Caracterización de los materiales industriales.
artiendo del estudio de los materiales de ingeniería, sus usos y aplicaciones,
planteado en el capítulo 1 del curso, se requiere que el grupo elabore un
Working Paper (Documento de trabajo de investigación) en el cual se
desarrolle el tema
1. UNIDAD 1: TAREA 1
APLICACIÓN, PROCESOS Y MATERIALES EN LA INSDUSTRIA
Entregado por:
José Ricardo Fernández
Cód.: 4083874
Oscar Javier Bonilla
Cód.: 74184985
Diana Paola Estupinan
Cód.: 1052385018
Jerson Daniel Correa Leal
Cod:1052409456
Grupo Colaborativo: 212022_48
Presentado a:
Tutora
DIVAAURORA RUBIANO
UNIVERSIDAD NACIONALABIERTA Y A DISTANCIA - UNAD
ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA
PROCESOS INDUSTRIALES
2. SEPTIEMBRE DE 2019
Tabla de contenido
OBJETIVOS DEL TRABAJO................................................................................................1
TABLA DE MATERIALES ELEGIDOS POR EL GRUPO..................................................2
TABLA DE PROPIEDADES Y CONDICIONES DE LOS MATERIALES.........................7
CONCLUSIONES................................................................................................................19
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS..................................................................................21
ii
3. 1
OBJETIVOS DEL TRABAJO.
Analizar y seleccionar materiales para el diseño de procesos productivos conforme
con las características de del producto y los materiales, a partir del conocimiento de sus
clasificaciones, definiciones, características y relaciones.
4. 2
TABLA DE MATERIALES ELEGIDOS POR EL GRUPO.
Estudiante José Ricardo Fernández Oscar Javier Bonilla Diana Paola Estupiñán
Jerson Daniel
Correa Leal
Llave inglesa
Aceros de aleación
(generalmente cromo-
vanadio)
Es una herramienta manual utilizada
para aflojar o ajustar tuercas y
tornillos.
Esta llave es ajustable, ya
que posee una mordaza
compuesta por una parte
fija y otra móvil
comandada por un tornillo
sin fin ubicado en la base
de la boca, lo cual permite
que se adapte a las
distintas medidas de las
tuercas y tornillos, a
diferencia de las otras
llaves que son fijas. La
parte interior de la boca es
lisa para que no produzca
melladuras en las tuercas o
cabezas de tornillos.
Tiene una dureza de
275-320 HB, esfuerzo
a la fluencia: 690MPa
Hélice de ventilador
Resina, fibra de carbono,
plástico
Son axiales y sus hélices transmiten
energía a los ejes
Estas son las que generan
la corriente de aire caliente
y frío, el cual mantiene un
giro sea a baja o a alta
velocidad.
Resina o plástico,
material fuerte
Cuchara para bebes Silicón templado Existen metálicas o plásticas Las cucharas redondas son plásticas
5. 3
las más habituales e
indicadas en caso de que
no exista ninguna
dificultad de deglución y/o
alimentación.
Normalmente las
cuadradas y las
triangulares las solemos
utilizar y recomendar los
logopedas en determinadas
situaciones de dificultad
para trabajar aspectos
como recoger la comida
con los labios o hacer
alguna estimulación
diferente a nivel de lengua.
Envase para refresco
Polietileno de alta densidad
(PEAD)
Polietileno de baja densidad
(PEBD)
Vidrio
Resistencia a la luz
Resistencia al intercambio de
gases
Resistencia a la humedad
Botellas de vidrio
Botellas de plásticos PET
Latas de acero o aluminio
Polietileno de Alta
Densidad. PEAD es la
resina más extendida
para la fabricación de
botellas
Broca para taladro Aleación de cobalto (HSS-
E)
Espiral
Angulo de punto
Angulo de borde
Longitud
Empleo de brocas en la
industria, arte y ciencias
Taladro eléctrico portátil,
sin broca.
terrestre, denominada
comúnmente tricono
Industria de la
Dependiendo de su
aplicación, las brocas
tienen diferente
geometría.
