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  • 1. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES GUÍA DEL PROFESOR SECRETARÍA DE EDUCACIÓN PÚBLICASUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUPERIOR E INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA SUBSISTEMA DE UNIVERSIDADES TECNOLÓGICAS COORDINACIÓN GENERAL DE UNIVERSIDADES TECNOLÓGICAS Página 1 de 79
  • 2. PRESENTACIÓN DE LA ASIGNATURAEl mundo moderno exige que el Técnico Superior Universitario en tenga elconocimiento de los materiales que le rodean, en este sentido hablamos de losmateriales que el hombre a tomado de la naturaleza y los ha transformado para hacerde ellos productos útiles para la humanidad. Sabemos que el TSU esta obligado aconocer una amplia gama de materiales como lo son: polímeros.ceramicos, materialesferrosos y no ferros, materiales compuestos y semiconductores así como suclasificación,características,propiedades usos y aplicaciones de estos.Es necesario que el TSU en el área de artes graficas conozca las pruebas destructivas yno destructivas, pues esto permite al TSU desarrollar sus técnicas de mantenimientode mejor manera.Esta asignatura llamada estructura y propiedades de los materiales es importantepara las artes gráficas ya que los alumnos adquieren conocimientos que sonindispensables en la toma de decisiones relacionadas con la selección, el uso y laaplicación de materiales. Así mismo es un curso introductorio con la idea general dedar a comprender la relación existente entre estructura, propiedades y aplicación delo materiales. Página 2 de 79
  • 3. ÍNDICE CONTENIDOUNIDAD IClasificacion,características,propiedades,usos y aplicaciones de losmaterialesTemasMetales Ferrosos y no ferrososPolímerosCerámicosMateriales CompuestosMateriales semiconductoresUNIDAD IIPruebas destructivas. TemasEnsayos de tensión y compresiónEnsayos de durezaEnsayos de impactoUNIDAD IIIPruebas no destructivas,TemasEnsayos de ultrasonido.Ensayos de líquidos penetrantes.Ensayos de rayos x.Ensayos de partículas magneticas. Página 3 de 79
  • 4. UNIDAD I CLASIFICACION USO Y PROPIEDADES DE LOS MATERIALESEl propósito de la primer unidad de la asignatura de Estructura y Propiedades de losMateriales es identificar los diferentes tipos de materiales. sus usos y aplicaciones delos materiales.Objetivo del aprendizajeEl alumno conocerá la clasificación sus y aplicaciones de los diferentes tipos de losmateriales como son los materiales ferrosos i no ferrosos, polímeros cerámicoscompuestos y semi conductores.Describir las características y propiedades de los metales ferrosos y no ferrosos,mediante su simbología y normas aplicables.Definir las características y propiedades de los polímeros:- Termoplásticos- Termofijos- Elastómeros.Definir las características y propiedades de los cerámicos:- Conductividad eléctrica- Conductividad térmica.Definir las características y propiedades de los materiales compuestos:- Dureza-Tensión- CompresiónDefinir las características y propiedades de los materiales semiconductores:- Conductividad eléctrica- Fragilidad Página 4 de 79
  • 5. INTRODUCCION A LAS PROPIEDADES DE LOS MATERIALESObjetivo de Aprendizaje:Clasificar los tipos de materiales sólidos  Tipos de materialesLos materiales se clasifican en cinco grupos: metales, cerámicos, polímeros,semiconductores, y materiales compuestos (tabla 1.1). Los materiales de cada uno deestos grupos poseen estructuras y materiales distintas.Metales Los metales y sus aleaciones, incluyendo acero, aluminio, magnesio, zinc,hierro fundido, titanio, cobre y níquel, generalmente tiene como característica unabuena conductividad eléctrica y térmica, una resistencia relativamente alta, una altarigidez, ductilidad o conformidad y resistencia al impacto. Son particularmente útilesen aplicaciones estructurales o de carga. Aunque en ocasiones se utilizan metalespuros, las combinaciones de metales conocidas como aleaciones proporcionanmejoría en alguna propiedad particularmente deseable o permite una mejorcombinación de materiales. TABLA Ejemplos, aplicaciones y propiedades representativas de cada familia de materiales. Aplicaciones PropiedadesMetalesCobre Alambre conductor eléctrico - Alta conductividad Eléctrica, buena formalidadHierro fundido gris Bloques para motor de auto. - Maleable, maquinable, absorbe vibracionesAleaciones de acero Llaves - Endurecida de madera Significativa mediante tratamientos térmicosCerámicosSiO2-Na2O-CaO Vidrio para ventanas - Ópticamente útil, Aislante Térmico Página 5 de 79
  • 6. Al2O3, MgO, SiO2 Refractarios para contener - Aislantes térmicos, sé Metal fundido funden a alta temperatura relativamente inertes ante metal fundidoTitanio de bario Traductores para equipo de - Convierten sonido en Audio electricidad (comportamiento piezoeléctrico)PolímerosPolietileno Empacado de alimentos - Fácilmente conformable en delgadas películas flexible e impermeablesEpóxicos Encapsulado de circuitos - Eléctricamente aislante y Integrados resistente a la humedadFenólicos Adhesivos para unir capas - Fuertes resistentes a la De madera laminada humedadSemiconductoresSilicio Transistores y circuitos - Comportamiento eléctrico Integrados únicoGaAs Sistema de fibras ópticas - Convierte señales eléctricas en luzCompuestosGrafito en matriz Componentes para aeronaves - Relación elevada resistenciaEpóxica pesoCarburo de Herramientas de corte de - Alta dureza y una buenaTungsteno-carburo carburo para maquinado resistencia al impactoAcero recubierto de titanio Recipientes para reactores - Tiene el bajo costo y la alta resistencia del acero, con la resistencia a la corrosión del titanio Página 6 de 79
  • 7. Cerámicos. El ladrillo, el vidrio, la porcelana, los refractarios y los abrasivos tienen baja conductividad eléctrica y térmica, y a menudo son utilizados como aislantes. Los cerámicos son fuertes y duros, aunque también muy frágiles y quebradizos. Las nuevas técnicas de procedimiento de procesamiento han conseguido que los cerámicos sean lo suficientemente resistente a la fractura para que puedan ser utilizados en aplicaciones de carga, como los impulsores en motores de turbina.Polímeros. Producidos mediante un proceso conocido como polimerización, esdecir, creando grandes estructuras moleculares a partir de moléculas orgánicas, lospolímeros incluyen el hule, los plásticos y muchos tipos de adhesivos. Los polímerostienen baja conductividad eléctrica y térmica, reducida resistencia y no son adecuadaspara utilizarse a temperaturas elevadas. Los polímeros termoplásticos, en los cualeslas largas cadenas moleculares no están conectadas de manera rígidas, tienen buenaductilidad y conformabilidad; Los polímeros termoestables son más resistentes,aunque más frágiles porque las cadenas moleculares están fuertemente enlazados. Lospolímeros se utilizan en muchas aplicaciones, incluyendo dispositivos electrónicos.Semiconductores. Aunque el silicio, el germanio y una variedad de compuestos como el GaAs son muy frágiles, resultan esenciales para aplicaciones electrónicas, de computadoras y de comunicaciones. La conductividad eléctrica de estos materiales pueden controlarse para su uso en dispositivos electrónicos como transistores, diodos y circuitos integrados. La información hoy en día se transmite por luz a través de sistemas de fibras ópticas; Los semiconductores, convierten las señales eléctricas en luz y viceversa, son componentes esenciales de estos sistemas.Materiales compuestos. Los materiales compuestos forman a partir de dos o másmateriales, produciendo propiedades que no se encuentran en ninguno de losmateriales de manera individual. El concreto, la madera contrachapada y la fibra devidrio son ejemplos típicos –aunque algo burdos- de materiales compuestos. Conmateriales compuestos podemos producir materiales ligeros, fuertes, dúctiles,resistentes a altas temperaturas, o bien, podemos producir herramientas de cortesduras y a la vez resistentes al impacto, que de otra manera se harían añicos. Losvehículos aéreos y aerospaciales modernos dependen de manera importante demateriales compuestos como los polímeros reforzados de fibra de carbono. Página 7 de 79
  • 8.  TEMAMETALES FERROSOS Y NO FERROSOSEl trabajo consiste en el desarrollo de diversos tipos de informaciones acerca delmaterial tratado, como lo son, sus características principales, sus usos, aplicaciones,propiedades, además hablaremos de las medidas utilizadas en dicho material para laprotección del medio ambiente.Definición:Los metales no ferrosos incluyen a todos los metales excepto al hierro.Su utilización no es tan masiva como los productos férreos (acero, hierro, fundición),pero tienen una gran importancia en la fabricación de gran cantidad de productos.Propiedades:Los metales no ferrosos y sus aleaciones, son en general resistentes a la corrosiónatmosférica y la oxidación. Pero no es esta la única buena cualidad, que los hacerecomendables para muchas aplicaciones, sino también la facilidad con que semoldean y mecanizan; la elevada resistencia mecánica en relación a su peso dealgunas aleaciones; la gran conductividad térmica y eléctrica, y también su bellaterminación desde el punto de vista decorativo.Clasificar las aleaciones no ferrosas en base a sus características, propiedades yaplicaciones. Resistencia Resistencia Costo Densidad a la tensión especifica Por libra Metal g/cm(3) (lb/plg(2)) (psi) (plg) (s) Aluminio 2.70 (0.097) 83,000 8.6x10 0.60 Berilio 1.85 (0.067) 55,000 8.2x10 300.00 Cobre 8.93 (0.322) 150,000 4.7x10 1.10 Plomo 11.36 (0.4109 10,000 0.2x10 0.35Magnesio 1.74 (0.0639 55,000 8.7x10 1.40 Níquel 8.90 (0.321) 180,000 5.6x10 4.10 Titanio 4.51 (0.163) 160,000 9.8x10 5.50Tungsteno 19.25 (0.695) 150,000 2.2x10 10.00 Zinc 7.13 (0.257) 75,000 2.9x10 0.55 Hierro 7.87 (0.284) 200,000 7.0x10 0.10 Página 8 de 79
  • 9.  Clasificación de los Metales FerrososEn la Argentina el encargado de ordenar y clasificar los metales y aleaciones es el InstitutoArgentino de Normalización (IRAM). Según la norma IRAM-IAS/v500-600.Los aceros se establecen según su correspondiente composición química (al carbono yaleados para construcciones mecánicas). La designación de los aceros según sucomposición química se realiza para los aceros al carbón y aleados con la palabra"IRAM" seguida de un numero de cuatro cifras y para algunos aceros aleados, de unnumero de cinco cifras. Las dos primeras cifras indican el tipo de acero.Las dos últimas para el numero de cuatro cifras y las tres cifras para el numero de cincocifras marcan el valor medio aproximado de los limites de contenido de carbonoexpresado en centésimas por ciento.Las letras B o L intercaladas luego de las dos primeras cifras indican el contenido deBoro o Plomo respectivamente.La norma IRAM emplea, a tal fin, números compuestos de cuatro o cinco cifras, segúnlos casos, cuyo ordenamiento caracteriza o individualiza un determinado acero. El significado de dicho ordenamiento es el siguiente: Primera cifra1 caracteriza a los aceros alcarbono Primera cifra2 caracteriza a los aceros alníquel Primera cifra3 caracteriza a los aceros alcromo-ní quel Primera cifra4 caracteriza a los aceros alm olibdeno Primera cifra5 caracteriza a los aceros alc rom o Primera cifra6 caracteriza a los aceros alcromo-va nadio Primera cifra7 caracteriza a los aceros altungsteno Primera cifra9 caracteriza a los aceros alsili cio- manganesoAclaramos que, si bien la primera cifra (elemento que le da su nombre a la aleación deacero) y las dos últimas (tenor de carbono) cumplen casi rigurosamente con loindicado precedentemente, no ocurre lo mismo con la intermedia (segunda y tercerasi son cinco), debido a que por necesidad o conveniencia se las elige, algunas veces,enforma arbitraria y de manera que el número completo defina perfectamente a untipode acero. Página 9 de 79
  • 10. En la clasificación IRAM se han determinado a los metales de mayor uso; es por elloque los aceros al carbono sólo tienen designación convencional para aquellos de hasta1 % y los cuaternarios (Cr-Ni, Cr-Mo, etc.) y complejos (Cr-Ni-Mo, etc.) noresponden en sus números, a los vistos, como se verifica en la tabla y ejemplossiguientes. Escuela Politécnica Gral. Manuel BelgranoCLASIFICACIÓN IRAM. Los metales no ferrosos se clasifican en tres grupos:Pesados: son aquellos cuya densidad es igual o mayor de 5 kg/dm³,Ligeros: su densidad esta comprendida entre 2 y 5 kg/dm³.Ultraligeros: su densidad es menor de 2 kg/dm³.CLASIFICACIÓN IRAM  Al CarbonoComunes o no aleados10xxCorte rápido11xx  Manganeso1,75 % Mn13xx  Cromo-Níquel1,25 % Ni; 0,65-0,80 % Cr31xx3,5 % Ni; 1,55 % Cr33xxResistentes al calor y a la corrosión303xx  Molibdeno0,25 % Mo40xx  Cromo-Molibdeno0,5-0,95 % Cr; 0,20-0,25 % Mo41xx  Níquel-Molibdeno1,55-1,8 % Ni; 0,2-0,25 % Mo46xx3,5 % Ni; 0,25 % Mo48xx  Níquel-Cromo-Molibdeno Página 10 de 79
  • 11. 1,8 % Ni; 0,5-0,8 % Cr; 0,25 %Mo43xx0,55 % Ni; 0,5 % Cr; 0,2 %Mo86xx0,55 % Ni; 0,5 % Cr; 0,25 %Mo87xx3,25 % Ni; 1,2 % Cr; 0,12 %Mo93xx0,45 % Ni; 0,4 % Cr; 0,12 %Mo94xx0,55 % Ni; 0,17 % Cr; 0,2 %Mo97xx1 % Ni; 0,8 % Cr; 0,25 %Mo98xx  CromoBajo Cr: 0,27 y 0,65 % Cr50xxBajo Cr: 0,8; 0,95 ó 1,05 % Cr51xxBajo Cr: 0,5 % Cr501xxMediano Cr: 1 % Cr511xxAlto Cr: 1,45 % Cr521xxResistente al calor y a la corrosión514xx515xx  Cromo-Vanadio0,95 % Cr; 0,15 % mín V Página 11 de 79
  • 12. También los aceros pueden ser identificados mediante colores según la norma IRAM 658.Metales no ferrosos pesados:Estaño (Sn)Características: se encuentra en la casiterita; su densidad es de 7,28 kg/dm³, su puntode fusión alcanza los 231ºC; tiene una resistencia a la tracción de 5 kg/mm²; en estadopuro tiene un color muy brillante, pero a temperatura ambiente se oxida y lo pierde; atemperatura ambiente es también muy maleable y blando, sin embargo en caliente esfrágil y quebradizo; por debajo de −18ºC se empieza a descomponer convirtiéndoseen un polvo gris, este proceso es conocido como peste del estaño; al doblarse se oyeun crujido denominado grito del estaño.Aleaciones: las más importantes son el bronce (cobre + estaño) y las soldadurasblandas(plomo + estaño con proporciones de este entre el 25% y el 90%)Aplicaciones: sus aplicaciones más importantes son la fabricación de hojalata yproteger alacero contra la oxidación.Cobre (Cu):Características: se encuentra en el cobre nativo, la calcopirita, la calcosina, lamalaquita y la cuprita;su densidad es de 8,9 kg/dm³; su punto de fusión de 1083ºC; suresistencia a la tracción es de 18kg/mm²; es muy dúctil, maleable, y posee una altaconductividad eléctrica y térmica.ALEACION: bronce (Cu + Zn) aplicaciones Grifos, tuerca y tornillosCUPRONIQUEL Cu+ Ni (40 a 50%) Monedas y contactos eléctricos.Níquel (Ni):Características: su densidad es 8,85 kg/dm³; su punto de fusión es de 1450ºC; tiene uncolor plateado brillante y se puede pulir fácilmente, es magnético, es muy resistente ala oxidación y a la corrosión.Aplicaciones y aleaciones:Ni + Cr + acero: se emplea para aceros inoxidablesEn aparatos de la industria químicaEn recubrimiento de metales por electrolisisWolframio (W):Características: su densidad es 19 kg/dm³; su punto de fusión de 3370ºCAplicaciones y aleaciones:Filamentos de bombillas incandescentes y fabricación de herramientas de corte paramaquinas.Cobalto (Co):Características: su densidad es de 8,6 kg/dm³, su punto de fusión 1490ºC; tienepropiedades análogas al níquel pero no es magnético Página 12 de 79
  • 13. Aleaciones y aplicaciones:Reemplea para endurecer aceros para herramientas (aceros rápidos) y comoelemento para la fabricación de metales duros (sinterización) empleados enherramientas de corte.Metales no ferrosos ligeros:Aluminio (Al):Características: se obtiene de la bauxita, su densidad es de 2,7 kg/dm³; su punto defusión de660ºC; y su resistencia a la tracción de 10 kg/mm² (el doble si esta laminadoo forjado); esmuy ligero e inoxidable; es buen conductor de la electricidad y del calor,pesa poco y es muymaleable y dúctil.Aleaciones y aplicaciones:Al + Mg Se emplea en aeronáutica y en automoción.Titanio (Ti): Características: se obtiene del rulito y de la limeñita; su densidad es de 4,45 kg/dm³;su punto de fusión 1800ºC; y su resistencia a la tracción de 100kg/mm²; es un metalblanco plateado que resiste mejor la corrosión y la oxidación que el acero; suspropiedades son análogas a las del acero con la propiedad que las conserva hasta los400ºCAleaciones y aplicaciones:Se emplea en la fabricación de estructuras y elementos de maquinas aeronáuticas(aleado con el 8% de aluminio); en la fabricación de herramientas de corte, aletas paraturbinas y en forma de oxido y pulverizado par la fabricación de pinturasantioxidantes y para el recubrimientos de edificios.Metales no ferrosos ultraligeros:Magnesio(Mg):Características: se obtiene de la carnalita, dolomita y magnesita; su densidad es de1,74kg/dm³; su punto de fusión de 650ºC; y su resistencia a la tracción de 18 kg/mm²;en estadoliquido o polvo es muy inflamable, tiene un color blanco parecido al de laplata, es maleable ypoco dúctil, es mas resistente que el aluminioAplicaciones y aleaciones:Se emplea en estado puro, tiene pocas utilidades, excepto en la fabricación deproductos pirotécnico y como desoxidante en los talleres de fundición de acero,también en aeronáutica. Página 13 de 79
  • 14. acero galvanizado (galvanized steel) Acero que ha sido recubierto con zinc para incrementar la resistencia a la corrosión.aceros al carbono simples (plain carbon steels) Tipos básicos de acero, los cuales contienen menos de 3% de elementos distintos al acero y carbono.aleación (allloy) Metal formado por dos o más materiales. Uno de estos materiales debe ser un metal.aleaciones de soldadura (soldering alloys) Aleaciones de metal que son derretidas a temperaturas relativamente bajas y utilizadas para unir piezas de metal.aluminio (aluminum) Metal blanco plateado que es suave, ligero y tiene una alta razón resistencia-peso.bronce (bronze) Aleación de cobre y estaño. El bronce ofrece un equilibrio de fuerza, resistencia al desgaste y resistencia a la corrosión.capa de óxido (oxide coating) Película protectora que se desarrolla en la superficie de un metal.cobalto (cobalt) Metal grisáceo y brillante que es quebradizo y duro, con propiedades magnéticas similares al hierro.cobre (copper) Metal rojizo que es muy dúctil, conductor eléctrico y térmico y resistente a la corrosión. El cobre suele utilizarse para hacer cables eléctricos.coeficiente de expansión térmica (coeficient of thermal expansion) Cambio en densidad que ocurre mientras un material cambia de temperatura. Un metal típicamente incrementa su volumen y decrece su densidad mientras se calienta.conductividad eléctrica (electrical conductivity) Habilidad de un metal para transportar una corriente eléctrica.conductividad térmica (thermal conductivity) Habilidad de un metal para conducir calor. Página 14 de 79
