENSAYO
1. La superficie del material debe estar lisa, seca y libre de grasa, polvo etc.
2. El espesor de la probeta debe ser por lo menos diez veces la profundidad de la
huella, y el ensayo no es válido si en la cara posterior a la del ensayo aparece una
protuberancia.
3. Si se ensaya una pieza cilíndrica, el radio debe ser mayor en seis milímetros al del
penetrador.
Los valores de dureza resultan ligeramente inferiores a los valores reales.
4. La aplicación de la carga debe hacerse de manera perpendicular a la superficie de
la probeta.
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3.2 DUREZA BRINELL.
Se comprime una bola de acero templada, de diámetro (D) 2,5; 5 ó 10mm,
contra el material a ensayar con una fuerza P. Después de liberar la carga se mide el
diámetro (d) de la huella con un dispositivo amplificador óptico. La dureza Brinell es un
valor adimensional resultante de:
La fuerza del ensayo debe tomarse de magnitud tal que se forme una huella con
diámetro d = 0,2.D a d = 0,7.D. Para materiales blandos y bolas de ensayo pequeñas,
la fuerza del ensayo debe ser menor. Se calcula partiendo del grado de carga y del
diámetro de la bola.
El grado de la carga para el acero no templado y el hierro fundido es a = 30; para
metales no férreos y sus aleaciones a = 10; para el aluminio y el cinc a = 5; para los
metales de cojinetes a = 2,5; para el plomo y el estaño a = 1,25.
Cargas y diámetro de esfera usadas para el ensayo de dureza Brinell
En algunos materiales, la penetración provoca una deformación en la huella, la cual
puede llegar a dar una información falsa a la hora de medir el diámetro.
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Se sabe experimentalmente que él numero de dureza Brinell de casi todos los
materiales esta influenciado por la carga de penetración, el diámetro del balín y
las características elásticas del mismo. En general debe usarse un balín de
10mm de diámetro y de una composición química adecuada con cargas de 3000
kgf, 1500 kgf o 500 kgf, dependiendo de la dureza del material que va a probarse.
Aunque los números de dureza Brinell pueden variar conforme la carga de prueba
usada con el balín de 10 mm, cuando se usen balines más pequeños en probetas
delgadas, los resultados de las pruebas generalmente corresponden a los obtenidos
con el balín de 10 mm de diámetro.
Él número de dureza Brinell seguido del símbolo HB sin sufijos indica las siguientes
condiciones de prueba.
Diámetro del balín = 10 mm
Carga = 3000 kgf
Duración de la carga = 10 a 15 segundos.
Aparatos Y Equipo
Máquina De Prueba: El equipo para la prueba de dureza Brinell generalmente consiste
de una máquina que soporta la probeta y aplica una carga predeterminada sobre un
balín que está en contacto con la probeta. La magnitud de la carga está limitada
dentro de ciertos valores. El diseño de la máquina de prueba debe ser tal que no
permita un movimiento lateral del balín o de la probeta mientras sé está aplicando la
carga.
Penetrador: El balín estándar para la prueba de dureza Brinell debe ser de 10 mm de
diámetro con una desviación de este valor no mayor de 0.005mm en el diámetro.
Puede usarse el balín que tenga una dureza Vickers de por lo menos 850
usando una carga de 98N (10 kgf) en materiales que tengan una dureza no
mayor de 450 HB o un balín de carburo de tungsteno en materiales con una
dureza no mayor de 630 HB. La prueba de dureza Brinell no se recomienda en
materiales que tengan una dureza mayor de 630 HB.
El balín debe ser pulido y estar libre de defectos; en las pruebas de investigación o de
arbitraje debe informarse específicamente el tipo de balín empleado cuando se
determinen durezas Brinell que sean mayores de 200.
Microscopio De Medicion
Las divisiones de la escala micrométrica del microscopio o de otros dispositivos de
medición que se usen para medir el diámetro de la huella, deben permitir una medición
directa en décimas de milímetro con una aproximación hasta 0.02 mm. Este
requisito se aplica únicamente al diseño del microscopio y no es un requisito para
la medición de la huella.
ESPESOR
El espesor de la probeta debe ser tal, que en la cara opuesta a la de la
prueba no quede huellas u otras marcas de esta. En cualquier caso el espesor de la
probeta debe ser cuando menos 10 veces la profundidad de la huella.
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ACABADO
Cuando menos la superficie sobre la cual se va a aplicar la carga debe estar
limada,
esmerilada o pulida con un material abrasivo, de tal manera que las orillas de
la huella estén claramente definidas para permitir la medición del diámetro con la
exactitud especificada.
PROCEDIMIENTO
MAGNITUD DE LA CARGA DE PRUEBA: La carga para la prueba de dureza Brinell
estándar es de 3000kgf, 1500kgf o 500kgf. Es deseable que la carga de la prueba sea
de tal magnitud que el diámetro de la huella este entre 2.5 a 6.00 mm.
No es obligatorio el que la prueba cumpla estos intervalos de carga pero debe
tomarse en cuenta que pueden obtenerse diversos valores de Dureza Brinell si sé
varia la carga a la especificada usando un balín de 10 mm.
Para materiales más blandos en ocasiones se ocupan cargas de 250kgf, 125kgf o
100kgf. La carga usada debe anotarse en los informes.
ESPACIAMIENTO DE LAS HUELLAS: La distancia del centro de la huella a la
orilla de la probeta o a la orilla de otra huella debe ser cuando menos tres veces el
diámetro de la misma.
APLICACIÓN DE LA CARGA DE PRUEBA: La carga de prueba debe aplicarse a la
probeta lenta y uniformemente. Aplicar toda la carga de prueba por 10 s a 15 s
excepto para ciertos metales blandos (suaves.)
MEDICION DE LA HUELLA
DIÁMETRO: En la prueba deben medirse dos diámetros de la huella perpendiculares
entre sí. Y su valor promedio se usa como base para calcular el número de
dureza Brinell, estas mediciones comúnmente son tomadas con un microscopio
portátil a bajos aumentos que tiene una escala fija en el ocular.
Tabla de algunos valores de dureza de los metales.
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3.3 DUREZA VICKERS
Definiciones
En este caso se emplea como cuerpo de penetración una pirámide cuadrangular de
diamante.
La huella vista desde arriba es un cuadrado. Este procedimiento es apropiado para
aceros nitrurados y cementados en su capa externa, así como para piezas de paredes
delgadas de acero o metales no férreos.
La dureza Vickers (H V ) se calcula partiendo de la fuerza en Newton y de la diagonal
en mm 2 de la huella de la pirámide según la fórmula:
La diagonal (d) es el valor medio de las diagonales de la huella (d1) y (d2).
Este ensayo, al igual que el Brinell, se basa en el principio de calcular el valor de
dureza relacionando la fuerza de aplicación sobre la superficie de la impresión
en el material. Lo hemos simplificado utilizando en este caso el valor de la longitud
de la diagonal.
Los valores de las cargas más usados van desde 1 a 120 kgs.
Numero De Dureza Vickers
Existen tres tipos de ensayo de dureza Vickers caracterizados por diferentes intervalos
de fuerzas de ensayo.
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Designación
Él número de dureza Vickers es seguido por las siglas HV con un primer sufijo
convencional y un segundo sufijo que indica el tiempo de aplicación de la
carga, cuando este último difiere del tiempo normal, el cual es de 10 a 15
segundos.
Las Pruebas De Dureza
Vickers se efectúan con cargas desde 1.96 N hasta 980.7 N
En la práctica, él número de dureza Vickers se mantiene constante para cargas
usadas de 49 N o mayores. Para cargas menores él número de dureza varía
dependiendo de la carga aplicada. A continuación indicamos los números de
dureza Vickers para cargas de prueba de 9.8 N.
Aparatos Y Equipo
MÁQUINA DE PRUEBA: El equipo para la prueba de dureza Vickers consiste
generalmente de una máquina que soporta la probeta y permite un contacto
gradual y suave entre esta y el penetrador, bajo una carga predeterminada
que se aplica durante un periodo de tiempo dado. El diseño de la máquina debe
ser tal que no tenga balanceos o movimientos laterales de la probeta y del
penetrador, mientras se aplica o retira la carga, se utiliza un microscopio de
medición que generalmente va montado en la máquina.
Penetrador De Diamante
El penetrador debe estar finamente pulido con aristas bien definidas. La base de la
pirámide debe ser cuadrada y sus caras opuestas deben formar un ángulo de 136º.
Las cuatro caras del penetrador deben estar inclinadas simétricamente con respecto al
eje del mismo y terminar en un vértice afilado, o sea que la línea de unión entre las
caras opuestas no deben ser mayor de 0.001 mm de longitud.
El buen estado de la punta del penetrador es de considerable importancia cuando la
carga de prueba es pequeña y la huella también, por esta razón se recomienda
verificar periódicamente la punta del penetrador para evitar fallas.
Microscopio De Medicion
Las divisiones de la escala micrométrica del microscopio, o de cualquier otro
dispositivo de medición, deberán ser tal que pueda medirse la longitud de las
diagonales de una huella con una aproximación de 5%, lo que sea mayor efectuada
en una probeta, con la superficie pulida.
Preparación De La Probeta
La prueba de dureza Vickers es aplicada a un gran número probetas desde barras
grandes y secciones laminadas hasta piezas diminutas en montajes
metalográficos. Las probetas deben acondicionarse para que estas proporcionen un
buen soporte de tal forma que no se muevan durante la prueba.
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Acabado
La superficie de la probeta debe prepararse de tal manera que se definan
claramente los extremos de las diagonales y puedan medirse. Al preparar la probeta
debe tenerse cuidado de no
revenir la superficie durante el rectificado de la misma o de no endurecerla por
trabajo mecánico durante el pulido.
Procedimiento
MAGNITUD DE LA CARGA DE PRUEBA: Pueden usarse cargas de prueba
desde 1.96 N hasta 980.7 N conforme con los requisitos de la prueba. Él
número de dureza Vickers es prácticamente independiente de la carga de prueba.
APLICACIÓN DE LA CARGA DE PRUEBA: La carga de prueba debe aplicarse
y retirarse suavemente sin golpes o vibraciones. El tiempo de aplicación de la carga
de prueba completa debe ser de 10 a 15 segundos a menos que se especifique otra
cosa.
ESPACIO ENTRE HUELLAS: El centro de la huella no debe estar cercano a la
orilla de la probeta u otra huella en una distancia igual a dos veces y media la
longitud de la diagonal de la huella. Cuando se prueba material con recubrimiento,
la superficie de unión debe considerarse como una orilla para él cálculo del espacio
entre huellas.