6. 4
manufactura
Industria de la carpintería
Industria de la
construcción
Industria automotriz
Aeronáutica
Ciencias forestales
Topología
Ortopedia
Artes aplicadas y
artesanías
Llave de cerradura Aluminio Son metálicas de acero o aluminio
Se usa para accionar las
cerraduras incorporadas a
objetos que se pretende
proteger de accesos no
deseados. Se utilizan para
abrir la cerradura
introduciéndola en ella y
girando. En general
constan una parte ancha,
en forma más o menos
redonda u ovalada, con o
sin perforaciones, que
sirve como apoyo para
manejarla, y de un vástago
con diversas muescas,
estrías o paletas que
forman un código más o
menos complicado.
es un mecanismo de
metal
7. 5
Bloque para motor
automotriz
Hierro Son fundidas de hierro o aluminio
La función del bloque es
alojar el tren alternativo,
formado por el cigüeñal,
las bielas y los pistones.
En el caso de un motor por
refrigeración líquida, la
más frecuente, en el
interior del bloque existen
también cavidades
formadas en el molde a
través de las cuales circula
el líquido anticongelante,
así como otras tubulares
para el aceite de
lubricación cuyo filtro
también está generalmente
fijo a la estructura del
bloque.
hierro
Herramienta de
corte para
maquinado de
metales
Hierro colado Acero de carbono o acero no aleado
Es requisito indispensable
que la herramienta de corte
presente alta dureza,
incluso a temperaturas
elevadas, alta resistencia al
desgaste y gran ductilidad.
Chaleco antibalas Kevlar (polímero o plástico) fibras laminadas o de tejido sintético
Absorbe el impacto de
balas disparadas al torso y
esquirlas provenientes de
explosiones.
están hechos de un
material llamado
kevlar.
Marcos para Resina plástica, hierro, Metálicos, PVC, madera Diseñadas para ofrecer Aluminio, hierro
9. 7
TABLA DE PROPIEDADES Y CONDICIONES DE LOS MATERIALES.
Estudiante Material Propiedades Condiciones
Llave inglesa
Acero
cromo - vanadio
El cromo vanadio es un
tipo especial de acero
formado por aleaciones.
Se conoce como ASTM
A-231 en la
nomenclatura industrial,
es utilizado en la
fabricación de
herramientas de acero,
resortes, y aplicaciones
de alta tensión.
El cromo-vanadio
es estructuralmente
fuerte, y su dureza
permite soportar la
fatiga alta y el
desgaste
Es fácil de limpiar.
Evita la deposición
de suciedad.
Es más resistente a
los químicos
agresivos que
rompen la
superficie y
corroen así.
Hélice de
ventilador
Plastico Los plásticos son
sustancias químicas
sintéticas, denominadas
polímeros, de estructura
macromolecular que
puede ser moldeada
mediante calor o presión
y cuyo componente
principal es el carbono.
Fáciles de trabajar y
moldear.
*Tienen un bajo costo de
producción.
*Poseen baja densidad.
*Suelen ser
impermeables.
*Buenos aislantes
eléctricos.
*Aceptables aislantes
acústicos.
*Buenos aislantes
De hecho, "plástico" se
refiere a un estado del
material, pero no al
material en sí: los
polímeros sintéticos
habitualmente llamados
plásticos, son en realidad
materiales sintéticos que
pueden alcanzar el estado
plástico, esto es cuando el
material se encuentra
viscoso o fluido y no tiene
propiedades de resistencia
a esfuerzos mecánicos.
El plástico afecta a la
tierra, el agua y el aire, su
largo tiempo de
degradación provoca
múltiples daños en los
ecosistemas,
10. 8
térmicos,
*No resisten
temperaturas muy
elevadas,
*Resistentes a la
corrosión y a
muchos factores
químicos.
Cuchara para
bebes
Envase para
refresco
Broca para
taladro
acero de alta
velocidad
(HSS) con
aleación de
cobalto (HSS-E)
brocas con
revestimiento de
titanio.
