TRABAJO COLABORATIVO 1
INTEGRANTES
ABRIL BARRETO WHISTON ALEJANDRO C.C. 79.866.044
NYDIA YANETH VELANDIA PEREZ C.C. 1.052.379.112
JOSÉ GIOVANNY MORENO RIAÑO C.C. 79669176
ANGÉLICA SÁNCHEZ RINCÓN C.C. 1.024.510.598
TUTOR
EDWIN BLASNILO RUA
MATERIALES INDUSTRIALES / GRUPO 256599_20
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNADPROGRAMA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
1
Contenido
MATERIALES INDUSTRIALES.....................................................................................................3
Trabajo grupal:.................................................................................................................................3
Conclusiones..................................................................................................................................15
Referencias bibliografía................................................................................................................16
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MATERIALES INDUSTRIALES
Trabajo grupal:
1. Hacer un ensayo de diez presentaciones de los elementos didácticos para
el aprendizaje: De las 21 presentaciones seleccionen 10 y haga un ensayo
de cada una. En el contenido del curso existe un enlace titulado Para seguir
aprendiendo (medios didácticos), donde encontrara estas presentaciones
del curso. Este resumen y análisis personal de las presentaciones se debe
hacer en Word, letra arial 12.
Temas escogidos:
I. Introducción a los materiales:
En esta presentación se puede apreciar, el ciclo de vida de los materiales:
3
Las industrias utilizan para sus productos y envases materiales metálicos,
cerámicos y polímeros, su utilización es diaria y algunos son casi que
indispensables para cubrir las necesidades de las personas, como en la
comunicación, alimentación, transporte, vestuario y lugares en donde se
desempeñan como casas, oficinas entre otros. Los materiales tienen
propiedades mecánicas, físicas y químicas.
II. Metal del cielo:
Aleaciones – Hierro:
Se cree que el primer contacto del hombre con el hierro fue con los
meteoritos, por esto se llama metal del cielo. A través del tiempo se han
dado diferentes usos en las diferentes partes del mundo.
El Acero: esta constituido esencialmente por hierro y carbono, estese
puede complementar con algunos elementos para crear elementos con
características específicas de acuerdo a donde se requiera aplicar.
III. Enlaces – Electronegatividad:
Los materiales y sus aplicaciones dependen de sus características, sus
átomos y moléculas.
El modelo de Bohr, explica varios fenómenos principalmente de los
electrones y su distribución electrónica de acuerdo a la table dinámica. Los
átomos ejercen fuerzas el uno contra el otro cuando se aproximan, estas
fuerzas son de reacción, repulsión y resultante.
Resistencia mecánica: Aumenta con la fuerza máxima y con la profundidad
del pozo de la curva de energía de enlace.
Puntos de fusión y ebullición: Aumentan con la profundidad del pozo de la
curva de energía de enlace
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Coeficiente de expansión térmica: Disminuye con la profundidad del pozo
de la curva de energía de enlace.
Módulo de elasticidad: aumenta con la tangente de la curva de fuerza de
enlace en el punto donde la fuerza es nula, (dFN/dr), para FN=0
IV. Enlaces Primarios y Tipos de enlace:
Los elementos químicos son clasificados de acuerdo a su configuración
electrónica. Para explicar los enlaces se deben ver la tabla periódica, en
donde se puede explicar cuando los átomos se aproximan la fuerza que
ejercen el uno con el otro de esta manera se pueden ver los enlaces iónico,
covalente y metálico.
Enlace Iónico:
Este resulta de la atracción electroestática entre dos iones de cargas opuestas, en
donde involucra la transferencia de electrones de un átomo para el otro en los
primeros y últimos elementos de la tabla periódica. Los elementos de propiedades
cerámicas se derivan de estos, este es el más fuerte de los tipos de enlace.
Se producen de la relación de un material metal con uno no metal que este
ionizado, Entre sus características se encuentran la dureza, sólidos y de
conductividad alta.
Enlace covalente:
Este enlace está fundamentado en la compartición de los electrones de valencia
de dos átomos adyacentes, comparte los electrones de acuerdo a la regla del
octeto. Sus puntos de fusión y ebullición no son elevados, por esto suele ser
líquido y gaseoso, aunque en algunos casos también puede ser sólido.
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Sede los electrones de estos elementos de la tabla periódica:
Enlace Metálico:
Los átomos se encuentran uno muy cerca del otro lo que da la característica de
ser compacto, son conductores térmicos, pueden emitir electrones cuando reciben
calor, poseen uno de los electrones de valencia y tienen muchas probabilidades
de asociarse con mucho átomos que estén cercanos.
