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• Dennis Guaman

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UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS 1. Definir materiales como ciencia e ingeniería (MSE) Como ciencia. - Una disciplina científica íntimamente relacionada con la investigación, que tiene por objeto el conocimiento básico de la estructura interna, propiedades y procesamiento de los materiales. Como ingeniería. - se interesa principalmente por el empleo del conocimiento fundamental y aplicado acerca de los materiales, de modo que éstos puedan ser convertidos en los productos que la sociedad necesita o desea 2. Definir los siguientes temas: a) composición b) estructura c) síntesis d) procesos e) microestructura Composición. – Se define como la descripción química de un material Estructura. – Todos los materiales están integrados por distintos átomos dependiendo del material que se trate y el estado en el que se encuentra Síntesis. - Indica la manera de fabricar los materiales a partir de elementos naturales o hechos por el ser humano Procesos. – Es el modo en que se conforman los materiales en componentes útiles y para causar cambios en las propiedades de distintos materiales Microestructura .- Cuando los átomos al formar moléculas se "arreglan" o "acomodan" de acuerdo a su carga, electronegatividad, afinidad electrónica, etc. para formar enlaces. 3. Para cada una de las siguientes clases de materiales, dar dos ejemplos específicos que son una parte regular de su vida, y explicar por qué el material se utiliza en cada aplicación específica. A) Metales  Un ejemplo es el litio el cual tiene varios usos además de encontrarse en las baterías, donde se aprovecha su alto potencial electroquímico usándolo como material anódico  El aluminio abarca desde la fabricación de latas, el papel de envolver, la capa intermedia de envases de cartón (tetra brick) hasta láminas para cerrar yogures, medicamentos, etc. B) Cerámicas  Se utilizan para la elaboración de recipientes como por ejemplo los materiales cerámicos porosos se aplican en baldosas ladrillos tejas, jarrones  Actualmente se emplean como aislantes eléctricos y térmicos en hornos, motores etc. C) Polímeros  Los polímeros son las responsables de sus múltiples aplicaciones como lo es el polietileno que se lo aplica en envases, lavavajillas botes, etc.

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El polímero vinílico el cual se utiliza para salpicaderos, parachoques también se utiliza para confección de tapicerías y alfombras

D) Semiconductores  Son materiales cuya conductividad puede comportarse como conductores o como aislante. Como por ejemplo están presentes en los electrodomésticos en las telecomunicaciones, etc.  Estos materiales e utilizan también para la fabricación de circuitos debido a las propiedades que poseen. 4. Describa la propiedad de materiales habilitantes de cada uno de los siguientes y por qué es así: A) Acero para vigas en rascacielos. - El acero es una aleación de hierro con una cantidad de carbono que puede variar entre 0,03% y 1,075% en peso de su composición, dependiendo del grado. acero tiene 3 grandes ventajas a la hora de construir estructuras: - Soporta grandes esfuerzos o pesos sin romperse. El acero debido sus propiedades se puede doblar sin romperse hasta ciertas fuerzas, es flexibles. Un edificio de acero puede flexionar cuando se empuja a un lado, por ejemplo, por el viento o un terremoto. Tiene Plasticidad. Incluso puede doblarse (plasticidad) sin romperse. Esta propiedad permite que los edificios de acero se deformen, dando así a la advertencia a los habitantes para escapar. B) Policarbonato para lentes de gafas Policarbonato. - El Policarbonato es un termoplástico con propiedades muy interesantes en cuanto a resistencia al impacto, resistencia al calor y transparencia óptica, de tal forma que el material ha penetrado fuertemente al mercado en una variedad de funciones. Los lentes de policarbonato se han convertido en el estándar para gafas de seguridad, gafas deportivas y gafas de los niños debido a la demanda de la sociedad. C) Bronce para esculturas El bronce fundido es el metal más utilizado para esculturas de metal. El bronce es una aleación de cobre y otro elemento (por lo general de estaño, pero a veces fósforo o aluminio), y es un metal duro le cual lo hace especialmente adecuado para pequeñas estatuillas macizas como para grandes esculturas D) Aluminio para cuerpos de avión Una combinación de ligereza, resistencia y alta conductibilidad eléctrica y térmica, es la propiedad que convirtió al aluminio y sus aleaciones en un material clave para la construcción de aviones, automóviles, o motores de combustión interna, entre otras muchas aplicaciones. Y es que un volumen dado de aluminio pesa menos que un tercio del mismo volumen de acero. Los únicos metales más ligeros son el litio, el berilio y el magnesio.

