ensayo de chispas

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
CIENCIA DE LOS MATERIALES
SEMESTRE: III
ENSAYO DE CHISPA DE ESMERILADO
DOCENTE:
BALTAZAR JIMÉNEZ, Magiver
INTEGRANTES:
HUACHO QUISPE, Vicente Ángel
TAYPE PILLPA, Arturo
TICLLASUCA CHOCCE, Rubén
TORIBIO NUÑEZ. Yordan
URIBE VICENTE, Miguel Ángel
VICENTE PATILLA, Danilo Humberto
YAURI LINO, Diego Ángel
VIDALÓN GARCÍA, Sebastián Ramón
ZUÑIGA ESPINOZA, Edward
Huancayo - Perú – 2022

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DEDICATORIA
Agradecemos a nuestros padres, por
estar con nosotros, por la enseñanza,
apoyo, guía y por ser las bases que
nos ayudaron a llegar hasta aquí.

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INTRODUCCIÓN
En la ingeniería mecánica es necesario conocer los diferentes tipos de materiales y
sus propiedades, para poder usar sus distintas propiedades según sea requerido.
Entre los materiales uno de los más usados son los metales.
Los metales son de los materiales de construcción más conocidos y usados,
maquinaria, puentes, edificios, computadoras, etc. … Están compuestos por una o
más clases de metal.
Ya que los metales, tienen muchas variaciones y muchos componentes distintos, es
necesario poder identificar cada tipo y sus propiedades, para esto existen varios
métodos, como la apariencia de la superficie, o el sonido que producen.
En este trabajo hablaremos acerca de la prueba de la chispa por esmerilado, esta
sirve para identificar de forma rápida y aproximada el tipo de acero y el porcentaje de
carbono que lo compone, identificándose por las chispas que producen.
La chispa se produce cuando una aleación ferrosa se presiona contra una muela de
esmeril que gira a gran velocidad, esto le arranca partículas de material, que son
proyectadas por la periferia de la rueda; a la vez que ocurre este desprendimiento, se
produce un fuerte calentamiento local, se desprenden las partículas a altas
temperaturas que las vuelven incandescentes, produciendo rayos luminosos, chispas,
explosiones, etc.…
Las chispas varían dependiendo de la cantidad de carbono y otros componentes que
posea el metal, pueden cambiar la cantidad de chispas, la forma de estas, como
también las explosiones que genera el metal.
En el laboratorio de ciencia de los materiales llevamos a cabo esta prueba en distintos
metales y pudimos observar las reacciones que tuvo cada uno con el esmeril, en este
trabajo se mostrará los resultados obtenidos al realizar estas pruebas.

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ÍNDICE
CARATULA .............................................................................................................. 1
DEDICATORIA ......................................................................................................... 2
INTRODUCCIÓN....................................................................................................... 3
I. OBJETIVOS DEL PROYECTO ........................................................................ 5
1.1. OBJETIVO GENERAL .......................................................................... 5
1.2. OBJETIVO ESPECIFICO ...................................................................... 5
II. GENERALIDADES …....................................................................................... 6
2.1. ANTECEDENTES .................................................................................. 6
2.1.1. REGIONALES ............................................................................ 6
2.2. BASES TEORICAS ………………………………………………………… 7
2.2.1. METALES..................................................................................... 7
2.2.1.1. FERROSOS................................................................. 7
2.2.1.2. NO FERROSOS........................................................... 9
III. DESARROLLO................................................................................................ 11
IV. CONCLUSIONES............................................................................................ 17
V. RECOMENDACIONES.................................................................................... 18
VI. REFERENCIAS............................................................................................... 19
VII. ANEXOS.......................................................................................................... 20

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1. OBJETIVO DEL PROYECTO
1.1. OBJETIVO GENERAL
Identificar visualmente, reconocer y diferenciar los diferentes tipos de
aceros, fundiciones a través de la forma, color y dispersión de las
chispas producidas al esmerilar los materiales
1.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS
-Determinar las características de los diferentes tipos de chispas
producidas por los materiales ferrosos y no ferrosos.
- Realizar la identificación de diferentes materiales por medio de análisis
visual y magnético de algunos elementos

