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• Nataly Verastegui Castañeda

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PRACTICA 1 1. A) Para una determinada aplicación se requiere un material que sea ligero en peso, aislante eléctrico y algo flexible. a) ¿Qué clase de materiales investigaría para su selección? y b) explique su respuesta desde el punto de vista de los enlaces presentes.  

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Madera: Conductora por tener sales y humedad. Utilizada frecuentemente en diferentes estructuras y postes. Arcilla expandida: Se obtiene a partir de la arcilla natural, y se utiliza como agregado en morteros y hormigones, mejorando la capacidad aislante en diferentes sectores de la construcción. Cerámicas de óxidos: Funcional para aislamiento de bujías, o bien para ser utilizado a altas temperaturas. Vidrio: aislante de corta y mediana tensión, que no absorbe la humedad pero está propenso a golpes y roturas. Corcho: Material ligero de poco peso y densidad, lo que permite colocar varias capas mejorando la eficacia del corcho. Es también un aislante muy impermeable. Cerámica: Buen aislante con una baja absorción de humedad y con gran resistencia al impacto. Se utiliza con frecuencia en la industria electrotécnica. Plástico: Uno de los mejores aislantes, pues la estrechez de la unión de sus partículas hace que sea casi imposible que se liberen electrones. Lana de vidrio. Es un tipo de lana de forma de mineral que requiere de una fuerte cantidad de energía para lograr una fusión idónea. La fusión se logra uniendo materiales como arenas silíceas, cuarcitas, calizas y vidrio. El producto final resulta ser un material ligero que logra soportar altas temperaturas

B) Para otra aplicación se demanda un material que sea no conductor (aislante eléctrico), extremadamente rígido y ligero. a) ¿Qué clase de materiales investigaría para su selección? y b) explique su respuesta desde el punto de vista de los enlaces presentes. 

Caucho material no conductor aislante, La gran difusión del caucho como aislante eléctrico es debida a la combinación de sus buenas cualidades dieléctricas y mecánicas para usos corrientes, con características peculiares como la flexibilidad, la posibilidad de soportar notables deformaciones sin romperse, adquiriendo otra vez la forma primitiva, la resistencia a la abrasión, etc.

2. a) Mencione los criterios más importantes para seleccionar materiales que habrán de emplearse en un casco protector de uso deportivo. b) Identifique los

materiales que podrían satisfacer estos criterios. c) ¿Por qué un casco de metal sólido no sería una buena elección? a) Se debe tomar en cuenta propiedades como dureza, resistencia, peso y maleabilidad. b) -Fibra de vidrio, ya que es ligero, resistente, moldeable y relativamente barata. -El polímero que resiste un impacto. c) Porque al momento de un impacto las vibraciones que produce el casco causarían serios problemas en la integridad del usuario, ya que seria muy pesad. También trabajar con metal haría más difícil el proceso de fabricación, mas tardado y mas caro. 3. Nos gustaría producir una cubierta para un avión y que sea transparente. Pensando bien en los requisitos que debe cumplir ese material, A) ¿qué propiedades debería tener ese material para ser usado en la cubierta? -Resistencia al impacto:   Esto permite que se produzca en forma de lámina con estructura celular con paredes muy delgadas. -Flexibilidad -Plasticidad: propiedad de los cuerpos para adquirir deformaciones permanentes. -Maleabilidad: facilidad de un material para extenderse en láminas o planchas. -Dureza: es la resistencia que opone un material a dejarse rayar por otro. -Conductividad térmica: es la propiedad de los materiales de transmitir el calor, produciéndose, lógicamente una sensación de frío al tocarlos. -Soldabilidad: facilidad de un material para poder soldarse consigo mismo o con otro material. -Materiales transparentes: los objetos se pueden ver a través de ellos, pues dejan pasar los rayos de luz. -Reciclables: son los materiales que se pueden reciclar, es decir su material puede ser usado para fabricar otro diferente. -Biodegradables: son los materiales que la naturaleza tarda poco tiempo en descomponerlos de forma natural en otras sustancias. B) De los materiales genéricos ¿cuál escogería? ¿por qué? POLÍMEROS: Los polímeros son resistentes a la corrosión y tienen bajo coeficiente de fricción; a estas propiedades se les saca provecho con el buen diseño. Además, el policarbonato es un buen material para la cubierta 4. Describir la propiedad de los materiales siguientes que favorecen su aplicación, en cada uno de los siguientes casos y por qué es así: (a) aluminio para carrocerías de aviones: -Resistencia: La capacidad de un metal para resistir el estrés estructural sin fallar. -Dureza: La capacidad del aluminio para resistir el corte, penetración o abrasión. Un metal puede ser ablandado por recocido y endurecido por temple y tratamientos térmicos o trabajado (conformado por golpes o flexión).

