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Componentes de Equipo Industrial

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Ricardo Gaytan

on 19 February 2016

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Componentes de Equipo Industrial
UNIDAD 1 : Corrosión y Materiales.
La palabra material proviene del término latino materialis y hace referencia a lo que tiene que ver con la materia. La materia, por su parte, es aquello que se opone a lo abstracto o espiritual.

En el ambiente de la construcción, un material puede ser un bloque de materia o un componente que se utiliza para edificar ya sea un edificio o cualquier otra construcción.
El uso que se le da al término en la ingeniería, define a los materiales como sustancias con cualidades útiles que pueden ser térmicas, mecánicas o de otra clase.
Según su origen, los materiales se pueden clasificar en materiales naturales y materiales artificiales, dependiendo de que se encuentren directamente en el medio natural o sean el resultado de algún proceso de fabricación.
Naturales
Origen Mineral
Origen Vegetal
Origen Animal
Son aquellos que se encuentran en la naturaleza, las personas utilizamos materiales naturales con diferente origen: mineral, vegetal o animal.
A partir de rocas y minerales se obtienen los materiales de origen mineral. Los metales, la piedra o la arena son materiales de origen mineral.
A partir de las plantas obtenemos los materiales de origen vegetal. El material de origen vegetal más importante es la madera, pero también existen otros que empleamos de forma habitual, como las fibras vegetales (algodón, lino, mimbre) o el corcho.
Otros son materiales de origen animal. Por ejemplo, el cuero o la lana que usamos en muchas prendas de vestir, en bolsos, zapatos, etc.
Materiales sintéticos: son aquellos creados por las personas a partir de materiales naturales; por ejemplo, el hormigón, el vidrio, el papel o los plásticos.
Los objetos que nos rodean están fabricados con una gran variedad de materiales que podemos clasificar de diferentes formas; por ejemplo, por su origen. Sin embargo, el criterio más adecuado para clasificar materiales es por sus propiedades.
Propiedades Eléctricas de los Materiales

Determinan el comportamiento de un material cuando pasa por el la corriente eléctrica.

Una propiedad eléctrica es la llamada conductividad, que es la propiedad que tienen los materiales para transmitir la corriente eléctrica. En función de ella los materiales pueden ser:

Conductores
Aislantes
Semiconductores
Propiedades Mecánicas

Estas quizás son las más importantes, ya que nos describen el comportamiento de los materiales cuando son sometidos a las acciones de fuerzas exteriores. Una propiedad muy general de este tipo es la resistencia mecánica, que es la resistencia que presenta un material ante fuerzas externas. Algunas más Concretas son:

Elasticidad: propiedad de los materiales de recuperar su forma original cuando deja de actuar sobre ellos la fuerza que los deformaba. Un material muy elástico, después de hacer una fuerza sobre el y deformarlo, al soltar la fuerza vuelve a su forma original. Lo contrario a esta propiedad sería la plasticidad.


Plasticidad:
propiedad d los cuerpos para adquirir deformaciones permanentes.

Maleabilidad:
facilidad de un material para extenderse en láminas o planchas.

Ductilidad:
propiedad de un material para extenderse formando cables o hilos.

Dureza:
es la resistencia que opone un material a dejarse rayar por otro. El más duro es el diamante. Los diamantes solo se pueden rayar con otro diamante. Para medir la dureza de un material se utiliza la escala de Mohs, escala de 1 a 10, correspondiendo la dureza 10 al material más duro.



Tenacidad:
es la resistencia que ofrece un material a romperse cuando es golpeado.


Fragilidad:
seria lo contrario a tenaz. Es la propiedad que tienen los cuerpo de romperse fácilmente cuando son golpeados. El metal es tenaz y el vidrio es frágil y duro.
Tarea 1: Investigar Escala Mohs
Propiedades Térmicas

Determinan el comportamiento de los materiales frente al calor.

Conductividad térmica:
es la propiedad de los materiales de transmitir el calor, produciéndose, lógicamente una sensación de frió al tocarlos. Un material puede ser buen conductor térmico o malo.

Fusibilidad:
facilidad con que un material puede fundirse (pasar de líquido a solido o viceversa).
Soldabilidad:
facilidad de un material para poder soldarse consigo mismo o con otro material. Lógicamente los materiales con buena fusibilidad suelen tener buena soldabilidad.

Dilatación:
es el aumento de tamaño que experimenta un material cuando se eleva su temperatura.

Propiedades Ópticas

Se ponen de manifiesto cuando la luz incida sobre el material.


Materiales opacos:
no se pueden ver los objetos a través de ellos.


Materiales transparentes:
los objetos se pueden ver a través de ellos, pues dejan pasar los rayos de luz.


Materiales translúcidos:
estos materiales permiten el paso de la luz, pero no dejan ver con nitidez a través de ellos. Por ejemplo el papel de cebolla.
Propiedades Acústicas de los Materiales

Determinan la respuesta de los materiales ante el sonido.


