Trabajo en Grupo 14 materiales industriales

8/15/2019 Trabajo en Grupo 14 materiales industriales

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ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍAS E INGENIERÍASPrograma Académico De Ingeniería Industrial

Curso de Materiales Industriales

TRABAJO COLABORATIVO 3

PRESENTADO POR:MARLEN ROCIO SALAZAR IBAÑEZ

CODIGO: 1.032.432.411DOMINGA DEL CARMEN CUADRO

Cód. 1.026.553.105

OLGA MARICELA ECHEVERRY AYALACÓDIGO: 1.024.464.812

EDWIN SAMUEL SANCHEZ ARTUNDUAGAC.C. 1.024.527.855

TUTOR:

ROGER IABRRA

MATERIALES INDUSTRIALESCód.: 256599A-288

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIAESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA

INGENIERIA INDUSTRIALBOGOTÁ


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CONTENIDO

INTRODUCCION ......................................................................................................... 4

OBJETIVOS ................................................................................................................. 5

General ........................................................................................................................ 5

Especifico ..................................................................................................................... 5

TRABAJO COLABORATIVO No. 3 .............................................................................. 6

3. Materiales Compuestos ........................................................................................... 6

a) Qué son los materiales compuestos y explique las ventajas y limitaciones de los

materiales compuestos con respecto a los materiales convencionales: metales,

polímeros y cerámicos. ................................................................................................ 6

b)

Actualmente la industria ha cambiado su producción con materiales

convencionales a materiales compuestos. Nombre y explique 5 ejemplos de manera

comparativa del costo-beneficio. .................................................................................. 7

c) Concluya un artículo de investigación de los materiales compuestos, copie el

enlace URL y/o referencia bibliográfica. ...................................................................... 8

4. Ejercicios Propiedades Mecánicas .......................................................................... 8

4.1 Se dispone de un cable de acero de 12 m de longitud y 80 mm^2 de sección. Al

someterlo a una carga axial de 100 kN, llega a medir 12.078 m. Calcule: .................. 8

a) La deformación unitaria ε y el esfuerzo unitario σ en GPa. ..................................... 8

b) El módulo de elasticidad E del acero utilizado en GPa ............................................ 9

c) La fuerza en kN que hay que aplicar a un cable idéntico, para conseguir un

alargamiento de 35 mm ............................................................................................... 9

4.2 El diagrama de tracción del material de una barra de 400 mm de longitud y 25

mm^2 de sección es el que se muestra en la figura adjunta. Calcule: ......................... 9

a) El módulo de elasticidad E del material en GPa. ................................................... 9

b) La longitud L de la barra en mm, al aplicar en sus extremosuna fuerza de 115 kN.

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c) La fuerza en kN, que produce la rotura del material. ............................................. 9

4.3 Realice: ................................................................................................................ 10


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INTRODUCCION

La Siguiente actividad Trabajo colaborativo 3, del curso Materiales Industriales, buscaque el estudiante investigue, estudie y analice la temática referente a la unidad 3 demanera que sean aplicadas en el desarrollo de la siguiente actividad.

Por lo tanto, en el siguiente trabajo se abordaran temas relacionados con los materialescompuestos y desarrollo de ejercicios de propiedades mecánicas, que permitirá a losestudiantes mediante la metodología de grupo colaborativo, apliquen los conocimientosadquiridos.


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OBJETIVOS

General

Adquirir conocimientos de los materiales industriales mediante el estudio einvestigación.

Especifico

• Identificar un Material compuestos, sus propiedades y aplicaciones a la industrial• Reconocer las propiedades mecánicas de los materiales y aplicarlas en el

desarrollo de ejercicios.

• Comprender la importancia que tiene el estudio de los materiales compuestospara la aplicación de ingeniería y reingeniería en la industria, y como esteestudio favorece el crecimiento y desarrollo de las empresas


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TRABAJO COLABORATIVO No. 3

3. Materiales Compuestos

a) Qué son los materiales compuestos y explique las ventajas y limitacionesde los materiales compuestos con respecto a los materialesconvencionales: metales, polímeros y cerámicos.

Definición de Materiales CompuestosEs aquel que resulta de la combinación de dos o más materiales distintos paramejorar las propiedades de un material.