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2. GENERALIDADES
2.1 ANTECEDENTES
2.1.1 REGIONALES
El estudio de los materiales viene desde la sociedad antigua,
donde se desarrollaron los primeros conocimientos de la
metalurgia del hierro en la antigua Europa, en sociedades de
Oriente Medio y lejano Oriente como Persia, Egipto y los imperios
griego y romano.
El primer objetivo de esta ciencia, comprensiblemente, podría
haber sido mejorar los métodos de mecanizado. Pasemos a la
ciencia de los materiales moderna, que está vinculada a un físico
estadounidense llamado Josian Willard Gibbs del siglo XIX.
Señaló que las propiedades térmicas resultantes de la estructura
atómica de los materiales afectan sus propiedades, lo que fue un
paso muy importante en el estudio científico de los materiales.
En algún momento del siglo XX, una serie de procesos científicos
y técnicos influyeron en esta disciplina, incluidas las carreras
espaciales, la carrera armamentista durante la Guerra Fría, los
nuevos principios físicos y el conocimiento y la aplicación de
semiconductores. Todos estos han llevado al descubrimiento de
nuevos materiales y tecnologías. El primer Departamento de
Ciencia de Materiales se estableció en 1958.
Con la ayuda de la ciencia de los materiales, podemos desarrollar
materiales que pueden hacer que las tecnologías que utilizamos
en nuestra vida diaria sean más fáciles y mejores. La ciencia de
los materiales no es más que una rama de las ciencias físicas. El
propósito principal de los cuales es caracterizar materiales
conocidos o saber cómo crear nuevos materiales, y desarrollar
pruebas y métodos de medición y teorías para estos propósitos.
El llamado campo interdisciplinario de la ciencia, que combina
diversos temas, está estrechamente relacionado con disciplinas
como la nanotecnología, la termodinámica y, por último, pero no
menos importante, la física atómica y molecular.

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La ciencia de los materiales ha tenido enormes consecuencias
en la ciencia, encontrando formas más efectivas de usar los
recursos optimizando el tiempo y el coste necesario para utilizar
distintos tipos de materiales para múltiples propósitos.
Hoy en día los materiales se usan en maquinaria pesada,
transbordadores espaciales, computadoras, celulares,
televisores, etc.… Por este motivo es importante conocer los
materiales y sus diversas propiedades para aprovecharlos de la
mejor manera posible.
2.2. BASES TEORICAS
2.2.1 METALES
Los metales son los elementos más numerosos de la Tabla Periódica y
algunos forman parte de los más abundantes de la corteza terrestre.
Una parte de ellos suele hallarse en estado de mayor o menor pureza
en la naturaleza, aunque la mayoría forma parte de minerales del
subsuelo terrestre y deben ser separados por el ser humano para
utilizarlos
2.2.1.1 FERROSOS
Se denominan metales ferrosos o férricos a aquellos que
contienen hierro como elemento base; pueden llevar además
pequeñas proporciones de otros elementos.
Hierro puro: Este material, de los más abundantes del planeta,
es un metal gris plateado de capacidad magnética, gran dureza
y densidad. Se lo considera puro cuando se integra en un 99,5%
de átomos del mismo elemento y, sin embargo, no es demasiado
útil, dada su fragilidad (es quebradizo), su punto de fusión
elevado (1500 °C) y veloz oxidación a condiciones normales.
Hierro dulce: También llamado hierro forjado, posee un
contenido de carbono ínfimo (no alcanza el 1%) y es una de las