MEDICION DE LA HUELLA: Deben medirse ambas diagonales de la huella y
su valor promedio usarse como base para el cálculo del número de dureza Vickers.
Se recomienda efectuar la medición con la huella centrada, tanto como sea posible, en
el campo óptico del microscopio.
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A continuación se compara el procedimiento y el cálculo de cada uno de estos
números estandarizados.
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CAPITULO IV
4. LA FUNDICIÓN
Se denomina fundición o esmelter (del inglés smelter, ‘fundidor’) al proceso de
fabricación de piezas, comúnmente metálicas pero también de plástico, consistente en
fundir un material e introducirlo en una cavidad, llamada molde, donde se solidifica.
El proceso más común es la fundición en arena, por ser ésta un material refractario
muy abundante en la naturaleza y que, mezclada con arcilla, adquiere cohesión y
moldeabilidad sin perder la permeabilidad que posibilita evacuar los gases del molde al
tiempo que se vierte el metal fundido. La fundición en arena consiste en colar un metal
fundido, típicamente aleaciones de hierro, acero, bronce, latón y otros, en un molde de
arena, dejarlo solidificar y posteriormente romper el molde para extraer la pieza
fundida.
Para la fundición con metales como el hierro o el plomo, que son significativamente
más pesados que el molde de arena, la caja de moldeo es a menudo cubierta con una
chapa gruesa para prevenir un problema conocido como "flotación del molde", que
ocurre cuando la presión del metal empuja la arena por encima de la cavidad del
molde, causando que el proceso no se lleve a cabo de forma satisfactoria.
También se conoce como fundición al proceso de extraer metales a partir de sus
menas, que suele ser la etapa previa al moldeado metálico (véase Fundición
(metalurgia)).
4.1 Etapas del proceso
Diseño del modelo
La fundición en arena requiere un modelo a tamaño natural de madera, cristal, plástico
y metales que define la forma externa de la pieza que se pretende reproducir y que
formará la cavidad interna en el molde.
En lo que atañe a los materiales empleados para la construcción del modelo, se puede
emplear desde madera o plásticos como el uretano y el poliestireno expandido (EPS)
hasta metales como el aluminio o el hierro fundido.
Para el diseño del modelo se debe tener en cuenta una serie de medidas derivadas de
la naturaleza del proceso de fundición:
Debe ser ligeramente más grande que la pieza final, ya que se debe tener en cuenta la
contracción de la misma una vez se haya enfriado a temperatura ambiente. El
porcentaje de reducción depende del material empleado para la fundición.
A esta dimensión se debe dar una sobremedida en los casos en el que se dé un
proceso adicional de maquinado o acabado por arranque de viruta.
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Página25
Las superficies del modelo deberán respetar unos ángulos mínimos con la dirección de
desmoldeo (la dirección en la que se extraerá el modelo), con objeto de no dañar el
molde de arena durante su extracción. Este ángulo se denomina ángulo de salida. Se
recomiendan ángulos entre 0,5º y 2º.
Incluir todos los canales de alimentación y mazarotas necesarios para el llenado del
molde con el metal fundido.
Si es necesario incluirá portadas, que son prolongaciones que sirven para la
colocación del macho.
Los moldes, generalmente, se encuentran divididos en dos partes, la parte superior
denominada cope y la parte inferior denominada draga que se corresponden a sendas
partes del molde que es necesario fabricar. Los moldes se pueden distinguir:
Moldes de arena verde: estos moldes contienen arena húmeda.
Moldes de arena fría: usa aglutinantes orgánicos e inorgánicos para fortalecer el
molde. Estos moldes no son cocidos en hornos y tienen como ventaja que son más
precisos dimensionalmente pero también más caros que los moldes de arena verde.
Moldes no horneados: estos moldes no necesitan ser cocidos debido a sus
aglutinantes (mezcla de arena y resina). Las aleaciones metálicas que típicamente se
utilizan con estos moldes son el latón, el hierro y el aluminio.
Las etapas que se diferencian en la fabricación de una pieza metálica por fundición en
arena comprende:
Compactación de la arena alrededor del modelo en la caja de moldeo. Para ello
primeramente se coloca cada semimodelo en una tabla, dando lugar a las llamadas
tablas modelo, que garantizan que posteriormente ambas partes del molde encajarán
perfectamente.
Actualmente se realiza el llamado moldeo mecánico, consistente en la compactación
de la arena por medios automáticos, generalmente mediante pistones (uno o varios)
hidráulicos o neumáticos.
Colocación del macho o corazones. Si la pieza que se quiere fabricar es hueca, será
necesario disponer machos, también llamados corazones que eviten que el metal
fundido rellene dichas oquedades. Los machos se elaboran con arenas especiales
debido a que deben ser más resistentes que el molde, ya que es necesario
manipularlos para su colocación en el molde. Una vez colocado, se juntan ambas
caras del molde y se sujetan. Siempre que sea posible, se debe prescindir del uso de
estos corazones ya que aumentan el tiempo para la fabricación de una pieza y
también su coste.
Colada. Vertido del material fundido. La entrada del metal fundido hacia la cavidad del
molde se realiza a través de la copa o bebedero de colada y varios canales de
alimentación. Estos serán eliminados una vez solidifique la pieza. Los gases y vapores
generados durante el proceso son eliminados a través de la arena permeable.
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Vertido del material fundido.
Enfriamiento y solidificación. Esta etapa es crítica de todo el proceso, ya que un
enfriamiento excesivamente rápido puede provocar tensiones mecánicas en la pieza, e
incluso la aparición de grietas, mientras que si es demasiado lento disminuye la
productividad. Además un enfriamiento desigual provoca diferencias de dureza en la
pieza. Para controlar la solidificación de la estructura metálica, es posible localizar
placas metálicas enfriadas en el molde. También se puede utilizar estas placas
metálicas para promover una solidificación direccional. Además, para aumentar la
dureza de la pieza que se va a fabricar se pueden aplicar tratamientos térmicos o
tratamientos de compresión.
Desmolde. Rotura del molde y extracción de la pieza. En el desmolde también debe
retirarse la arena del macho. Toda esta arena se recicla para la construcción de
nuevos moldes.
Desbarbado. Consiste en la eliminación de los conductos de alimentación, mazarota y
rebarbas procedentes de la junta de ambas caras del molde.
Acabado y limpieza de los restos de arena adheridos. Posteriormente la pieza puede
requerir mecanizado, tratamiento térmico.
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CAPITULO V
5. DESARROLLO DE LA MANUFACTURA ATRAVEZ DEL TIEMPO
Introducción
La historia de la manufactura puede dividirse en dos facetas: El descubrimiento e
invención de los materiales y procesos para producir bienes y, el desarrollo de los
sistemas de manufactura. Los materiales y procesos para la producción anteceden a
los sistemas de manufactura por milenios. Algunos de los procesos como
fundición, martillado o forja y molienda, se remontan a más de seis mil años.
Para estudiar los procesos industriales o de manufactura podemos revisar a través
del tiempo, eventos importantes como: la división del trabajo, el impacto de la
revolución industrial, la máquina de vapor, el desarrollo de máquinas para taladrar,
la invención de la máquina de hilar, el telar a motor y otros equipos para la
industria textil que permitieron aumentos importantes de la productividad, así como el
sistema de fabricación, que se constituyó en una nueva manera de organizar
grandes grupos de trabajadores; la introducción del concepto manufactura de
partes intercambiables, que revolucionó los métodos de manufactura al grado de
convertirse en un prerrequisito para la producción masiva; los movimientos de
administración científica, las líneas de ensamble y la electrificación de las fábricas; la
administración científica, el estudio de movimientos, el estudio de tiempos, l a
utilización generalizada de estándares en la industria, el sistema de pagos a
destajo, el uso de la recopilación de datos, el mantenimiento de registros y la
contabilidad de costos en las operaciones de fábrica, así como el gran hito
marcado en el siglo XIX por el estudio de los aspectos característicos de la
administración científica.
Sin embargo, el análisis de los procesos industriales nos revela que en el último siglo,
han tenido lugar más adelantos tecnológicos que han dado como resultado la
automatización de la manufactura, como las líneas de transferencia, el control
numérico, la robótica industrial, los controladores lógicos programables y los
sistemas flexibles de manufactura.
5.1 Historia De La Manufactura
Historia de la manufactura de los materiales se remonta a más de 6000 años, más
como una artesanía que como se lo conoce hoy en día.
La incipiente manufactura de armas e implementos se practicaba más como una
artesanía que como la manufactura que se conoce hoy en día. Los antiguos
romanos tenían lo que podríamos llamar fábricas para producir armas, alfarerías,
objetos de vidrio y otros artículos de la época, pero los procedimientos se basaban
principalmente en la habilidad manual. No se conoce con exactitud la fecha en la que
se descubrió la técnica de fundir mineral de hierro para producir metal, si bien,
los primeros utensilios de hierro descubiertos por los antiguos arqueólogos en
Egipto data del año 3000 a.C. 1000 a.C.
Los griegos ya conocían hacia el 1000 a.C. La técnica de endurecer armas de
hierro mediante tratamiento térmico. Los antiguos romanos fabricaban armas,
alfarería, utensilios diversos, pero los procedimientos se basaban en la habilidad
puramente manual.
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Fue sin duda tras la revolución cuando se comenzó a cambiar los hábitos de la
producción. Ciertos adelantos como la máquina de vapor de Watt, con una nueva
tecnología generadora de fuerza motriz para la industria, o como la máquina de hilar,
mejoraron los tiempos de productividad.
1600
Se empezaron a implantar sistemas de fabricación; Blaise Pascal en 1650
descubrió la prensa hidráulica, posteriormente usadas para el acuñado de
monedas.
1700
John Wilkinson alrededor de 1775 muestra la máquina de taladrar, quién también por
encargo de James Watt (quien ideó y construyó la máquina de vapor) inventó
una mandrinadora más avanzada técnicamente y de mayor precisión que las
anteriores 1800
La primera fresadora data de 1818 diseñada por Ely Whitney, estaba compuesta por
un armazón de madera soportado por cuatro patas de hierro forjado.
En 1830 se construye una fresadora totalmente metálica a la que se le incorpora un
carro para la regulación vertical. Henry Mudslay construyó en 1897 un torno
para cilindrar que permitió dotar de mayor precisión a todas las máquinas
diseñadas para construir otras máquinas.