Imagen 1: Mecánica de Materiales Compuestos. Recuperado de http://ocw.uc3m.es/mecanica-de-medios-continuos-y-teoria-de-estructuras/mecanica-de-materiales-compuestos/material-de-clase-1/introduccion

Esta combinación de propiedades no se puede conseguir con los materialesconvencionales: metales, polímeros y cerámicos, por lo cual las ventajas queestos presentan son:

• Alta resistencia específica (resistencia/densidad) y rigidez específica(rigidez/densidad)

• Posibilidad de adaptar el material el esfuerzo requerido gracias a laanisotropía

• Gran versatilidad y variedad de formas• Bajo coeficiente de expansión térmica

Por otro lado las limitaciones de los mismos son:• Tienden a ser ricos en resinas.• Necesitan altos niveles de diluyentes• En algunos casos son peligros para la salud.• Las herramientas de cálculo no son tan conocidas ni están ampliamente

extendidas como para los metales.

http://ocw.uc3m.es/mecanica-de-medios-continuos-y-teoria-de-estructuras/mecanica-de-materiales-compuestos/material-de-clase-1/introduccionhttp://ocw.uc3m.es/mecanica-de-medios-continuos-y-teoria-de-estructuras/mecanica-de-materiales-compuestos/material-de-clase-1/introduccionhttp://ocw.uc3m.es/mecanica-de-medios-continuos-y-teoria-de-estructuras/mecanica-de-materiales-compuestos/material-de-clase-1/introduccionhttp://ocw.uc3m.es/mecanica-de-medios-continuos-y-teoria-de-estructuras/mecanica-de-materiales-compuestos/material-de-clase-1/introduccionhttp://ocw.uc3m.es/mecanica-de-medios-continuos-y-teoria-de-estructuras/mecanica-de-materiales-compuestos/material-de-clase-1/introduccionhttp://ocw.uc3m.es/mecanica-de-medios-continuos-y-teoria-de-estructuras/mecanica-de-materiales-compuestos/material-de-clase-1/introduccion


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Algunos usos de los materiales compuestos de matriz polimérica son en laindustria automovilística, naval, aeronáutica, aeroespacial, electrónica, dematerial deportivo y de la construcción, reemplazando a los metales y otrosmateriales en muchas aplicaciones

b) Actualmente la industr ia ha cambiado suproducción con materiales convencionales a materiales compuestos.Nombre y explique 5 ejemplos de manera comparativa del costo-beneficio.

Material Compuesto Defin ición

Plástico reforzado defibra de carbono oCFRP

Es un material compuesto que cuenta con la mezclacorrecta de relación peso-fuerza, durabilidad yresistencia a la corrosión extrema. Esto lo hace idealpara cabinas y alas de aeronaves.Materiales 70% del coste, fabricación 30%)

Cermet (cerámica ymetal).

Material compuesto de cerámica y metal. Diseñadospara combinar la resistencia a altas temperaturas y ala abrasión de los cerámicos con la maleabilidad delos metales. Su aplicación es de herramientas decorte su composición del 70% de óxido de aluminio y30% de carburo de titanio.

Cerámico - Cerámico:Hormigón (Cemento,área y grava):

Materiales para la construcción proporcionan altacapacidad de carga con bajo peso de material. Locual evita gastos de equipamientos pesados y reduceel tiempo de instalación generando bajos costos.

Neumáticos(Alambre-Caucho

Alambres más resistentes y nuevas construccionesde cables que generan costos menores, menos pesoy ahorro de combustible.Ya en 1946, la invención por parte de Michelín delneumático radial, permitió un ahorro del 30% dematerias primas en relación con un neumáticoconvencional.

Techo de tractor (PP y fibrade vidrio)

Postes de tendido eléctrico(Resina poliéster y fibra devidrio)

Tubos


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Adobe

Con este material se busca desarrollarconstrucciones sismorresistentes en adobe que seansaludables y socialmente costeables.

Asimismo el adobe y el tapial se pueden fabricar amano y dejar secar al Sol. El adobe requiere unaenergía de 2000 BTU para fabricarse, (siendo lamayoría de las ocasiones toda ella de origenrenovable, limpio y natural), mientras que el ladrillonecesita 15 veces más energía (30.000 BTU), siendonecesario además en su fabricación la quema decombustibles que emiten Co2.

c) Concluya un artículo de investigación de los materiales compuestos, copieel enlace URL y/o referencia bibl iográfica.

Ar tículo: Los Materiales compuestos en el futuro de la automoción.José Mª Tarragó, vicepresidente de Carbures EuropeLink:http://www.interempresas.net/MetalMecanica/Articulos/105497-Los-materiales-compuestos-en-el-futuro-de-la-automocion.html

CONCLUSION:Del artículo se puede concluir que la innovación de los materiales compuestosestá permitiendo revolucionar la industria de automotriz, debido a sus variados

usos pues están permitiendo dar un valor agregado de eficiencia y seguridadpues se han podido fabricar piezas en un menor tiempo, con menos procesos yde mayor resistencia para las piezas de los automóviles, elevando así laseguridad de los mismos.Y por otro lado la fabricación de dichas piezas en estos materiales al ser en fibrade carbono es renovables, siendo amigables con el planeta y reduciendo de estamanera las emisiones de CO2 a la atmosfera.

