Construcci On de Diagramas de Equilibrio Por El Metodo Termico

 

Vaca David 14/05/2015 21/05/2015 Informe 03 Grupo y Subgrupo Laboratorio: GR4, B2 Grupo materia: GR1

´ ESCUELA POLITECNICA NACIONAL ´ ´ MECANICA FACULTAD DE INGENIERIA LABORATORIO LABORA TORIO DE CIENCIA DE MATERIALES MATERIALES I

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Tema Construcci on o´ n de Diagramas de Equilibrio por el M etodo e´ todo T´ Termico e´ rmico

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Obje Objeti tivo voss Observar el comportamiento de diferentes materiales a diversas acciones externas y relacionarlos con una propiedad en particular cada vez. Familiarizar al estudiante con los procedimientos que se utilizan para el manejo de los materiales. Identificar, observar las principales estructuras cristalinas, en las que se solidifican los metales, y reconocer en ´ en  ´estas estas las direcciones y planos m´ m as a´ s compactos

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Datos Datos Obten Obtenido idoss Dureza: Tabla de Dureza (Escala de Mohs). Material Acero al Carbono Lat´on Lat o´ n Cobre Aluminio Vidrio Plomo

Orden 2 3 4 5 1 6

Fusibilidad Mate Ma teria riall Orde Orden n PVC 2 Acr´´ılico Acr 1 Madera 4 Caucho 3 Conductividad Termica Conductividad e´ rmica Mate Ma teri riaal T[C]0 [C]0[s [s]] Acero Inoxidable 23.5 Acero Galvanizado 23.5 Cobre 23.5

T[C]1 [C]15 5[s] [s] 28.6 25.2 28.7

Conductividad El´ectrica ectrica Material Longitud [mm] Aluminio 38.6 Cobre 55.75 x 30 Acero Inoxidable 66 x 26.95 Lat´o´ n Lat 142.6 x 25.5

T[ T[C C]30 ]30[s [s]] 28.9 28.1 44.5

Di´aametro metro [mm] 23.45 3 0.75 3

T[C [C]6 ]60[ 0[ss] 29.8 31.3 74.5

T[C [C]9 ]90[ 0[ss] 32.3 37.3 81.5

T[C]1 [C]12 20[s 0[s] 35.2 45.9 90

Resisten Resistencia cia [Ohmnios] [Ohmnios] 2.52x10-6 2.47x10-10 1.28x10-8 1.2x10-9

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Magnetismo Material Acero al Carbono Lat´o´ n Lat Cobre Aluminio Vidrio Plomo Acero Austen´ Austen´ıtico Acero Ferr´ıtico

Magnetismo Si No No No No No No Si

Cuadro de las dimensiones de los Par ametros a´ metros de Red y Radios Atomicos o´ micos de las maquetas de las celdas unitarias. Estructu turra Rad1[mm] Rad2[mm] Rad3[mm] Radprom. Lado[m [mm m] ao[mm] BCC 30.75 30.65 30.1 30.5 85.25 2.8 FCC 48.75 48.3 46.75 47.93 111.5 2.33 HCP 31.75 28.2 31.15 30.37 58.75 ao=60.73 , co=96.85

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Preg Pregun unta tas, s, An´ Analisis a´ lisis de Resultados y Consultas Consulte la dureza en cualquiera de las escalas disponibles de cada material ensayado, compare en un cuadro el orden establecido durante la pr actica. a´ ctica. ¿Fueron los resultados acordes a lo experimentado?, ¿En qu´ que´ casos fue complicado estimar? Materi Mate rial al Acero al Carbono Lat´o´ n Lat Cobre Aluminio Vidrio Plomo

Expe Experi rime ment ntal al (Moh (Mohs) s) 2 3 4 5 1 6

Dure Dureza za Brin Brinel elll (HB) (HB) 250 110 80 100 482 4

Val alor or Re Real al 5.5 2.9 2.7 2.8 7.2 1.2

Los resultados fueron casi acordes a la tabla que se escribi o´ experimentalmente, la  la  unica u´ nica variaci´ cion o´ n est´a en el cobre y aluminio, donde comparando con la tabla de dureza real (dureza brinell) y convirti convirti´endola e´ ndola a la escala de dureza Mohs, el aluminio es m as a´ s duro que el cobre.