Las manufacturas reales son las instalaciones industriales que se fundan por
iniciativa de los monarcas absolutos durante el Antiguo Régimen, como resultado de
la aplicación de la política mercantilista. Muchas de ellas se dedicaban a la
fabricación de objetos de lujo, para el consumo en primer lugar de los propios
palacios reales.
Los sistemas de manufactura se refieren a la forma de organizar gente y equipos
para que la producción pueda llevarse a cabo con mayor eficiencia. Algunos
descubrimientos y sucesos históricos destacan por haber tenido un impacto
importante sobre el desarrollo de los sistemas modernos de fabricación.
Un descubrimiento importante fue seguramente el principio de la división del
trabajo que distribuye el trabajo total en tareas, y permite a los trabajadores
especializarse en el desempeño de una solo tarea. Este principio se había
practicado por siglos, pero se atribuye al economista Adam Smith (1723-1790)
haber explicado por primera vez su importancia económica.
La Revolución Industrial (1760-1830) tuvo un impacto importante sobre la
producción en varios sentidos. Marcó el cambio de una economía basada en la
agricultura y las artesanías a otra apoyada en la industria y la manufactura.
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CAPITULO VI
6. MATERIALES USADOS EN LA MANUFACTURA
La mayoría de los materiales de ingeniería pueden clasificarse en: metales y no
metales dentro de la categoría de los no metálicos se tiene a: los cerámicos y
polímeros; entre los metales los cerámicos y los polímetros se forma un grupo de
tres materiales básicos utilizados en la manufactura. Tanto sus características
químicas como sus propiedades físicas y mecánicas son diferentes; estas
diferencias afectan los procesos de manufactura. Además de estas tres categorías
básicas existe otra: los materiales compuestos, los cuales son mezclas no
homogéneas de los otros tres tipos básicos de materiales. La cosificación de
materiales y la relación de los grupos de se muestra en la figura 1.3.
6.1 Metales
Los metales usados en la manufactura son comúnmente aleaciones, las cuales están
compuestas de dos o más elementos, en donde por lo menos uno es metálico. Los
metales pueden dividirse en dos grupos: 1) ferrosos y 2) no ferrosos.
6.2 Metales ferrosos
Los metales ferrosos se basan en el hierro; el grupo incluye acero y hierro
colado; éstos constituyen el grupo de materiales comerciales más importantes y
comprende más de las tres cuartas partes del tonelaje de metal que se utiliza en todo
el mundo. El hierro puro tiene poco uso comercial; pero aleado con el carbón tiene
más usos y mayor valor comercial que cualquier otro metal.
Las aleaciones de hierro y carbón pueden formar acero y hierro colado.
Los aceros de baja aleación son aleaciones hierro-carbono que contienen elementos
aleantes adicionales en cantidades que totalizan menos del 5% en peso,
aproximadamente. Debido a estas adiciones, los aceros de baja aleación tienen
propiedades mecánicas que son superiores a los aceros al carbono para las
aplicaciones dadas. Las propiedades superiores significan usualmente mayor
resistencia, dureza, dureza en caliente, resistencia al desgaste, tenacidad y
combinaciones más deseables de estas propiedades. Con frecuencia se requiere
el tratamiento térmico para lograr el mejoramiento de estas propiedades.
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Página31
CAPITULO VII
7. Instituto Nacional Estadounidense de Estándares
El Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI, por sus siglas en
inglés: American National Standards Institute) es una organización sin fines de lucro
que supervisa el desarrollo de estándares para productos, servicios, procesos y
sistemas en los Estados Unidos. ANSI es miembro de la Organización Internacional
para la Estandarización (ISO) y de la Comisión Electrotécnica Internacional
(International Electrotechnical Commission, IEC). La organización también coordina
estándares del país estadounidense con estándares internacionales, de tal modo que
los productos de dicho país puedan usarse en todo el mundo. Por ejemplo, los
estándares aseguran que la fabricación de objetos cotidianos, como pueden ser las
cámaras fotográficas, se realice de tal forma que dichos objetos puedan usar
complementos fabricados en cualquier parte del mundo por empresas ajenas al
fabricante original. De éste modo, y siguiendo con el ejemplo de la cámara fotográfica,
la gente puede comprar carretes para la misma independientemente del país donde se
encuentre y el proveedor del mismo.
Por otro lado, el sistema de exposición fotográfico ASA se convirtió en la base para el
sistema ISO de velocidad de película (en inglés: film speed), el cual es ampliamente
utilizado actualmente en todo el mundo.
Esta organización aprueba estándares que se obtienen como fruto del desarrollo de
tentativas de estándares por parte de otras organizaciones, agencias
gubernamentales, compañías y otras entidades. Estos estándares aseguran que las
características y las prestaciones de los productos son consistentes, es decir, que la
gente use dichos productos en los mismos términos y que esta categoría de productos
se vea afectada por las mismas pruebas de validez y calidad.
ANSI acredita a organizaciones que realizan certificaciones de productos o de
personal de acuerdo con los requisitos definidos en los estándares internacionales.
Los programas de acreditación ANSI se rigen de acuerdo a directrices internacionales
en cuanto a la verificación gubernamental y a la revisión de las validaciones.
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CAPITULO VIII
8. Ecuación de Bernoulli
En 1738 el físico suizo Daniel Bernoulli determinó la expresión matemática
fundamental que vincula la presión con la velocidad y la altura de un fluido que circula
por un tubo. A esta expresión se le conoce como Ecuación de Bernoulli y ella en sí
misma no constituye una ley independiente de la física, es, en su lugar, una
consecuencia de la ley de la conservación de la energía aplicada a un fluido ideal.
Antes de entrar en el tema debemos aclarar algunos conceptos que serán utilizados
en el artículo, y estos son:
1. Lineas de corriente: Para muchas aplicaciones resulta conveniente considerar
el flujo total del fluido en movimiento como un manojo de corrientes muy finas
(infinitesimales) que fluyen paralelas. Estas corrientes, que recuerdan hilos, se
conocen como lineas de corriente.
2. Flujo laminar: Cuando las lineas de corriente de un flujo nunca se cruzan y
siempre marchan paralelas se le llama flujo laminar. En el flujo laminar siempre
las lineas de corriente marchan en la misma dirección que la velocidad del flujo
en ese punto.
3. Flujo turbulento: En el flujo turbulento el movimiento del fluido se torna
irregular, las lineas de corriente pueden cruzarse y se producen cambios en la
magnitud y dirección de la velocidad de estas.
4. Viscosidad: Este término se utiliza para caracterizar el grado de rozamiento
interno de un fluido y está asociado con la resistencia entre dos capas
adyacentes del fluido que se mueven una respecto a la otra.
Entrando en la ecuación de Bernoulli
Para deducir la ecuación de Bernoulli debemos partir de que el fluido mantiene las
condiciones siguientes:
1. El fluido es incompresible.
2. La temperatura del fluido no cambia.
3. El flujo es laminar. No turbulento
4. No existe rotación dentro de la masa del fluido, es un flujo irrotacional.
5. No existen pérdidas por
rozamiento en el fluido, es decir
no hay viscosidad.
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Página33
Consideremos ahora el flujo a través de
un tubo no uniforme durante un tiempo
Δt como se muestra en la figura 1. La
fuerza (F) en la parte baja del tubo es
P1A1 donde P1 es la presión y A1 es el
área de la sección en esa región del tubo. El trabajo realizado por el fluido colocado
detrás de un anillo de fluido para desplazarlo la distancia Δx1 en la parte baja del tubo
es:
W1 = F1 Δx1 = P1A1Δx1 = P1V (ecuación 1)
Donde V es el volumen de la región verde de la figura 1.
De la misma manera, el trabajo hecho sobre el fluido en la porción alta del tubo en el
mismo tiempo Δt es:
W2 = -P2A2Δx2 = -P2V (ecuación 2)
Note que como hemos considerado el fluido incompresible el volumen de fluido que
circula a través de A1 en el tiempo Δt es igual al que lo hace a través de A2 en el
mismo tiempo. Observe también que el trabajo W2 es negativo debido a que la fuerza
en el fluido en la parte alta del tubo se opone a su desplazamiento.
El trabajo neto hecho por esas fuerzas en el tiempo Δt es:
W = P1V - P2V (ecuación 3)
Parte del trabajo neto realizado ha cambiado la energía cinética del fluido y parte se ha
utilizado para cambiar su energía potencial gravitacional al ganar en elevación. Si m es
la masa que pasa por dentro del tubo en el intervalo de tiempo Δt, entonces el cambio
de energía cinética del volumen de fluido es:
ΔEc = ½mv2
2
- ½mv1
2
(ecuación 4)
Y el cambio en la energía potencial es:
ΔEp = mgy2 - mgy1 (ecuación 4)
Si aplicamos ahora el teorema trabajo-energía en la forma W = ΔEc + ΔEp a este
volumen de fluido y sustituimos los valores correspondientes tenemos que:
P1V - P2V = ½mv2
2
- ½mv1
2
(ecuación 5)
Si dividimos ambos lados de la ecuación 5 por V; tenemos en cuenta que la densidad
ρ = m/V y reagrupamos los términos de modo que aquellos referidos al punto 1 estén
de un lado de la ecuación y los referidos al punto 2 estén en el otro, obtenemos la
ecuación de Bernoulli:
P1 + ½ρv1
2
+ ρgy1 = P2 + ½ρv2
2
+ ρgy2 (ecuación 6)
La que puede expresarse también como:
Figura 1. Un fluido circulando por un tubo de
sección variable y flujo laminar.
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Página34
P1 + ½ρv2
+ ρgy = constante (ecuación 7)
En palabras, la ecuación de Bernoulli dice que:
La suma de la presión (P), la energía cinética por unidad de volumen (½ρv2
) y la
energía potencial por unidad de volumen (ρgy), tiene el mismo valor a todo lo largo de
una corriente fluida.
Aplicaciones de la ecuación de Bernoulli
Una importante consecuencia de la ecuación de Bernoulli es el tubo Vénturi descrito
en el artículo Efecto Vénturi.
Flujo desde un tanque
Otro fenómeno interesante de
importancia práctica es la rapidez con la
que fluye un líquido por una abertura en
un tanque. Si consideramos un tanque
abierto a la presión atmosférica, con un
líquido de densidad ρ lleno hasta una
altura h por encima de un orificio lateral
perforado a la altura y1 medida desde el
fondo del tanque (figura 2), la rapidez
con la que el líquido abandona el orificio
se puede calcular con el uso de la
ecuación de Bernoulli.