La excepción a la regla es que solo debe ser entre los elementos metálicos y
forman una nube electrónica.
Enlaces secundarios
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Se dan a través de los dipolos oscilantes y permanentes, en el primero se genera
una probabilidad de que la carga eléctrica se refleje más en un lado ya que su
distribución es asimétrica, el segundo está formado por enlaces covalentes.
2. Elaborar la configuración electrónica de 5 elementos de la tabla periódica.
Seleccione el elemento de la tabla periódica, Realice la tabla para orden de
energía de los orbitales y realice La notación para este elemento siguiendo
las diagonales.
ELEMENTO SIMBOLOTABLA PARA ORDEN DE
ENERGÍANOTACION
Carbono C 1s2 2s2 2p2
Oxígeno O 1s2 2s2 2p4
Potasio K 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1
7
Cloro Cl 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
Hierro Fe1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6
3. Muestre en una tabla 10 materiales industriales con sus propiedades
mecánicas y justificación. Seleccione 10 tipos de materiales que considere
se aplican o procesan en la industria, muestre sus propiedades mecánicas
y físicas, justifique el porqué de sus propiedades
N° Material AplicaciónPropiedades Justificación
mecánicas físicas
1 Madera Fabricación de mobiliario, materiales de construcción o la obtención de celulosa para la fabricación de papel, puentes, entre otros derivados de la madera
La orientación de las fibras que componen la madera dan lugar a la anisotropía de su estructura Tracción
paralela a la fibra
Compresión paralela a la fibra
Flexión Tracción y
comprensión perpendicular a la fibra
Cortante Módulo de
elasticidad y
Las propiedades de la madera dependen, del crecimiento, edad, contenido de humedad, clases de terreno y distintas partes del tronco. Humedad Densidad Contracción e
Hinchamiento Dureza Conductividad
y dilatación térmica
Duración
La industria maderera es el sector de la actividad industrial que se ocupa del procesamiento de la madera, desde su plantación hasta su transformación en objetos de uso práctico, pasando por la extracción, corte, almacenamiento o tratamiento bioquímico y moldeo.
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de corte
2 Plástico
En construcción, Agricultura, Industria: Envases, Medicina, Electrónica, Fibras textiles, Alimentación, Deporte, Muebles.Algunos
Las pruebas mecánicas consideran estas fuerzas por separado o combinadas. Las pruebas de tracción, compresión y cizalla sirven sola para medir una fuerza. Deformaciones
elásticas Fluencia o
cedencia Deformaciones
plásticas Estricción
Las propiedades y características de la mayoría de los plásticos (aunque no siempre se cumplen en determinados plásticos especiales) son estas: fáciles de
trabajar y moldear, T
Tienen un bajo costo de producción
Poseen baja densidad
Suelen ser impermeables
Buenos aislantes eléctricos
Aceptables aislantes acústicos
Buenos aislantes térmicos, aunque la mayoría no resisten temperaturas muy elevadas
Resistentes a la corrosión y a muchos factores químicos; algunos no son biodegradables ni fáciles de reciclar, y si se queman, son muy contaminantes.
Se aplica a las sustancias de similares estructuras que carecen de un punto fijo de evaporación y poseen durante un intervalo de temperaturas propiedades de elasticidad y flexibilidad que permiten moldearlas y adaptarlas a diferentes formas y aplicaciones. En sentido concreto, nombra ciertos tipos de materiales sintéticos obtenidos mediante fenómenos de polimerización o multiplicación semi-natural de los átomos de carbono en las largas cadenas moleculares de compuestos orgánicos derivados del petróleo y otras sustancias naturales.
3 Acero El acero tiene muchísimas aplicaciones, pero se
Las principales propiedades mecánicas son: Resistencia
Las principales propiedades físicas son: Materia
El acero conserva las características metálicas del
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mencionan las que se consideran más importantes en la industria: Alimentos Militar Automotriz Naviera,
entre otros
Elasticidad Plasticidad Fragilidad Tenacidad Dureza Ductilidad
Cuerpo Estado Peso Masa Volumen Densidad,
peso específico
Color-Brillo-Pulido
Fácil de conducir la corriente eléctrica
hierro en estado puro, pero la adición de carbono y de otros elementos tanto metálicos como no metálicos mejora sus propiedades físico-químicas, además cabe destacar que el acero posee diferentes constituyentes según su temperatura, concretamente, de mayor a menor dureza, perlita, cementita y ferrita; además de la ausentita
4 Pétreos
Se realizan a partir de la roca, algunas aplicaciones: Mármol Vidrio Pizarra,
yeso, cemento
Hormigón Materiales
para la construcción
Las principales propiedades mecánicas son: Resistencia a
comprensión Resistencia a
flexión Resistencia a
desgaste
Las principales propiedades físicas son: Densidad Porosidad Compacidad Absorción de
agua Capilaridad Permeabilidad Dureza Heladicidad
Se encuentran en tres tipos, que son fáciles de procesar, naturales, artificial e industriales y, han pasado por diferentes procesos de fabricación, como productos de desecho, materiales calcinados, procedentes de demoliciones o algunos que ya han sido manufacturados y mejorados por el hombre.