Elevada dureza
Alto temple
Buena resistencia
al desgaste
Buena tenacidad
Resistencia a la
fatiga
Buen
comportamiento
frente al
mecanizado a
altas velocidades
y temperaturas
Los accesorios elaborados
de "Acero de Alta
Velocidad o "Acero
Rápido" tienen un
desempeño superior a los
fabricados
tradicionalmente con acero
al carbono, y se
caracterizan
principalmente porque
pueden resistir altas
temperaturas sin perder su
dureza, esto le permite a
los instrumentos HSS ser
mucho más rápidos al
momento de cortar.
Llave de
cerradura Cobre
Alta ductilidad.
Baja densidad.
Reflectividad.
Alta resistencia.
Conductor de
electricidad.
Alto punto de
fusión.
C. de orden técnico:
Sometido a fricción.
C. medioambientales:
Sometido a corrosión
atmosférica.
Impacto ambiental:
Reciclable, reutilizable.
Consideraciones
ergonómicas:
Fácil de moldear figuras
pequeñas como los
11. 9
Alta
conductividad
térmica.
dientes.
Consideraciones de
aspecto:
Color aluminio, forma de
barra dentada, textura liza.
Disponibilidad:
Costo de $1,7/kilogramo.
Propiedades:
Baja densidad, alta
resistencia mecánica a la
fricción, ideal para formar
llaves que estarán
sometidas a fricción cada
vez que se intente abrir la
cerradura.
Bloque para
motor
automotriz
Aleación de
aluminio
Resistencia de
deformación
Resistencia de
tensión
Exponente de
endurecimiento
por deformación
El material del que son
construidos los bloques
tiene que permitir el
moldeado de todas las
aperturas y pasajes
indispensables, así como
también soportar los
elevados esfuerzos de
tracción de la culata
durante la combustión, y
alojar a las camisas de
cilindro por donde se
deslizan los pistones.
Asimismo, van sujetas al
bloque las tapas de los
apoyos del cigüeñal,
también llamadas apoyos
de bancada. Además, tiene
que tener apoyos del
cigüeñal reforzados
Herramienta de
corte para
maquinado de
metales
12. 10
Chaleco
antibalas
Marcos
ventaneria
Hierro
El uso más extenso del
hierro (fierro) es para la
obtención de aceros
estructurales; también se
producen grandes
cantidades de hierro
fundido y de hierro
forjado. Entre otros usos
del hierro y de sus
compuestos se tienen la
fabricación de imanes,
tintes (tintas, papel para
heliográficas, pigmentos
pulidores) y abrasivos
(colcótar).
Número atómico 26
Valencia 2,3
Estado de oxidación +3
Electronegatividad 1,8
Radio covalente (Å)
1,25
Radio iónico (Å) 0,64
Radio atómico (Å)
1,26
Configuración
electrónica [Ar]3d64s2
Primer potencial de
ionización (eV) 7,94
Masa atómica (g/mol)
55,847
Densidad (g/ml) 7,86
Punto de ebullición (ºC)
3000
Punto de fusión
(ºC) 1536
orden técnico:
Sometido a fricción.
Impacto ambiental:
El hierro (III)-O-arsenito,
pentahidratado puede ser
peligroso para el medio
ambiente; se debe prestar
especial atención a las
plantas, el aire y el agua.
Se recomienda
encarecidamente que no se
permita que el producto
entre en el medio ambiente
porque persiste en éste
Se encuentra en la
naturaleza formando parte
de numerosos minerales,
entre ellos muchos óxidos,
y raramente se encuentra
libre. Para obtener hierro
en estado elemental, los
óxidos se reducen con
carbono y luego es
sometido a un proceso de
refinado para eliminar las
impurezas presentes.
Consideraciones de
aspecto:
Es un metal maleable, de
color gris plateado y
presenta propiedades
magnéticas; es
ferromagnético a
temperatura ambiente y
presión atmosférica. Es
13. 11
extremadamente duro y
denso.