Para la solución del problema asumimos
que el área de la sección transversal del
tanque es tan grande comparada con el
área de la sección transversal del orificio
(A2 >> A1) de modo que el nivel del fluido cae tan lentamente que podemos considerar
v2 ≈ 0. Ahora sustituimos en la ecuación de Bernoulli teniendo en cuenta que la presión
en ambos extremos es Pa, es decir, la presión atmosférica.
Pa + ½ρv1
2
+ ρgy1 = Pa + ρgy2
Escape de fluido a través de un orificio en un
tanque.
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Página35
CAPITULO IX
9. MATERIALES CONDUCTORESDE ELECTRICIDAD
Los materiales buenos conductores de electricidad son aquellos que permiten el Paso
de la electricidad a través de ellos.
Los mejores conductores de electricidad son los metales, como el oro, la plata, el
aluminio, el cobre, entre otros.
Pero ¡ojo! no todos los metales son buenos conductores de la electricidad pues existen
otros que, por el contrario, ofrecen gran resistencia al paso de la corriente y por ello se
emplean como resistencia eléctrica para producir calor. Un ejemplo de un metal que se
comporta de esa forma es el alambre nicromo (NiCr).
En general, los materiales que son buenos conductores de electricidad también son
buenos conductores de calor.
(El cobre es un excelente conductordeelectricidad por eso es utilizado en los cables eléctricos)

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  • 1. FACULTAD: INGENIERÍA CARRERA: INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA PROCESOS DE MANUFACTURA LA MANUFACTURA AUTOR: JOHAN MIGUEL CARRANZA ÁLVAREZ 18 de Octubre del 2014 Cajamarca-Perú
  • 2. UniversidadCesarVallejo Página2 II. ÍNDICE LA SEGURIDAD ELÉCTRICA EN EL HOGAR Pág. I. CARÁTULA………………………………………………………………………………… 1. II. ÍNDICE……………………………………………………………………………………… 2. III. CUERPO CAPITULO I …………………………………………………………………………….. 4. 1. Cascos de Seguridad Industrial 1.1 Historia 1.2 Diseño 1.3 Colores e Identificación 1.4 Recomendaciones para el correcto uso del Casco 1.5 Clasificación de los cascos CAPITULO II …………………………………………………………………………….. 9. 2. Tipo y clasificación de los extintores 2.1 Extintores de agua 2.2 Extintores de espuma (AFFF) 2.3 Extintores de dióxido de carbono 2.4 Extintores de Polvo químico seco 2.5 Extintores a base de reemplazantes de los halógenos 2.6 Extintores a base de polvos especiales para la clase D 2.7 Extintores a base de agua pulverizada 2.8 Extintores para fuegos de la clase K a base de acetato de potasio CAPITULO III …………………………………………………………………………….. 14. 3. La dureza 3.1 DUREZA ROCKWELL 3.2 DUREZA BRINELL. 3.3 DUREZA VICKERS CAPITULO IV …………………………………………………………………………….. 24. 4. La Fundición 4.1 Etapas del proceso CAPITULO V ...…………………………………………………………………………….. 27. 5. Desarrollo de la Manufactura atreves del Tiempo 5.1 Historia De La Manufactura CAPITULO VI ...…………………………………………………………………………….. 29. 6. Materiales Usados en la Manufactura 6.1 Metales 6.2 Metales ferrosos
  • 3. UniversidadCesarVallejo Página3 CAPITULO VII ...……………………………………………………………………………... 32. 7. Instituto Nacional Estadounidense de Estándares CAPITULO VIII ...……………………………………………………………………………... 32. 8. Ecuación de Bernoulli CAPITULO IX ...……………………………………………………………………………... 32. 9. Conductores Eléctricos CAPITULO IX ...……………………………………………………………………………... 32.
  • 4. UniversidadCesarVallejo Página4 CAPITULO I III. CUERPO 1. CASCOS DE SEGURIDAD INDUSTRIAL 1.1 Historia Al principio de los trabajadores de la industria de construcción de buques cubriría sus sombreros con la echada, y los puso en el sol para curar. Esta era una práctica común para los trabajadores portuarios que estaban en constante peligro de ser golpeado en la cabeza por objetos que se cayó de la cubierta de los barcos. También había artículos ocasionales que caen de los picos de las aves marinas, a quien le levante apenas alrededor de cualquier elemento y soltarlo darse cuenta de que el objeto era comestible. Profesor de gestión Peter Drucker acreditado escritor Franz Kafka con el desarrollo del primer casco civil cuando fue contratado en el Instituto de Seguros de Accidentes de los Trabajadores del Reino de Bohemia, pero esto no se apoya en ningún documento de su empleador. En los Estados Unidos, la E. D. Bullard Company era una empresa de equipos de minería en California, creado por Edward Dickinson Bullard en 1898, que estaba en el negocio de la seguridad industrial durante 20 años. La compañía vendió sombreros de protección, pero sólo se hace del cuero. Su hijo, EW Bullard, llegó a casa de la Primera Guerra Mundial, con un casco de acero, lo que le dio una idea para mejorar la seguridad industrial. En 1919 Bullard patentó un "Hat hervido", hecha de lona al vapor, pegamento y pintura de color negro. Ese mismo año, la Marina de los EE.UU. encargó Bullard para crear una tapa protectora astillero, que se inició el uso generalizado de cascos. No mucho después, Bullard desarrollado una suspensión interna que proporcionaría un sombrero más eficaz. Estos primeros diseños se parecían a los militares M1917 casco "Brodie", que sirvió como fuente de inspiración. En 1933 comenzó la construcción del puente Golden Gate en San Francisco California. Esta fue la segunda obra de construcción en la historia en que los trabajadores de la construcción se deben usar cascos de seguridad, por orden de Joseph Strauss, el ingeniero jefe del proyecto. Quería que el lugar de trabajo sea lo más seguro posible, por lo que se instaló redes de seguridad y cascos obligatorios, mientras que en el lugar de trabajo. Strauss también pidió Bullard para crear un casco para proteger a los trabajadores que realizaron con chorro de arena. Bullard produce un diseño que cubre la cara del trabajador, proporcionado una ventana para la visión y un suministro de aire fresco a través de una manguera conectada al compresor de aire. De aluminio se convirtió en un estándar para cascos alrededor de 1938, excepto en aplicaciones eléctricas. Fibra de vidrio comenzaron a usarse en la década de 1940. Los termoplásticos se hizo cargo en 1950, debido a que son fáciles de moldear y dar forma con calor y menos costosos de fabricar. Hoy en día, mayoría de los cascos
  • 5. UniversidadCesarVallejo Página5 están hechos de polietileno de alta densidad o resinas de ingeniería avanzada, como Ultem. En 1997 ANSI permitió el desarrollo de un casco ventilado para mantener fresco portadores. A ello se podría añadir accesorios como protectores de la cara, los parasoles, las orejeras y las cubiertas que absorben la transpiración que bordean los sombreros. Hoy en día, los accesorios incluyen radios, walkie-talkies, localizadores, y cámaras. 1.2 Diseño Debido cascos están diseñados para proteger la cabeza del usuario contra impactos cuando se está realizando el trabajo pesado, que están hechos de materiales durables, originario de metal, y luego fibra de vidrio y de plástico más comúnmente rígido. Algunos sombreros de estilo tapa dura contemporáneos ofrecen un borde redondeado que actúa como un canal de la lluvia en el canal de agua de lluvia en la parte frontal, lo que permite que éste se filtre fuera de la ley, en lugar de dejar correr el agua por el cuello del usuario. Un casco vaquero es un casco con forma de un sombrero de vaquero con borde, aunque algunas organizaciones rechacen su uso. Organismos emisores cascos suelen incluir sus nombres y/o logotipos de la parte frontal de cada casco.
  • 6. UniversidadCesarVallejo Página6 1.3 Colores e identificación Colores del sombrero duro pueden significar diferentes papeles en obras de construcción. Por ejemplo, el blanco significa a menudo los supervisores o ingenieros, asesores técnicos azul, verde es usado comúnmente por los inspectores de seguridad, trabajadores de color amarillo, y, los nuevos empleados o visitantes de color naranja. Estas designaciones de color pueden variar de empresa a empresa y lugar de trabajo al lugar de trabajo. El más universal es blanco para los gerentes y supervisores. Referencias despectivas a "brillantes cascos blancos" son comunes en muchos sitios. En proyectos de gran envergadura que implican una serie de empresas, a veces es la práctica de todos los empleados de una empresa para llevar el mismo sombrero de color. Un casco también le da a un trabajador de un perfil propio, identificable incluso en la visión periférica, la seguridad alrededor de los equipos o el tráfico. Colores de seguridad como el naranja o el verde no aparecen en la visión periférica, pero se evitará la forma con sombrero duro de un trabajador. 1.4 Recomendaciones para el correcto uso del Casco:  Ajustar el casco a la cabeza, de tal manera que quede un espacio libre entre la cabeza y la carcasa aproximado de 20mm., que además de servir de colchón para la absorción de los impactos sirva para la circulación de aire y mantenga ventilado el cuero cabelludo.  Revisar diariamente el casco, si se descubre fisuras o rajaduras deberá desecharlo inmediatamente.  Cuando termines su trabajo, no deje el casco expuesto al sol o al calor.  Mantener el casco limpio, lavándolo con agua jabonosa.  No usar pinturas ni solventes ni adhesivos que puedan tapar las fisuras o acelerar el deterioro del material de la carcasa.
  • 9. UniversidadCesarVallejo Página9 CAPITULO II 2. TIPO Y CLASIFICACIÓN DE LOS EXTINTORES Los extintores son elementos portátiles destinados a la lucha contra fuegos incipientes, o principios de incendios, los cuales pueden ser dominados y extinguidos en forma breve. De acuerdo al agente extintor los extintores se dividen en los siguientes tipos: - A base de agua - A base de espuma - A base de dióxido de carbono - A base de polvos - A base de compuestos halogenados - A base de compuestos reemplazantes de los halógenos Listaremos a continuación los extintores más comunes, y los clasificaremos según la clase de fuego para los cuales resultan aptos: 2.1 Extintores de agua El agua es un agente físico que actúa principalmente por enfriamiento, por el gran poder de absorción de calor que posee, y secundariamente actúa por sofocación, pues el agua que se evapora a las elevadas temperaturas de la combustión, expande su volumen en aproximadamente 1671 veces, desplazando el oxígeno y los vapores de la combustión. Son aptos para fuegos de la clase A. No deben usarse bajo ninguna circunstancia en fuegos de la clase C, pues el agua corriente con el cual están cargados estos extintores conduce la electricidad.