4. Ejercicios Propiedades Mecánicas

4.1 Se dispone de un cable de acero de 12 m de longitud y 80 mm^2 de sección.

Al someterlo a una carga axial de 100 kN, llega a medi r 12.078 m. Calcule:Solucióna) La deformación unitaria ε y el esfuerzo unitario σ en GPa.


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b) El módulo de elasticidad E del acero utilizado en GPa

c) La fuerza en kN que hay que aplicar a un cable idéntico, para conseguir unalargamiento de 35 mm

4.2 El diagrama de tracción del material de una barra de 400 mm de longitud y 25mm^ 2 de sección es el que se muestra en la figura adjunta. Calcule:

SOLUCIÓN:

a) El módulo de elasticidad E del material en GPa.

b) La longitud L de la barra en mm, al aplicar en sus extremosuna fuerza de 115kN.

c) La fuerza en kN, que produce la rotura del material.


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4.3 Realice:http://www.ebooks7-24.com/?il=272&pg=1 http://www.ebooks7-24.com/?il=367&pg=1

SOLUCIÓN

a) Dibuje el diagrama genérico de tracción del acero, los puntos límites defluencia y ro tura.

El diagrama de ensayo de tracción del acero es el resultado de colocar una probeta de

acero bajo la influencia de fuerzas que alargan la probeta hasta provocar la rotura. Seaplican las fuerzas d forma lenta y progresiva y se lleva la lectura de la deformaciónproducida y la carga que se está ejerciendo. La deformación está en el eje horizontal yla carga se identifica en el eje vertical.

b) Explique el límite de Fluencia

http://www.ebooks7-24.com/?il=367&pg=1http://www.ebooks7-24.com/?il=367&pg=1http://www.ebooks7-24.com/?il=367&pg=1http://www.ebooks7-24.com/?il=367&pg=1


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El comportamiento inicial de la Deformación Vs Carga es lineal, es decir que varían demanera proporcional, siguiendo la ley de Hooke y obteniéndose de la pendiente laconstante dl módulo de Elasticidad.

Ilustración 1 Comportamiento lineal inicial del acero bajo tracción.

Pero una vez se llega a la zona de Fluencia, se tendrá un comportamiento oscilatorioentre dos valores de carga (límites de fluencia).

Ilustración 2 Zona de Fluencia del acero bajo tracción.

En esta zona el acero se deforma rápidamente hasta llegar al siguiente punto de

cambio de comportamiento. La zona de fluencia aparece para los aceros de tipo dúctil,en los aceros endurecidos de forma física o química no se tiene la fluencia.

c) Explique el Límite de Rotura

Posterior a la zona de fluencia, de nuevo empiezan a tenerse zonas en las que elalargamiento es muy pronunciado frente al cambio de cargas. En esta zona lasdeformaciones serán plásticas, es decir, después de dejar de aplicar la carga ladeformación obtenida se mantendrá.


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Ilustración 3 Sección de deformación plástica, tensión máxima y de ro tura.

En esta zona se llega al punto de carga máximo (Tensión máxima) y después de llegar

a ella se tiene una disminución en la carga y el alargamiento se concentra en una únicazona. La sección transversal de la probeta de acero comienza a disminuir y se producefinalmente la rotura del acero.


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CONCLUSION

Con el desarrollo del anterior trabajo colaborativo 2 se logró que el estudiante realizaraun estudio de las temáticas referentes al Diagrama FeC mediante lo cual comprendiólas fases del mismo y a su vez resolvió formulas con datos.

Por otro lado el estudiante aprendió sobre los procesos de fundición de los aceros ometales y como estos se logran enriquecer en propiedades y cualidades además de lostratamientos térmicos que están implicados en el proceso.

Con lo anterior se logra que estudiante identifique los mejores usos de estos materialesenla industria y en donde están presentes en la vida cotidiana.


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BIBLIOGRAFÍA

Materiales compuestos. Recuperado de:http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com.co/2011/07/materiales-compuestos.html

Imagen 1: Qué es un composite o material compuesto. Recuperado dehttp://www.carbonconcrete.es/HTLM/es/Material%20Compuesto.html

Mecánica de Materiales Compuestos. Recuperado de http://ocw.uc3m.es/mecanica-de-medios-continuos-y-teoria-de-estructuras/mecanica-de-materiales-compuestos/material-de-clase-1/introduccion

M.F.Ashby. Materiales para la ingeniería. Introducción a las propiedades, lasaplicaciones y el diseño.- Recuperado de:https://books.google.com.co/books?id=nrLSqjbHEl0C&pg=PA19&dq=costo+relativo+cer met&hl=es&sa=X&ved=0ahUKEwisyd6M963MAhWEXh4KHZDOCQYQ6AEIGjAA#v=onepage&q=costo%20relativo%20cermet&f=true