  • 15. ductilidad (ductility) Habilidad de un metal para ser estirado, extendido o formado sin romperse.estaño (tin) Metal blanco plateado que es muy suave y de poca resistencia. El estaño es utilizado en aleaciones para soldadura.hexagonal compacta (hexagonal close-packed) Estructura de cristal que contiene una colección de átomos que están compactados en forma de hexágono. Los metales con este tipo de estructura son muy difíciles de formar.latón (brass) Aleación de cobre y zinc. El estaño ofrece un equilibrio de conductividad eléctrica y térmica y resistencia.magnesio (magnesium) Metal blanco grisáceo, extremadamente ligero que es también quebradizo y tiene poca resistencia al desgaste.metal de enchapado (plating metal) Metal que es agregado como capa protectora para otro metal.metales ferrosos (ferrous metals) Metales en los cuales el hierro es el ingrediente principal.metales no ferrosos (nonferrous metal) Metales que no contienen hierro como ingrediente principal.mineral (ore) Estado natural e impuro de un metal.módulos de elasticidad (modulus of elasticity) Variables que describen la relación de tensión a deformación dentro de la región elástica del material. Describen la rigidez de un material.níquel (nickel) Metal blanco plateado que es bastante duro y maleable, con propiedades similares a las del hierro y el acero. El níquel es utilizado como metal de enchapado para el acero.plomo (lead) Metal blanco azulado que es muy suave y dúctil y es mal conductor de electricidad. El plomo es utilizado como una aleación para soldadura y para inhibir sonidos. Página 15 de 79
  • 16. razón resistencia-peso (strength-to-weight ratio) Relación entre la resistencia de un material y su peso. Los materiales que son ligeros pero también muy fuertes tienen una alta razón resistencia- peso.resistencia a la corrosión (corrosion resistance) Habilidad de un metal para soportar el deterioro y descomposición química que ocurre durante la exposición de la superficie a un ambiente en particular.resistencia a la fluencia (creep strength) Habilidad de un metal para soportar un peso o fuerza constante a elevadas temperaturas.superaleaciones (superalloys) Aleaciones que consisten en tres o más elementos, son muy costosas y están diseñadas para desempeñarse a altas temperaturas.titanio (titanium) Metal blanco plateado que tiene una alta razón resistencia-peso y es resistente a la corrosión. El titanio suele ser utilizado en aplicaciones aeroespaciales.tratamiento térmico (heat treatment) Procesos de calentamiento y enfriamiento controlado utilizados para cambiar la estructura de un material y alterar sus propiedades físicas y mecánicas.troquelado (die casting) Fundición de metal que es llevada a cabo al inyectar metal derretido a presión hacia el interior de una cavidad.zinc (zinc) Metal blanco azulado que es resistente a la corrosión y tiene un punto de fusión relativamente bajo. El zinc es utilizado como metal de enchapado para el acero.UL de México es una subsidiaria de UL, una organización independiente con más de unsiglo de experiencia en la evaluación de la seguridad de productos, entre las cuales seencuentra la certificación de productos con base en Normas Oficiales Mexicanas(NOM) y Normas Mexicanas (NMX).Materiales de cableado para dispositivosA diferencia de la mayor parte de categorías de cableado, el material de cableadopara dispositivos (AWM por sus siglas en inglés) es un componente reconocido que Página 16 de 79
  • 17. se usa en los productos finales con marca UL Listed o Classified. Los cables AWMson componentes que se instalan o se suministran desde las fábricas en equiposcompletos que se envían para su investigación, y no se suelen utilizar en unainstalación directa independiente de campo. La aceptación final del componentedependerá de su instalación y su uso con el equipo completo que se envíe a UL.Cable LANUL verifica los productos de cable LAN de acuerdo con distintas normas del sector.Los fabricantes de productos que participen en alguno de los programas de ensayode rendimiento de UL, deben establecer y mantener un programa de calidad quesiga las directrices de garantía de normas reconocidas como la ISO 9002, de la serieISO 9000 de la Organización internacional para la normalización.Plomo y cadmioUL ofrece tres opciones de análisis de calidad que se utilizan habitualmente paracumplir con los requisitos de las normativas medioambientales internacionales conrespecto al plomo y al cadmio. Los ensayos de UL se basan en métodos establecidospor las normativas europeas y por la U.S. Environmental Protection Agency (EPA,Agencia norteamericana de protección medioambiental).Cable de fibra ópticaUL realiza ensayos de los conductos y accesorios de instalación de cables de fibraóptica no conductores de conformidad con el Artículo 770 del National ElectricalCode (Código eléctrico nacional), y de los cables de los sistemas de comunicación deconformidad con el Artículo 800 de dicho código. El listado incluye longitudesflexibles, secciones rígidas, codos, curvas y conexiones como juntas de dilatación,adaptadores macho y hembra y acoplamientos. Los sistemas de conductosindividuales difieren según su diseño, por lo que sus piezas no se puedenintercambiar con conductos o accesorios de otros sistemas.Bornas Terminales en CobreCaracterísticas. Material en cobre electrolítico al 99.5%. Estañadas para prevenircorrosión. Deben aplicarse con herramienta de compresión. Barril totalmente selladopara evitar la entrada de humedad. Cumple norma UL 486 A/B. Barril largo y sincosturas. Página 17 de 79
  • 18.  TEMA Polímeros.Producidos mediante un proceso conocido como polimerización, es decir, creandograndes estructuras moleculares a partir de moléculas orgánicas, los polímerosincluyen el hule, los plásticos y muchos tipos de adhesivos. Los polímeros tienen bajaconductividad eléctrica y térmica, reducida resistencia y no son adecuadas parautilizarse a temperaturas elevadas. Los polímeros termoplásticos, en los cuales laslargas cadenas moleculares no están conectadas de manera rígidas, tienen buenaductilidad y conformabilidad; Los polímeros termoestables son más resistentes,aunque más frágiles porque las cadenas moleculares están fuertemente enlazados. Lospolímeros se utilizan en muchas aplicaciones, incluyendo dispositivos electrónicos.  CARACTERISTICAS Y PROPIEDADES DE LOS TERMOPLASTICOS. TERMOPLASTICOS:Un termoplástico es un plástico que, a temperatura ambiente, es plástico odeformable, se derrite cuando se calienta y se endurece en un estado vítreo cuando seenfría lo suficiente. La mayor parte de los termoplásticos son polímeros de alto pesomolecular, los cuales poseen cadenas asociadas por medio de débiles fuerzas VanderWaals (polietileno); fuertes interacciones dipolo-dipolo y enlace de hidrógeno, oincluso anillos aromáticos apilados (poliestireno). Los polímeros termoplásticosdifieren de los polímeros termoestables en que después de calentarse y moldearsepueden recalentarse y formar otros objetos, mientras que en el caso de lostermoestables o termoduros, después de enfriarse la forma no cambia y arden.Sus propiedades físicas cambian gradualmente si se funden y se moldean varias veces(historial térmico), generalmente disminuyen estas propiedades.Los más usados son: el polietileno (PE), el polipropileno (PP), el poliestireno (PS), elpolimetilmetacrilato (PMMA), el policloruro de vinilo (PVC), el politereftalato deetileno (PET), el teflón (o politetrafluoretileno, PTFE) y el nylon (un tipo depoliamida).Se diferencian de los termoestables (baquelita, goma vulcanizada) en que éstosúltimos no funden al elevarlos a altas temperaturas, sino que se queman, siendoimposible volver a moldearlos.Sus propiedades físicas cambian gradualmente si se funden y se moldean varias veces(historial térmico), generalmente disminuyen estas propiedades. Página 18 de 79
  • 19. Los más usados son: el polietileno (PE), el polipropileno (PP), el poliestireno (PS), elpolimetilmetacrilato (PMMA), el policloruro de vinilo (PVC), el politereftalato deetileno (PET), el teflón (o politetrafluoretileno, PTFE) y el nylon (un tipo depoliamida).Se diferencian de los termoestables (baquelita, goma vulcanizada) en que éstosúltimos no funden al elevarlos a altas temperaturas, sino que se queman, siendoimposible volver a moldearlos. Muchos de los termoplásticos conocidos pueden serresultado de la suma de varios polímeros, como es el caso del vinilo, que es unamezcla de polietileno y polipropileno.Un termoplástico es un plástico que, a temperatura ambiente, es plástico odeformable, se derrite cuando se calienta y se endurece en un estado vítreo cuando seenfría lo suficiente. La mayor parte de los termoplásticos son polímeros de alto pesomolecular, los cuales poseen cadenas asociadas por medio de débiles fuerzas Van derWaals (polietileno); fuertes interacciones dipolo-dipolo y enlace de hidrógeno, oincluso anillos aromáticos apilados (poliestireno). Los polímeros termoplásticosdifieren de los polímeros termoestables en que después de calentarse y moldearsepueden recalentarse y formar otros objetos, mientras que en el caso de lostermoestables o termoduros, después de enfriarse la forma no cambia y arden.Sus propiedades físicas cambian gradualmente si se funden y se moldean varias veces(historial térmico), generalmente disminuyen estas propiedades.  CARACTERISTICAS Y PROPIEDADES DE LOS TERMOFIJOSTERMOESTABLESLas resinas termoestables son aquéllas que cambian irreversiblemente bajo lainfluencia Del calor, de la luz, de agentes fotoquímicas y de agentes químicos, pasandode un material Fusible y soluble a otro no fusible e insoluble, por la formación de unretículo Tridimensional covalente. En el proceso reactivo de entrecruzamiento o decurado, las Cadenas poliméricas (reactivos termoplásticos o líquidos) reaccionanentre sí y, a la vez, Con un agente entrecruzado, formándose macromoléculasorientadas en todas las Direcciones y con numerosos enlaces covalentes entre ellas. Elretículo tridimensional Formado confiere al material curado unas propiedadesmecánicas, térmicas y de resistencia química muy elevadas que los hacen aptos paramúltiples aplicaciones. Las resinas termoestables, sobre todo las epoxi, las depoliéster insaturado y las de Poliuretano, son utilizadas en una amplia variedad deaplicaciones en las que actúan como matriz o fase continua de un material compuesto.Así sucede en los plásticos reforzadosEn general, los termoestables poseen una buenaestabilidad dimensional,Estabilidad térmica, resistencia química y propiedades eléctricas. Es por ello que losMateriales termoestables se aplican en múltiples campos, además de los nombradosAnteriormente, se pueden citar: Página 19 de 79
  • 20. o Aeroespacial: Componentes de misiles, alas, fuselajes, etc. o Aplicaciones domésticas: Interruptores, asas, etc. o Automoción: Piezas ligeras para sustituir metales, frenos, pinturas, etc. o Construcción: Espumas aislantes, techos, chapas para forrar paredes, pinturas, o Vestimenta: Botones, ropa tratada, etc. o Eléctrico: Cuadro conexiones, recubrimientos, etc. o Muebles: Puertas imitación madera, pantallas de lámparas, etc. o Médico: Rellenos dentales, implantes ortopédicos, etc. o Recreo: Raquetas tenis, barcas, etc. o Herramientas: Papel de lija, etc.  Características de los termoestablesLa reacción de curado es crucial en la utilización del material termoestable. Esimportante conocer perfectamente la naturaleza de la misma. El curado determoestables es complejo e incluye varias etapas. Empieza con la formación y elcrecimiento lineal de las cadenas que pronto empiezan a ramificarse y posteriormentea entrecruzarse. A medida que la reacción avanza, el peso molecular aumentarápidamente y varias cadenas se unen en un retículo de peso molecular Infinito.La transformación, que ocurre rápidamente y de forma irreversible, en la que elmaterial pasa desde un estado de líquido viscoso hasta un estado de gel elástico, quemarca el inicio de la aparición del retículo, suele llamarse punto de gel.La gelificación es característica de los termoestables y tiene una gran importancia enel Procesado. El punto de gel es crítico en la manipulación de los materialestermoestables, ya que a partir de este estado el material deja de fluir y no puede serprocesado. El Fenómeno de la gelificación ocurre en una etapa determinada delproceso reactivo y Depende de la funcionalidad, reactividad y estequiometria de lasespecies reactivas. La Gelificación no inhibe el proceso de curado (la velocidad dereacción puede no variar), por lo que no puede ser detectada por técnicas sensiblessolamente a la reacción química, como pueden ser la DSC y la TG. Después de lagelifícación, la reacción continúa hasta la formación de un retículo infinito, con unaumento sustancial de la densidad de entrecruzamiento, de la temperatura detransición vítrea y de las propiedades físicas últimas alcanzadas  CARACTERISTICAS Y PROPIEDADES DE LOS ELASTOMEROS.Los elastómeros son aquellos polímeros que muestran un comportamiento elástico. Eltérmino, que proviene de polímero elástico, es a veces intercambiable con el términogoma, que es más adecuado para referirse a vulcanizados. Cada uno de los monómerosque se unen entre sí para formar el polímero está normalmente compuesto decarbono, hidrógeno, oxígeno y/o silicio. Los elastómeros son polímeros amorfos quese encuentran sobre su temperatura de transición vítrea o Tg, de ahí esa considerable Página 20 de 79
  • 21. capacidad de deformación. A temperatura ambiente las gomas son relativamenteblandas (E~3MPa) y deformables. Se usan principalmente para cierres herméticos,adhesivos y partes flexibles. Comenzaron a utilizarse a finales del siglo XIX, dandolugar a aplicaciones hasta entonces imposibles (como los neumáticos de automóvil).  Tipos y nomenclaturaExisten muchas clasificaciones posibles de los numerosos tipos de elastómeros. Enprimer lugar se indica la clasificación más extendida, según la composición química,con su nomenclatura (norma ISO 1629). A continuación se presenta la clasificaciónsegún las propiedades a alta temperatura. Clasificación según su composición química  Grupo R (del inglés Rubber) - la cadena principal se compone de carbono e hidrógeno y contiene dobles enlaces o Caucho natural (NR) o Poliisopreno (IR, forma artificial del caucho natural) o Polibutadieno o Caucho estireno-butadieno (SBR) o Caucho butilo (IIR) o Caucho nitrilo (NBR) o Neopreno (CR)  Grupo M (del inglés Methylene) - su cadena principal sólo contiene átomos de carbono e hidrógeno y está saturada (no dobles enlaces) o Caucho etileno-propileno (EPM) o Caucho etileno-propileno-dieno (EPDM) o Caucho etileno-acetato de vinilo (EVM) o Caucho fluorado (FKM) o Caucho acrílico (ACM) o Polietileno clorado (CM) o Polietileno clorosulfurado (CSM)  Grupo N - contiene átomos de nitrógeno en la cadena principal o "Pebax", copolímero de poliamida y poliéster  Grupo O - contiene átomos de oxígeno en la cadena principal o Caucho de epiclorohidrina (ECO)  Grupo Q - contiene grupos siloxano en la cadena principal o Caucho de silicona (MQ)  Grupo U (de Uretano) - contiene átomos de nitrógeno, oxígeno y carbono en la cadena principal formando el grupo NCO (uretano) o Elastómeros de poliuretano (AU y EU)  Grupo T - contiene átomos de azufre en la cadena principal o Caucho de polisulfuro o "Thiokol" Página 21 de 79
  • 22. Prefijos  X indica presencia de grupos carboxilo (por ejemplo, XNBR)  C y B indican cauchos halogenados (por ejemplo, CIIIR y BIIR)  H indica caucho hidrogenado (por ejemplo, HNBR)  S, normalmente minúscula, indica polímero obtenido mediante un proceso en solución (por ejemplo, sSBR)  E ó EM, normalmente en minúsculas, indican polímero obtenido mediante un proceso en emulsión (por ejemplo, eSBR)  OE indica un polímero al que se ha añadido aceite (por ejemplo, OE-SBR)  Y suele indicar propiedades termoplásticas.Clasificación según su comportamiento a alta temperaturaElastómeros termoestablesAl calentarlos no cambian de forma y siguen siendo sólidos hasta que, por encima deuna cierta temperatura, se degradan. La mayoría de los elastómeros pertenecen a estegrupoElastómeros termoplásticosAl elevar la temperatura se vuelven blandos y moldeables. Sus propiedades nocambian si se funden y se moldean varias veces. Este tipo de materiales esrelativamente reciente.  TEMA CERAMICOSLos materiales cerámicos son generalmente frágiles o vidriosos. Casi siempre sefracturan ante esfuerzos de tensión y presentan poca elasticidad, dado que tienden aser materiales porosos. Los poros y otras imperfecciones microscópicas actúan comoentallas o concentradores de esfuerzo, reduciendo la resistencia a los esfuerzosmencionados.El módulo de elasticidad alcanza valores bastante altos del orden de 311 GPa en elcaso del Carburo de Titanio (TiC). El valor del módulo de elasticidad depende de latemperatura, disminuyendo de forma no lineal al aumentar ésta.Estos materiales muestran deformaciones plásticas. Sin embargo, debido a la rigidezde la estructura de los componentes cristalinos hay pocos sistemas de deslizamientospara dislocaciones de movimiento y la deformación ocurre de forma muy lenta. Conlos materiales nocristalinos (vidriosos), la fluidez viscosa es la principal causa de ladeformación plástica, y también es muy lenta. Aun así, es omitido en muchasaplicaciones de materiales cerámicos. Página 22 de 79
  • 23.  COMPORTAMIENTO REFRACTORIOAlgunos materiales cerámicos pueden soportar temperaturas extremadamente altassin perder su solidez. Son los denominados materiales refractarios. Generalmentetienen baja conductividad térmica por lo que son empleados como aislantes. Porejemplo, partes de loscohetes espaciales son construidos de azulejos cerámicos queprotegen la nave de las altas temperaturas causadas durante la entrada a la atmósfera.Por lo general los materiales cerámicos presentan un buen comportamiento a altatemperatura mientras que pueden sufrir roturas por choque térmico a temperaturasinferiores.  Termofluencia  Choque térmicoCONDUCTIVIDADLos mecanismos de conductividad difieren entre los tres estados de la materia. Porejemplo en los sólidos los átomos como tal no son libres de moverse y laconductividad se debe a los electrones. En los metales existen electrones cuasi-libresque se pueden mover muy libremente por todo el volumen, en cambio en los aislantes,muchos de ellos son sólidos iónicos, apenas existen electrones libres y por esa razónson muy malos conductores.las determinaciones de la conductividad reciben el nombre de determinacionesconductométricas y tienen muchas aplicaciones como, por ejemplo:En la electrólisis, ya que el consumo de energía eléctrica en este proceso depende engran medida de ella.En los estudios de laboratorio para determinar el contenido de sal de variassoluciones durante la evaporación del agua (por ejemplo en el agua de calderas o en laproducción de leche condensada).En el estudio de las basicidades de los ácidos, puesto que pueden ser determinadaspor mediciones de la conductividad.Para determinar las solubilidades de electrólitos escasamente solubles y para hallarconcentraciones de electrólitos en soluciones por titulación.La base de las determinaciones de la solubilidad es que las soluciones saturadas deelectrólitos escasamente solubles pueden ser consideradas como infinitamentediluidas. Midiendo la conductividad específica de semejante solución y calculando laconductividad equivalente según ella, se halla la concentración del electrólito, es decir,su solubilidad.COMPORTAMIENTO ELECTRICOUna de las áreas de mayores progresos con la cerámica es su aplicación a situacioneseléctricas, donde pueden desplegar un sorprendente conjunto de propiedades.  Aislamiento eléctrico y su comportamientoLa mayoría de los materiales cerámicos no son conductores de cargas móviles, por loque no son conductores de electricidad. Esto se debe a que los enlaces iónico y Página 23 de 79