  • 10. UniversidadCesarVallejo Página10 2.2 Extintores de espuma (AFFF) Actúan por enfriamiento y por sofocación, pues la espuma genera una capa continua de material acuoso que desplaza el aire, enfría e impide el escape de vapor con la finalidad de detener o prevenir la combustión. Si bien hay distintos tipos de espumas, los extintores más usuales utilizan AFFF, que es apta para hidrocarburos. Estos extintores son aptos para fuegos de la clase A y fuegos de la clase B. 2.3 Extintores de dióxido de carbono Debido a que este gas está encerrado a presión dentro del extintor, cuando es descargado se expande abruptamente. Como consecuencia de esto, la temperatura del agente desciende drásticamente, hasta valores que están alrededor de los -79°C, lo que motiva que se convierta en hielo seco, de ahí el nombre que recibe esta descarga de "nieve carbónica". Esta niebla al entrar en contacto con el combustible lo enfría. También hay un efecto secundario de sofocación por desplazamiento del oxígeno. Se lo utiliza en fuegos de la clase B y de la clase C, por no ser conductor de la electricidad. En fuegos de la clase A, se lo puede utilizar si se lo complementa con un extintor de agua, pues por sí mismo no consigue extinguir el fuego de arraigo. En los líquidos combustibles hay que tener cuidado en su aplicación, a los efectos de evitar salpicaduras.
  • 11. UniversidadCesarVallejo Página11 2.4 Extintores de Polvo químico seco Actúan principalmente químicamente interrumpiendo la reacción en cadena. También actúan por sofocación, pues el fosfato mono amónico del que generalmente están compuestos, se funde a las temperaturas de la combustión, originando una sustancia pegajosa que se adhiere a la superficie de los sólidos, creando una barrera entre estos y el oxígeno. Son aptos para fuegos de la clase A, B y C. 2.5 Extintores a base de reemplazantes de los halógenos Actúan principalmente, al igual que el polvo químico, interrumpiendo químicamente la reacción en cadena. Tienen la ventaja de ser agentes limpios, es decir, no dejan vestigios ni residuos, además de no ser conductores de la electricidad. Son aptos para fuegos de la clase A, B y C.
  • 12. UniversidadCesarVallejo Página12 2.6 Extintores a base de polvos especiales para la clase D Algunos metales reaccionan con violencia si se les aplica el agente extintor equivocado. Existe una gran variedad de formulaciones para combatir los incendios de metales combustibles o aleaciones metálicas. No hay ningún agente extintor universal para los metales combustibles, cada compuesto de polvo seco es efectivo sobre ciertos metales y aleaciones específicas. Actúan en general por sofocación, generando al aplicarse una costra que hace las veces de barrera entre el metal y el aire. Algunos también absorben calor, actuando por lo tanto por enfriamiento al mismo tiempo que por sofocación. Son solamente aptos para los fuegos de la clase D. 2.7 Extintores a base de agua pulverizada La principal diferencia como los extintores de agua comunes, es que poseen una boquilla de descarga especial, que produce la descarga del agua en finas gotas (niebla), y que además poseen agua destilada. Todo esto, los hace aptos para los fuegos de la clase C, ya que esta descarga no conduce la electricidad. Además tienen mayor efectividad que los extintores de agua comunes, por la vaporización de las finas gotas sobre la superficie del combustible, que generan una mayor absorción de calor y un efecto de sofocación mayor (recordar que el agua al vaporizarse se expande en aproximadamente 1671 veces, desplazando oxígeno). Son aptos para fuegos de la clase A y C.
  • 13. UniversidadCesarVallejo Página13 2.8 Extintores para fuegos de la clase K a base de acetato de potasio Son utilizados en fuegos que se producen sobre aceites y grasas productos de freidoras industriales, cocinas, etc. El acetato de potasio se descarga en forma de una fina niebla, que al entrar en contacto con la superficie del aceite o grasa, reacciona con este produciéndose un efecto de saponificación, que no es más que la formación de una espuma jabonosa que sella la superficie separándola del aire. También esta niebla tiene un efecto refrigerante del aceite o grasa, pues parte de estas finas gotas se vaporizan haciendo que descienda la temperatura del aceite o grasa.
  • 14. UniversidadCesarVallejo Página14 CAPITULO III 3. DUREZA La dureza es la oposición que ofrecen los materiales a alteraciones como la penetración, la abrasión, el rayado, la cortadura, las deformaciones permanentes, etc. Ensayo De Materiales Con el ensayo de los materiales deben determinarse los valores de resistencia, verificarse las propiedades y establecerse el comportamiento de aquellos bajo la acción de las influencias externas. El factor económico juega un rol de importancia en el campo de la fabricación en general, imponiendo un perfecto conocimiento de los materiales a utilizar, de manera de seleccionarlos para cada fin y poder hacerlos trabajar en el límite de sus posibilidades, cumpliendo con las exigencias de menor peso, mejor calidad y mayor rendimiento. En los ensayos físicos se determinan generalmente la forma y dimensiones de los cuerpos, su peso específico y densidad, contenido de humedad, etc., y en los mecánicos la resistencia, elasticidad y plasticidad, ductilidad, tenacidad y fragilidad, etc. Ensayos De Dureza La dureza de un material es la resistencia que opone a la penetración de un cuerpo más duro. La resistencia se determina introduciendo un cuerpo de forma esférica, cónica o piramidal, por el efecto que produce una fuerza determinada durante cierto tiempo en el cuerpo a ensayar. Como indicador de dureza se emplea la deformación permanente (plástica) En algunos casos, es necesario determinar las características mecánicas de los materiales sin llegar a su destrucción. También podemos determinar la dureza conseguida mediante un tratamiento de dureza. Podemos mencionar los tres tipos de ensayos de dureza más importantes: 3.1 DUREZA ROCKWELL Para los materiales duros se emplea como elemento de penetración un cono de diamante de ángulo 120º, y para los semiduros y blandos una bolita de acero de 1/16”, deduciéndose la fuerza Rockwell de la profundidad conseguida en la penetración. El cuerpo empleado para la penetración se hace incidir sobre la superficie de la pieza a ensayar con carga previa de 10Kg. La profundidad de penetración alcanzada constituye el valor de partida para la medición de la profundidad de la huella.
  • 15. UniversidadCesarVallejo Página15 Después se aumenta en 140Kg la carga aplicada al cono (150Kg), y en 90Kg la aplicada a la bolita (100Kg), bajándose nuevamente el valor previo. Se mide la profundidad de penetración que queda y en la escala del aparato se lee directamente la correspondiente dureza Rockwell C (H Rc ) cono o la Rockwell B (H Rb ) bolita. La siguiente es una tabla simplificada de los materiales más comunes que se miden con Rockwell. DEFINICION Numero De Dureza Rockwell: Es un número obtenido por la profundidad de la huella; el cual proviene cuando se aumenta la carga sobre un penetrador desde una carga fija menor hasta una mayor, retornando después a la carga menor. Los números de dureza Rockwell se expresan siempre con un símbolo de escala, que indica el penetrador y la carga utilizada. EJEMPLO: 60 HRC indica un valor de dureza Rockwell 60 medido en la escala C. MAQUINA Y EQUIPO La máquina de prueba consiste en un soporte rígido o yunque, sobre el que se coloca la probeta y un dispositivo que aplica las cargas prefijadas a un penetrador en contacto con la misma. PENETRADORES a) PENETRADOR DE DIAMANTE. Este tipo de penetrador debe emplearse en pruebas de dureza para las escalas A, C y D. Consiste en un cono de diamante cuyo ángulo es de 120º ± 0.5º y su eje debe coincidir con la dirección de penetración con una tolerancia de ± 0.5º. La punta es un casquete esférico con un radio de 0.200 mm.
  • 16. UniversidadCesarVallejo Página16 La forma del casquete y el valor del radio del penetrador tienen una influencia importante en el valor de la dureza obtenida. La anisotropía del diamante hace difícil el maquinado del mismo en forma totalmente simétrica. Por lo cual es necesario comparar los resultados obtenidos con un penetrador patrón sobre piezas patrón de diferentes durezas. b) PENETRADOR ESFERICO DE ACERO Este tipo de penetrador debe emplearse en los ensayos de dureza para las escalas B,E Y F. Consiste en un balín de acero templado y pulido, con un diámetro de 1.588 mm ± 0.003 mm; Excepto para la escala E, que tiene un diámetro de 3.175 mm ± 0.004 mm. Dicho balín debe estar pulido y no debe presentar defectos superficiales. Debe eliminarse y anularse la prueba si presenta una deformación mayor a la tolerancia indicada anteriormente o cualquier otro defecto superficial. En los dos tipos de penetrador debe evitarse la acumulación en el penetrador de: polvo, tierra, grasa o capas de óxidos, dado que esto afecta los resultados de la prueba. PROCEDIMIENTO. APLICACIÓN DE LA CARGA MENOR: debe colocarse la probeta sobre el soporte y aplicar la carga menor gradualmente hasta que se obtenga la indicación apropiada en la carátula. Esto se obtiene cuando el indicador haya dado él numero apropiado de revoluciones completas y quede dentro de 5 divisiones de la posición de ajuste en la parte superior de la carátula. APLICACIÓN DE LA CARGA MAYOR: Debe aplicarse la carga mayor accionando la palanca de operación sin impacto y dejando que gire libremente. Se retira la carga mayor llevando la palanca de operación de regreso a la posición original dentro de los 2 segundos siguientes después de que su movimiento ha cesado sin interrumpirla maniobra de regreso. LECTURA DE LA ESCALA PARA DUREZA ROCKWELL: Debe considerarse la dureza rockwell como la lectura del indicador en la escala apropiada de la carátula, después de que se ha quitado la carga mayor y mientras la carga menor aún está actuando. Estas lecturas se estiman a veces a la mitad de una división, dependiendo del material que se pruebe. CONDICIONES DEL ENSAYO 1. La superficie del material debe estar lisa, seca y libre de grasa, polvo etc. 2. El espesor de la probeta debe ser por lo menos diez veces la profundidad de la huella, y el ensayo no es válido si en la cara posterior a la del ensayo aparece una protuberancia. 3. Si se ensaya una pieza cilíndrica, el radio debe ser mayor en seis milímetros al del penetrador. Los valores de dureza resultan ligeramente inferiores a los valores reales. 4. La aplicación de la carga debe hacerse de manera perpendicular a la superficie de la probeta.