-Maleabilidad: Capacidad del aluminio para ser doblado, moldeado o golpeado sin agrietarse o romperse. -Fragilidad: Es la característica que hace que el aluminio se rompa cuando es doblado o deformado. -Resistencia a la corrosión: Las aleaciones de aluminio también tienen una fuerte resistencia a la corrosión que es el resultado de una capa de óxido que se forma como resultado de reacciones con la atmósfera. (b) poliuretano para alineadores de dientes (tirantes invisibles): -Alta resistencia al desgaste y a la abrasión. -Alta resistencia a la tracción y al desgarre. -Muy buena capacidad de amortiguación. -Alta resistencia a grasas, aceites. -Excelente recuperación elástica. (c) acero para los rodamientos de bolas en una bicicleta en eje de la rueda: El uso de aceros específicos en rodamientos en función de la aplicación y de tratamientos superficiales permite aumentar significativamente la fiabilidad de los rodamientos Las propiedades del acero más importantes son la conformabilidad y durabilidad, resistencia a la tracción y su buena resistencia a la fluencia, buena conductividad térmica, y, para los aceros inoxidables, la resistencia a la corrosión. Reducción de la fricción:  Reduce el rozamiento y minimiza la fricción interna. – Ahorrar energía: Con la colocación de los rodamientos en cualquier eje de rotación se reduce la energía necesaria para moverlo. – Durabilidad

(d) tereftalato de polietileno para botellas de agua: -Máxima protección de los alimentos: Se puede utilizar como una excelente barrera para proteger el contenido almacenado en su interior del CO2 y de otros agentes externos. -Permite la degradación química: Debido a las propiedades del PET, este es resistente a la biodegradación. Sin embargo, se puede degradar mediante procesos químicos para proceder a su reutilización para un nuevo producto o generación de combustibles. -Resistente al desgaste: Una de las propiedades del PET es que posee una alta resistencia al desgaste y a la corrosión, además de lograr conservar la temperatura del producto y mantenerlos fuera del alcance del polvo, la grasa y otros factores tóxicos que puedan estar presentes en el ambiente. -Transparente: no tiene nada que esconder

El aspecto de los envases PET es de una transparencia total, permitiendo vislumbrar su contenido con facilidad y apreciar la calidad de los productos alimenticios ⇨ Resistente, pero reciclable Otra de las propiedades del PET es que se puede reutilizar y reciclar para otros usos, de forma que contribuye a disminuir el impacto ambiental que suelen generar los desechos plásticos. (e) vidrio para botellas de vino: El vidrio posee muchas cualidades para ser el elegido en las botellas de vino: es impermeable, aséptico, duradero, reciclable y no tiene olor. El vidrio puede ser definido a la vez como una sustancia dura y frágil, generalmente transparente o traslúcido, muy resistente al agua, a la luz y a los agentes químicos, que se produce por la solidificación de una masa fundida de silicatos y boratos 5. Entre el MgO y el Mg metálico, ¿cuál de ellos tendrá el mayor módulo de elasticidad? Explique. (NOTA: Para las preguntas 5, 6 y 7, consultar Capítulo 2, acápite 2-5 de “Ciencia e Ingeniería de los Materiales” de Donald Askeland, 3ra edición) El módulo de elasticidad está relacionado con la pendiente que se correlaciona con una energía de enlace alta y punto de fusión mayor , por eso una fuerza mayor es necesaria para causar la separación entre los iones en el MgO comparada con los átomos en el Mg; es decir MgO tendrá mayor módulo de elasticidad. 6. Observando en una tabla periódica, la ubicación del aluminio y del silicio, ¿cuál de ellos debe tener el mayor módulo de elasticidad? Explique El aluminio tiene enlace metálico y el silicio enlace covalente, entonces como el enlace covalente tiene energía de enlace más alta que del metálico, se puede decir que el silicio tiene mayor módulo de elasticidad. 7. Entre un metal y un cerámico, ¿cuál de ellos se esperaría tenga el mayor coeficiente de dilatación? Explique El coeficiente de dilatación está relacionado con la fuerza de enlace atómico , entonces el metal tendría el mayor coeficiente de dilatación ya que al ser enlace covalente tiene una energía de enlace menor comparada con el cerámico que es de enlace iónico y que presenta una depresión estrecha y profunda debido a un fuerte enlace atómico, los átomos se separarán menos y tendrán un coeficiente de expansión térmica bajo.