Disponibilidad:
Este metal de transición es
el cuarto elemento más
abundante en la corteza
terrestre, representando un
5 % y, entre los metales,
solo el aluminio es más
abundante; y es el primero
más abundante en masa
planetaria, debido a que el
planeta, en su núcleo,
concentra la mayor masa
de hierro nativo,
equivalente a un 70 %.
14. 12
RECOMENDACIÓN POR PARTE DEL GRUPO COLABORATIVO
PRODUCTOS
SOLICITADOS MATERIAL
ELEGIDO
PROPIEDADES
FÍSICAS, MECÁNICAS,
QUÌMICAS Y
TECNOLÓGICAS
CONDICIONES
CONSIDERADAS PARA EL
ANALISIS
DEL MATERIAL DEL
ARTÍCULO.
Llave inglesa
Acero
cromo - vanadio
Las propiedades físicas, químicas
y mecánicas del cromo vanadio
Composición:
Carbono:0,16-0,25%
Cromo:12%-14%
Manganeso: ≤1%
Silicio: ≤1%
Azufre: <0,1%
Fosforo:<0,1%
Dureza: 38-48HRc
Resistencia a la tracción:
≥635N/mm2
Resistencia al calor: Hasta 650°c
Es un material anti
chispas lo cual ayuda a
prevenir accidentes en
lugares donde se trabaja
con productos
derivados del petróleo.
Que sea miscible en
estado sólido.
Los componentes han
de tener puntos de
fusión similares.
Deben tener una
cristalización
compatible, ser
solubles.
Mezcla de carácter
metálico.
Hélice de
ventilador
RESINA Las resinas sintéticas son un
material que contempla
propiedades similares a las resinas
naturales, es un líquido viscoso
capaz de endurecerse de forma
permanente. Químicamente
hablando, las resinas sintéticas
son muy diferentes a las resinas
segregadas de las plantas.La
resina sintética es un material que
ha sido utilizado desde la década
de los 60 para suelos industriales
y en los últimos años, la resina
epoxi y poliuretano se ha utilizado
principalmente por la baja
largura de onda de luz.
Esta propiedad visa dar a una
restauración el mismo aspecto
que la estructura dentaria,
principalmente cuando se
somete la sonrisa a la
iluminación de baja largura de
onda, como es el caso de la luz
negra. Al ingresar a un
ambiente con esta iluminación,
15. 13
en todo tipo de interiores. el diente no parece estar
restaurado o con una sombra
oscura.
Lisura superficial
Es la capacidad del material
tornarse liso y homogéneo
durante atrición con un
producto de baja abrasión.
Lisura superficial ocurre por el
tamaño de las cargas
inorgánicas que componen la
matriz inorgánica de las resinas
compuestas. De esa forma, la
resina compuesta convencional
(tamaño de carga superior a 20
micrómetros) son mas
irregulares y difíciles de pulirse
que las de macropartículas
(0.01 a 0.05 micrómetros). Las
resinas hibridas, sean macro o
macropartículas, las mas
indicadas para dientes
posteriores, presentan lisura
intermedia, pues el tamaño de
carga varia de 0.5 a 0.9
micrómetros para las
microhíbridas. Ahora las
resinas nanopartículas o
nanohíbridas ofrecen excelente
lisura superficial, lo que
disminuye el riesgo de
manchado. Para dientes
posteriores, más importante
que la lisura es la resistencia al
desgaste, una vez que se trata
de área de gran exigencia
16. 14
funcional.
Resistencia al desgaste
Es la capacidad del material
restaurador resistir al estrés
oclusal a lo largo del tiempo.
Si en un diente anterior
propiedades como color, brillo
y lisura son fundamentales, en
un diente posterior la radio
acidad y la resistencia al
desgaste son los mayores
valores exigidos.
Contracción de polimerización
Es una característica de las
resinas compuestas de Bis-
GMA y diluentes, que sufren
reducción de volumen después
de la formación de cadenas
polimerizadas.
La contracción de
polimerización siempre fue
visa como un gran problema.