  • 24. covalente restringen la movilidad iónica y electrónica, es decir, son buenos aislanteseléctricos. Cuando son combinados con fuerza, permite usarlos en la generación deenergía y transmisiónLas líneas de alta tensión son generalmente sostenidas por torres de transmisión quecontienen discos de porcelana, los cuales son lo suficientemente aislantes como pararesistir rayos y tienen la resistencia mecánica apropiada como para sostener loscables.Una sub-categoría del comportamiento aislante es el dieléctrico. Un materialdieléctrico mantiene el campo magnético a través de él, sin inducir pérdida de energía.Esto es muy importante en la construcción de condensadores eléctricos.  SuperconductividadBajo ciertas condiciones, tales como temperaturas extremadamente bajas, algunascerámicas muestran superconductividad. La razón exacta de este fenómeno no esconocida, aunque se diferencian dos conjuntos de cerámica superconductora.CONDUCTIVIDAD ELECTRICALa conductividad eléctrica es la capacidad de un cuerpo o medio para conducir lacorriente eléctrica, es decir, para permitir el paso a través de él de partículas cargadas,bien sean los electrones, los transportadores de carga en conductores metálicos osemimetálicos, o iones, los que transportan la carga en disoluciones de electrolitos.Los mecanismos de conductividad difieren entre los tres estados de la materia. Porejemplo en los sólidos los átomos como tal no son libres de moverse y laconductividad se debe a los electrones. En los metales existen electrones cuasi-libresque se pueden mover muy libremente por todo el volumen, en cambio en los aislantes,muchos de ellos son sólidos iónicos, apenas existen electrones libres y por esa razónson muy malos conductoresCONDUCTIVIDAD TERMICALa conductividad térmica es una propiedad física de los materiales que mide lacapacidad de conducción de calor. En otras palabras la conductividad térmica estambién la capacidad de una sustancia de transferir la energía cinética de susmoléculas a otras moléculas adyacentes o a substancias con las que está en contacto.En el Sistema Internacional de Unidades la conductividad térmica se mide enW/(K·m).También se lo expresa en J/(s·°C·m)CONDUCTIVIDAD TERMICA EN LOS MATERIALESEs una propiedad de los materiales que valora la capacidad de transmitir el calor através de ellos. Es elevada en metales y en general en cuerpos continuos, es bajaen polímeros, y muy baja en algunos materiales especiales como la fibra de vidrio, quese denominan por ello aislantes térmicos. Para que exista conducción térmica hacefalta una sustancia, de ahí que es nula en el vacíoideal, y muy baja en ambientes dondese ha practicado un vacío bajo.En algunos procesos industriales se busca maximizar la conducción de calor, bienutilizando materiales de alta conductividad, bien configuraciones con una gran área decontacto, o ambas cosas. Ejemplos de esto son los disipadores y los intercambiadores Página 24 de 79
  • 25. de calor. En otros casos el efecto buscado es justo el contrario, y se desea minimizar elefecto de la conducción, para lo que se emplean materiales de baja conductividadtérmica, vacíos intermedios (ver termo), y se disponen en configuraciones con pocoárea de contacto.La transferencia de la energía de colisión entre el nitrógeno y el dióxido de carbonoinduce una excitación vibratoria del dióxido de carbono con la suficiente energía paraimpulsar la inversión de población deseada para el funcionamiento del lásergenerando la conductividad térmica.  TEMAMateriales compuestosEn ciencia de materiales reciben el nombre de materiales compuestos aquellosmateriales que se forman por la unión de dos materiales para conseguir lacombinación de propiedades que no es posible obtener en los materiales originales.Estos compuestos pueden seleccionarse para lograr combinaciones poco usuales derigidez, resistencia, peso, rendimiento a alta temperatura, resistencia a la corrosión,dureza o conductividad [1]. Los materiales compuestos que cumplen las siguientescaracterísticas:  Están formados de 2 o más componentes distinguibles físicamente y separables mecánicamente.  Presentan varias fases químicamente distintas, completamente insolubles entre sí y separadas por una interfase.  Sus propiedades mecánicas son superiores a la simple suma de las propiedades de sus componentes (sinergia). Página 25 de 79
  • 26. No pertenecen a los materiales compuestos aquellos materiales polifásicos, como lasaleaciones metálicas,En las que mediante un tratamiento térmico se cambian la composición de las fasespresentesEstructura:Aunque existe una gran variedad de materiales compuestos, en todos sepueden distinguir las siguientes partes: Agente reforzante: es una fase de carácter discreto y su geometría es fundamental a la hora de definir las propiedades mecánicas del material. Fase matriz o simplemente matriz: tiene carácter continuo y es la responsable de las propiedades físicas y químicas. Transmite los esfuerzos al agente reforzante. También lo protege y da cohesión al material.Definición Se entiende por materiales compuestos aquellos formados por dos o más materiales distintos sin que se produzca reacción química entre ellos. En todo material compuesto se distinguen dos componentes: la MATRIZ, componente que se presenta en fase continua, actuando como liganteel REFUERZO, en fase discontinua, que es el elemento resistente.Ejemplos sencillos y conocidos por todos de materiales compuestos son el hormigón ylos neumáticos. Aquí, sin embargo, nos centraremos en el estudio de los llamadosMATERIALES COMPUESTOS AVANZADOS, que son los que se utilizan para lafabricación de elementos estructurales.ClasificaciónDurezaLa dureza de los materiales compuestos se incrementa con la cantidad de precipitadosde esta fase, la cual esta en función del contenido de cobre en el aluminio como semuestra en la Tabla I. La dureza máxima obtenida fue con la composición ´on eutéctica(Al-33Cu wt. %), obteniendo una dureza Vickers de 392, mientras que los compuestoscon aluminio puro alcanzaron una dureza de 225Hv. Para los compuestos AlMgx/TiCla dureza máxima obtenida fue de 340 la cual corresponde a los compuestos Al-20Mg/TiC. Los compuestos Mg/TiC presentaron la menor dureza con solamente187Hv. La fracción volumétrica de la fase refuerzo en todos los compuestos fue lamisma (56 %), por lo tanto los cambios Página 26 de 79
  • 27. TABLA I. Dureza y modulo de elasticidad de los materiales compuestos en función delcontenido de Cu y Mg en el aluminio. Compuesto Dureza (Vicker’s) Modulo de elasticidad (GPa) Al-1Mg/TiC 262.2 170.5 Al-4Mg/TiC 285.3 164.3 Al-8Mg/TiC 315.1 160.0 Al-20Mg/TiC 340.0 150.5 Al-1Cu/TiC 257.0 172.1 Al-4Cu/TiC 263.5 174.3 Al-8Cu/TiC 291.6 187.0 Al-20Cu/Ti C 354.5 194.5 Al-33Cu/TiC 392.5 179.8 Al/TiC 225 170 Mg/TiC 187 130del valor de dureza son función de la composición de la matriz. De forma similar en laTabla I se muestra el efecto de los elementos aislantes en el modulo de elasticidad delos materiales compuestos. El modulo de elasticidad de los materiales compuestosAlMgx/TiC decrece ligeramente con el incremento del Mg en el aluminio, lo cual estade acuerdo con los resultados reportados en la literatura [12]. Ası el modulo deelasticidad de los compuestos Al/TiC decrece con la adición del Mg desde 170 GPahasta 130 GPa, correspondiente a los compuestos Mg/TiC. Por el contrario, el modulode elasticidad de los compuestos AlCux/TiC se incrementa con el contenido de Cuhasta alcanzar un máximo de 195 GPa para los compuestos Al-20Cu/TiC paradespu´es decrecer ligeramenteen la composición eutéctica .También se llev´o a cabo la estimaci´on del modulo deelasticidad por medio de la ecuación de Halpin Tsai [13,14], la cual predice el modulode elasticidad de manera aproximada para los compuestos reforzados con partículas.Los resultados de esta estimación se muestran en la Fig. 5.Debido a que el modulo de elasticidad de los compuestos de matriz metálica es unapropiedad que depende principalmente de la cantidad de refuerzo, la cual fueconstante, por lo tanto el cambio de esta propiedad fue mínimo con la composición Página 27 de 79
  • 28. de la matriz.TENSIONUno de los efectos a que esta sometido es la concentración de tensiones y esta esgenerada por una discontinuidad en el material, las discontinuidades pueden tenermuchas formas sin embargo las más comunes son circulares o elípticas así que laconcentración de tensiones para materiales compuestos depende de varios factores.Entre los principales factores se encuentra:El tipo de material que se esta utilizando • Isotropito • AnisotrópicoLa forma geométrica de la discontinuidad • Circular • Elíptica • IrregularEl esfuerzo a que este sometido el material • Tensión • Compresión • Corte • Momento flectorLa concentración de tensiones es la discontinuidad en la distribución de tensiones quese produce en la sección de una pieza en la que tiene lugar alguna discontinuidadgeométrica o de la carga aplicada, tal como un taladro, un cambio de sección, unacarga concentrada, etc.En los puntos de la sección cercanos a la discontinuidad los modelos simplificados deResistencia de Materiales no son válidos para el cálculo exacto del valor real de latensión en dicho puntos. La tensión máxima real en las proximidades delconcentrador se puede calcular como el producto de la teórica, calculada con elmodelo simplificado, multiplicada por un cierto factor, denominado factor teórico deconcentración de tensiones (Kt), denominado teórico por el hecho de que sólodepende de la configuración geométrica y no del material.COMPRECIONEl moldeo por compresión es un proceso de conformado de piezas en el que elmaterial, generalmente un polímero, es introducido en un molde abierto al que luegose le aplica presión para que el material adopte la forma del molde y calor para que elmaterial reticule y adopte definitivamente la forma deseada. Página 28 de 79
  • 29. En algunos casos la reticulación es acelerada añadiendo reactivos químicos, porejemplo peróxidos. Se habla entonces de moldeo por compresión con reacción química.También se utiliza este proceso con materiales compuestos, por ejemplo plásticosreforzados con fibra de vidrio. En este caso el material no reticula sino que adopta unaforma fija gracias a la orientación imprimida a las fibras durante la compresión.El moldeo por compresión se utiliza en forma común para procesar compuesto demadera y plástico, obteniendo un material económico y durable que generalmente seusa en techos, pisos y perfiles en diseño de jardines. El moldeo por compresión es elmétodo menos utilizado en obtención de piezasMoldeo por compresiónEl moldeo por compresión es el método más difundido para la producción decompuestos de madera y plástico, múltiples piezas automotrices internas (piezas queno están expuestas a la vista tanto en interiores como exteriores del automóvil) sonhechas de este compuesto y moldeadas por compresión, en esta técnica son utilizadascomúnmente fibras naturales (como jute o henequén) además de la harina de maderaUn polímero no es más que una sustancia formada por una cantidad finita demacromoléculas que le confieren un alto peso molecular que es una característicarepresentativa de esta familia de compuestos orgánicos. Posteriormenteobservaremos las reacciones que dan lugar a esta serie de sustancias, no dejando delado que las reacciones que se llevan a cabo en la polimerización son aquellas que sonfundamentales para la obtención de cualquier compuesto orgánico. El almidón, lacelulosa, la seda y el ADN son ejemplos de polímeros naturales, entre los más comunesde estos y entre los polímeros sintéticos encontramos el nailon, el polietileno y labaquelita.  TEMASEMICONDUCTORESSon relativamente invisibles pero su impacto social es del mismo orden, la electrónicade estado sólido esta revolucionado a la misma tecnología, un grupo relativamentepequeño de elementos y compuestos tienen una propiedad eléctrica importante, lasemiconduccion, en la cual ni son buenos conductores eléctricos ni son buenosaisladores eléctricos. En vez de ello, su capacidad de conducción de electricidad esintermedia.El sistema de clasificación eléctrica nos conduce a una quinta categoría de materiales,técnicos los semiconductores que por lo general, no se ajustan en cualquiera de loscuatro tipos de materiales estructurados basados en el lanzamiento atómico.Hay tres elementos semiconductores que forman la columna IVA y son una especie defrontera entre los elementos no metálicos y metálicos. El si el ge y el Sn se usan mucho Página 29 de 79
  • 30. como semiconductores elementales, son ejemplos excelentes de esta clase demateriales.El control preciso de pureza química permite controlar exactamente sus propiedadeselectrónicas. A medida que se han desarrollado técnicas para producir variaciones depureza química en pequeñas zonas, se han pedido producir variaciones de purezaquímica en pequeñas zonas, se han podido producir complicados circuitoselectrónicos en su superficie seccionalmente diminutos, estos microcircuitos son basede la revolución actual de la tecnología.Unos ejemplos de los compuestos semiconductores.Arsenio de galio que se emplea como rectificador para altas temperaturas, y materialde cristales de laser.Sur furo de cadmió que se emplea como material de costo relativamente bajo en lasceldas solares, para convertir la energía solar en energía eléctrica útil.Estos diversos compuestos presentan semejanzas con los compuestos cerámicos queal agregarle las impurezas adecuadas, algunas de las cerámicas presentancomportamientos semiconductores.Algunas de las propiedades eléctricas principales d los semiconductores son:*Movilidad del electrón,*densidad del electrón de conducción a temperatura ambiente.*la fragilidad es lo opuesto a la dureza, los materiales frágiles se fracturan por golpes,pero pueden resistir presiones constantes. Esta propiedad es algunas veces llamadafragilidad en frio o en caliente. Dependiendo de las condiciones, un material frágil atemperatura normal se dice que es quebradizo.Un semiconductor es una sustancia que se comporta como conductor o como aislantedependiendo de diversos factores, como por ejemplo el campo eléctrico o magnético,la presión, la radiación que le incide, o la temperatura del ambiente en el que seencuentre. Los elementos químicos semiconductores de la tabla periódica se indican en la tabla adjunta. Electrones en Elemento Grupo la última capa Cd 12 2 e- Al, Ga, B, In 13 3 e- Si, C, Ge 14 4 e- P, As, Sb 15 5 e- Se, Te, (S) 16 6 e- Página 30 de 79
  • 31. Tipos de semiconductores Semiconductores intrínsecos Es un cristal de silicio o Germanio que forma una estructura tetraédrica similar a la del carbono mediante enlaces covalentes entre sus átomos, en la figura representados en el plano por simplicidad. Cuando el cristal se encuentra a temperatura ambiente algunos electrones pueden absorber la energía necesaria para saltar a la banda de conducción dejando el correspondiente hueco en la banda de valencia (1). Las energías requeridas, a temperatura ambiente, son de 0,7 eV y 0,3 eV para el silicio y el germanio respectivamente.Obviamente el proceso inverso también se produce, de modo que los electronespueden caer, desde el estado energético correspondiente a la banda de conducción, aun hueco en la banda de valencia liberando energía. A este fenómeno se le denominarecombinación. Sucede que, a una determinada temperatura, las velocidades decreación de pares e-h, y de recombinación se igualan, de modo que la concentraciónglobal de electrones y huecos permanece invariable. Siendo "n" la concentración deelectrones (cargas negativas) y "p" la concentración de huecos (cargas positivas), secumple que: ni = n = psiendo ni la concentración intrínseca del semiconductor, función exclusiva de latemperatura. Si se somete el cristal a una diferencia de potencial se producen doscorrientes eléctricas. Por un lado la debida al movimiento de los electrones libres de labanda de conducción, y por otro, la debida al desplazamiento de los electrones en labanda de valencia, que tenderán a saltar a los huecos próximos (2), originando unacorriente de huecos con 4 capas ideales y en la dirección contraria al campo eléctricocuya velocidad y magnitud es muy inferior a la de la banda de conducción.Semiconductores extrínsecosSi a un semiconductor intrínseco, como el anterior, se le añade un pequeño porcentajede impurezas, es decir, elementos trivalentes o pentavalentes, el semiconductor sedenomina extrínseco, y se dice que está dopado. Evidentemente, las impurezasdeberán formar parte de la estructura cristalina sustituyendo al correspondienteátomo de silicio. Hoy en dia se han logrado añadir impurezas de una parte por cada 10millones, logrando con ello una modificación del material. Página 31 de 79
  • 32. Semiconductor tipo NUn Semiconductor tipo N se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado añadiendoun cierto tipo de átomos al semiconductor para poder aumentar el número deportadores de carga libres (en este caso negativos o electrones).Cuando se añade el material dopante aporta sus electrones más débilmentevinculados a los átomos del semiconductor. Este tipo de agente dopante es tambiénconocido como material donante ya que da algunos de sus electrones.El propósito del dopaje tipo n es el de producir abundancia de electrones portadoresen el material. Para ayudar a entender cómo se produce el dopaje tipo n considérese elcaso del silicio (Si). Los átomos del silicio tienen una valencia atómica de cuatro, por loque se forma un enlace covalente con cada uno de los átomos de silicio adyacentes. Siun átomo con cinco electrones de valencia, tales como los del grupo 15 de la tablaperiódica (ej. fósforo (P), arsénico (As) o antimonio (Sb)), se incorpora a la redcristalina en el lugar de un átomo de silicio, entonces ese átomo tendrá cuatro enlacescovalentes y un electrón no enlazado. Este electrón extra da como resultado laformación de "electrones libres", el número de electrones en el material superaampliamente el número de huecos, en ese caso los electrones son los portadoresmayoritarios y los huecos son los portadores minoritarios. A causa de que los átomoscon cinco electrones de valencia tienen un electrón extra que "dar", son llamadosátomos donadores. Nótese que cada electrón libre en el semiconductor nunca estálejos de un ion dopante positivo inmóvil, y el material dopado tipo N generalmentetiene una carga eléctrica neta final de cero.Semiconductor tipo PUn Semiconductor tipo P se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado, añadiendoun cierto tipo de átomos al semiconductor para poder aumentar el número deportadores de carga libres (en este caso positivos o huecos).Cuando se añade el material dopante libera los electrones más débilmente vinculadosde los átomos del semiconductor. Este agente dopante es también conocido comomaterial aceptor y los átomos del semiconductor que han perdido un electrón sonconocidos como huecos.El propósito del dopaje tipo P es el de crear abundancia de huecos. En el caso delsilicio, un átomo tetravalente (típicamente del grupo 14 de la tabla periódica) se leune un átomo con tres electrones de valencia, tales como los del grupo 13 de la tablaperiódica (ej. Al, Ga, B, In), y se incorpora a la red cristalina en el lugar de un átomo desilicio, entonces ese átomo tendrá tres enlaces covalentes y un hueco producido quese encontrara en condición de aceptar un electrón libre. Página 32 de 79