5 Vidrio Fabricación de vitrinas, vidrios para ventanas y comparticiones.
Se pude utilizar sus características mecánicas en la arquitectura como barrera estructural de acuerdo a la aplicación que se le de en cuanto a
Entre sus propiedades físicas se encuentra el color, textura y peso.
El color está dado
Es muy usado en la industria por sus características de apariencia ya que se puede ver a través de el, adicionalmente
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la torsión, compresión, tensión y flexion.
por los elementos que se agregan en el proceso de fusión, llamados colorantes, por ejemplo: Óxido ferroso Azul Óxido férrico Amarillo
En su textura el brillo, depende del proceso de fundido en el que se haya quedado. Lasuperficie extremadamente lisa, dicha homogeneidad es una muy buena característica del material pues lo hace más fácil de limpiar, el peso difiere de acuerdo a su composición de los vidrios típicos según su uso.
se le puede dar el espesor que se requiera, color y textura.
Se utiliza para dar glamur en las edificaciones, y para brindar iluminación.
6 Papel
Fabricación de cuadernos, revistas, libros, y diferentes tipos de papel, calibre y colores.
No es utilizado usualmente para labores mecánicas por sus características, ya que no es un material muy resistente.
De acuerdo a sus características se puede definir su calibre o espesor, su densidad.
Son volátiles y fáciles de dar forma.
Se pueden reutilizar y reciclar.
Se le puede agregar el color y textura deseada.
Es utilizado por su practicidad, es económico, y brinda características para su utilización como colores, tamaños, espesores que se necesiten de acuerdo a los usos que se le dé.
7 Concreto Fabricación de concreto para
Este material se utiliza en un gran
Tiene gran resistencia,
Se aplica en la construcción
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construcciones de edificios, casas, oficinas, entre otros.
porcentaje para la construcción, ya que al mezclarse con otros elementos como agua brinda la posibilidad de manejarse.
También se puede comprimir de acuerdo a la resistencia que se requiera.
capacidad para ser comprimido y mezclado.
Elasticidad de acuerdo al módulo secante.
Durabilidad.
Densidad.
gracias a sus características de resistencia al agua, temperatura, entre otros, para darle durabilidad a las edificaciones.
8 Aluminio
Realización de tejas, ollas, autopartes, entre otros.
Tiene poca resistencia mecánica, por este motivo es más utilizado en aleaciones como Cobre (Cu), Silicio (si), Magnesio (Mg), Zinc (Zn).
Tiene propiedades de fusión, densidad y tensión.
Resistencia a la corrosión.
Gracias a sus característica de resistencia a la corrosión (agua, dióxido de carbono) es muy utilizado para las tejas, puertas, entre otros.
9 Cerámica
Fabricación de elementos para la cocina, esculturas, entre otros.
No son muy utilizados en labores mecánicas ya que por sus defectos estructurales en poli cristales cerámicos, los huecos (porosidad), las inclusiones y los granos grandes que se forman durante el procesamiento.tienen una baja tenacidad inherente
No pueden ser fundidos ni mecanizados por medios mecanizados normales como el fresado , torneado, brochado, etc)
Son buenos aislantes.
Tiene la propiedad de tener una temperatura de fusión y resistencia elevadas.
Materiales porosos
Se utilizan en un gran porcentaje como cerámica de cocina, realización, pisos, y acabados por sus características de resistencia a temperaturas, acabados y resistencia para este tipo de labores.
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10 Polietileno
Elementos como bolsas de plástico, láminas y películas de plástico, geomembranas, contenedores incluyendo botellas, etc
Resistencia a la compresión
Resistencia al impacto.
Polietileno es totalmente amorfo, y se dice que se funde aunque en realidad se convierte en una masa gomosa, cuya fluidez varía dependiendo del peso molecular.
Su aplicación se emplea de acuerdo a las características de densidad o para la actividad que se necesitan, ya que este material provee a las industrias desde espumas, bolsas, esmaltes, hasta overoles, articulaciones de cadera, entre otros.