En la década de los ’70, la
contracción de polimerización
estaba alrededor del 10%,
Cuchara para
bebes
17. 15
Envase para
refresco
Broca para
taladro
acero de alta
velocidad (HSS)
con aleación de
cobalto (HSS-E)
brocas con
revestimiento de
titanio.
Propiedades:
Producción: Temple +revenido
Material: Tungsteno y Molibdeno
Base del tungsteno:
Los aceros en base
tungsteno son templables
en aceite o en baño de
sales.
La mayor resistencia al
desgaste la tiene el
T15(1,55%C)
La temperatura de temple
esta entre 1205y 1300°c
Base Molibdeno:
El 95% es base y el 40%
más barato
Algunos trabajos permiten
trabajar en frio.
Tiene mayor tenacidad
La resistencia al desgaste
aumenta al añadir mayor
contenido de carbono y
vanadio
Son fácilmente
descarbunizables sobre la
temperatura de
austenización , la cual es
más baja que para los T.
se caracterizan principalmente
porque pueden resistir altas
temperaturas sin perder su
dureza, esto le permite a los
instrumentos HSS ser mucho
más rápidos al momento de
cortar.
Llave de
cerradura
Níquel
El níquel tiene cinco isótopos
naturales, es un metal duro,
blanco plateado, dúctil y
maleable.
La mayor parte del níquel
comercial se emplea en el acero
inoxidable y otras aleaciones
resistentes a la corrosión. También
es importante en monedas como
sustituto de la plata. El níquel
finamente dividido se emplea
como catalizador de
Las condiciones del análisis
son las siguientes:
*El níquel se presenta en
pequeñas cantidades en plantas
y animales. Está presente en
pequeñas cantidades en el agua
de mar, el petróleo y en la
mayor parte del carbón. NO es
tóxico en pequeñas cantidades.
* El níquel metálico es fuerte y
18. 16
hidrogenación
El níquel es un elemento bastante
abundante, constituye cerca de
0.008% de la corteza terrestre y
0.01% de las rocas ígneas.
duro (3.8 en la escala de
Mohs), Cuando está finamente
dividido, es de color negro.
* La densidad del níquel es
8.90 veces la del agua a 20ºC
(68ºF); se funde a 1455ºC
(2651ºF) y hierve a 2840ºC
(5144ºF); es sólo
moderadamente reactivo.
* Resiste la corrosión alcalina
y no se inflama en trozos
grandes
* En forma metálica es un
agente reductor fuerte.
Bloque para
motor automotriz
Hierro
El hierro es el cuarto elemento
más abundante en la corteza
terrestre (5%). Es un metal
maleable, tenaz, de color gres
plateado y magnético. Los cuatro
isótopos estables, que se
encuentran en la naturaleza.
El hierro se encuentra en muchos
otros minerales y está presente en
las aguas freáticas y en la
hemoglobina roja de la sangre.
Las condiciones del análisis
son las siguientes:
*Este metal es un buen agente
reductor de oxidación
*El metal de hierro es fuerte,
pero también es muy barato.
Por lo tanto, es el metal de uso
más común hoy en día
*El hierro son su elevada
dureza, el tener puntos de
ebullición y fusión elevados y
ser buenos conductores de la
electricidad y el calor.
Herramienta de
corte para
maquinado de
metales
Chaleco antibalas
Marcos
ventanarios
ALUMINO E l aluminio pertenece al grupo de
elementos metálicos conocido
como metales del bloque p que
están situados junto a los
• Peso
• El aluminio es ligero, con una
densidad de un tercio de la del
19. 17
metaloides o semimetales en la
tabla periódica. Este tipo de
elementos tienden a ser blandos y
presentan puntos de fusión bajos,
propiedades que también se
pueden atribuir al aluminio, dado
que forma parte de este grupo de
elementos.