  • 33. UNIDAD 2 PRUEBAS DESTRUCTIVAS El propósito de la segunda unidad de la asignatura de pruebas destructivas delos Materiales es identificar y conocer los tipos de pruebas destructivas a losmateriales mediante la ejecución de ensayos de acuerdo a la normatividad vigentepara verificar el cumplimiento de las especificaciones de la probeta. OBJETIVO Y CRITERIOS DE APRENDIZAJEIdentificar los conceptos de un ensayo de tensión y compresión.Identificar las normas ISO, ASTM y UL que aplican a estos ensayos.Identificar los tipos de ensayo de dureza:- ROCKWELL- BRINEL- VICKERSDescribir el método de ensayo de impacto. Página 33 de 79
  • 34.  TEMAENSAYO DE TENCIÒN Y COMPRESIÒNEl ensayo de compresión es un ensayo técnico para determinar la resistencia de unmaterial o su deformación ante un esfuerzo de compresión. En la mayoría de los casosse realiza con hormigones y metales (sobre todo aceros), aunque puede realizarsesobre cualquier material.  Se suele usar en materiales frágiles.  La resistencia en compresión de todos los materiales siempre es mayor o igual que en tracción.Se realiza preparando probetas normalizadas que se someten a compresión en unamáquina universal.Los terminos ensayo de tension y ensayo de comprension se usan normalmente a lahora de hablar de ensayos en los cuales una probeta preparada es sometida a unacarga monoaxial gradualmente creciente (estatica ) hasta que ocurre la falla. En unensayo de tensión simple, la operacion se realiza sujetando los extremos opuestos dela pieza de material y separandolos. En un ensayo de comprension, se lograsometiendo una pieza de material a una carga en los extremos que produce una accionaplastante. En un ensayo de tension, la probeta se alarga en una direccion paralela a lacarga aplicada; en un ensayo de comprension, la pieza se acorta. Dentro de los limitesde la practicabilidad , la resultante de la carga se hace coincidiendo con el ejelongitudinal de la probeta.Exceptuando algunas piezas de ensayo arbitrariamente formadas, las probetas soncilindricas o prismaticas en su forma y de seccion transversal constante a lo largo deltramo dentro del cual las mediciones se toman. Las probetas en comprension quedanlimitadas a una longitud tal que el flambeo debido a la accion columnar no constituyaun factor.Los ensayos estaticos de tension y de comprension son los mas realizados, ademas deser los mas simples de todos los ensayos mecanicos. Estos ensayos implican lanormalizacion de las probetas con respecto a tamano, forma y metodo de preparaciony la de los procedimientos de ensayo. El ensayo de tension es el apropiado para usogeneral en el caso de la mayoria de los metales y aleaciones no ferrosos, fundidos,laminados o forjados; para los materiales quebradizos ( mortero, concreto, ladrillo,ceramica, etc) cuya resistencia a la tension es baja, en comparacion con la resistencia ala comprension, el ensayo de comprension es mas significativo y de mayor aplicacion.Requerimientos para probetas de tension: Aunque ciertos requerimientosfundamentales pueden establecerse y ciertas formas de probeta se acostumbran usarpara tipos particulares de ensayos, las probetas para ensayos de tension se hacen enuna variedad de formas. La seccion transversal de la probeta es redonda, cuadrada o Página 34 de 79
  • 35. rectangular. Para los metales, si una pieza de suficiente grueso puede obtenerse de talmanera que pueda ser facilmente maquinada, se usa comunmente una probetaredonda; para laminas y placas en almacenamiento se emplea una probeta plana. Laporcion central del tramo es usualmente (no siempre), de seccion menor que losextremos para provocar que la falla ocurra en una seccion donde los esfuerzos noresulten afectados por los dispositivos de sujecion. La nomenclatura tipica para lasprobetas de tension se puede ver en el siguiente dibujo; el tramo de calibracion es eltramo marcado sobre el cual se toman las mediciones de alargamiento oextensometro.La forma de los extremos debe ser adecuada al material, y tal, que ajuste debidamenteen el dispositivo de sujecion a emplear. Los extremos de las probetas redondaspueden ser simples, cabeceados, o roscados. La relacion entre el diametro o ancho delextremo y el diametro o ancho de la seccion reducida, es determinada en gran partepor la costumbre, aunque para los materiales quebradizos es importante tener losextremos suficientemente grandes para evitar la falla debida a la combinacion delesfuerzo axial y los esfuerzos debidos a la accion de las mordazas. Una probeta debeser simetrica con respecto a un eje longitudinal a toda su longitud, para evitar laflexion durante la aplicacion de la carga; en el siguiente dibujo se puede ver losdefectos comunes en la preparacion de probetas planas.Dispositivos de montaje: La funcion de este dispositivo consiste en transmitir la cargadesde los puentes de la maquina de ensaye hasta la probeta. El requerimiento esencialde este, es que la carga sea transmitida axialmente a la probeta; esto implica que loscentros de accion de las mordazas esten alineados al principio y durante el progresodel ensayo, y que no se introduzca ninguna flexion o torsion por la accion de lasmordazas. Ademas el dispositivo debe estar adecuadamente disenado para soportarlas cargas y no debe aflojarse durante un ensayo.Realizacion de ensayosSi han de tomarse mediciones de alargamiento, el tramo de la calibracion es marcadoo trazado. Sobre probetas de metal ductil de tamano ordinario, esto se hace con unpunzon de centros; pero sobre laminas delgadas, o material quebradizo, deben usarserayas finas. En cualquier caso, las marcas deben ser muy ligeras para no danar elmetal, influyendo asi en la ruptura. Cuando se debe realizar mucho trabajo, se usaocasionalmente una perforadora con punzon doble o multiple.Antes de usar una maquina de ensaye por primera vez, el operador debefamiliarizarse con la maquina; antes de poner una probeta en una maquina debecomprobarse que el dispositivo de carga de la maquina de la inclinacion de carga 0 yse hagan los ajustes si fuese necesario.Cuando se coloca una probeta en una maquina, el dispositivo de sujecion deberevisarse para cerciorarse de que funcione debidamente. La velocidad del ensaye nodebe ser mayor que aquella de la cual las lecturas de carga y otras pueden tomarse Página 35 de 79
  • 36. con el grado de exactitud deseado; los metodos para especificar las velocidades deensaye varian.No hay datos disponibles en que basar cualquier regla simple para transferir lasvelocidades del puente a la velocidad de aplicacion de carga, aunque un factor o“modulo” de transferencia para una maquina particular de ensaye puededeterminarse experimentalmente. Mas de un 50% de los laboratorios involucrados enuna practica realizada, usaban velocidades de carga dentro de los limites de 10 a 70kips/ plg2 por minuto (abreviatura de kilopound, kilolibra; su equivalente en espanoles klb, 1000 libras ). Algunos usaban velocidades de carga hasta 1000 kips/ plg2 porminuto para el acero; una maxima velocidad de carga de 100 kips/plg2 por minuto hasido sugerida para determinaciones del punto de cadencia de los materiales metalicos.Despues de que la probeta ha fallado, se le retira de la maquina de ensaye, y si serequieren valores de alargamiento, los extremos rotos de una probeta se juntan y semide la distancia entre los puntos de referencia con una escala o un separados hasta el0,01 plg mas cercano. El diametro de la seccion mas pequena se puede calibrarpreferiblemente con un separador micrometrico equipado con un huso puntiagudo yun yunque o tas, para determinar la duracion del area.El ensayo a la traccion. Ordinariamente las maquinas de ensayo a traccion estanprovistas de un dispositivo que traza automaticamente el diagrama de ensayorepresentando la relacion entre la capa P y la extension ¥ä de la muestra. Estediagrama indica importantes caracteristicas del material; el acero con alto contenidode carbono es relativamente quebradizo y este sigue la ley de Hooke hasta un valorelevado de tension y luego se fractura con un pequeno alargamiento. El punto defluencia es una caracteristica muy importante para el acero estructural; a la tensiondel punto de fluencia, la muestra se alarga una magnitud considerable sin aumento decarga. Durante la extension de una muestra de acero despues de rebasado el punto defluencia, el material se endurece y la tension necesaria para le extension de la barraaumenta.Normalización de MaterialesPara hablar de la normatividad de los ensayos se tiene que es una norma, acontinuación se explica.La normalización es una actividad universal encaminada a establecer solucionestécnicas repetitivas; esta actividad consiste en la elaboración, difusión y aplicación denormas.Ofrece a la sociedad importantes beneficios, al facilitar la adaptabilidad de losproductos, procesos y servicios a los fines a los que se destinan, protegiendo la salud yel medio ambiente. Página 36 de 79
  • 37. ¿Qué es una norma?Las normas son documentos técnicos con las siguientes características:Contienen especificaciones técnicas de aplicación.Son elaborados por consenso de las partes interesadas:FabricantesAdministracionesAgentes Sociales, etc.Están basados en los resultados de la experiencia y el desarrollo tecnológico.Son aprobados por un organismo nacional, regional o internacional de normalizaciónreconocido.Las normas ofrecen un lenguaje común de comunicación entre las empresas, elgobierno y los usuarios y consumidores, establecen un equilibrio socioeconómicoentre los distintos agentes que participan en las transacciones comerciales, base decualquier economía de mercado, y son un patrón necesario de confianza entre clientey proveedor.Ventajas de la NormalizaciónPara los fabricantes:Reglamenta variedades y tipos de productos.Disminuye el volumen de existencias en almacén y los costos de producción.Mejora la gestión y el diseño.Agiliza el tratamiento de los pedidos.La comercialización de los productos y su exportación.Simplifica la gestión de compras.Para los consumidores:*Establece niveles de calidad y seguridad de los productos y servicios.*Informa de las características del producto.*Facilita la comparación entre diferentes ofertas.Para el gobierno:Simplifica la elaboración de textos legales.políticas de calidad, medioambientales y de seguridad.Ayuda al desarrollo económico.Agiliza el comercio. Página 37 de 79
  • 38. ¿Qué se normaliza?El campo de actividad de las normas es tan amplio como la propia diversidad deproductos o servicios, incluidos sus procesos de elaboración.Así, se normalizan los Materiales (plásticos, acero, papel, etc.), los Elementos yProductos (tornillos, televisores, herramientas, tuberías, etc.), las Máquinas yConjuntos(motores, ascensores, electrodomésticos, etc.), Métodos de Ensayo, TemasGenerales medio ambiente, calidad del agua, reglas de seguridad, estadística, unidadesde medida, etc.), Gestión y Aseguramiento de la Calidad, Gestión Medioambiental(gestión,auditoria, análisis del ciclo de vida, etc.), Gestión de prevención de riesgos enel trabajo (gestión y auditoria), etc.Clases de normasLos documentos normativos pueden ser de diferentes tipos dependiendo delorganismo que los haya elaborado.En la clasificación tradicional de normas se distingue entre:Normas nacionales son elaboradas, sometidas a un período de información. Pública ysancionadas por un organismo reconocido legalmente para desarrollar actividades denormalización en un ámbito nacional. Normas regionales son elaboradas en el marcode un organismo de normalización regional, normalmente de ámbito continental, queagrupa a un determinado número de Organismos Nacionales de Normalizaciones. EnAmérica tenemos: COPANT (Comisión Panamericano de Normas Técnicas), la AMN(Asociación MERCOSUR de Normalización), en Europa el CEN (Comité Europeo deNormalización), CENELEC (Comité Europeo de Normalización Electrotécnica).Normas internacionales tienen características similares a las normas regionalesen cuanto a su elaboración.¿Qué es una norma IRAM?Una norma IRAM (Instituto Argentino de Normalización) es una especificación técnicade aplicación repetitiva o continuada cuya observancia es voluntaria, establecida conparticipación e todas las partes interesadas, para la Republica Argentina.Clasificación de los Metales FerrososEn la Argentina el encargado de ordenar y clasificar los metales y aleaciones es el InstitutoArgentino de Normalización (IRAM). Según la norma IRAM-IAS/v500-600.Los aceros se establecen según su correspondiente composición química (al carbono yaleados para construcciones mecánicas). La designación de los aceros según sucomposición química se realiza para los aceros al carbón y aleados con la palabra Página 38 de 79
  • 39. "IRAM" seguida de un numero de cuatro cifras y para algunos aceros aleados, de unnumero de cinco cifras. Las dos primeras cifras indican el tipo de acero.Las dos últimas para el numero de cuatro cifras y las tres cifras para el numero de cincocifras marcan el valor medio aproximado de los limites de contenido de carbonoexpresado en centésimas por ciento.Las letras B o L intercaladas luego de las dos primeras cifras indican el contenido deBoro o Plomo respectivamente.La norma IRAM emplea, a tal fin, números compuestos de cuatro o cinco cifras, segúnlos casos, cuyo ordenamiento caracteriza o individualiza un determinado acero.El significado de dicho ordenamiento es el siguiente:Primera cifra1 caracteriza a los aceros alcarbonoPrimera cifra2 caracteriza a los aceros alníquelPrimera cifra3 caracteriza a los aceros alcromo-ní quelPrimera cifra4 caracteriza a los aceros alm olibdenoPrimera cifra5 caracteriza a los aceros alc rom oPrimera cifra6 caracteriza a los aceros alcromo-va nadioPrimera cifra7 caracteriza a los aceros altungstenoPrimera cifra9 caracteriza a los aceros alsili cio- manganesoAclaramos que, si bien la primera cifra (elemento que le da su nombre a la aleacióndeacero) y las dos últimas (tenor de carbono) cumplen casi rigurosamente con loindicado precedentemente, no ocurre lo mismo con la intermedia (segunda y tercerasison cinco), debido a que por necesidad o conveniencia se las elige, algunas veces, enforma arbitraria y de manera que el número completo defina perfectamente a un tipode acero.En la clasificación IRAM se han determinado a los metales de mayor uso; es por elloque los aceros al carbono sólo tienen designación convencional para aquellos de hasta1 % y los cuaternarios (Cr-Ni, Cr-Mo, etc.) y complejos (Cr-Ni-Mo, etc.) no respondenen sus números, a los vistos, como se verifica en la tabla y ejemplossiguientes. Escuela Politécnica Gral. Manuel BelgranoCLASIFICACIÓN IRAM. Los metales no ferrosos se clasifican en tres grupos:Pesados: son aquellos cuya densidad es igual o mayor de 5 kg/dm³,Ligeros: su densidad esta comprendida entre 2 y 5 kg/dm³.Ultraligeros: su densidad es menor de 2 kg/dm³.CLASIFICACIÓN IRAMAl Carbono Comunes o no aleados Página 39 de 79
  • 40. 10xx 0,45 % Ni; 0,4 % Cr; 0,12 %MoCorte rápido 94xx11xx 0,55 % Ni; 0,17 % Cr; 0,2 %Mo 97xxManganeso 1 % Ni; 0,8 % Cr; 0,25 %Mo1,75 % Mn 98xx13xx CromoCromo-Níquel Bajo Cr: 0,27 y 0,65 % Cr1,25 % Ni; 0,65-0,80 % Cr 50xx31xx Bajo Cr: 0,8; 0,95 ó 1,05 % Cr3,5 % Ni; 1,55 % Cr 51xx33xx Bajo Cr: 0,5 % CrResistentes al calor y a la corrosión 501xx303xx Mediano Cr: 1 % Cr 511xxMolibdeno Alto Cr: 1,45 % Cr0,25 % Mo 521xx40xx Resistente al calor y a la corrosión 514xxCromo-Molibdeno 515xx0,5-0,95 % Cr; 0,20-0,25 % Mo41xx Cromo-Vanadio 0,95 % Cr; 0,15 % mín VNíquel-Molibdeno 61xx1,55-1,8 % Ni; 0,2-0,25 % Mo46xx Silicio-Manganeso3,5 % Ni; 0,25 % Mo 1,4 y 2 % Si; 0,65 y 0,85 % Mn48xx 92xx Aceros fundidosNíquel-Cromo-Molibdeno Resistentes a la corrosión1,8 % Ni; 0,5-0,8 % Cr; 0,25 %Mo 60xxx43xx Resistentes al calor0,55 % Ni; 0,5 % Cr; 0,2 %Mo 70xxx86xx Al carbono con bajo % de aleación0,55 % Ni; 0,5 % Cr; 0,25 %Mo 0x087xx 00xx3,25 % Ni; 1,2 % Cr; 0,12 %Mo Alta resistencia mecánica93xx 0 Página 40 de 79
  • 41. NORMAS ISOLa Organización Internacional para la Estandarización, ISO por sus siglas en inglés(International Organization for Standardization), es una federación mundial queagrupa a representantes de cada uno de los organismos nacionales de estandarización(como lo es el IRAM en la Argentina), y que tiene como objeto desarrollar estándaresinternacionales que faciliten el comercio internacional.Cuando las organizaciones tienen una forma objetiva de evaluar la calidad de losprocesos de un proveedor, el riesgo de hacer negocios con dicho proveedor se reduceen gran medida, y si los estándares de calidad son los mismos para todo el mundo, elcomercio entre empresas de diferentes países puede potenciarse en formasignificativa – y de hecho, así ha ocurrido –.Durante las últimas décadas, organizaciones de todos los lugares del mundo se hanestado preocupando cada vez más en satisfacer eficazmente las necesidades de susclientes, pero las empresas no contaban, en general, con literatura sobre calidad queles indicara de qué forma, exactamente, podían alcanzar y mantener la calidad de susproductos y servicios.De forma paralela, las tendencias crecientes del comercio entre naciones reforzaba lanecesidad de contar con estándares universales de la calidad. Sin embargo, no existíauna referencia estandarizada para que las organizaciones de todo el mundo pudierandemostrar sus prácticas de calidad o mejorar sus procesos de fabricación o deservicio.Teniendo como base diferentes antecedentes sobre normas de estandarización que sefueron desarrollando principalmente en Gran Bretaña, la ISO creó y publicó en 1987sus primeros estándares de dirección de la calidad: los estándares de calidad de laserie ISO 9000.Con base en Ginebra, Suiza, esta organización ha sido desde entonces la encargada dedesarrollar y publicar estándares voluntarios de calidad, facilitando así lacoordinación y unificación de normas internacionales e incorporando la idea de quelas prácticas pueden estandarizarse tanto para beneficiar a los productores como a loscompradores de bienes y servicios. Particularmente, los estándares ISO 9000 hanjugado y juegan un importante papel al promover un único estándar de calidad a nivelmundial.