Conductividad acústica:
es la propiedad de los materiales de transmitir el sonido


Decibelímetro:
mide el sonido en decibelios
Propiedades Magnéticas de los Materiales

Ponen de manifiesto el comportamiento frente a determinados metales.


Magnetismo:
es la capacidad de atraer a otros materiales metálicos


Propiedades Químicas de los Materiales

Se manifiestan cuando los materiales sufren una transformación debida a su interacción con otras sustancias. El material se transforma en otro diferente (reacción química)


La oxidación:
es la facilidad con la que un material se oxida, es decir, reacciona en contacto con el oxigeno del aire o del agua. Los metales son los materiales que más se oxidan. Si un material se oxida con el agua se puede decir que se corroe en lugar de se oxida.

La sustancia roja que se forma cuando se oxida el hierro se llama orín y es muy tóxica. No llevarse las manos a la boca después de tocarla.
Propiedades Ecológicas de los Materiales

Según el impacto que producen los materiales en el medio ambiente , se clasifican en:


Reciclables:
son los materiales que se pueden reciclar, es decir su material puede ser usado para fabricar otro diferente.


Reutilizable:
Se puede volver a utilizar pero para el mismo uso.


Tóxicos:
estos materiales son nocivos para el medio ambiente, ya que pueden resultar venenosos para los seres vivos y contaminan el agua, el suelo o la atmósfera.


Biodegradables:
son los materiales que la naturaleza tarda poco tiempo en descomponerlos de forma natural en otras sustancias.
Selección de Materiales
La gran mayoría de avances tecnológicos logrados en la sociedad moderna, se han apoyado en el descubrimiento y desarrollo de materiales de ingeniería y proceso de fabricación usados en su obtención.

Desde el punto de vista práctico, la posibilidad de usar varios métodos y poderlos confrontar, garantiza una mayor eficiencia en la selección correcta del material e un fin específico.
En general, la selección se hace de acuerdo con las propiedades exigidas por el componente a diseñar y sustentado con criterios como: disponibilidad, facilidad de obtención, vida de servicio, factores ambientales y costos, entre otros. De esta forma, se llega a la selección de un único tipo de material, el cual debe resultar en el más apropiado para el fin pretendido.
Ciclo de vida
.
Respuesta a la función
El material elegido debe responder a las exigencias de la función de la pieza o componente. Este aspecto esta íntimamente relacionado con sus características físicas y mecánicas.
Conformación y fabricación
La selección de materiales no puede desligarse del método de conformado y del proceso de fabricación de la pieza o componente. en efecto, aunque posea las propiedades requeridas para realizar una función, debe prestarse el método de fabricación deseado ( o disponible) con un costo razonable.
El costo forma parte importante del proceso de selección tanto por el precio del material así como por el costo de su elaboración.
La decisión ultima demandara un compromiso entre costo, producción y comportamiento en servicio o calidad.
Puede ocurrir que el material deseado no exista en las cantidades, medidas o formas
necesarias, o puede que no lo esté en forma alguna, esto podría obligar a utilizar un sustituto menos aceptable.
Costo y suministro.
Relación con el usuario.
Este aspecto adquiere cada día mayor mayor importancia en la selección de materiales: facilidad para dar formas, colores y texturas atractivas, tacto amigable, sensación de solidez o de ligereza, deben considerarse los costos asociados a los procesos de acabado.
Facilidad de reciclaje.
Es el último de los condicionantes de carácter concurrentes que hay que incorporar en la selección de material: debe ser reciclable, tanto por imposición legal como la creciente sensibilidad ciudadana. Este el motivo de muchas decisiones de cambios de materiales y también en relación a su tratamiento.
Grado de innovación.
Antes de la selección de un material para determinado producto, el ingeniero debe orientarse, hacia soluciones experimentadas o soluciones innovadoras, las recomendaciones podrían ser las siguientes:
Soluciones experimentadas.
Soluciones innovadoras
En general conviene analizar los materiales usados en soluciones experimentadas. Así pues, una solución prudente es basarse en aplicaciones experimentadas y materiales usuales.
Cuando cambian las situaciones (nuevos requerimientos, nuevos materiales o nuevas relaciones de precios), la selección de materiales adquiere toda su capacidad transformadora. A menudo, una maquina o un producto deviene competitivos gracias a la aplicación innovadora de un material tradicional o a la introducción de un nuevo material.
Características y propiedades de los materiales.