Cite ejemplos de como o´ mo afecta la fusibilidad de los materiales ensayados en: la industria mec´anica mec a´ nica y la industria de la construcci´ construccion. o´ n. Siendo la fusibilidad la propiedad que permite obtener piezas fundidas, en la industria mec´ mecania´ nica se utilizan metales junto con la fundici´on o n de estos e´ stos para obtener herramientas u objetos de trabajo. En la industria de la construcci´on on es f´acil acil determinar det erminar su s u uso ya que la mayor´ıa ıa de los lo s materiales material es se pueden colocar en moldes para darles forma y elaborar estructuras. En las  ´ultimas ultimas d´ decadas e´ cadas se ha promovido el uso de estructuras met´alicas alicas para la construcci´o on n de casas y edificios en raz´on on de evitar enormes da˜ danos n˜ os causado por cat´ catastrofes a´ strofes naturales.

Consul Cons ulte te y cite cite dos dos metodos e´ todos experimen experimentales tales num´ numerico e´ ricoss para para halla hallarr la conduc conductiv tivida idad d termie´ rmica de diferentes materiales. Metodo e´ todo del flujo de calor radial.- Se encuentra dentro de los m´ m etodos e´ todos del estado estable y usa un esp´ espeecimen ´ cimen de prueba con la forma de un cilindro perfecto con una cavidad central coaxial, la cu´ cual a´ l deber´ debera´ contener un calentador que har´ hara´ fluir el calor hacia afuera de  de  este e´ ste en forma radial. Para este caso se desarrollar´ desarrollara´ una ecuacion o´ n de Fourier. 2

 

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M´eetodo todo del flujo de calor longitudinal.- el arreglo experimental es dise˜n nado ado para que el flujo de calor sea en la direcci´ direccion o´ n axial de un esp´ especimen e´ cimen de barra o disco, luego esto se determina por una ecuaci´ ecuacion o´ n lineal de Fourier.

En la industria mecanica a´ nica siempre se trabaja con materiales inflamables y volatiles. a´ tiles. Cite y explique dos m´ metodos e´ todos de seguridad industrial m´ mas a´ s comunes para prevenir accidentes. Ventilando adecuadamente el ´ el  ´area area de trabajo donde se manipulan los productos inflamables. De esta manera, evitaremos las proporciones susceptibles de producir incendio o explosi o on. ´ n. Dicha ventilaci´on on se llevar´a a cabo preferiblemente al nivel (suelo o techo) en el que presumiblemente se concentran los vapores o gases, seg un u´ n sean estos m´ mas a´ s pesados o ligeros que el aire.  ´areas Las ´ Las areas de almacenamiento deben estar suficientemente fr´ fr´ıas ıas para evitar la ignici on o´ n en el caso de que los vapores se mezclar´ mezclaran a´ n con el aire. Los materiales inflamables no deben almacenarse jam as a´ s cerca de ´ de  ´acidos. acidos.

Cite 3 aplicaciones industriales, utilizadas en ingenier´ ingenier´ıa ıa mec´ mecanica, a´ nica, donde se requiere elevada vad a conducti conductivida vidad d el´ electric e´ ctrica a de los mater material iales es;; y cite cite 3 aplica aplicacio ciones nes indus industri triale ales, s, uti utiliz lizad adas as ´ nica, donde se requiere elevado magnetismo de los materiales. en ingenier´ ingenier´ıa ıa mec´ meca anica, En el cobre electrol´ electrol´ıtico ıtico se utiliza cierta composici on o´ n para ser usado como cables de corriente. Se utilizan ciertas aleaciones de cobre y aluminio para la elaboraci on o´ n de transformadores. Una cierta aleaci´on on de aluminio es usada como protecci´on on contra la corrosi´on on en la fabricac fabricaciion o´ n de compartimientos para bater´ bater´ıas ıas de avion, o´ n, revestimientos de fuselaje. Utilizacio Utilizaci´ on ´ n de imanes superconductores para lograr ”botellas magn´ magneticas”que e´ ticas”que sirvan para la generaci´on on de energ´ energ´ıa ıa nuclear por fusi´ fusio on ´ n que no presenta problemas de desechos radiactivos, como sucede con los actuales generadores de energ´ energ´ıa ıa nuclear por fusion. o´ n. Una aplicaci´ aplicacion o´ n muy importante es en el transporte masivo, r apido a´ pido y econ´ economico. o´ mico. La idea de usar una fuerza magn´ magnetica e´ tica para hacer ”flotar”veh´ ”flotar”veh´ıculos ıculos de transporte. La fabricaci´ fabricacion o´ n de cables de transmisi on o´ n de energ´ energ´ııa. a.