  • 42. LA FAMILIA ISOLas series de normas ISO relacionadas con la calidad constituyen lo que se denominafamilia de normas, las que abarcan distintos aspectos relacionados con la calidad:ISO 9000: Sistemas de Gestión de CalidadFundamentos, vocabulario, requisitos, elementos del sistema de calidad, calidad endiseño, fabricación, inspección, instalación, venta, servicio post venta, directrices parala mejora del desempeño.ISO 10000: Guías para implementar Sistemas de Gestión de Calidad/ ReportesTécnicos Guía para planes de calidad, para la gestión de proyectos, para ladocumentación de los SGC, para la gestión de efectos económicos de la calidad, paraaplicación de técnicas estadísticas en las Normas ISO 9000. Requisitos deaseguramiento de la calidad para equipamiento de medición, aseguramiento de lamedición.ISO 14000: Sistemas de Gestión Ambiental de las Organizaciones.Principios ambientales, etiquetado ambiental, ciclo de vida del producto, programasde revisión ambiental, auditorías.ISO 19011: Directrices para la Auditoría de los SGC y/o AmbientalEl proceso de certificaciónCada Organismo Miembro de la ISO acredita a los Organismos de Certificación paraque realicen auditorías y emitan una recomendación; una vez emitida, el OrganismoMiembro aprueba el registro para que el Organismo Certificador emita el certificadoISO. (Los certificados no los emite ISO sino el Organismo Certificador o de Registro).En la Argentina existen más de 20 organizaciones que emiten certificados ISO, pero el80% del mercado está repartido entre 4 de ellas: BVQI, DNV, IRAM y TUVRheinland.La empresa que requiere la certificación presenta una solicitud o registro aun Organismo de Certificación/Registro (IRAM, Bureau Veritas, TUV, SGS, etc.), endonde generalmente se aportan datos de la empresa tales como: tamaño de lacompañía, cantidad y localización de sus instalaciones, productos, Cuáles de éstos seincorporarán al registro, quienes serán las personas de contacto para la ISO en laempresa y cómo se documentan y respaldan los procedimientos de acuerdo a losestándares de la Norma.El siguiente paso es una evaluación preliminar por parte de los auditores delorganismo contratado, evaluación que puede dar lugar a sugerencias por parte deéstos para tomar acciones correctivas. Superada esta instancia, se realiza unaauditoría completa, de donde surgen las recomendaciones que los auditores elevan alorganismo de acreditación. Si una empresa no es aprobada, existen mecanismos paraapelar la decisión.
  • 43. Alcance y vigencia de las certificacionesLas certificaciones se otorgan por un período de tres años; durante ese tiempo sedeben llevar a cabo auditorías de vigilancia, a cargo del organismo certificador; lasmismas se realizan cada 6, 9 o 12 meses, de acuerdo al tamaño y complejidad de laorganización. Cumplido ese lapso, la empresa decidirá la conveniencia de una re-certificación.CostosInicialmente, el desarrollo e implementación de un SGC cuesta dinero, pero el costobien se ve superado por las ganancias en eficiencia, productividad, rentabilidad,satisfacción del cliente y aumento de la presencia en diferentes mercados.Los costos de una certificación varían de acuerdo al tamaño de la organización, lacomplejidad de sus procesos y la dispersión geográfica de sus operaciones, entre otrasvariables. A los costos de la certificación deben agregarse los gastos previos depreparación y puesta a punto.Normalmente, el límite de proporcionalidad no suele determinarse ya que carece deinterés para los cálculos. Tampoco se calcula el Módulo de Young, ya que éste escaracterístico del material; así, todos los aceros tienen el mismo módulo de elasticidadaunque sus resistencias puedan ser muy diferentes.Calibración de sensores de fuerza y de par ISO 376 ISO 7500 EN 12390 ASTM E 74Como la relación entre la fuerza aplicada a un dinamómetro o desde un torquímetrono se puede determinar con precisión mediante el cálculo, es necesario realizar unacalibración, que consiste en establecer la relación precisa entre la fuerza (o el par)aplicada al dinamómetro (sensor de par) - magnitud de entrada - y la señal eléctricaque produce - magnitud de salida. Concretamente, la operación consiste en aplicar aldinamómetro fuerzas conocidas con precisión y obtener los valores proporcionadospor el equipo electrónico asociado al sensor. Esta operación se realiza generalmente aplicando el protocolo definido por la normainternacional ISO 376. Esta norma conduce a una clasificación del dinamómetro segúncriterios de precisión. El resultado de la calibración de un dinamómetro conduce a ladefinición de un polinomio matemático de grado 2 ó 3, que permite calcular el valorde la fuerza aplicada al dinamómetro a partir de la indicación suministrada por elequipo electrónico. La fórmula que permite calcular la incertidumbre de este valor defuerza también forma parte de la calibración.Los procedimientos de calibración utilizados son, preferiblemente, los reconocidos enel contexto de acreditación de los laboratorios de calibración según la norma ISO17025 (SMB, COFRAC, DKD, UKAS…).
  • 44. Otra aplicación de los dinamómetros está relacionada con las máquinas de ensayosutilizadas para caracterizar la resistencia de materiales o productos. Este dominio estácubierto en gran parte por normas como la norma internacional ISO 7500-1, relativa alos ensayos estáticos uniaxiales de los materiales metálicos, o la norma europea EN12390 parte 4, relativa al hormigón endurecidoLa norma internacional ISO 6789 presenta un procedimiento de calibración para lasllaves dinamométricas.Dos documentos elaborados por la Oficina Internacional de Pesos y Medidas (BIPM) ydisponibles en su sitio de Internet constituyen las referencias en Metrología: 1. El "Vocabulario internacional de Metrología – Conceptos fundamentales y generales y términos asociados (VIM)" está disponible en la dirección www.bipm.org/fr/publications/guides/vim.html Este documento también está disponible en ISO con la referencia "Guía ISO/CEI 99:2007" 2. La "Guía para expresar la incertidumbre de medición (GUM)" está disponible en la dirección www.bipm.org/fr/publications/guides/gum.htmlISO 7500 : Calibración de las máquinas de ensayosEntre otras aplicaciones, los dinamómetros se utilizan para verificar las máquinas deensayos destinadas a determinar la resistencia de materiales o productos. Estasmáquinas deben satisfacer criterios normalizados, en particular en relación con lasfuerzas aplicadas.El sector de los materiales metálicos está cubierto por las normas internacionales ISO7500-1 e ISO 7500-2. La norma ISO 7500-1 describe la verificación y la calibracióndel sistema de medición de fuerza de las máquinas de ensayos estáticos uniaxiales entracción/compresión de materiales metálicos. Esta verificación se efectúa mediantedinamómetros de tracción y/o de compresión, previamente calibrados y clasificadossegún la norma ISO 376.La norma ISO 7500-2 describe la verificación de la fuerza aplicada por las máquinasde ensayos de fluencia uniaxial en tracción de los materiales metálicos. Estaverificación se efectúa mediante dinamómetros de tracción, previamente calibrados yclasificados según la norma ISO 376.Aunque las normas ISO 7500-1 y 2 se han definido para los materiales metálicos, suutilización se extiende a menudo a otros tipos de materiales para los que no existeninguna norma específica.
  • 45. Norma EN 12390-4: Resistencia a la compresión - Características de las máquinas deensayo Desde el punto de vista de las fuerzas, esta norma específica dos tipos deverificación:- La fuerza de compresión generada por la máquina de ensayo sobre la probeta, cuyascaracterísticas metrológicas se miden con un dinamómetro de compresiónpreviamente calibrado y clasificado según la norma ISO 376.- La transferencia de la fuerza de compresión a la probeta probada. Esta verificaciónexige un sensor de compresión particular denominado “cilindro de deformación ".CILINDRO DE DEFORMACIÓNLas características de un cilindro de deformación están definidas totalmente por lanorma EN 12390-4. Se trata de un tipo de dinamómetro con una forma y unasdimensiones particulares, con los elementos sensibles del sensor cableados de formaespecífica. Colocado en el lugar de la probeta, permite poner en evidencia loseventuales fallos de aplicación de los esfuerzos en la probeta y, en particular, laeficacia de la articulación superior de la máquina de ensayos.Este instrumento debe ser calibrado y calificado antes de usarlo. Únicamente el LNEen París está en condiciones de realizar una verdadera calibración de un cilindro dedeformación en la actualidad.La norma de calibración ISO 376Esta norma se elaboró en el marco de la normalización de materiales metálicos. Sutítulo es:“Calibración de instrumentos medidores de fuerza utilizados en la verificación de lasmáquinas de ensayos uniaxiales”.Además de la calibración propiamente dicha, esta norma define una clasificación deestos instrumentos según criterios de precisión. Estos criterios se elaboran a partir decaracterísticas metrológicas obtenidas durante su calibración y para las que sedefinen valores máximos admisibles. Lo mismo se aplica a la incertidumbre en lasfuerzas de calibración.Se definen cuatro clases de precisión:- clase 00- clase 0,5- clase 1- clase 2La clase 00 es la mejor. Se reserva a los patrones de mayor nivel metrológico y puedeconsiderarse equivalente a una incertidumbre global de medida comprendida entre0,02% y 0,05%.La clase 0,5 está destinada a los dinamómetros utilizados para la calibración de lasmejores máquinas de ensayos de precisión. Corresponde una incertidumbre global demedición comprendida entre 0,1% y 0,25%.
  • 46. Las clases 1 y 2 quedan reservadas para los dinamómetros utilizados para verificar lasmáquinas de ensayos habituales o de terreno.Este enfoque por clase es el resultado de una antigua práctica instituida antes de laaplicación del concepto actual de incertidumbre de medida. Se ha elaborado unproyecto de anexo sobre el cálculo de la incertidumbre de la calibración, que deberíaintegrarse en la próxima revisión de la norma.La norma ISO 376 es la única a nivel internacional que cubre la calibración de losdinamómetros y su área de utilización original se ha ampliado a muchas otras áreas,como los materiales no metálicos, los materiales duros, los hormigones, etc.ASTMASTM o ASTM International es un organismo de normalización de los EstadosUnidos de América.Fue fundado el 16 de mayo de 1898, como American Section of the InternationalAssociation for Testing Materials por iniciativa de Charles Dudley, entoncesresponsable del (diríamos hoy) Control Calidad de Pennsylvanya Railroad, quien tuvola iniciativa de hacer que los hasta entonces rivales ferrocarriles y las fundiciones deacero coordinaran sus controles de calidad.Algunos años antes se había fundado la International Association for Testing Materials(IATM), y justamente el 16 de junio de 1898 los setenta miembros de la IATM sereunieron en Filadelfia para fundar la sección americana de la organización.En 1902, la sección americana se constituye como organización autónoma con elnombre de: American Society for Testing Materials, que se volverá universalmenteconocida en el mundo técnico como ASTM. Dudley fue, naturalmente, el primerpresidente de la ASTM.El campo de acción de la ASTM se fue ampliando en el tiempo, pasando a tratar no solode los materiales ferroviarios, sino todos los tipos de materiales, abarcando unespectro muy amplio, comprendiendo los revestimientos y los mismos procesos detratamiento.El desarrollo de la normatización en los años 1923 al 1930 llevó a un gran desarrollode la ASTM (de la cual por ejemplo Henry Ford fue miembro). El campo de aplicaciónse amplió, y en el curso de la segunda guerra mundial la ASTM tuvo un rol importanteen la definición de los materiales, consiguiendo conciliar las dificultades bélicas conlas exigencias de calidad de la producción en masa. Era por lo tanto natural un ciertoreconocimiento de esta expansión y en 1961 ASTM fue redefinida como AmericanSociety for Testing and Materials, habiendo sido ampliado también su objetivo. Apartir de ese momento la cobertura de la ASTM, además de cubrir los tradicionales
  • 47. materiales de construcción, pasó a ocuparse de los materiales y equipos más variados,como las muestras metalográficas, cascos para motociclistas, equipos deportivos, etc.En el 2001 la ASTM asume su nombre actual: ASTM International como testimoniodel interés supranacional que actualmente han alcanzado las técnicas denormalización.ASTM HoyLa ASTM está entre los mayores contribuyentes técnicos del ISO, y mantiene un sólidoliderazgo en la definición de los materiales y métodos de prueba en casi todas lasindustrias, con un casi monopolio en las industrias petrolera y petroquímica.Algunas normas de uso comúnAlgunos elementos de uso común, tales como los que conectan el contador de aguapotable a la tubería, probablemente están elaborados con un procedimiento deforjado conforme a ASTM A 105, en la práctica, un acero de buena calidad, mientrasque los tubos quizás respondan a la norma ASTM A 589. Las láminas de plástico quese usan para envolver los alimentos, si no se rompen, probablemente han sidofabricadas y comprobadas con la norma ASTM D 682. Las ollas de acero inoxidable,posiblemente respondan a la ASTM A 240 Tp 304 o 321; y si son de calidad superior,cumplirán la norma 316.ASTM International es una de las organizaciones más grandes del mundo para eldesarrollo voluntario de normas, una fuente confiable de normas técnicas paramateriales, productos, sistemas, y servicios. Conocidas por su alta calidad técnica yrelevancia en el mercado, las normas ASTM desempeñan un importante papel en lainfraestructura de la información que orienta el diseño, la fabricación y el comercio enla economía mundial.ASTM International, originalmente conocida como American Society for Testing andMaterials (ASTM), se formó hace más de un siglo, cuando un grupo de ingenieros ycientíficos con moras al futuro se reunieron para tratar las frecuentes roturas de rielesen la pujante industria ferroviaria. Su trabajo condujo a la estandarización del aceroutilizado en la construcción de rieles, mejorando la seguridad ferroviaria para elpúblico. Con el avance del siglo y los nuevos desarrollos industriales,gubernamentales y ambientales se hacía necesario nuevos requisitos deestandarización, ASTM respondió a la demanda con normas en consenso que hicieronmejores, más seguros y rentables los productos y servicios. La orgullosa tradición y
  • 48. visión avanzada que comenzó en 1898 es aún el sello de ASTM International.Actualmente, ASTM sigue teniendo un rol de liderazgo al tratar las necesidades deestandarización del mercado global. Conocida por las mejores prácticas en su clasepara el desarrollo y entrega de normas, ASTM está a la vanguardia en el uso detecnología innovadora para ayudar a sus miembros a desarrollar las normas, eincrementar su accesibilidad al mundo.ASTM sigue siendo el foro de normas de elección de una diversa gama de industriasque se agrupan bajo la supervisión de ASTM para resolver los desafíos de laestandarización. En los últimos años, los accionistas involucrados en temas que vandesde seguridad en la aviación recreativa, instalaciones de cables de fibra óptica enservicios subterráneos, hasta seguridad nacional, se han reunido bajo ASTM paraestablecer estándares en conformidad con sus industrias.Las normas desarrolladas en ASTM son el trabajo de más de 30,000 miembros deASTM. Estos expertos técnicos representan a productores, usuarios, consumidores,gobierno y a los círculos académicos de más de 120 países. La participación en ASTMInternational está abierta para todos aquellos que tengan un interés palpable, encualquier lugar del mundo.¿Qué es ASTM International?Creada en 1898, ASTM International es una de las mayores organizaciones en elmundo que desarrollan normas voluntarias por consenso. ASTM es una organizaciónsin ánimo de lucro, que brinda un foro para el desarrollo y publicación de normasvoluntarias por consenso, aplicables a los materiales, productos, sistemas y servicios.Los miembros de ASTM, que representan a productores, usuarios, consumidores, elgobierno y el mundo académico de más de 100 países, desarrollan documentostécnicos que son la base para la fabricación, gestión y adquisición, y para laelaboración de códigos y regulaciones.Estos miembros pertenecen a uno o más comités, cada uno de los cuales cubre un áreatemática, como por ejemplo acero, petróleo, dispositivos médicos, gestión de lapropiedad, productos para el consumidor, y muchos más. Estos comités desarrollanmás de las 11,000 normas ASTM que se pueden encontrar en el Annual Book of ASTMStandards, de 77 volúmenes.