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variedades comerciales más puras que existen del hierro. Es útil
para aleaciones y para la forja, tras calentarlo a altísimas
temperaturas y martillarlo al rojo vivo, pues enfría y endurece muy
rápidamente.
Acero al carbono: Conocido como acero de construcción, es
uno de los principales derivados del hierro que se produce en la
industria siderúrgica y de los más empleados en el mundo. Se
produce a partir de la mezcla con carbono en proporciones
variables: 0,25% en el acero dulce, 0,35% en el semidulce, 0,45%
en el semiduro y 0.55% en el duro.
Acero al silicio: También se lo conoce como acero eléctrico,
acero magnético o acero para transformadores. Es producto de
una aleación de hierro con un grado variable de silicio (del 0 al
6,5%), así como manganeso y aluminio (0,5%). Su principal virtud
es tener una muy alta resistencia eléctrica.
Acero inoxidable: Esta aleación del hierro es muy popular, dada
su alta resistencia a la corrosión y a la acción del oxígeno
(oxidación), producto de su fabricación a partir de cromo (10 a
12% como mínimo) y otros metales como molibdeno y níquel.
Acero galvanizado: Se llama así al acero recubierto de una capa
de zinc, que, al ser un metal mucho menos oxidable, lo protege
del aire y retarda considerablemente su corrosión. Esto es
sumamente útil para fabricar piezas de tubería y herramientas de
plomería.
Acero de damasco: El origen de este tipo específico de aleación
se supone al Oriente Medio (La ciudad siria de Damasco) entre
los siglos XI y XVIII, cuando las espadas de este material se
cotizaron ampliamente en Europa, debido a su gran dureza y filo
“casi eterno”. Aún se debate cuál fue exactamente la técnica
usada para obtenerlo en la época, si bien hoy en día se lo ha
replicado para una amplia gama de cuchillos y utensilios
cortantes de hierro.
Acero “wootz”: Este acero se obtiene tradicionalmente
mezclando residuos de hierro (menas o arrabio) con carbón de

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origen vegetal y cristal, en hornos a altas temperaturas. Esta
aleación posee numerosos carburos que le hacen
particularmente duro e indeformable.
Fundiciones del hierro: Se llama así a las aleaciones de alto
contenido de carbono (entre 2,14 y 6,67% típicamente) a las que
se somete al hierro para obtener sustancias de mayor densidad
y fragilidad (fundiciones blancas) o más estables y mecanizables
(fundiciones grises).
2.2.1.2 NO FERROSOS
Los metales no ferrosos son los que no contienen hierro, por lo
que los metales de aleación, que están libres de hierro, también
se consideran no ferrosos.
Cobre: De símbolo químico Cu, es uno de los elementos de la
tabla periódica. Es un metal dúctil y buen transmisor de la
electricidad y el calor, por lo que suele emplearse
abundantemente en las telecomunicaciones y no tanto en labores
que exijan dureza.
Aluminio: Otro gran conductor eléctrico y térmico, el aluminio es
uno de los metales más populares hoy en día, debido a su baja
densidad, ligereza y baja oxidación, así como bajísima toxicidad,
por lo que es ideal para elaborar recipientes para alimentos.
Estaño: Comúnmente empleado para proteger al acero de la
oxidación, se trata de un metal relativamente denso y de color
brillante, que al ser doblado emite un crujido al que llaman “grito
de estaño”. Es muy blando y flexible a temperatura ambiente,
pero al calentarlo se vuelve frágil y quebradizo.
Zinc: Es sumamente resistente al óxido y la corrosión, por lo que
se emplea a menudo en los procesos de galvanización. Este
elemento es ligero y económico, por lo que tiene una alta
demanda industrial.
Latón: Se trata de una aleación de cobre y zinc (entre 5 y 40%),
que mejora la resistencia a la tracción de ambos metales sin

