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

2

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.

5

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-

detransformacion-de-polimeros.html

Tabla periódica: https://www.google.com.co/search?

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odica&oq=tab&gs_l=img.3.0.0l10.219.3510.0.5021.7.6.1.0.0.0.400.922.0j2j1

j0j1.4.0....0...1ac.1.64.img..3.4.775.9Lep4eIB3CA#imgrc=Nd-xpV5uF53MiM

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10/09/2015

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