  • 49. ¿Qué es una norma?Como se usa en ASTM, una norma es un documento que ha sido desarrollado yestablecido dentro de los principios de consenso de la organización, y que cumple losrequisitos de los procedimientos y regulaciones de ASTM. Las normas elaboradas porconsenso se elaboran con la participación de todas las partes que tienen intereses enel desarrollo o uso de las normas.ASTM International (ASTM), conocida originalmente como la Sociedad Americanapara Pruebas y Materiales, es una organización internacional de normalización quedesarrolla y publica normas técnicas voluntarias de consenso para una amplia gamade materiales, productos, sistemas y servicios. En los Estados Unidos, ASTM normashan sido adoptadas, por incorporación o por referencia, en muchas leyes federales,estatales y reglamentos del gobierno municipal. ASTM International proporciona a losestándares que son aceptados y utilizados en la investigación y el desarrollo, pruebasde productos, sistemas de calidad, y las transacciones comerciales en todo el mundo.ASTM tiene un papel dominante entre los desarrolladores de normas en los EE.UU., yafirma ser el mayor desarrollador mundial de estándares. Utilizando un proceso deconsenso, ASTM admite miles de voluntarios comités técnicos, que atraen a susmiembros de todo el mundo y desarrollan conjuntamente y mantener más de 12.000normas.Las normas ASTM las usan los individuos compañías y agencias en todo el mundo. Loscompradores y vendedores incorporan normas en sus contratos; los científicos eingenieros las usan en sus laboratorios y oficinas; los arquitectos y diseñadores lasusan en sus planos; las agencias gubernamentales de todo el mundo hacen referenciaa ellas en códigos regulaciones y leyes: y muchos otros las consultan para obtenerorientación sobre muchos temasLas normas de ASTM son "voluntarias" en el sentido de que ASTM no exigeobservarlas. Sin embargo las autoridades gubernamentales con facultad normativacon frecuencia dan fuerza de ley a las normas voluntarias, mediante su cita enleyes,regulaciones y códigos.En los Estados Unidos la relación entre los normalizadores del sector privado y elsector público se ha fortalecido con una apromulgación en 1995, de la Ley Nacionalsobre Transferencia y Avance tecnológico (Ley Pública 104-113). la ley exige a lasagencias gubernamentales el suso de normas desarrololadas en forma privada,siempre que sea posible, ahorrando de esta manera millones de dólares a loscontributyentes, al evitar la duplicación de esfuerzos de normalización . Los usos delas normas ASTM so innumerables y entre ellos se encuentran:
  • 50. Petróleo: los viajeros por tierra y por aire tienen confianza en la calidad estándar delos combustibles que usan a dond quiera que vayan debido al gan número de normasASTM aplicables al petróleo, reconocidas alrededor del mundo.Medio Ambiente: Los constructores de edificaciones comerciales pueden satisfacer losrequisitos de la Let de Respuesta Ambiental Exhaustiva, compensación yResponsabilidad (CERCLA), valiéndose de las normas ASTM para evaluacionesambientales en el sitio.ULMateriales de construcciónCon el fin de proteger las vidas humanas y la propiedad, Underwriters Laboratoriesemplea los métodos de ensayo y los análisis más avanzados y presta su experiencia aarquitectos, autoridades reguladoras, fabricantes, propietarios de edificios, minoristasy otros socios de la comunidad de los materiales de construcción. UL trabaja con losprofesionales del sector de la construcción para mejorar la seguridad tanto en eltrabajo como en el hogar con un enfoque de larga trayectoria que equilibra laseguridad con la necesidad de innovación y acceso global.Categorías de productos de materiales de construcciónDentro de las distintas categorías de productos de materiales de construcción que seenumeran a continuación encontrará recursos e información específica de productocomo:  Listados de productos, normas UL e IEC relacionadas y procesos de ensayo  Documentos y enlaces relacionados  Información sobre precios y clasificaciones medioambientales  Evaluación continua de productos in situ (servicios de seguimiento)  Descripciones de programas de cualificaciónAunque la seguridad es siempre la prioridad en UL, los fabricantes también necesitanresultados rápidos y fiables para satisfacer los requisitos de sus clientes y cumplir conlos objetivos básicos. Gracias a sus instalaciones de última generación para lainvestigación y los ensayos contra incendios a gran escala, UL ofrece los máximosniveles de aceptación normativa del sector, de reconocimiento del mercado, deexperiencia y de servicio para ayudar a los fabricantes a lograr productos más segurose introducirlos en el mercado más rápidamente. Nuestros recursos de seguridadcontra incendios se adaptan a todos los segmentos clave del sector, incluida la
  • 51. extinción de incendios, la resistencia ignífuga y la contención y los servicios deequipamiento anti-incendios. Obtenga más información.El equipo de extinción del departamento de seguridad contra incendios de UL ofrecesus servicios de certificación y ensayos personalizados a fabricantes, autoridadesreguladoras, propietarios de edificios y compañías de seguros para una amplia gamade equipamiento de extinción que incluye productos para sistemas residenciales ycomerciales de rociadores. Además, los directorios de UL contienen una lista deempresas que han demostrado su conformidad con los requisitos y las normasaplicables de UL y están autorizados a emplear la marca UL. Estos directorios son unrecurso muy útil para autoridades reguladoras,UL ofrece una amplia gama de servicios para el sector de los semiconductores como,por ejemplo, la marca UL Certification, servicios de evaluación de campo paramaquinaria y conformidad con las directrices de seguridad SEMI S2. Obtenga másinformación en nuestras páginas sobre equipos y controlesEl sector de la tecnología avanza muy rápidamente y se caracteriza por unainnovación constante y dinámica. El diseño y la fabricación rápida de productosnuevos y mejores es una prioridad si se desea competir en el mercado. UnderwritersLaboratories colabora con fabricantes e instaladores para garantizar a losconsumidores la seguridad de los nuevos productos. Con un esfuerzo constante porlograr el equilibrio entre seguridad e innovación, UL ofrece ensayos exhaustivos yeficaces para que los consumidores puedan confiar en los productos que llevan lamarca UL  TEMAENSAYOS DE DUREZAEnsayo Rockwell SuperficialEs una variante del Ensayo Rockwell cuyo fin es únicamente analizar la superficie delos materiales. Por ejemplo, para analizar la superficie de un acero que ha sido tratadopor carburación y medir así su dureza. Su técnica es básicamente reducir el esfuerzoaplicado para sólo penetrar en la superficie. Para este ensayo se utiliza una precargamenor de 3 kg, seguida de una carga mayor de 15, 30 o 45 kg. Estas escalas seidentifican mediante número (15, 30 o 45) y una letra (N, T, W o Y) en función delpenetrador.Escalas de dureza Rockwell
  • 52. Símbolo de la Carga Penetrador Aplicacionesescala mayor (kg) Aceros tratados y sin tratar. MaterialesA Diamante 60 muy duros. Chapas duras y delgadas. Bola de 1/16B 100 Aceros recocidos y normalizados. pulgadaC Diamante 150 Aceros tratados térmicamente.D Diamante 100 Aceros cementados. Bola de 1/8E 100 Metales blandos y antifricción. pulgada Bola de 1/16F 60 Bronce recocido. pulgada Bola de 1/16G 150 Bronce fosforoso y otros materiales. pulgada Bola de 1/8 Metales blandos con poca homogeneidad,H 60 pulgada fundiciones con base hierro. Bola de 1/8K 150 Aplicaciones análogas al tipo anterior. pulgadaEscalas de dureza Rockwell SuperficialSímbolo de la Carga Penetrador Aplicacionesescala mayor (kg) Aceros nitrurados, cementados y15N Diamante 15 herramientas de gran dureza.30N Diamante 30 Aplicaciones análogas al tipo anterior.45N Diamante 45 Aplicaciones análogas al tipo anterior. Bola de 1/1615T 15 Bronce, latón y aceros blandos pulgada
  • 53. Bola de 1/1630T 30 Bronce, latón y aceros blandos pulgada Bola de 1/1645T 45 Bronce, latón y aceros blandos pulgada Bola de 1/815W 15 Bronce, latón y aceros blandos pulgada Bola de 1/830W 30 Bronce, latón y aceros blandos pulgada Bola de 1/845W 45 Bronce, latón y aceros blandos pulgadaNomenclaturaLas durezas Rockwell y Rockwell Superficial vienen dadas por la siguiente fórmula:Dónde: n es la carga aplicada en kg HR es el identificativo del ensayo Rockwell Letra va seguida de HR y es la letra identificativa de la Escala usadaUn ejemplo para un material que se le ha aplicado un esfuerzo de 60 kg y se ha usadola escala B seríaO para un material superficial que se le ha aplicado un esfuerzo de 30 kg con bola de1/8 pulgadas  Prueba de dureza BrinellEste ensayo es similar al de Brinell en el que el número de dureza encontrado es unafunción del grado de penetración de la pieza de ensayo por la acción de un penetradorbajo una carga elástica dada. Difiere de este otro ensayo en que los penetradores y lascargas son menores, de ahí que la huella resultante sea menor y menos profunda. Esaplicable al ensayo de materiales que posean durezas que rebasen el alcance de lafuerza de Brinell.El ensayo se realiza en una máquina especialmente diseñada que aplica la carga
  • 54. através de un sistema de pesas y palancas. El indentador o "penetrador" puede seruna bola de acero o un cono de diamante con una punta ligeramente redondeada. Elvalor de la dureza, según se lee en un indicador calatular especialmente graduado, esun número arbitrario que está inversamente relacionado con la profundidad de lahuella. ....................................................En la operación de la máquina se aplica inicialmente una pequeña carga de 10 Kg, lacual causa una penetración inicial que pone el penetrador sobre el material y lomantiene en posición. La carátula se pone en la marca de "encendido" en la escala, y seaplica la carga principal; esta carga es usualmente de 60 o 100 Kg cuando se usa unabola de acero como penetrador, aunque pueden usarse otras cargas cuando resultenecesario y es, generalmente, de 150 Kg cuando se emplea el cono de diamante.El penetrador esférico es normalmente de 1/16 plg de diámetro, pero otros de mayordiámetro tales como 1/8, 1/4, o 1/2 plg pueden emplearse para materiales suaves.Después de que la carga principal se aplica y retira, se toma la lectura de la dureza dela carátula mientras la carga menor permanece en posición.No existe ningún valor de dureza de Rockwell designado para un solo número porqueresulta necesario indicar cual indentador y cual carga se emplearon al hacer el ensayo.En este procedimiento debido a la pequeñez de la penetración y a la maneraen que se le mide, existen algunas diferencias en la selección y preparación de lasprobetas, en comparación con el ensayo de Brinell. La superficie del ensayo debe serplana y estar libre de escama, películas de óxido, fosas y materia extraña que puedaafectar a los resultados. Una superficie carcomida puede arrojar lecturas erráticasdebido a la cercanía de algunas indentaciones al borde de una depresión,; estopermite el libre flujo del metal alrededor de la herramienta penetradora y resulta enuna lectura baja. Las superficies aceitadas generalmente arrojan lecturas ligeramentemás bajas que las secas debido a la fricción reducida en el penetrador.La superficie del fondo debe estar libre de escama, suciedad u otras materias extrañasque puedan aplastarse o fluir bajo la presión de ensayo afectando asi los resultados.Todos los ensayos de dureza deben hacerse sobre un solo espesor del material; el
  • 55. número de dureza determinado por penetración en una superficie curva es erróneodebido a la forma de la superficie.La velocidad y el tiempo de la aplicación de la carga principal deben establecerse,respetarse, y reportarse al comparar los resultados. El amortiguador debe ajustarsede tal manera que la palanca operadora complete su viaje en cuatro o cinco segundossin ninguna probeta en la máquina y con esta ajustada para aplicar una carga principalde 10 Kg; se especifica un intervalo de aplicación completa de la carga principal, nomás de dos segundos.El aparato de dureza superficial de Rockwell es una máquina para propósitosespeciales, concebida especialmente para ensayos de dureza en que resulten posiblesúnicamente penetraciones someras y cuando se desee conocer la dureza de la probetacerca de la superficie. Fue diseñado particularmente para ensayar el acero de nitruro,hojas para afeitar, trabajo ligeramente carbonizado, y lámina de latón, bronce y acero.El aparato superficial opera sobre el mismo principio que el aparato de Rockwellregular, pero emplea cargas menores y mayores más ligeras y posee un sistema demedición de la profundidad más sensitivo. En lugar de la carga menor de 10 Kg y lascargas mayores de 60,100,150 Kg de Rockwell regular, el aparato superficial aplicauna carga menor de 3 Kg y cargas mayores de 15, 30 o 45 Kg. Un punto de dureza en lamáquina superficial corresponde a una diferencia en profundidad de penetración de0,001 mm.Aparato de dureza de Vickers. Esta máquina es parecida a la de Brinell en la que serealiza una penetración y determina el número de dureza de la razón P/A de la cargaP (Kg) al área superficial A de la penetración en mm2. El penetrador es una pirámidede base cuadrada en la cual el ángulo entre las caras opuestas es de 136º (ASTM E 92);la carga puede variar desde 5 hasta 120 Kg en incrementos de 5 Kg.Al conducir un ensayo la probeta se coloca sobre el yunque y se eleva mediante untornillo hasta que se acerque a la punta del penetrador. Accionando la palanca demarcha un brazo de carga con relacción de 20:1 se abre y la carga es lentamenteaplicada al penetrador y seguidamente retirada. La operación de una palanca de pedalreajusta la máquina, después de bajar el yunque, se coloca un microscopio sobre laprobeta y se mide la diagonal de la penetración cuadrada hasta 0,001 mm.La máquina se arregla también para realizar ensayos con penetraciones de bola de 1 y2 mm. Una ventaja de la máquina aducida por algunos operadores radica en lamedición de la huella: Una lectura mucho más exacta puede hacerse de la diagonal deun cuadrado que del diámetro de un círculo cuando la medición ha de hacerse entredos tangentes del círculo. Es un método bastante rápido y puede usarse sobre metaltan delgado como 0,006 plg. se sostiene que resulta exacto para durezas tan altascomo 1300 (aprox). 850 Brinell) y para indicar la finalidad de las superficies
  • 56. endurecidas de acero nitruro. La dureza asi determinada parece conseguir un buencriterio de las cualidades de durabilidad del acero de nitruro.Para no cometer errores muy grandes el espesor de la probeta del material encuestión debe ser al menos diez veces la profundidad de la huella. También decir quelos valores por debajo de 20 y por encima de 100 normalmente son muy imprecisos ydebería hacerse un cambio de escala.El cambio de escala viene definido por tablas orientativas, puesto que no es lo mismoanalizar cobre que acero. Estas tablas proporcionan información orientativa sobre quéescala usar para no dañar la máquina o el penetrador, que suele ser muy caro.Prueba de dureza VickersEl ensayo de dureza Vickers fue desarrollado en 1924 por Smith y Sandland enVickers Ltd como una alternativa a la Brinell método para medir la dureza de losmateriales. El principio básico, al igual que con todas las medidas de dureza, es deobservar el material en tela de juicio la capacidad de resistir a la deformación plásticade una fuente estándar. El Vickers prueba puede usarse para todos los metales y tieneuna de las escalas más amplia entre los ensayos de dureza. La unidad de durezadeterminado por la prueba que se conoce como la pirámide Número Vickers (HV). Ladureza se puede convertir en unidades de pascales, pero no debe confundirse con unapresión, que también tiene unidades de pascales. La dureza está determinada por lacarga sobre la superficie de la sangría, y no el área normal a la fuerza, y por lo tanto noes una presión.Existen tres tipos de ensayo de dureza Vickers, caracterizados por diferentesintervalos de fuerzas de ensayoNota - En general, la disminución de la fuerza de ensayo aumenta la dispersión de losresultados de las mediciones. Esto es particularmente verdadero para ensayos dedureza de baja carga y microdureza Vickers, en los que la limitación principal surgiráen la medición de las diagonales de la huella. En ensayos industriales, ejecutados deacuerdo con la presente norma, la exactitud de la determinación de la diagonal mediaes improbable que sea mejor que ± 0,001 mm. Laincerteza correspondiente en losvalores de dureza, por ejemplo, sería 20 HV para una longitudde diagonal de 0,010 mm.OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓNLa presente norma tiene por objeto definir el método de ensayo de durezaVickers HV 5 a HV 100 (carga de ensayo de 49,03 a 980,7 N) para materialesmetálicos.