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quitarles su ligereza y baja densidad. Es muy utilizado en la
fabricación de herrajes, piezas de fontanería y herramientas en
general.
Bronce: Con una aleación de base de cobre y un añadido de
10% de estaño, se obtiene esta aleación más resistente que los
latones y de suma ductilidad, que ha jugado un rol importantísimo
en la historia de la humanidad, a punto tal de dar nombre a una
edad de la civilización. Se emplea en estatuas, piezas accesorias
y llaves, entre muchos otros usos.
Magnesio: Muy abundante en la corteza terrestre y disuelto en
las aguas del mar, este elemento metálico constituye ciertos
iones esenciales para la vida en el planeta, a pesar de que no
suele encontrarse en estado libre en la naturaleza, sino como
parte de compuestos mayores. Reacciona con el agua y es
sumamente inflamable.
Titanio: Más ligero que el acero, pero también más resistente a
la corrosión y de semejante dureza, es un metal abundante en la
naturaleza (nunca en estado puro) pero costoso para el hombre,
por lo que no es demasiado empleado. Se utiliza en la fabricación
de prótesis médicas con mucha frecuencia.
Oro: Es un metal precioso, quizá el más conocido y codiciado
dada su apreciación comercial y económica. Su color es amarillo
brillante y se trata de un elemento dúctil, maleable y pesado, que
reacciona con cianuro, mercurio, cloro y lejía.
PRINCIPALES TIPOS DE ACERO

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3. DESARROLLO
3.2. PRUEBA DE LA CHISPA EN LOS DIFERENTES TIPOS DE ACEROS
En el laboratorio y/o taller de ensayos se puede realizar una
prueba muy sencilla para identificar un producto ferroso, y se trata del
ensayo de chispa, estas se observan al hacer presión de la muestra
contra una piedra esmeril o disco de pulir (cuando es portátil la
máquina). Generalmente cuando se trabaja con ciertos tipos de
materiales ferrosos en nuestra rutina diaria, resulta práctico
identificarlos o clasificarlos rápidamente, y más cuando necesitamos
resultados o conceptos inmediatos sin mayor exactitud y meramente
cualitativo.
La prueba de chispa es un método sencillo para determinar a
nivel mundial los principales componentes de una muestra de hierro
fundido, acero al carbono o acero aleado. El método también puede
proporcionar información sobre el tratamiento térmico al que fue
sometida la muestra (tales como el recocido o endurecimiento).
El desprendimiento de virutas se efectúa por el roce de la piedra esmeril
(Ver figura No.1) o disco de pulir con el acero o muestra a analizar, y da
como resultado un calentamiento de las partículas, que son arrojadas a
gran velocidad por el aire, con lo cual se produce una combustión de los
elementos constituyentes del acero con el oxígeno del entorno,
ofreciendo características y detalles de la composición química del
mismo
En los aceros no aleados el dato más relevante es su contenido
de carbono y al realizar la prueba, el hierro presenta una chispa bastante
larga de color amarillo, a medida que el contenido de carbono aumenta
el color de las ramificaciones se hace más claro y de longitud más corta
y mucho más denso cerca de la piedra esmeril. Para determinar si un
acero al carbono se ha endurecido o es blando (recocido), se mira en la
intensidad y la densidad del patrón, los aceros suaves producen menos
rayos, y de menor intensidad, que los aceros endurecidos. No obstante,
cabe señalar que los aceros aleados con algo de manganeso presentan
un marcado aumento de la actividad de la chispa, tanto en número,

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grosor e intensidad de los rayos, mientras que los aceros aleados con
cromo presentan el efecto contrario, es decir, menos actividad
Los aceros aleados con wolframio, por último, muestran una
marca de color rojo. En la figura No 2. Se observa una representación
gráfica de los distintos tipos de chispa en varios materiales de
ingeniería.
3.3 PRINCIPALES TIPOS DE ACERO
Acero al Carbono El acero al carbono tiene un aspecto mate y es
conocido por ser sensible a la corrosión. En total, existen tres subtipos
de este acero: acero con bajo, medio y alto contenido de carbono, con
un bajo contenido de alrededor de un 30% de carbono, medio con un
0,60% y alto con un 1,5%. En realidad, el nombre deriva del hecho de
que contiene una cantidad muy pequeña de otros elementos de
aleación. Son excepcionalmente fuertes, por lo que a menudo se utilizan
para fabricar objetos como cuchillos, cables de alto voltaje, piezas de
automóviles y otros objetos similares.
Acero aleado Los aceros aleados son una mezcla de diferentes
metales, como el níquel, el cobre y el aluminio. Estos tienden a ser más
baratos, más resistentes a la corrosión y se prefieren para la fabricación
de algunas piezas de automóviles, tuberías, cascos de barcos y
proyectos mecánicos. Por lo tanto, las características mecánicas de los
aceros aleados dependen de la concentración de los elementos que
contiene
Acero para herramientas El acero para herramientas es conocido por
ser duro y resistente al calor y a los arañazos. Su nombre proviene del
hecho de que se utiliza frecuentemente para fabricar herramientas
metálicas, como martillos. En relación con estos últimos, se componen
de compuestos como el cobalto, el molibdeno y el tungsteno, y esta es
la razón por la que el acero que se utiliza para fabricar herramientas
posee características de durabilidad y resistencia al calor muy
avanzadas.