  • 17. UniversidadCesarVallejo Página17 3.2 DUREZA BRINELL. Se comprime una bola de acero templada, de diámetro (D) 2,5; 5 ó 10mm, contra el material a ensayar con una fuerza P. Después de liberar la carga se mide el diámetro (d) de la huella con un dispositivo amplificador óptico. La dureza Brinell es un valor adimensional resultante de: La fuerza del ensayo debe tomarse de magnitud tal que se forme una huella con diámetro d = 0,2.D a d = 0,7.D. Para materiales blandos y bolas de ensayo pequeñas, la fuerza del ensayo debe ser menor. Se calcula partiendo del grado de carga y del diámetro de la bola. El grado de la carga para el acero no templado y el hierro fundido es a = 30; para metales no férreos y sus aleaciones a = 10; para el aluminio y el cinc a = 5; para los metales de cojinetes a = 2,5; para el plomo y el estaño a = 1,25. Cargas y diámetro de esfera usadas para el ensayo de dureza Brinell En algunos materiales, la penetración provoca una deformación en la huella, la cual puede llegar a dar una información falsa a la hora de medir el diámetro.
  • 18. UniversidadCesarVallejo Página18 Se sabe experimentalmente que él numero de dureza Brinell de casi todos los materiales esta influenciado por la carga de penetración, el diámetro del balín y las características elásticas del mismo. En general debe usarse un balín de 10mm de diámetro y de una composición química adecuada con cargas de 3000 kgf, 1500 kgf o 500 kgf, dependiendo de la dureza del material que va a probarse. Aunque los números de dureza Brinell pueden variar conforme la carga de prueba usada con el balín de 10 mm, cuando se usen balines más pequeños en probetas delgadas, los resultados de las pruebas generalmente corresponden a los obtenidos con el balín de 10 mm de diámetro. Él número de dureza Brinell seguido del símbolo HB sin sufijos indica las siguientes condiciones de prueba. Diámetro del balín = 10 mm Carga = 3000 kgf Duración de la carga = 10 a 15 segundos. Aparatos Y Equipo Máquina De Prueba: El equipo para la prueba de dureza Brinell generalmente consiste de una máquina que soporta la probeta y aplica una carga predeterminada sobre un balín que está en contacto con la probeta. La magnitud de la carga está limitada dentro de ciertos valores. El diseño de la máquina de prueba debe ser tal que no permita un movimiento lateral del balín o de la probeta mientras sé está aplicando la carga. Penetrador: El balín estándar para la prueba de dureza Brinell debe ser de 10 mm de diámetro con una desviación de este valor no mayor de 0.005mm en el diámetro. Puede usarse el balín que tenga una dureza Vickers de por lo menos 850 usando una carga de 98N (10 kgf) en materiales que tengan una dureza no mayor de 450 HB o un balín de carburo de tungsteno en materiales con una dureza no mayor de 630 HB. La prueba de dureza Brinell no se recomienda en materiales que tengan una dureza mayor de 630 HB. El balín debe ser pulido y estar libre de defectos; en las pruebas de investigación o de arbitraje debe informarse específicamente el tipo de balín empleado cuando se determinen durezas Brinell que sean mayores de 200. Microscopio De Medicion Las divisiones de la escala micrométrica del microscopio o de otros dispositivos de medición que se usen para medir el diámetro de la huella, deben permitir una medición directa en décimas de milímetro con una aproximación hasta 0.02 mm. Este requisito se aplica únicamente al diseño del microscopio y no es un requisito para la medición de la huella. ESPESOR El espesor de la probeta debe ser tal, que en la cara opuesta a la de la prueba no quede huellas u otras marcas de esta. En cualquier caso el espesor de la probeta debe ser cuando menos 10 veces la profundidad de la huella.
  • 19. UniversidadCesarVallejo Página19 ACABADO Cuando menos la superficie sobre la cual se va a aplicar la carga debe estar limada, esmerilada o pulida con un material abrasivo, de tal manera que las orillas de la huella estén claramente definidas para permitir la medición del diámetro con la exactitud especificada. PROCEDIMIENTO MAGNITUD DE LA CARGA DE PRUEBA: La carga para la prueba de dureza Brinell estándar es de 3000kgf, 1500kgf o 500kgf. Es deseable que la carga de la prueba sea de tal magnitud que el diámetro de la huella este entre 2.5 a 6.00 mm. No es obligatorio el que la prueba cumpla estos intervalos de carga pero debe tomarse en cuenta que pueden obtenerse diversos valores de Dureza Brinell si sé varia la carga a la especificada usando un balín de 10 mm. Para materiales más blandos en ocasiones se ocupan cargas de 250kgf, 125kgf o 100kgf. La carga usada debe anotarse en los informes. ESPACIAMIENTO DE LAS HUELLAS: La distancia del centro de la huella a la orilla de la probeta o a la orilla de otra huella debe ser cuando menos tres veces el diámetro de la misma. APLICACIÓN DE LA CARGA DE PRUEBA: La carga de prueba debe aplicarse a la probeta lenta y uniformemente. Aplicar toda la carga de prueba por 10 s a 15 s excepto para ciertos metales blandos (suaves.) MEDICION DE LA HUELLA DIÁMETRO: En la prueba deben medirse dos diámetros de la huella perpendiculares entre sí. Y su valor promedio se usa como base para calcular el número de dureza Brinell, estas mediciones comúnmente son tomadas con un microscopio portátil a bajos aumentos que tiene una escala fija en el ocular. Tabla de algunos valores de dureza de los metales.
  • 20. UniversidadCesarVallejo Página20 3.3 DUREZA VICKERS Definiciones En este caso se emplea como cuerpo de penetración una pirámide cuadrangular de diamante. La huella vista desde arriba es un cuadrado. Este procedimiento es apropiado para aceros nitrurados y cementados en su capa externa, así como para piezas de paredes delgadas de acero o metales no férreos. La dureza Vickers (H V ) se calcula partiendo de la fuerza en Newton y de la diagonal en mm 2 de la huella de la pirámide según la fórmula: La diagonal (d) es el valor medio de las diagonales de la huella (d1) y (d2). Este ensayo, al igual que el Brinell, se basa en el principio de calcular el valor de dureza relacionando la fuerza de aplicación sobre la superficie de la impresión en el material. Lo hemos simplificado utilizando en este caso el valor de la longitud de la diagonal. Los valores de las cargas más usados van desde 1 a 120 kgs. Numero De Dureza Vickers Existen tres tipos de ensayo de dureza Vickers caracterizados por diferentes intervalos de fuerzas de ensayo.
  • 21. UniversidadCesarVallejo Página21 Designación Él número de dureza Vickers es seguido por las siglas HV con un primer sufijo convencional y un segundo sufijo que indica el tiempo de aplicación de la carga, cuando este último difiere del tiempo normal, el cual es de 10 a 15 segundos. Las Pruebas De Dureza Vickers se efectúan con cargas desde 1.96 N hasta 980.7 N En la práctica, él número de dureza Vickers se mantiene constante para cargas usadas de 49 N o mayores. Para cargas menores él número de dureza varía dependiendo de la carga aplicada. A continuación indicamos los números de dureza Vickers para cargas de prueba de 9.8 N. Aparatos Y Equipo MÁQUINA DE PRUEBA: El equipo para la prueba de dureza Vickers consiste generalmente de una máquina que soporta la probeta y permite un contacto gradual y suave entre esta y el penetrador, bajo una carga predeterminada que se aplica durante un periodo de tiempo dado. El diseño de la máquina debe ser tal que no tenga balanceos o movimientos laterales de la probeta y del penetrador, mientras se aplica o retira la carga, se utiliza un microscopio de medición que generalmente va montado en la máquina. Penetrador De Diamante El penetrador debe estar finamente pulido con aristas bien definidas. La base de la pirámide debe ser cuadrada y sus caras opuestas deben formar un ángulo de 136º. Las cuatro caras del penetrador deben estar inclinadas simétricamente con respecto al eje del mismo y terminar en un vértice afilado, o sea que la línea de unión entre las caras opuestas no deben ser mayor de 0.001 mm de longitud. El buen estado de la punta del penetrador es de considerable importancia cuando la carga de prueba es pequeña y la huella también, por esta razón se recomienda verificar periódicamente la punta del penetrador para evitar fallas. Microscopio De Medicion Las divisiones de la escala micrométrica del microscopio, o de cualquier otro dispositivo de medición, deberán ser tal que pueda medirse la longitud de las diagonales de una huella con una aproximación de 5%, lo que sea mayor efectuada en una probeta, con la superficie pulida. Preparación De La Probeta La prueba de dureza Vickers es aplicada a un gran número probetas desde barras grandes y secciones laminadas hasta piezas diminutas en montajes metalográficos. Las probetas deben acondicionarse para que estas proporcionen un buen soporte de tal forma que no se muevan durante la prueba.
  • 22. UniversidadCesarVallejo Página22 Acabado La superficie de la probeta debe prepararse de tal manera que se definan claramente los extremos de las diagonales y puedan medirse. Al preparar la probeta debe tenerse cuidado de no revenir la superficie durante el rectificado de la misma o de no endurecerla por trabajo mecánico durante el pulido. Procedimiento MAGNITUD DE LA CARGA DE PRUEBA: Pueden usarse cargas de prueba desde 1.96 N hasta 980.7 N conforme con los requisitos de la prueba. Él número de dureza Vickers es prácticamente independiente de la carga de prueba. APLICACIÓN DE LA CARGA DE PRUEBA: La carga de prueba debe aplicarse y retirarse suavemente sin golpes o vibraciones. El tiempo de aplicación de la carga de prueba completa debe ser de 10 a 15 segundos a menos que se especifique otra cosa. ESPACIO ENTRE HUELLAS: El centro de la huella no debe estar cercano a la orilla de la probeta u otra huella en una distancia igual a dos veces y media la longitud de la diagonal de la huella. Cuando se prueba material con recubrimiento, la superficie de unión debe considerarse como una orilla para él cálculo del espacio entre huellas. MEDICION DE LA HUELLA: Deben medirse ambas diagonales de la huella y su valor promedio usarse como base para el cálculo del número de dureza Vickers. Se recomienda efectuar la medición con la huella centrada, tanto como sea posible, en el campo óptico del microscopio.
  • 23. UniversidadCesarVallejo Página23 A continuación se compara el procedimiento y el cálculo de cada uno de estos números estandarizados.