  • 57. El ensayo consiste en hacer, sobre la superficie de una probeta, una huella conunpenetrador en forma de pirámide recta de base cuadrada, con determinadoángulo enel vértice, y medir la diagonal de dicha huella después de quitar lacarga F.La dureza Vickers se define como el cociente de la carga de ensayo por el áreade lahuella, que se considera como una pirámide recta de base cuadrada y conel mismoángulo en el vértice que el penetrador.La dureza Vickers se designa por el símbolo HV precedido por el valor dedureza y completado por:a) un número convencional representativo de la carga deensayo.b) tiempo de aplicación de la carga, en segundos, si esdiferente del especificado.APARATOSMicrodurometro Vertival con dispositivo microesclerometrico de cargavariable hasta 160 gramos.Penetrador. Diamante en forma de una pirámide recta de base cuadrada,Ocular micrometrico de medida.El ensayo debe efectuarse sobre una superficie lisa y plana, exenta de óxidosymaterias extrañas y, particularmente, de lubricantes. El grado de acabadode lasuperficie debe permitir una medición precisa de las diagonales de lahuella.TEMAENSAYOS DE IMPACTOLos ensayos de impacto se utilizan para la determinación del comportamiento de unmaterial a velocidades de deformación más altas. Los Péndulos clásicos determinan laenergía absorbida en el impacto por una probeta estandarizada, midiendo la altura deelevación del martillo del Péndulo tras el impacto. Generalmente se pueden aplicarvarios métodos de ensayo:Charpy (ISO 179-1, ASTM D 6110)Izod (ISO 180, ASTM D 256, ASTM D 4508) y unnotched cantilever beam impact(ASTM D 4812)Ensayo tracción por impacto (ISO 8256 und ASTM D 1822)Dynstat ensayo flexión por impacto (DIN 53435)Dentro de la norma ISO 10350-1 para valores característicos de punto único, elmétodo de ensayo preferido es Charpy acorde a ISO 179-1, Para ello, el ensayo serealiza en probetas no entalladas con impacto en el canto (1eU). Si la probeta no se
  • 58. rompe en esta configuración, el ensayo se realizará con probetas entalladas, aunqueen este caso, los resultados no son directamete comparables. De no producirse larotura de la probeta, se empleará el método de tracción por impacto.Dentro de las normas ASTM, el método Izod acorde a ASTM D 256 es el más corriente.En él se emplean siempre probetas entalladas. Un método de aplicación menos comúnes el "unnotched cantilever beam impact" descrito en la norma ASTM D 4812. Estemétodo es parecido al procedimiento Izod, pero con probetas no entalladas. En el casode que sólo se pueden producir probetas pequeñas, se puede proceder por el método"Chip-impact" acorde a ASTM D 4508.El procedimiento Charpy tiene una amplia gama de aplicación y es el más adecuadopara el ensayo de materiales que presentan rotura por cizallamiento interlaminar oefectos de superficie. Además, el método Charpy ofrece ventajas en los ensayos contemperaturas bajas, ya que los asientos de la probeta se encuentran más alejados de laentalladura, evitando así una rápida transmisión de calor a las partes críticas de laprobeta.Algunos fabricantes de automóviles alemanes emplean para el ensayo de probetaspequeñas el método flexión por impacto Dynstat. Este método se describe sólamenteen la DIN.De acuerdo con ISO, cada martillo se puede emplear en un área del 10 al 80% de suenergía nominal inicial. ASTM permite hasta un 85%.La diferencia principal entre ISO y ASTM reside en la selección del tamaño delmartillo. Según ISO, hay que emplear siempre el martillo más grande posible, aunquela cobertura de rangos es a veces mínima. Esta exigencia se basa en el supuesto de quela pérdida de velocidad al romper la probeta se tiene que mantener en un mínimo. Elmartillo estándar descrito en ASTM tiene una energía nominal de 2.7 Joule, todos losdemás tamaños se obtienen multiplicando por dos. En este caso se ha de seleccionar elmartillo más pequeño del rango para el ensayo.Los Péndulos Zwick del tipo 5102 y 5113 y los de la nueva serie HIT son diseñadosestrictamente acorde a las normas DIN, ISO y ASTM.Productos para este tipo de aplicaciones HIT - péndulos hasta 50 julios Zwick Roell es el líder europeo en la producción de máquinas y sistemas para el ensayo mecano-tecnológico de materiales. Con el desarrollo de los péndulos HIT ofrecemos a los productores y a los transformadores del plástico péndulos de alto estanding
  • 59. Máquina de ensayos de impacto por caída HIT230F La máquina de impacto por caída es ideal para la realización de ensayos de penetración multiaxiales en plásticos acorde a las normas ISO 6603-2, ASTM D 3763, ASTM D 3029 (procedimiento B) a temperatura ambiente y un espectro de temperaturas más amplio, así como para el dañado previo de placas de material compuesto de fibras, testXpert® II - software de ensayo para sistemas de ensayo estáticos testXpert® II le da la seguridad de más de 80 años de experiencia y más de 10.000 instalaciones con éxito por todo el mundo. Conozca el software sencillo y de manejo intuitivo, que piensa por Usted! Cámaras de temperatura Las cámaras de temperatura se emplean para rangos de temperatura entre -80 hasta +250°C.HTM máquinas de alta velocidad de 25 a 160 kNEl comportamiento de fractura de muchos materiales dependeentre otros de la velocidad de la carga aplicada. Para el cálculo
  • 60. numérico de la resistencia a choques se necesitan los datos o bien leyescorrespondientes. Con las máquinas de ensayo servohidráulicas de alta velocidad dela serie HTM de Zwick se pueden determinar valores caracterísitcos dependientes delcoeficiente de extensión a lo largo de un amplio rango de velocidad. La cortadora se acciona mediante una palanca excéntrica y acoje hasta 4 dispositivos de corte. Incluido en el juego de accesorios estándar hay patrones de centrado para probetas redondas y anulares. Opcionalmente se pueden producir probetas rectangulares de hasta 160 x 30 mm y cuadrados de 75 x 75 mm. más La entalladura normalizada tiene una influencia decisiva sobre los resultados del ensayo de impacto. El Notch Vision mide de forma óptica y con rapidez tanto la entalladura como las dimensiones de la probeta para el ensayo Charpy acorde a ISO (entalladura en U y V), ASTM E 23El ensayo de impacto consiste en dejar caer un pesado péndulo, el cual a su pasogolpea una probeta que tiene forma paralelepípeda ubicada en la base de lamáquina. La probeta rompe de un solo golpe. Principales parámetros que influyen en el ensayo. FORMULA: ∆ Ep=mg(ho-hf) > En donde: Ep : Energía potencial gravitacional
  • 61. m : masa g : Gravedad h : Altura Tipos más importantes de probetas utilizadas en los ensayos Ensayo Charpy Ensayo Izod Ensayo de impacto Método para determinar el comportamiento del material sometido a una carga de choque en flexión, tracción o torsión. La cantidad que suele medirse es la energía absorbida al romperse la probeta en un solo golpe, como en el ensayo de impacto Charpy, el ensayo de impacto Izod y el ensayo de tensión por impacto. Los ensayos de impacto tambien se realizan sometiendo las probetas a varios golpes de intensidad creciente, como en el ensayo de impacto con caída de bola y el ensayo de impacto con golpe repetido. La resilencia al impacto y la dureza con rebote de proyectil se determinan en ensayos de impacto Figura Probetas de un ensayo de impacto El ensayo de impacto consiste en dejar caer un pesado péndulo, el cual a su paso golpea una probeta que tiene forma paralelepípeda ubicada en la base de la máquina. La probeta posee un entalle estándar para facilitar el inicio de la fisura; este entalle recibe el nombre de V- Notch. Luego de golpear la probeta, el péndulo sigue su camino alcanzando una cierta altura que depende de la cantidad de energía disipada al golpear. Las probetas que fallan en forma frágil se rompen en dos mitades, en cambio aquellas con mayor ductilidad se doblan sinromperse. Este comportamiento es muy dependiente de la temperatura y lacomposición química, esto obliga a realizar el ensayo con probetas a distintatemperatura, para evaluar la existencia de una "temperatura de transición dúctil-frágil". Este ensayo se lleva a un gráfico como el mostrado en la Figura 19 en donde sepuede apreciar un fuerte cambio en la energía disipada para algunos aceros de bajocarbono. Mientras que el níquel no muestra una variación notable.
  • 62. Resultados de pruebas de impacto para varias aleaciones, medidos a través de unintervalo de temperaturaEn los últimos tiempos, se ha incrementado notablemente la demanda deensayos que simulen con precisión las condiciones finales de uso. Entre ellos, elensayo de impacto se ha vuelto especialmente importante dentro de la industria depolímeros.Este tipo de ensayos se realizan por varias razones. En principio, los ensayos deimpacto resultan útiles para comparar la respuesta dinámica de distintos materiales.También se utilizan con propósitos de investigación y desarrollo en diferentesaplicaciones y, se consideran un parámetro de control de calidad de un proceso demanufactura dado. Por otro lado, los ensayos de impacto se llevan a cabo para simularlas condiciones de uso finales de un material o producto, de manera que éste seafabricado para sobrevivir al impacto asociado con su uso finalEl inconveniente queposeen los ensayos de impacto es que la fuerza registrada no es necesariamente iguala la fuerza que actúa sobre la probeta, debido a la ubicación de la instrumentación enlos equipos [2-4]. Para materiales que presentan distintos comportamientosmecánicos, no es trivial identificar la respuesta verdadera del material con el fin decalcular parámetros de interés como KC o GC.
  • 63. El objetivo más ambicioso que se puede plantear, desde el punto de vista delprocesamiento de datos, es la obtención de la respuesta dinámica del material encondiciones tales que no se vea afectada por el ensayo [5-8]. Para ello, se requieretanto de un conocimiento minucioso del instrumento de medición como de lascondiciones del ensayo. De esta manera es posible extraer los efectos inherentes alensayo y a la medición, y lograr entonces el “filtrado de la señal”.En esta tesis se enfrenta el problema de encontrar la verdadera respuesta cargadesplazamiento obtenida en un ensayo de fractura en condiciones de alta velocidaddedeformación. Está orientada al desarrollo de una metodología de análisis yprocesamiento de datos experimentales, que permite recuperar la respuesta mecánicadel material lo más cercana posible a la verdadera, aislando los efectos dinámicospropios del ensayo(pérdida de contacto entre el percusor y la probeta, oscilación, ydisipación de energía).El ensayo de impacto es de suma importancia, ya que nos brinda la informaciónadecuada a cerca de la ductilidad y fragilidad del material a ensayar, y nos señalaciertas propiedades del material al momento de ejecutar dicha prueba que estánligadas al impacto como la resiliencia, tenacidad y fragilidad. Un objetivo primordialen el cual se basa es en la determinación del Coeficiente de Resiliencia (K), según queel mismo se haya obtenido a diferentes temperaturas de ensayo, de forma que seestablezca una relación entre la temperatura de servicio de un material y sucomportamiento ante cargas de impacto. Es comúnmente aplicado en materiales quehan fallado como resultado de un choque y sobre todo si los mismos han estadosometidos a extremas temperaturas en el momento de la falla.La prueba consistió en evaluar la Tenacidad o la Resiliencia de probetas hechas deacero AISI 1045, cada probeta estaba a diferente temperatura, a la cual se le aplica unacarga de impacto cuya energía se transfiere a la probeta ensayada, esta energía es lacinética que se almacena cuando se sube el péndulo para poder provocar su fractura,y de acuerdo a cada temperatura de cada muestra se obtuvieron fracturas y resultadosdiferentes.La prueba es considerada como un ensayo destructivo, ya que la muestra evaluadaqueda fracturada o dañada en su superficie. En la parte de los cálculos se tuvo queanalizar la superficie de fractura y compararla con el nivel de
  • 64.  UNIDAD 3 PRUEBAS NO DESTRUCTIVASEl propósito el alumno interpretará los resultados de las pruebas no destructivas paraverificar el cumplimiento de las especificaciones del producto. OBJETIVO Y CRITERIOS DE APRENDIZAJEDescribir el método de ensayo por ultrasonidoDescribir el método de ensayo por líquidos penetrantes.Describir el método de ensayo por rayos X.Describir el método de ensayo por partículas magnéticasPRUEBAS NO DETRUCTIVAS.Los ensayos no destructivos, END o NDT (NON DESTRUCTION TEST) es una forma deensayo de materiales y estructuras sin causar ningún daño a la pieza a inspeccionar.El propósito es detectar discontinuidades superficiales e internas en materiales losmateriales que se pueden inspeccionar metálicos y no - metálicos, normalmenteutilizados en procesos de fabricación, tales como: laminados, fundidos, forjado etc. Métodos. Los Ensayos no destructivos más comunes que pueden aplicarse en la Detección de fallas en materiales, se pueden clasificar de acuerdo al alcance que poseen en cuanto a la detección de fallas, por lo que se dividirán de acuerdo a los siguientes parámetros:
  • 65.  TEMAULTRASONIDOENSAYO DE ULTRASONIDO Se considera ultrasonido aquellasoscilaciones de presión que poseen frecuencias porencima de la gamaaudible (ésto es, superior a 20 000 Hz).El equipamiento utilizado para la aplicación de estas técnicas es capaz degenerar,emitir y captar haces de ondas muy bien definidas sujetas a lasleyes de reflexión alencontrar en su trayectoria un cambio en laspropiedades físicas del medio en el cualse propagan. Al ser captadas, sonanalizadas según el objetivo del equipamiento y conla determinación deltiempo transcurrido desde su emisión hasta su recepción, puede conocersela distanciarecorrida, al ser la velocidad previamente establecida.El ensayo por ultrasonido es unmétodo no destructivo, en el cual un hazsónico de alta frecuencia (125 KHz a 20 MHz)es introducido en el material aser inspeccionado con el objetivo de detectardiscontinuidades internas ysuperficiales. El sonido que recorre el material es reflejadopor las interfacesy es detectado y analizado para determinar la presencia y localizacióndediscontinuidades.Definición y naturaleza de las ondas ultrasónicasSon ondas mecánicas vibratorias o sea para que sea propague elultrasonido, se requiere que las partículas del medio ya sea liquido, aire osólido oscilan alrededor de sus posiciones de equilibrio.Tipos de ondas ultrasónicasSe clasifican en:Ol. Onda longitudinal: se propaga en tres medios.OT. Onda transversal: se propaga en sólidos únicamente.OR. Onda Rayleigh: se propaga en sólidos únicamente.Impedancia acústicaResistencia del medio a la vibración acústica de las partículas.Generación de ondas ultrasónicasPara generar existen varios métodos. Para el ultrasonido se hace uso decristalespiezoeléctricos o de materiales cerámicos ferro eléctrico.Piezoelectricidad: propiedadde algunos cristales como el cuarzo de convertir energía eléctrica en energía mecánicavibratoria y viceversa. Cuarzo paraaltas frecuencias, mayores de 10 mhz.Ferroelectricidad: propiedad de algunos materiales cerámicos previamentepolarizados decomportarse como los cristales piezoeléctricos. ej: titanato debario, sulfato de litio.
  • 66. Palpadores o transductoresTipos:a. incidencia normal.b. incidencia angular.Palpadores con:1. un solo cristal emisor y receptor.2. doble cristal, uno emisor y otro receptor.3. múltiples cristales para aplicaciones especiales.Agentes acoplantesEs un medio fluido que permite que el ultrasonido pase del palpador almaterial de ensayo.Los medios de acople pueden ser: grasa, aceite, vaselina, agua.A mayor rugosidad mayor viscosidad del acoplante.Técnicas de ensayo- transmisión.- resonancia.- pulso - eco.TransmisiónVentaja:Puede detectar discontinuidades muy cercanas a la superficie.Desventajas:No ubica la discontinuidad.Requiere acceso a las dos superficies.Resonancia:Se consigue que haya resonancia entre un material y el palpador. Elpalpador es defrecuencia variable, la cual se varía hasta hallar la deresonancia.Es utilizado para ladetección de discontinuidades externas del material,también para la medición deespesores.Pulso - ecoSe emiten pulsos de ultrasonido y se esperan reflexiones las cualespueden procederde superficies posteriores (palpadores normales) o dediscontinuidades, por lo tantoen un osciloscopio mediante el principiopiezoeléctrico aparecen ecos de fondo paracada reflexión.Ventajas:Requiere acceso a una superficie únicamenteUbica la discontinuidad.
  • 67. Desventaja:No detecta discontinuidades muy cercanas a la superficie.AplicacionesMedición de espesores.Detección de fallas:1. examen de piezas fundidas.2. examen de piezas forjadas.3. examen de soldaduras.4. caracterización de materiales.Ventajas del ensayo ultrasónico1. mayor poder de penetración.2. acceso a una superficie.3. ausencia del peligro para el operario.4. portátil.DesventajasTiene problemas con piezas de geometría complicada.UltrasonidoEl método de Ultrasonido se basa en la generación, propagación y detección de ondaselásticas (sonido) a través de los materiales. En la figura de abajo, se muestra unsensor o transductor acústicamente acoplado en la superficie de un material. Estesensor, contiene un elemento piezo-eléctrico, cuya función es convertir pulsoseléctricos en pequeños movimientos o vibraciones, las cuales a su vez generan sonido,con una frecuencia en el rango de los megahertz (inaudible al oído humano). El sonidoo las vibraciones, en forma de ondas elásticas, se propaga a través del material hastaque pierde por completo su intensidad ó hasta que topa con una interfase, es deciralgún otro material tal como el aire o el agua y, como consecuencia, las ondas pueden sufrir reflexión, refracción, distorsión, etc. Lo cual puede traducirse en un cambio de intensidad, dirección y ángulo de propagación de las ondas originales. De esta manera, es posible aplicar el método de ultrasonido para determinar ciertas características de los materiales tales como:
  • 68.  Velocidad de propagación de ondas.  Tamaño de grano en metales.  Presencia de discontinuidades (grietas, poros, laminaciones, etc.)  Adhesión entre materiales.  Inspección de soldaduras.  Medición de espesores de pared.Como puede observarse, con el método de ultrasonido es posible obtener unaevaluación de la condición interna del material en cuestión. Sin embargo, el método deultrasonido es más complejo en practica y en teoría, lo cual demanda personalcalificado para su aplicación e interpretación de indicaciones o resultados de prueba.  TEMAENSAYO DE LÍQUIDOS PENETRANTES.Basado en el principio físico "Capilaridad", consiste en la aplicación de un líquido, conbuenas características de penetración en pequeñas aberturas, sobre la superficielimpia del material a inspeccionar. Una vez que ha transcurrido un tiempo suficiente,como para que el líquido penetrante recién aplicado, penetre considerablemente encualquier abertura superficial, se realiza una remoción o limpieza del exceso delíquido penetrante, mediante el uso de algún material absorbente (papel, trapo, etc.) y,a continuación se aplica un líquido absorbente, comúnmente llamado revelador, decolor diferente al líquido penetrante, el cual absorberá el líquido que haya penetradoen las aberturas superficiales. Por consiguiente, las áreas en las que se observe lapresencia de líquido penetrante después de la aplicación del líquido absorbente, sonáreas que contienen discontinuidades superficiales (grietas, perforaciones, etc.)Existen dos tipos básicos de líquidos penetrantes,  Líquidos Penetrantes Fluorescentes: contienen un colorante que flouresce bajo la luz negra o ultravioleta. Se emplean líquidos penetrantes que solo son visibles al ojo humano cuando se les observa en la oscuridad y utilizando luz negra o ultravioleta, lo cual les da un aspecto fluorescente.  Líquidos Penetrantes Visibles no fluorescentes: contienen un colorante de alto contraste bajo luz blanca. Se emplean líquidos penetrantes que son visibles a simple vista ó con ayuda de luz artificial blanca.
  • 69. CARACTERISTICAS DE LOS LIQUIDOSPROPIEDADES PARA LIQUIDOS PENETRANTES.Para cumplir los requisitos anteriores, deberán combinarse diferentes ingredientesque posean adecuadas propiedades, entre las cuales las más importantes son:  la tensión superficial,  el poder humectante,  la viscosidad,  volatilidad,  tolerancia a la contaminación,  gravedad especifica,  punto de inflamación,  inactividad química y  capacidad de disolución.