Compar Comp arar ar el marg margen en de erro errorr entr entree el par para´ metr metro o de red y el radio atomico o´ mico seg´ segunlaf  ´ o´ rmuormula del modelo matem´ matematico. a´ tico. El arreglo de los  los  atomos a´ tomos o iones en los materiales dise dise˜nados n˜ ados tiene imperfecciones o defectos. Frecuentemente  ´estos estos defectos tiene un efecto profundo sobre las propiedades de los materiales, y no necesariamente suceden a niveles macros, y muchas otras veces, tales errores suelen ser aprovechados en la aplicaci´on on de un material a una necesidad determinada. Tabla de Comparaci´ Comparacion o´ n FCC - BCC - HCP Teoric o´ rico o 2.82 2.31 1.63

Expe Experi rime ment ntal al 2.77 2.29 1.85

Erro Errorr 1.77 0.86 7.5

Brevee histor Brev historia ia de dell descu descubri brimie miento nto de las re rede dess crist cristali alina nass en me metal tales. es. Autore utores, s, fec fechas has,, equiequi´ pos y resultados que permitieron su determinacion. on. En 1912, Max Von Laue, descubri´o que la disposici´o on n de las part´ıculas ıculas (iones) (iones) en un solido o´ lido pod´´ıa pod ıa determinarse mediante rayos X, con esto se descubri o´ que: en la mayor´ mayor´ıa ıa de los s´ solidos, o´ lidos, las part´ part´ıculas ıculas que los componen se disponen en forma muy ordenada. Un s olido o´ lido que posee sus part´ part´ıculas ıculas individuales dispuestas de esta manera se denomina ”s olido o´ lido cristalino”. Henry Bragg y su hijo Lawrence Bragg dedujieron una f ´ f ormula o´ rmula matem´ matematica a´ tica y con un an´ analisis a´ lisis de la distribuci´on on de manchas en un patr´on on de difracci´on, on, pudieron determinar las distancias entre los ´ los  ´atomos atomos de un cristal. 3

 

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Conclusio Conclusiones nes y Recomend Recomendacio aciones nes Conclusiones Se concluye que las propiedades de los materiales son fundamentales en su uso, as´ as ´ı como el ordenamiento de los   atomos a´ tomos en cada elemento pueden determinar algunos aspectos a nivel micro y macro del mismo. Se concluye que se puede alterar las propiedades de alg un u´ n material si se realiza una aleacion o´ n precisa en el caso de los metales, y as´ı conseguir que el material sea m as a´ s efectivo en su uso. Se concluye que existen varios m´ metodos e´ todos para comparar propiedades de los materiales que han sido desarrollados seg´ segun u´ n las necesidades de los investigadores. ´ todo experimental para determinar alguna propiedad de los maSe concluye que cualquier m´ meetodo teriales debe estar normalizada o en todo caso usando un poco de sentido com un, u´ n, como en el caso de la escala de dureza. Recomendaciones Se recomienda prestar atenci´on on al momento de determinar los datos de cada propiedad para evitar una margen de error grande. Se recomienda el uso de normas en la ingenier´ ingenier´ıa ıa para determinar la conductividad t ermica e´ rmica de cada material u otra propiedad que conlleve gran precision. o´ n. Se recomienda comparar todos los datos obtenidos en la pr´ practica a´ ctica experimentalmente con datos te te´oricos o´ ricos consultados en alg´ algun u´ n libro o internet.

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Bi Bibl blio iogr graf  af ´ııa a ¨ William D. Callister, Jr.,   Introducci Introducci´ o´ n a la ciencia en ingenier´ on ingenier´ıa ıa de los materiales 1, Ed. Revert´e´ 3era edici´ vert edicion, o´ n, New York, USA. P´ Pags a´ gs 139-141 Ray Asfahl, ”Seguridad industrial y salud. Editorial Pearson, M´ Meexico, ´ xico, 1999 http://tesis.uson.mx/digital/tesis/do http://tesis.uson .mx/digital/tesis/docs/7609/Cap cs/7609/Capitulo3.pdf  itulo3.pdf  http://analisismateriales.blogspot.com/ 

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