  • 24. UniversidadCesarVallejo Página24 CAPITULO IV 4. LA FUNDICIÓN Se denomina fundición o esmelter (del inglés smelter, ‘fundidor’) al proceso de fabricación de piezas, comúnmente metálicas pero también de plástico, consistente en fundir un material e introducirlo en una cavidad, llamada molde, donde se solidifica. El proceso más común es la fundición en arena, por ser ésta un material refractario muy abundante en la naturaleza y que, mezclada con arcilla, adquiere cohesión y moldeabilidad sin perder la permeabilidad que posibilita evacuar los gases del molde al tiempo que se vierte el metal fundido. La fundición en arena consiste en colar un metal fundido, típicamente aleaciones de hierro, acero, bronce, latón y otros, en un molde de arena, dejarlo solidificar y posteriormente romper el molde para extraer la pieza fundida. Para la fundición con metales como el hierro o el plomo, que son significativamente más pesados que el molde de arena, la caja de moldeo es a menudo cubierta con una chapa gruesa para prevenir un problema conocido como "flotación del molde", que ocurre cuando la presión del metal empuja la arena por encima de la cavidad del molde, causando que el proceso no se lleve a cabo de forma satisfactoria. También se conoce como fundición al proceso de extraer metales a partir de sus menas, que suele ser la etapa previa al moldeado metálico (véase Fundición (metalurgia)). 4.1 Etapas del proceso Diseño del modelo La fundición en arena requiere un modelo a tamaño natural de madera, cristal, plástico y metales que define la forma externa de la pieza que se pretende reproducir y que formará la cavidad interna en el molde. En lo que atañe a los materiales empleados para la construcción del modelo, se puede emplear desde madera o plásticos como el uretano y el poliestireno expandido (EPS) hasta metales como el aluminio o el hierro fundido. Para el diseño del modelo se debe tener en cuenta una serie de medidas derivadas de la naturaleza del proceso de fundición: Debe ser ligeramente más grande que la pieza final, ya que se debe tener en cuenta la contracción de la misma una vez se haya enfriado a temperatura ambiente. El porcentaje de reducción depende del material empleado para la fundición. A esta dimensión se debe dar una sobremedida en los casos en el que se dé un proceso adicional de maquinado o acabado por arranque de viruta.
  • 25. UniversidadCesarVallejo Página25 Las superficies del modelo deberán respetar unos ángulos mínimos con la dirección de desmoldeo (la dirección en la que se extraerá el modelo), con objeto de no dañar el molde de arena durante su extracción. Este ángulo se denomina ángulo de salida. Se recomiendan ángulos entre 0,5º y 2º. Incluir todos los canales de alimentación y mazarotas necesarios para el llenado del molde con el metal fundido. Si es necesario incluirá portadas, que son prolongaciones que sirven para la colocación del macho. Los moldes, generalmente, se encuentran divididos en dos partes, la parte superior denominada cope y la parte inferior denominada draga que se corresponden a sendas partes del molde que es necesario fabricar. Los moldes se pueden distinguir: Moldes de arena verde: estos moldes contienen arena húmeda. Moldes de arena fría: usa aglutinantes orgánicos e inorgánicos para fortalecer el molde. Estos moldes no son cocidos en hornos y tienen como ventaja que son más precisos dimensionalmente pero también más caros que los moldes de arena verde. Moldes no horneados: estos moldes no necesitan ser cocidos debido a sus aglutinantes (mezcla de arena y resina). Las aleaciones metálicas que típicamente se utilizan con estos moldes son el latón, el hierro y el aluminio. Las etapas que se diferencian en la fabricación de una pieza metálica por fundición en arena comprende: Compactación de la arena alrededor del modelo en la caja de moldeo. Para ello primeramente se coloca cada semimodelo en una tabla, dando lugar a las llamadas tablas modelo, que garantizan que posteriormente ambas partes del molde encajarán perfectamente. Actualmente se realiza el llamado moldeo mecánico, consistente en la compactación de la arena por medios automáticos, generalmente mediante pistones (uno o varios) hidráulicos o neumáticos. Colocación del macho o corazones. Si la pieza que se quiere fabricar es hueca, será necesario disponer machos, también llamados corazones que eviten que el metal fundido rellene dichas oquedades. Los machos se elaboran con arenas especiales debido a que deben ser más resistentes que el molde, ya que es necesario manipularlos para su colocación en el molde. Una vez colocado, se juntan ambas caras del molde y se sujetan. Siempre que sea posible, se debe prescindir del uso de estos corazones ya que aumentan el tiempo para la fabricación de una pieza y también su coste. Colada. Vertido del material fundido. La entrada del metal fundido hacia la cavidad del molde se realiza a través de la copa o bebedero de colada y varios canales de alimentación. Estos serán eliminados una vez solidifique la pieza. Los gases y vapores generados durante el proceso son eliminados a través de la arena permeable.
  • 26. UniversidadCesarVallejo Página26 Vertido del material fundido. Enfriamiento y solidificación. Esta etapa es crítica de todo el proceso, ya que un enfriamiento excesivamente rápido puede provocar tensiones mecánicas en la pieza, e incluso la aparición de grietas, mientras que si es demasiado lento disminuye la productividad. Además un enfriamiento desigual provoca diferencias de dureza en la pieza. Para controlar la solidificación de la estructura metálica, es posible localizar placas metálicas enfriadas en el molde. También se puede utilizar estas placas metálicas para promover una solidificación direccional. Además, para aumentar la dureza de la pieza que se va a fabricar se pueden aplicar tratamientos térmicos o tratamientos de compresión. Desmolde. Rotura del molde y extracción de la pieza. En el desmolde también debe retirarse la arena del macho. Toda esta arena se recicla para la construcción de nuevos moldes. Desbarbado. Consiste en la eliminación de los conductos de alimentación, mazarota y rebarbas procedentes de la junta de ambas caras del molde. Acabado y limpieza de los restos de arena adheridos. Posteriormente la pieza puede requerir mecanizado, tratamiento térmico.
  • 27. UniversidadCesarVallejo Página27 CAPITULO V 5. DESARROLLO DE LA MANUFACTURA ATRAVEZ DEL TIEMPO Introducción La historia de la manufactura puede dividirse en dos facetas: El descubrimiento e invención de los materiales y procesos para producir bienes y, el desarrollo de los sistemas de manufactura. Los materiales y procesos para la producción anteceden a los sistemas de manufactura por milenios. Algunos de los procesos como fundición, martillado o forja y molienda, se remontan a más de seis mil años. Para estudiar los procesos industriales o de manufactura podemos revisar a través del tiempo, eventos importantes como: la división del trabajo, el impacto de la revolución industrial, la máquina de vapor, el desarrollo de máquinas para taladrar, la invención de la máquina de hilar, el telar a motor y otros equipos para la industria textil que permitieron aumentos importantes de la productividad, así como el sistema de fabricación, que se constituyó en una nueva manera de organizar grandes grupos de trabajadores; la introducción del concepto manufactura de partes intercambiables, que revolucionó los métodos de manufactura al grado de convertirse en un prerrequisito para la producción masiva; los movimientos de administración científica, las líneas de ensamble y la electrificación de las fábricas; la administración científica, el estudio de movimientos, el estudio de tiempos, l a utilización generalizada de estándares en la industria, el sistema de pagos a destajo, el uso de la recopilación de datos, el mantenimiento de registros y la contabilidad de costos en las operaciones de fábrica, así como el gran hito marcado en el siglo XIX por el estudio de los aspectos característicos de la administración científica. Sin embargo, el análisis de los procesos industriales nos revela que en el último siglo, han tenido lugar más adelantos tecnológicos que han dado como resultado la automatización de la manufactura, como las líneas de transferencia, el control numérico, la robótica industrial, los controladores lógicos programables y los sistemas flexibles de manufactura. 5.1 Historia De La Manufactura Historia de la manufactura de los materiales se remonta a más de 6000 años, más como una artesanía que como se lo conoce hoy en día. La incipiente manufactura de armas e implementos se practicaba más como una artesanía que como la manufactura que se conoce hoy en día. Los antiguos romanos tenían lo que podríamos llamar fábricas para producir armas, alfarerías, objetos de vidrio y otros artículos de la época, pero los procedimientos se basaban principalmente en la habilidad manual. No se conoce con exactitud la fecha en la que se descubrió la técnica de fundir mineral de hierro para producir metal, si bien, los primeros utensilios de hierro descubiertos por los antiguos arqueólogos en Egipto data del año 3000 a.C. 1000 a.C. Los griegos ya conocían hacia el 1000 a.C. La técnica de endurecer armas de hierro mediante tratamiento térmico. Los antiguos romanos fabricaban armas, alfarería, utensilios diversos, pero los procedimientos se basaban en la habilidad puramente manual.
  • 28. UniversidadCesarVallejo Página28 Fue sin duda tras la revolución cuando se comenzó a cambiar los hábitos de la producción. Ciertos adelantos como la máquina de vapor de Watt, con una nueva tecnología generadora de fuerza motriz para la industria, o como la máquina de hilar, mejoraron los tiempos de productividad. 1600 Se empezaron a implantar sistemas de fabricación; Blaise Pascal en 1650 descubrió la prensa hidráulica, posteriormente usadas para el acuñado de monedas. 1700 John Wilkinson alrededor de 1775 muestra la máquina de taladrar, quién también por encargo de James Watt (quien ideó y construyó la máquina de vapor) inventó una mandrinadora más avanzada técnicamente y de mayor precisión que las anteriores 1800 La primera fresadora data de 1818 diseñada por Ely Whitney, estaba compuesta por un armazón de madera soportado por cuatro patas de hierro forjado. En 1830 se construye una fresadora totalmente metálica a la que se le incorpora un carro para la regulación vertical. Henry Mudslay construyó en 1897 un torno para cilindrar que permitió dotar de mayor precisión a todas las máquinas diseñadas para construir otras máquinas. Las manufacturas reales son las instalaciones industriales que se fundan por iniciativa de los monarcas absolutos durante el Antiguo Régimen, como resultado de la aplicación de la política mercantilista. Muchas de ellas se dedicaban a la fabricación de objetos de lujo, para el consumo en primer lugar de los propios palacios reales. Los sistemas de manufactura se refieren a la forma de organizar gente y equipos para que la producción pueda llevarse a cabo con mayor eficiencia. Algunos descubrimientos y sucesos históricos destacan por haber tenido un impacto importante sobre el desarrollo de los sistemas modernos de fabricación. Un descubrimiento importante fue seguramente el principio de la división del trabajo que distribuye el trabajo total en tareas, y permite a los trabajadores especializarse en el desempeño de una solo tarea. Este principio se había practicado por siglos, pero se atribuye al economista Adam Smith (1723-1790) haber explicado por primera vez su importancia económica. La Revolución Industrial (1760-1830) tuvo un impacto importante sobre la producción en varios sentidos. Marcó el cambio de una economía basada en la agricultura y las artesanías a otra apoyada en la industria y la manufactura.