  • 70. SUBTECNICAS.Cada una de estas, pueden a su vez, ser divididas en tres subtécnicas: aquellas en lasque se utiliza líquidos removibles con agua, aquellas en las que se utiliza líquidosremovibles con solvente y aquellas en las que se utilizan líquidos posemulsificables.Los sistemas penetrantes generalmente se identifican por el método empleado en laremoción del exceso del líquido penetrante. Estos sistemas son comunes tanto a lostipos de penetrante fluorescente como a los de colorante visible. Penetrantes post-emulsificables, se requiere una etapa adicional separada, queconsiste en la aplicación de un emulsificador que hace que el penetrante pueda serremovido posteriormente con un lavado con agua.Generalmente los tiempos de emulsificacion están comprendidos entre cincominutos.El método de lavado con agua no es factible o práctico.En este método, el exceso de penetrante se elimina en dos etapas:  Primero, se elimina todo el penetrante posible limpiando la superficie de la pieza con un paño limpio y absorbente, exento de pelusa. La capa superficial de penetrante que queda se elimina  después pasando por la pieza un paño ligeramente impregnado de un disolvente apropiado. es necesario tener cuidado de no emplear demasiado disolvente con el fin de minimizar la posibilidad de eliminar el penetrante contenido en las discontinuidades.a. removible con agua Este sistema consiste en un líquido penetrante lavable con agua, que al ser aplicado a la superficie de la pieza y después de haberlo dejado un tiempo de penetración suficiente se retira de la superficie de la pieza mediante lavado con agua. los penetrantes empleados en los procesos lavables con agua no son soluciones simples sino formulas que contienen ciertos ingredientes tales como aceites penetrantes, colorantes, agente emulsificadores y agentes estabilizadores. El objetivo de la formulación es producir un liquido único que contiene características de buena penetrabilidad y solubilidad del colorante con propiedades de lavado bajo la acción del agua y que mantenga su
  • 71. estabilidad bajo condiciones variables de temperatura y otras variables de operación.b. post-emulsificable lipofilico Sistema penetrante post-emulsificable lipofilico Este método consiste en la aplicación de un líquido penetrante postemulsionable a la superficie de la pieza. Después de un periodo de penetración adecuado, al penetrante se hace lavable con agua mediante la aplicación de un emulsificador lipofilico, o sea de base oleosa, el cual se mezcla con el penetrante por ser mutuamente solubles. En este sistema se requiere un tiempo de emulsificacion muy exacto y se debe tener mucho cuidado para que el penetrante no sea sobre emulsficado y pueda ser removido de las discontinuidades en el lavado posterior con agua.c. removible con solventes En el caso de penetrantes removibles con solvente, el exceso de penetrante se remueve utilizando trapos o papeles absorbentes impregnados con solventes especialmente formulados para este fin.d. post-emulsificable hidrofilico al igual que en el caso del sistema post- emulsicable lipofilico, después de haber transcurrido el tiempo de penetración, se aplica un emulsificador, en este caso de
  • 72. base acuosa, el cual no se mezcla con el penetrante por no ser estos mutuamente solubles, sino que actúa en la intercara rompiendo la cadena de carbono de la base oleosa del penetrante, emulsificando gradualmente capa por capa.  TEMARayos X La cristalografía de rayos X es una técnica consistente en hacer pasar un haz de rayos X a través de un cristal de la sustancia sujeta a estudio. El haz se escinde en varias direcciones debido a la simetría de la agrupación de átomos y, por difracción, da lugar a un patrón de intensidades que puede interpretarse según la ubicación de los átomos en el cristal, aplicando la ley de Bragg. Es una de las técnicas que goza de mayor prestigio entre la comunidad científica para dilucidar estructuras cristalinas, debido a su precisión y a la experiencia acumulada durante décadas, elementos que la hacen muy fiable. Sus mayores limitaciones se deben a la necesidad de trabajar con sistemas cristalinos, por lo que no es aplicable a disoluciones, a sistemas biológicos in vivo, a sistemas amorfos o a gases. Es posible trabajar con monocristales o con polvomicrocristalino, consiguiéndose diferentes datos en ambos casos. Para la resoluciónde los parámetros de la celda unidad puede ser suficiente la difracción de rayos X enpolvo, mientras que para una dilucidación precisa de las posiciones atómicas esconveniente la difracción de rayos X en monocristal.La cristalografía de rayos X desempeñó un papel esencial en la descripción de la doblehélice de la molécula de ADN (Véase también: Rosalind Franklin, James D. Watson,Francis Crick).Esta técnica se utiliza ampliamente en la determinación de las estructuras de lasproteínas.
  • 73. El fenómeno de difracción es debido esencialmente a la relación de fases entre dos omás ondas. Las diferencias de camino óptico conducen a diferencias de fase que a suvez producen un cambio en la amplitud. Cuando dos ondas están completamentedesfasadas se anulan entre sí, ya sea porque sus vectores sean cero o porque estossean igual en magnitud pero en sentido contrario. Por el contrario, cuando dos ondasestán en fase, la diferencia de sus caminos ópticos es cero o un número entero de lalongitud de onda.Cuando consideramos la difracción de rayos X monocromáticos y paralelos enestructuras ordenadas, existen diferencias de camino óptico. Esto sucede pordispersión y no por alguna interacción entre los rayos X y los átomos de lasestructuras. La difracción de rayos X es descrita completamente por la Ley de Bragg.La difracción de rayos X ocurre sólo cuando la longitud de onda es del mismo ordenque los centros de dispersión. Así, para estas ondas electromagnéticas se necesitanrejillas de dispersión del orden de Å. Sólo en la naturaleza y, en particular, en lasseparaciones interatómicas se encuentran estas distancias. Lo anterior se deduce de laley de Bragg. Se debe cumplir que sen(θ) sea menor que uno entonces se tiene que Por consiguiente nλ debe ser menor que 2d. Para el primermáximo de difracción n=1 y se debe cumplir para que haya difracción que λ < 2dMétodos de Difracción de Rayos XExisten tres métodos para producir difracción de rayos X. Método de Laue, Método derotación de cristal y método Powder.Método de LaueConsiste en hacer incidir en un cristal un espectro continuo de rayos X, de tal maneraque para cada longitud de onda, existirá un determinado ángulo. El método detransmisión de Laue (a) en la figura consiste en colocar esta película detrás del cristalcomo se ve a la derecha. Por el contrario, en el método de reflexión (b) en la figura deLaue, la película se interpone entre la fuente y el cristal, esta posee un agujero quedeja pasar los haces de rayos X.En el método de transmisión de Laue los haces difractados forman un patrón demachas circular o elíptico y en cambio, el patrón formado en el método de reflexión deLaue son hipérbolas
  • 74. Método de rotación de cristalSe hace incidir un haz de rayos X monocromáticos sobre un cristal. Para detectar loshaces difractados, la película es envuelta de forma cilíndrica de tal manera que rodeeal cristal. El cristal se hace girar sobre el eje perpendicular al haz incidente, el cualcoincide con el eje del cilindro. Para encontrar el ángulo al cual se cumple la ley deBragg, el giro del cristal se hace sucesivamente de 0° a 90°, hasta encontrar el patrónde difracción mostradoMétodo del PolvoEl cristal a analizar es reducido a polvo de tal manera que forme un conjunto depequeños cristales. Si se tuviese un cristal y en él se hiciera incidir un hazmonocromático, el haz se difractaría a un ángulo en particular. Al hacer girar estecristal de 0° a 360°, el haz formará un cono cuyo eje coincide con el del haz incidente.El interés de este método en tomar varios cristales, es formar este cono con lasdistintas orientaciones posibles de los diversos cristalesLey de BraggLa fórmula de Bragg permite calcular la longitud de onda de los rayos a partir de laconstante reticular d, o inversamente, ésta última si se conoce la longitud de onda, yde aquí su doble aplicación al estudio de los rayos X y de la estructura de los cristales.Esta técnica también juega un importante papel en los estudios de la estructura delíquidos y moléculas orgánicas, y ha sido decisiva en la determinación de la estructurade la doble hélice del ADN y subsiguiente investigación en genética molecular.Difracción de Rayos X de la fracción ArcillaEn la identificación de minerales arcillosos se tratan técnicas como la difracción derayos X (DRX) para muestras orientadas, análisis térmico diferencial (ATD) yespectroscopia infrarroja (IR), que corresponde al estudio de la fracción del suelo contamaño inferior a 2μm, Las técnicas desarrolladas por el profesor Jacquez Thorez, deBégica se han implementado en el Laboratorio de Suelos del IGAC (InstitutoGeográfico Agustín Codazzi, Colombia) y ha mostrado muy buenos resultados en eltratamiento y análisis de la fracción arcillosa de los Suelos (IGAC, Mineralogia de laFracción Arcilla, 2006. Thorez, J. Phyllosilicates and Clay Minerals,1975).La técnica de análisis en el difractómetro de rayos X de minerales de arcilla es orientarla muestra mediante saturación con Cloruro de Magnesio, Cloruro de Potasio,Etilenglicol y una muestra calentada a 550°C. Se remueve generalmente la fracciónorgánica y Fe y Mg. Esta técnica permite determinar si las arcillas son esmectitas(montmorillonitas), cloritas o si son filosilicatos (cloritas).
  • 75. Análisis de Metales Preciosos en el difractómeto de rayos XMediante la Ley de Bragg es posible llegar a conocer las dimensiones de la celdacristalina de los cristales de los metales preciosos en Å (Armstrong). El proceso esmontar una muestra en polvo del metal seleccionado, el cual puede ser separadomagnéticamente o mediante centrifugado, tamizado, o por métodos químicos como eltratamiento con Acido Clorhidrico, Acido Nítrico, Acido Fluorhidrico entre otros. Seemplea un programa especializado X-Pert de Phillips, para analizar los difractoramasy comparar las dimensiones de la celda con los resultados de la difracción. La mayorimportancia de estos análisis es determinar el contenido de Iridio, Bismuto, Platino,Mercurio, Oro y Plata, incluso determinar Hafnio y otros metales que son importantesen la industria tecnológica (por ejemplo superconductores) y posibles yacimientos deestos metales o minerales que contengan estos elementos.DIFRACCIÓN DE RAYOS X. MÉTODO DE POLVO CRISTALINOEl fenómeno de la difracción de Rayos X consiste básicamente en un proceso deinterferencias constructivas de ondas de rayos X que se produce en determinadasdirecciones de espacio. Significa que las ondas tienen que estar en fase, lo que ocurrecuando su diferencia de trayectoria es cero o un múltiplo entero de longitudes deonda.La difracción de rayos X en muestras de polvo cristalino o muestras policristalinas sepuso de manifiesto primeramente en Alemania por P.Debye y P.Scherrer en (1916) ycasi al mismo tiempo se desarrolló a través de los estudios de Hull en los EstadosUnidos. El descubrimiento del fenómeno de la difracción en este tipo de muestras seconvierte rápidamente en una técnica experimental de extendido uso, debidobásicamente al amplio campo de aplicación que podemos encontrar para el estudio desustancias cristalinas. Hoy día esta técnica constituye una habitual herramienta detrabajo con una extraordinaria utilidad en muy distintas disciplinas científicas ytecnológicas, por el carácter polifacético en lo que se refiere a la gran variedad deinformación que proporciona.La identificación de fases cristalinas constituye uno de los campos de aplicación másimportantes del método de polvo cristalino.El registro del espectro difractado puede realizarse empleando dos dispositivosexperimentales con características bien diferenciadas:  Métodos fotográficos (cámaras Debye-Scherrer).  Difractómetro de polvo.La diferencia radica en el registro, en las cámaras de polvo el espectro se registra enuna película fotográfica, en la que la densidad de ennegrecimiento indica la intensidadde las radiaciones reflejadas. En el difractómetro de polvo, se obtiene un registro
  • 76. gráfico de las señales que las reflexiones originan en detectores electrónicos deradiación.EL DIFRACTÓMETRO DE POLVONormalmente posee una geometría de tipo Bragg-Brentano en el que, el contador electrónico puede formar un ángulo variable (2ð = 3º- 110º) con el haz incidente de rayos X. Cuando la muestra gira un ángulo ð el contador gira 2ð, este movimiento ð ð ðð es el que hace que el difractómetro se denomine “Difractómetro de dos círculos” (Figura 1). En un difractómetro comercial la muestra se sitúa en el centro de eje del goniómetro deprecisión, cuya velocidad angular está sincronizada en la relación anterior 2:1 con eldetector.El registro gráfico o difractograma consiste de picos distribuidos en función de losvalores angulares, 2ð, y que corresponden a las de las reflexiones que representan.Las alturas de estos máximos y más concretamente sus áreas constituyen magnitudesmuy representativas de las intensidades de las reflexiones correspondientes, lascuales pueden ser medidas con gran exactitud y reproducibilidad.IDENTIFICACIÓN DE FASES, MÉTODO DE POLVO CRISTALINOLa identificación de una fase cristalina por este método se basa en el hecho de quecada sustancia en estado cristalino tiene un diagrama de rayos X que le escaracterístico. Estos diagramas están coleccionados en fichas, libros y bases de datosdel Joint Committee on Powder Difraction Standards y agrupados en índices decompuestos orgánicos, inorgánicos y minerales. Se trata, por lo tanto, de encontrar elmejor ajuste del diagrama problema con uno de los coleccionados.Un método adecuado es el de “Hanawalt”, en el que cada diagrama aparececaracterizado por los tres picos de difracción más intensos. Contiene un sistema desubgrupos resultante de dividir el rango de los valores de d en 47 regiones, cada unacontiene un número aproximadamente igual de diagramas. Cada diagrama con sustres líneas más fuertes está asignado a un grupo. Todos los diagramas asignados acada Grupo Hanawalt están ordenados de forma que en la primera columna aparece elvalor de d correspondiente a la línea más intensa, en la segunda columna aparece elvalor de d correspondiente a la siguiente línea en intensidad y en la tercera columnaaparece el valor de d correspondiente a la tercera línea más intensa y en las cincocolumnas restantes apareen los valores de d siguiendo el mismo orden decreciente,tanto en su valor como en el de la intensidad. A continuación de las columnascorrespondientes a los valores de d, ordenados según valores decrecientes deintensidad, aparece la fórmula química, el nombre y el número de la ficha de lasustancia correspondiente.
  • 77. Al analizar diagramas desconocidos, los pasos a seguir son los siguientes:Se ordenan los valores de d en orden decreciente de intensidad.Se busca el grupo Hanawalt adecuado en el manual de búsqueda con el valor de dcorrespondiente a la línea más intensa.Se comprueba que la d de la segunda línea más intensa se ajuste con el valor de d de lasegunda columna del grupo Hanawalt correspondiente del manual de búsqueda.Se toma el valor de d de la tercera línea más intensa del diagrama desconocido y secomprueba si se ajusta con el valor de d la tercera columna Hanawalt del manual debúsqueda.Si se ajustan los valores de d del diagrama desconocido con los del grupo de Hanawaltdel manual de búsqueda se toma la ficha correspondiente y se acaba de comprobar elajuste de todos los valores de d del diagrama desconocido con los de la ficha. Si las líneas seleccionadas no dan juntas buen ajuste, se eligen otras combinaciones delíneas el diagrama desconocido. En el caso de que el diagrama desconocido corresponda a una mezcla de sustancias sesustrae el diagrama encontrado del experimental y se repite de nuevo el proceso(pasos 1 a 6) hasta que todas las líneas significantes del diagrama experimental seajusten a algún diagrama de las fichas. A la hora de repetir el proceso hay que tener encuenta que un mismo pico de difracción puede corresponder a más de una sustancia yuno se da cuenta observando las intensidades del pico del diagrama experimental y dela ficha, pues cuando el experimental muestra una intensidad muy superior al de la ficha hay que sospechar que corresponde a más de una sustancia. Actualmente existen programas informáticos que nos permiten realizar este proceso de manera automática; se cuenta además con las bases de datos JCPDS, lo cual facilita enormemente la identificación de fases cristalinas por el método de polvo.
  • 78.  TEMAENSAYO DE PARTICULAS MAGNETICASEnsayo de partículasLa inspección por partículas magnéticas es un tipo de ensayo no destructivo quepermite detectar discontinuidades superficiales y subsuperficiales enmateriales ferromagnéticos.MÉTODO DE ENSAYO DE PARTÍCULAS MAGNÉTICASCuando el ensayo de partículas magnéticas esté especificado por la compañía, sedebeestablecer un procedimiento escrito detallado para el ensayo de partículasmagnéticas, quecumpla con los requisitos de ASTM E709. La compañía y el contratistadel ensayo nodestructivo deberían acordar el procedimiento o procedimientos delensayo de partículasmagnéticas antes de llevar a cabo los ensayos en producción.Lacompañía debe solicitar al contratista demostrar que los procedimientospropuestosproducirán resultados aceptables y debe exigir que el contratista useaquellos procedimientoscontemplados en el ensayo de producciónBase físicaEl principio de este método consiste en que cuando se induce un campo magnético enun material ferromagnético, se forman distorsiones en este campo si el materialpresenta una zona en la que existen discontinuidades perpendiculares a las líneas delcampo magnetizables, por lo que éstas se deforman o se producen polos. Estasdistorsiones o polos atraen a las partículas magnetizables que son aplicadas en formade polvo o suspensión en la superficie a examinar y por acumulación producen lasindicaciones que se observan visualmente de forma directa o empleando luzultravioleta. Sin embargo los defectos que son paralelos a las líneas del campomagnético no se aprecian, puesto que apenas distorsionan las líneas del campomagnético.UsoSe utiliza cuando se requiere una inspección más rápida que la que se lograempleando líquidos penetrantes. Existen 32 variantes del método, y cada una sirvepara diferentes aplicaciones y niveles de sensibilidad.Este método se utiliza en materiales ferromagnéticos como el hierro, el cobalto yel níquel. Debido a su baja permeabilidad magnética, no se aplica ni en losmateriales paramagnéticos (como el aluminio, el titanio o el platino) ni enlos diamagnéticos (como el cobre, la plata, elestaño o el zinc).
  • 79. Los defectos que se pueden dectectar son únicamente aquellos que están en lasuperficie o a poca profundidad. Cuanto menor sea el tamaño del defecto, menor serála profundidad a la que podrá ser detectado.Campo magnéticoEl campo magnético se puede generar mediante un imán permanente, un electroimán,una bobina o la circulación de intensidad eléctrica sobre la pieza. El imán permanentese suele utilizar poco debido a que solamente se pueden conseguir con él camposmagnéticos débiles.En una pieza alargada, la magnetización mediante bobina genera un campo magnéticolongitudinal, por lo que muestra defectos transversales. En cambio, una corrienteeléctrica entre los extremos de la pieza genera un campo transversal, por lo quedetecta defectos longitudinaleTamaño, forma y aplicación de las partículasLas partículas magnétizables deben ser de pequeño tamaño para que tengan buenaresolución, es decir, para que detecten defectos pequeños o profundos. Esto se debe aque cuanto mayor sea el tamaño de la partícula, mayor será el campo necesario paragirarla. Sin embargo, no deben ser demasiado pequeñas para que no se acumulen enlas irregularidades de la superficie, lo que ocasionaría lecturas erróneas. Por ello, lohabitual es combinar en mismo ensayo partículas pequeñas (de entre 1 μm y 60 μm) ygrandes (desde 60 μm hasta 150 μm).Como ya se ha dicho, las partículas magnétizables se pueden aplicar en forma de polvoo en suspensión en un líquido. En este último caso, el líquido empleado puede ser:querosene,agua o aceite, entre otros.NORMATIVIDADIRAM 125 Ensayos no destructivos defectos superficiales y subsuperficiales. Métodode determinación por partículas magnetizablesIRAM 762 Ensayos no destructivos. Acero fundido. Inspección mediante partículasmagnetizable

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