Aluminio
Símbolo químico Al
Número atómico 13
Grupo 13
Periodo 3
Aspecto plateado
Bloque p
Densidad 2698.4 kg/m3
Masa atómica 26.9815386 u
Radio medio 125 pm
Radio atómico 118
Radio covalente 118 pm
Configuración electrónica
[Ne]3s23p1
Electrones por capa 2, 8, 3
Estados de oxidación 3
Óxido anfótero
Estructura cristalina cúbica
centrada en las caras
Estado sólido
Punto de fusión 933.47 K
Punto de ebullición 2792 K
Calor de fusión 10.79 kJ/mol
Presión de vapor 2,42 × 10-6Pa a
577 K
Volumen molar 10,00×10-
6m3/mol
Electronegatividad 1,61
Calor específico 900 J/
(K•kg)
Conductividad eléctrica 37,7 ×
106S/m
Conductividad térmica 237 W/
acero: 2,700 kg/m3.
•
• Resistencia
•
• El aluminio presenta una
resistencia a la tracción de
entre 70 a 700 MPa
dependiendo de la aleación y
del proceso de elaboración.
Los perfiles extruidos de
aluminio con una aleación y un
diseño apropiados pueden
llegar a ser tan resistentes
como el acero estructural.
•
• Elasticidad
•
• El módulo de elasticidad
(módulo de Young) del
aluminio es un tercio que el del
acero (E=70.000 MPa). Esto
significa que el momento de
inercia debe ser tres veces
mayor en una extrusión de
aluminio para lograr la misma
deflexión que un perfil de
acero.
• Facilidad de conformado
• El aluminio posee una
facilidad de conformado
óptima, una característica que
se aprovecha al máximo en la
extrusión. El aluminio también
se puede soldar, curvar, estirar,
punzonar y fresar.
20. 18
(K•m) • Resistencia a la corrosión
• Una fina capa de óxido se
forma en contacto con el aire,
lo que brinda una excelente
protección contra la corrosión
aun en ambientes agresivos.
Esta capa se puede fortalecer
aún más mediante acabados
superficiales como el
anodizado o el recubrimiento
con pintura.
• Conductividad
• La conductividad térmica y
eléctrica son óptimas aun
cuando se las compare con el
cobre. Más aún, un conductor
de aluminio pesa sólo la mitad
que un conductor de cobre
equivalente.
• No tóxico
• El aluminio no es tóxico y,
por lo tanto, es sumamente
adecuado para la preparación y
el almacenamiento de
alimentos.
21. 19
CONCLUSIONES.
FUENTES DOCUMENTALES CONSULTADAS
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Botellas de gaseosa más resistentes y estables. (2019). Retrieved 20 September
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Botellas-de-gaseosa-mas-resistentes-y-estables.html
Conasi, L., mesa, M., & bebés, C. (2019). Cuchara y tenedor de bambú para
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and-ventilation-systems/fan-materials/
22. 20
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TALADRAR. TIPOS DE TALADROS. TIPOS DE BROCAS. (2019). Retrieved
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¿Cuáles son los principales materiales con lo que están hechas las llaves?. (2019).
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¿De qué están hechos los chalecos antibalas?. (2019). Retrieved 20 September
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antibalas/
▷¿Cómo se hacen los chalecos antibalas? Materiales y Fabricación. (2019).
Retrieved 20 September 2019, from https://chalecoantibalas.net/como-se-
hacen/
material, M. (2019). Marcos para ventanas - consejos para escoger el mejor
material -. Retrieved 20 September 2019, from
https://casaydiseno.com/marcos-para-ventanas.html
23. 21
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de http://hdl.handle.net/10596/12556
Monsalvo, R, & Sánchez, M. (2014). Balance de materia y energía: procesos industriales.
Grupo Editorial Patria. Recuperado de:
https://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2538/lib/unadsp/detail.action?docID=3227721
Aguilar, R. E. (2010). Diseño de procesos en ingeniería química. México. Instituto
Politécnico Nacional. Recuperado de:
http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unadsp/detail.action?docID=10371236
Groover, M. (2007). Fundamentos de manufactura moderna. Materiales, procesos y
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Recuperado de http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unadsp/detail.action?
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