  • 29. UniversidadCesarVallejo Página29 CAPITULO VI 6. MATERIALES USADOS EN LA MANUFACTURA La mayoría de los materiales de ingeniería pueden clasificarse en: metales y no metales dentro de la categoría de los no metálicos se tiene a: los cerámicos y polímeros; entre los metales los cerámicos y los polímetros se forma un grupo de tres materiales básicos utilizados en la manufactura. Tanto sus características químicas como sus propiedades físicas y mecánicas son diferentes; estas diferencias afectan los procesos de manufactura. Además de estas tres categorías básicas existe otra: los materiales compuestos, los cuales son mezclas no homogéneas de los otros tres tipos básicos de materiales. La cosificación de materiales y la relación de los grupos de se muestra en la figura 1.3. 6.1 Metales Los metales usados en la manufactura son comúnmente aleaciones, las cuales están compuestas de dos o más elementos, en donde por lo menos uno es metálico. Los metales pueden dividirse en dos grupos: 1) ferrosos y 2) no ferrosos. 6.2 Metales ferrosos Los metales ferrosos se basan en el hierro; el grupo incluye acero y hierro colado; éstos constituyen el grupo de materiales comerciales más importantes y comprende más de las tres cuartas partes del tonelaje de metal que se utiliza en todo el mundo. El hierro puro tiene poco uso comercial; pero aleado con el carbón tiene más usos y mayor valor comercial que cualquier otro metal. Las aleaciones de hierro y carbón pueden formar acero y hierro colado. Los aceros de baja aleación son aleaciones hierro-carbono que contienen elementos aleantes adicionales en cantidades que totalizan menos del 5% en peso, aproximadamente. Debido a estas adiciones, los aceros de baja aleación tienen propiedades mecánicas que son superiores a los aceros al carbono para las aplicaciones dadas. Las propiedades superiores significan usualmente mayor resistencia, dureza, dureza en caliente, resistencia al desgaste, tenacidad y combinaciones más deseables de estas propiedades. Con frecuencia se requiere el tratamiento térmico para lograr el mejoramiento de estas propiedades.
  • 31. UniversidadCesarVallejo Página31 CAPITULO VII 7. Instituto Nacional Estadounidense de Estándares El Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI, por sus siglas en inglés: American National Standards Institute) es una organización sin fines de lucro que supervisa el desarrollo de estándares para productos, servicios, procesos y sistemas en los Estados Unidos. ANSI es miembro de la Organización Internacional para la Estandarización (ISO) y de la Comisión Electrotécnica Internacional (International Electrotechnical Commission, IEC). La organización también coordina estándares del país estadounidense con estándares internacionales, de tal modo que los productos de dicho país puedan usarse en todo el mundo. Por ejemplo, los estándares aseguran que la fabricación de objetos cotidianos, como pueden ser las cámaras fotográficas, se realice de tal forma que dichos objetos puedan usar complementos fabricados en cualquier parte del mundo por empresas ajenas al fabricante original. De éste modo, y siguiendo con el ejemplo de la cámara fotográfica, la gente puede comprar carretes para la misma independientemente del país donde se encuentre y el proveedor del mismo. Por otro lado, el sistema de exposición fotográfico ASA se convirtió en la base para el sistema ISO de velocidad de película (en inglés: film speed), el cual es ampliamente utilizado actualmente en todo el mundo. Esta organización aprueba estándares que se obtienen como fruto del desarrollo de tentativas de estándares por parte de otras organizaciones, agencias gubernamentales, compañías y otras entidades. Estos estándares aseguran que las características y las prestaciones de los productos son consistentes, es decir, que la gente use dichos productos en los mismos términos y que esta categoría de productos se vea afectada por las mismas pruebas de validez y calidad. ANSI acredita a organizaciones que realizan certificaciones de productos o de personal de acuerdo con los requisitos definidos en los estándares internacionales. Los programas de acreditación ANSI se rigen de acuerdo a directrices internacionales en cuanto a la verificación gubernamental y a la revisión de las validaciones.
  • 32. UniversidadCesarVallejo Página32 CAPITULO VIII 8. Ecuación de Bernoulli En 1738 el físico suizo Daniel Bernoulli determinó la expresión matemática fundamental que vincula la presión con la velocidad y la altura de un fluido que circula por un tubo. A esta expresión se le conoce como Ecuación de Bernoulli y ella en sí misma no constituye una ley independiente de la física, es, en su lugar, una consecuencia de la ley de la conservación de la energía aplicada a un fluido ideal. Antes de entrar en el tema debemos aclarar algunos conceptos que serán utilizados en el artículo, y estos son: 1. Lineas de corriente: Para muchas aplicaciones resulta conveniente considerar el flujo total del fluido en movimiento como un manojo de corrientes muy finas (infinitesimales) que fluyen paralelas. Estas corrientes, que recuerdan hilos, se conocen como lineas de corriente. 2. Flujo laminar: Cuando las lineas de corriente de un flujo nunca se cruzan y siempre marchan paralelas se le llama flujo laminar. En el flujo laminar siempre las lineas de corriente marchan en la misma dirección que la velocidad del flujo en ese punto. 3. Flujo turbulento: En el flujo turbulento el movimiento del fluido se torna irregular, las lineas de corriente pueden cruzarse y se producen cambios en la magnitud y dirección de la velocidad de estas. 4. Viscosidad: Este término se utiliza para caracterizar el grado de rozamiento interno de un fluido y está asociado con la resistencia entre dos capas adyacentes del fluido que se mueven una respecto a la otra. Entrando en la ecuación de Bernoulli Para deducir la ecuación de Bernoulli debemos partir de que el fluido mantiene las condiciones siguientes: 1. El fluido es incompresible. 2. La temperatura del fluido no cambia. 3. El flujo es laminar. No turbulento 4. No existe rotación dentro de la masa del fluido, es un flujo irrotacional. 5. No existen pérdidas por rozamiento en el fluido, es decir no hay viscosidad.
  • 33. UniversidadCesarVallejo Página33 Consideremos ahora el flujo a través de un tubo no uniforme durante un tiempo Δt como se muestra en la figura 1. La fuerza (F) en la parte baja del tubo es P1A1 donde P1 es la presión y A1 es el área de la sección en esa región del tubo. El trabajo realizado por el fluido colocado detrás de un anillo de fluido para desplazarlo la distancia Δx1 en la parte baja del tubo es: W1 = F1 Δx1 = P1A1Δx1 = P1V (ecuación 1) Donde V es el volumen de la región verde de la figura 1. De la misma manera, el trabajo hecho sobre el fluido en la porción alta del tubo en el mismo tiempo Δt es: W2 = -P2A2Δx2 = -P2V (ecuación 2) Note que como hemos considerado el fluido incompresible el volumen de fluido que circula a través de A1 en el tiempo Δt es igual al que lo hace a través de A2 en el mismo tiempo. Observe también que el trabajo W2 es negativo debido a que la fuerza en el fluido en la parte alta del tubo se opone a su desplazamiento. El trabajo neto hecho por esas fuerzas en el tiempo Δt es: W = P1V - P2V (ecuación 3) Parte del trabajo neto realizado ha cambiado la energía cinética del fluido y parte se ha utilizado para cambiar su energía potencial gravitacional al ganar en elevación. Si m es la masa que pasa por dentro del tubo en el intervalo de tiempo Δt, entonces el cambio de energía cinética del volumen de fluido es: ΔEc = ½mv2 2 - ½mv1 2 (ecuación 4) Y el cambio en la energía potencial es: ΔEp = mgy2 - mgy1 (ecuación 4) Si aplicamos ahora el teorema trabajo-energía en la forma W = ΔEc + ΔEp a este volumen de fluido y sustituimos los valores correspondientes tenemos que: P1V - P2V = ½mv2 2 - ½mv1 2 (ecuación 5) Si dividimos ambos lados de la ecuación 5 por V; tenemos en cuenta que la densidad ρ = m/V y reagrupamos los términos de modo que aquellos referidos al punto 1 estén de un lado de la ecuación y los referidos al punto 2 estén en el otro, obtenemos la ecuación de Bernoulli: P1 + ½ρv1 2 + ρgy1 = P2 + ½ρv2 2 + ρgy2 (ecuación 6) La que puede expresarse también como: Figura 1. Un fluido circulando por un tubo de sección variable y flujo laminar.
  • 34. UniversidadCesarVallejo Página34 P1 + ½ρv2 + ρgy = constante (ecuación 7) En palabras, la ecuación de Bernoulli dice que: La suma de la presión (P), la energía cinética por unidad de volumen (½ρv2 ) y la energía potencial por unidad de volumen (ρgy), tiene el mismo valor a todo lo largo de una corriente fluida. Aplicaciones de la ecuación de Bernoulli Una importante consecuencia de la ecuación de Bernoulli es el tubo Vénturi descrito en el artículo Efecto Vénturi. Flujo desde un tanque Otro fenómeno interesante de importancia práctica es la rapidez con la que fluye un líquido por una abertura en un tanque. Si consideramos un tanque abierto a la presión atmosférica, con un líquido de densidad ρ lleno hasta una altura h por encima de un orificio lateral perforado a la altura y1 medida desde el fondo del tanque (figura 2), la rapidez con la que el líquido abandona el orificio se puede calcular con el uso de la ecuación de Bernoulli. Para la solución del problema asumimos que el área de la sección transversal del tanque es tan grande comparada con el área de la sección transversal del orificio (A2 >> A1) de modo que el nivel del fluido cae tan lentamente que podemos considerar v2 ≈ 0. Ahora sustituimos en la ecuación de Bernoulli teniendo en cuenta que la presión en ambos extremos es Pa, es decir, la presión atmosférica. Pa + ½ρv1 2 + ρgy1 = Pa + ρgy2 Escape de fluido a través de un orificio en un tanque.
  • 35. UniversidadCesarVallejo Página35 CAPITULO IX 9. MATERIALES CONDUCTORESDE ELECTRICIDAD Los materiales buenos conductores de electricidad son aquellos que permiten el Paso de la electricidad a través de ellos. Los mejores conductores de electricidad son los metales, como el oro, la plata, el aluminio, el cobre, entre otros. Pero ¡ojo! no todos los metales son buenos conductores de la electricidad pues existen otros que, por el contrario, ofrecen gran resistencia al paso de la corriente y por ello se emplean como resistencia eléctrica para producir calor. Un ejemplo de un metal que se comporta de esa forma es el alambre nicromo (NiCr). En general, los materiales que son buenos conductores de electricidad también son buenos conductores de calor. (El cobre es un excelente conductordeelectricidad por eso es utilizado en los cables eléctricos)