La construcción con tierra cruda. El adobe y la tapia. Recuperado de:http://www.sitiosolar.com/la-construccion-con-tierra-cruda-el-adobe-y-la-tapia/
http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com.co/2011/07/materiales-compuestos.htmlhttp://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com.co/2011/07/materiales-compuestos.htmlhttp://www.carbonconcrete.es/HTLM/es/Material%20Compuesto.htmlhttp://www.carbonconcrete.es/HTLM/es/Material%20Compuesto.htmlhttp://ocw.uc3m.es/mecanica-de-medios-continuos-y-teoria-de-estructuras/mecanica-de-materiales-compuestos/material-de-clase-1/introduccionhttp://ocw.uc3m.es/mecanica-de-medios-continuos-y-teoria-de-estructuras/mecanica-de-materiales-compuestos/material-de-clase-1/introduccionhttp://ocw.uc3m.es/mecanica-de-medios-continuos-y-teoria-de-estructuras/mecanica-de-materiales-compuestos/material-de-clase-1/introduccionhttp://ocw.uc3m.es/mecanica-de-medios-continuos-y-teoria-de-estructuras/mecanica-de-materiales-compuestos/material-de-clase-1/introduccionhttp://ocw.uc3m.es/mecanica-de-medios-continuos-y-teoria-de-estructuras/mecanica-de-materiales-compuestos/material-de-clase-1/introduccionhttps://books.google.com.co/books?id=nrLSqjbHEl0C&pg=PA19&dq=costo+relativo+cermet&hl=es&sa=X&ved=0ahUKEwisyd6M963MAhWEXh4KHZDOCQYQ6AEIGjAA#v=onepage&q=costo%20relativo%20cermet&f=truehttps://books.google.com.co/books?id=nrLSqjbHEl0C&pg=PA19&dq=costo+relativo+cermet&hl=es&sa=X&ved=0ahUKEwisyd6M963MAhWEXh4KHZDOCQYQ6AEIGjAA#v=onepage&q=costo%20relativo%20cermet&f=truehttps://books.google.com.co/books?id=nrLSqjbHEl0C&pg=PA19&dq=costo+relativo+cermet&hl=es&sa=X&ved=0ahUKEwisyd6M963MAhWEXh4KHZDOCQYQ6AEIGjAA#v=onepage&q=costo%20relativo%20cermet&f=truehttps://books.google.com.co/books?id=nrLSqjbHEl0C&pg=PA19&dq=costo+relativo+cermet&hl=es&sa=X&ved=0ahUKEwisyd6M963MAhWEXh4KHZDOCQYQ6AEIGjAA#v=onepage&q=costo%20relativo%20cermet&f=truehttp://www.sitiosolar.com/la-construccion-con-tierra-cruda-el-adobe-y-la-tapia/http://www.sitiosolar.com/la-construccion-con-tierra-cruda-el-adobe-y-la-tapia/http://www.sitiosolar.com/la-construccion-con-tierra-cruda-el-adobe-y-la-tapia/https://books.google.com.co/books?id=nrLSqjbHEl0C&pg=PA19&dq=costo+relativo+cermet&hl=es&sa=X&ved=0ahUKEwisyd6M963MAhWEXh4KHZDOCQYQ6AEIGjAA#v=onepage&q=costo%20relativo%20cermet&f=truehttps://books.google.com.co/books?id=nrLSqjbHEl0C&pg=PA19&dq=costo+relativo+cermet&hl=es&sa=X&ved=0ahUKEwisyd6M963MAhWEXh4KHZDOCQYQ6AEIGjAA#v=onepage&q=costo%20relativo%20cermet&f=truehttps://books.google.com.co/books?id=nrLSqjbHEl0C&pg=PA19&dq=costo+relativo+cermet&hl=es&sa=X&ved=0ahUKEwisyd6M963MAhWEXh4KHZDOCQYQ6AEIGjAA#v=onepage&q=costo%20relativo%20cermet&f=truehttp://ocw.uc3m.es/mecanica-de-medios-continuos-y-teoria-de-estructuras/mecanica-de-materiales-compuestos/material-de-clase-1/introduccionhttp://ocw.uc3m.es/mecanica-de-medios-continuos-y-teoria-de-estructuras/mecanica-de-materiales-compuestos/material-de-clase-1/introduccionhttp://ocw.uc3m.es/mecanica-de-medios-continuos-y-teoria-de-estructuras/mecanica-de-materiales-compuestos/material-de-clase-1/introduccionhttp://www.carbonconcrete.es/HTLM/es/Material%20Compuesto.htmlhttp://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com.co/2011/07/materiales-compuestos.html

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