4. Resolver los siguientes problemas propuestos
6.1 Una probeta cilíndrica de latón de 10 mm de diámetro y 120 mm de longitud
inicial se somete a un ensayo de tracción. Calcular:
1. La longitud de la probeta cuando es sometida a una carga de 15000 N.
2. La longitud final de la probeta después de retirar la carga anterior.
3. La longitud de la probeta cuando la carga aplicada es de 25000 N y, después de
retirada, la deformación es de 2,3·10⁻².
6.2 La hoja de aluminio utilizada para guardar alimentos pesa aproximadamente
0.35 gr por pulgada cuadrada. ¿Cuántos átomos de aluminio están contenidos en
esta muestra de hoja?
Suponiendo que mide una pulgada cuadrada entonces tienes 0.3gr de Al.
1 mol de Al tiene 6.02x1023 átomos
Pero también un mol de Al equivale a 26.98gr
Entonces, 0.3gr de Al equivalen a:
0.3gr/26.98gr = 0.01111 moles de aluminio
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Para conocer la cantidad total de átomos, 0.01111 moles x 6.02x1023
=6.696x1021 átomos de aluminio
6,2,1
1molde AL=PESO26 ,98
X de AL=peso0,3 gr
x= 0,326,98
=0,011119347molesde AL
0,011119347molesde AL6.02×1023=6.693847294×1021atmde AL
6.3) El jefe de producción de una planta industrial requiere recubrir una pieza de
acero que tiene una superficie de 350 pulgadas cuadradas con una capa de níquel
de 0.0050 pulgadas de espesor, para tal fin se necesita conocer:
a) ¿Cuántos átomos de níquel se requieren?
b) ¿Cuántos moles de níquel se requieren?
Volumen de la capa de níquel requerida
V=Superficie x espesor
V=350 pul2 x 0.0050 pul
V=1.75 pul3
Volumenatomico∋6.6cm3/mol
6.6cm3
mol=1.76 pul3
1.75 pul3 x¿
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Molesde∋¿ 28.67cm3
6.6cm3/mol4.34mol
atomos de∋¿4.34mol x6.02 x1023=2.612x 1024 atommos deniquel
6,3,1
6,3,1v=350 pul2×0,0050=1,75 pul3
Volumen Atómico
6,6cm3 ∕ mol=1,75 pul3
1,75 pul3׿
Molesde∋¿ 87,273cm3
6,6cm3 ∕ mol=13,223mol
13,223×6,02×1023=7,960×1023 Atomosde∋¿
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Conclusiones
En el presente trabajo se dio a conocer las características de los materiales,
sus aplicaciones y usos que se le pueden dar de acuerdo a sus composiciones.
De acuerdo a la guía se verificaron las presentaciones de los temas, brindando
un conocimiento amplio de los materiales, su historia y funcionalidades.
Mediante los ejercicios se pueden aplicar los conocimientos encontrados en los
materiales de apoyo, brindados en el entorno de conocimiento del curso.
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Referencias bibliografía
Campus virtual,
http://campus13.unad.edu.co/campus13_20152/course/view.php?id=82
Página web, https://es.wikipedia.org/wiki/Metal , 09/09/2015
Cibergrafias y material de apoyo
Guía del curso
Protocolo del curso
Material didáctico
Syllabus de curso
NN, Clasificación de los materiales según sus propiedades, Recuperado
de: http://emgirls.blogia.com/2011/010601-clasificacion-de-los-materiales-
segun-suspropiedades.php 2011
El blog del profe, Clasificación de los materiales, recuperado de:
https://siempretecnologia.wordpress.com/1%C2%B0-ano/clasificacion-de-
losmateriales/ 2013
Caropresi Sofía, Clasificación de los materiales en función de su estructura,
Recuperado de: http://materialesbrown.blogspot.com.co/2010/10/3-
clasificacionde-los-materiales-en.html 2014
Fundacion Cidaut, Procesado de Materiales Compuestos Avanzados,
recuperado de: http://estudiapolimeros.blogspot.com.co/2012/02/tecnicas-
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Tabla periódica: https://www.google.com.co/search?
hl=es&site=imghp&tbm=isch&source=hp&biw=1366&bih=667&q=tabla+peri
odica&oq=tab&gs_l=img.3.0.0l10.219.3510.0.5021.7.6.1.0.0.0.400.922.0j2j1
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%3A. 10/09/2015
http://www.polieco.com/es/cavidotti/proprieta_fisiche__meccaniche/
10/09/2015
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http://elvidrioecf.blogspot.com.co/2013/04/propiedades-fisicas-y-quimicas-
del.html, 10/09/2015
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