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Acero inoxidable. Por último, pero no menos importante, los aceros
inoxidables son probablemente el tipo más conocido en el mercado.
Estos aceros son pulidos y generalmente contienen alrededor de un 10-
20% de cromo, su principal elemento de aleación. Esta combinación
permite que el acero sea resistente a la corrosión y fácilmente
moldeable en varias formas. Debido a su fácil manipulación, flexibilidad
y calidad, los aceros inoxidables se pueden utilizar para equipos
quirúrgicos, electrodomésticos, cuberterías e incluso implementarse
como recubrimiento externo para edificios comerciales / industriales
EXPERIMENTOS EN EL LABORATORIO
1era. Prueba: Acero con mediano contenido de carbono galvanizado
con Aluminio.

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2da Prueba: Acero con alto contenido de carbono comparado con el de
mediano contenido de carbono.
3era. Prueba: Acero de construcción de mediano a alto contenido de
carbono.

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4ta. Prueba: Acero inoxidable y una cuchara.
5ta. Prueba: Lámina de acero

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6ta. Prueba: Metal no ferroso, cobre.

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CONCLUSIONES
Mediante el ensayo de la chispa se puede identificar un material, pero este ensayo es
cualitativo y nos permite tener un aproximado de la composición química del material
ensayado.
Este tipo de ensayo se aplica más a los materiales ferrosos porque producen chispas
y esto es debido a la influencia de algunos componentes como carbono, Molibdeno y
Wolframio.
Se concluye que el ensayo de la chispa de los materiales no ferrosos como cobre,
bronce, aluminio, no produce chispas.

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. RECOMENDACIONES:
Se recomienda utilizar el EPP en todo el momento de la realización de la práctica en
especial las gafas protectoras ya que la mínima chispa que saltara a nuestros ojos
sufriremos una gran molestia y daño en los ojos.
Se recomienda realizar la misma proporción de fuerza que se aplica al momento de
hacer contacto el material con la piedra de desbaste ya que podría afectar en la
producción y propagación de la chispa dando unas lecturas erróneas.
Se recomienda tomar en cuenta el color y la cantidad de chispa que se produce al
hacer contacto el material con la piedra de desbaste

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BIBLIOGRAFÍA
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ejemplos . [en línea] Concepto. Disponible en:
<https://concepto.de/metales/>
J, F., 2022. Los Materiales En La Manufactura. [en línea] Tecnología
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<https://tecnologiademanufactura.wordpress.com/2015/07/07/los-materiales-en-la-
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https://noxservices.files.wordpress.com/2014/05/guia_iden_metales.pdf
Breve resumen sobre la ciencia de los materiales. (2021, 14 diciembre).
Velasco. Recuperado 17 de octubre de 2022, de
https://www.velab.net/blogs/blog-en-espanol/breve-resumen-sobre-la-ciencia-de-los-
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Smith, William F. (2006) Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de
materiales, México, México. McGraw-Hill, 4a. Edición
Askeland, D. R., Phulé P. P. (2003) La ciencias e Ingeniería de los
materiales,
México, D.F. Thomson, Cuarta edición.
(23) Practica - Ensayo de chispa - Materiales | Edison Morales - Academia.edu

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ANEXOS

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