Dos de los aspectos más importantes en la tarea de selección de materiales en el diseño de maquinas son de disponer de una buena información de base sobre las características y propiedades de los materiales, Así como las herramientas para procesar e interpretar la información.
Selección de los materiales en función de sus
propiedades mecánicas.
Una adecuada selección de un material debe tener como punto inicial o de partida, la mejor definición y el máximo conocimiento de las condiciones de servicios a las que estará sometido, parar posteriormente tratar de satisfacer los cálculos establecidos en el diseño o en ensayos de pruebas.
Fuentes de información de las propiedades mecánicas.
Al respecto, se ha desarrollado una amplia cantidad de literatura, artículos técnicos y reportes de compañías, al igual gran cantidad de corporaciones y organismos gubernamentales desarrollan compendios propios de información. En el manejo de tales informaciones hay que tener gran cuidado, pues los valores suministrados son típicos o promedios, en los que no necesariamente se pone en manifiesto la probable dispersión y normalmente, cuando se hace, se expresa en términos de un intervalo, indicando los valores máximos y mínimos o mostrando una banda de dispersión.
Manejo de normas.
Para el ingeniero es muy importante conocer y saber interpretar las diferentes normas que existen a nivel nacional e internacional, dado que la información recopilada en estas normas le pueden ayudar de una manera directa y practica al momento de realizar o escoger un material para un determinado servicio, entre esas normas o código se mencionan las siguientes:

CORROSIÓN
What is Corrosion?
Corrosion is the oxidation of a metal due to an ELECTROCHEMICAL reaction. The oxidizing agent is most often O2 (atmospheric corrosion) or H+ (chemical corrosion) or both.
TIPOS DE CORROSIÓN
Corrosión
Localizada
Uniforme
Picaduras
Descincado y
Corrosion Selectiva
Intergranular
Uniforme:
El ataque se extiende en forma homogénea sobre toda la superficie metálica y la penetración media es igual en todos los puntos. Esta es la forma más benigna de corrosión pues permite calcular fácilmente la vida útil de los materiales corroídos.

La corrosión atmosférica es el mejor ejemplo.
Otro ejemplo es el ataque de un acero por una solución ácida.
Con el paso del tiempo, la forma de expresar la cantidad de corrosion que adquiere un elemento en un cierto periodo de tiempo se ha ido desarrollando, en la actualidad esta cantidad se expresa con las unidades mpy (mils per year) o en mm/y (millimeters per year) que expresa la cantidad de corrosión que penetra al material.
El acero se corroe en el agua del mar a:
0,13mm/año T= 25 ° C

Metales para manipular sustancias químicas, siempre que la corrosión sea uniforme se clasifican en tres grupos:

< 0,13 mm/año Buena Resistencia a la corrosión son aptos para su empleo en piezas y elementos importantes como: asientos de válvulas, ejes de bombas, muelles entre otros.

De 0,13 a 1,3 mm/año Satisfactoria resistencia a la corrosión su empleo en piezas y elementos como: depósitos, tuberías, cuerpos de válvulas entre otros.

> 0,13 mm/año no son satisfactorios

Picaduras
Se denomina al ataque Local que se forma debido a que la velocidad de corrosión es mayor en unas zonas que otras. Durante el picado, el ataque se localiza en puntos aislados de superficies metálicas pasivas, propagándose hacia el interior del metal en forma de canales cilíndricos.

Estos huecos suelen ser de tamaño pequeño y aparecen pegados unos con otros dando la impresión de poros.
Causa que equipos fallen pues con poca perdida de material producen perforaciones.
Cuando los metales están expuestos a líquidos que se mueven a velocidades elevadas sufre una corrosión del tipo picadura llamada ataque por cavitación y también erosión –corrosión.

Erosión –corrosión.
La combinación de un fluido corrosivo y una alta velocidad de dicho fluido.
El fluido causa un estado modesto de corrosión, pero el movimiento del fluido remueve la capa de oxidación.
La superficie del metal está nuevamente expuesta a la acción del corrosivo. El ataque y extracción es generalmente direccionado por el flujo.

Corrosión por Cavitación:
es la producida por la formación y colapso de burbujas en la superficie del metal (en contacto con un líquido). Es un fenómeno semejante al que le ocurre a las caras posteriores de las hélices de los barcos. Genera una serie de picaduras en forma de panal.
Descincado o corrosión selectiva
Corrosión característica de las aleaciones cinc, cobre (latón). El resultado es una pérdida de Cinc, dejando una cubierta de cobre porosa. El ataque es posiblemente debido a celdas galvánicas submicroscópicas.
Esta corrosión se puede presentar de dos formas:
De tipo intrusión, donde las películas protectoras pasivas son retiradas, produciendo pequeñas porciones de superficie que son atacadas, introduciendo la corrosión en el metal.
De ataque, que se refiere a una corrosión uniforme, no localizada.

Corrosión intergranular:
Se presenta como una franja estrecha de ataque que se propaga a lo largo de los límites de grano.
Impurezas reactivas se pueden segregar, o elementos de pasivación como el cromo pueden abandonar el interior del grano hacia el borde del grano formando carburos.
La zona aledaña ahora es atacada por el medio ambiente apropiado. Dos materiales disímiles se han formado.

Corrosión por Fricción o Fretting : es la que se produce por el movimiento relativamente pequeño (como una vibración) de 2 sustancias en contacto, de las que una o ambas son metales. Este movimiento genera una serie de picaduras en la superficie del metal, las que son ocultadas por los productos de la corrosión y sólo son visibles cuando ésta es removida.
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