E) Tereftalato de polietileno para botellas de agua Polietileno Tereftalato, más conocido como PET, es un poliéster que forma parte de la familia de los plásticos termo formables (o termoplásticos) fácilmente moldeables cuando se le aplica el nivel de temperatura correspondiente. Por este motivo el PET puede adaptarse a cualquier forma y diseño, además de contar con un gran potencial de aplicaciones.

Actualmente es la principal materia prima para la producción de envases de agua mineral, bebidas carbónicas y aceites F) Vidrio para botellas de vino El vidrio y el vino hacen un matrimonio perfecto porque conserva en excelentes condiciones las características organolépticas del producto y permite apreciar sus características físicas. 5. El acero se recubre a menudo con una fina capa de zinc si se usa fuera. ¿Qué características tiene la Zinc proporcionan a este acero revestido, o galvanizado? ¿Qué precauciones deben tenerse en cuenta en Producir este producto? ¿Como se verá afectada la reciclabilidad del producto? El acero galvanizado es un tipo de acero procesado con un tratamiento al final del cual queda recubierto de varias capas de zinc. Estas capas de zinc protegen al acero evitando que se oxide. El acero galvanizado también es un material con un acabado más duradero, resistente a las ralladuras y que resulta más atractivo para muchos consumidores. El acero galvanizado también es utilizado en la fabricación de muchos componentes de uso industrial. Características del Acero Galvanizado:  Duración excepcional.  Protección integral de las piezas (interior y exteriormente).  Triple Protección:  Barrera física: El recubrimiento posee mayor dureza y resistencia que cualquier otro tipo de recubrimiento.  Protección electroquímica: Con el paso del tiempo se forma una fina capa de óxido de zinc que actúa como aislante del galvanizado.  Autocurado: Ante raspaduras superficiales, se produce un taponamiento por reacción química de la superficie dañada.  No necesita mantenimiento.  Fácil de pintar.

Limpieza del Acero: Grasa, aceite y pinturas solubles se eliminan de la superficie del acero haciendo pasar el acero a través de limpiador de grasa caliente tal como un fosfato alcalino. La eliminación de suciedad de la superficie del acero se hace generalmente mecánicamente a través de un proceso conocido como granallado. Esta eliminación de la suciedad, grasa, aceite asegura acero galvanizado limpia sin manchas. Decapado: Decapado del acero debe hacerse utilizando baño de ácido clorhídrico. Este tratamiento es esencial para el galvanizado de alta calidad del acero, ya que elimina las incrustaciones de óxido y el molino de la superficie del acero. Retira el óxido: Premagnetización debe hacerse utilizando cloruro de amonio para eliminar el óxido de zinc desde el acero y evitar la oxidación del material de acero antes de que se sumerge en zinc fundido. Debe ser realizado por un proceso más eficaz que se conoce como tratamiento hervidor de agua seca, que previene mejor la inclusión de óxidos en el producto acabado que el tratamiento hervidor de agua húmedo, que no sumergir el acero totalmente en el cloruro de amonio zinc. 6. Los indicadores de temperatura tales como el termómetro bimetálico se producen a veces a partir de una bobina tira metálica que desenrolla una cantidad específica cuando la temperatura aumenta. Como funciona esto; De qué tipo de material se haría el indicador; ¿Y cuáles son las propiedades importantes?, ¿Que el material en el indicador debe poseer? 7. Los indicadores de temperatura se fabrican a partir de dos tipos de material, por lo que se denomina bimetal. Esto consiste en colocar dos láminas de metales diferentes con distinto coeficiente de dilatación por lo que cuando se someten a la temperatura a medir, uno se dilata ("estira") más que el otro, que comúnmente es el del centro, por lo que el resultado es que esa espiral se "enrosca" más o menos. Detectando el desplazamiento del extremo de la espiral se puede obtener una referencia de la temperatura. Entonces la propiedad que entra en juego Aqua-, es el coeficiente de dilatación que debe ser distinto para cada uno de los materiales. Los materiales que componen el bimetal se escogen de acuerdo a las propiedades de flexión requeridas y al rango de temperatura de utilización. Por ejemplo, el bi metal 206-1 está compuesto por una lámina de Invar 36 (aleación con 36% Níquel y resto Hierro) soldada en caliente con una lámina de aleación compuesta por 20% de Níquel, 6% de Manganeso y resto Hierro. El indicador de temperatura está fabricado de una tira metálica enrollada en espiral y en cuyo extremo exterior está una aguja señalizada en una escala graduada. Al calentarse la espira, el calor dilata el metal y la espira se desenrolla. Debido a este efecto, la aguja cambia de posición marcando un valor tabulado de la temperatura. Se utilizan tiras metálicas porque estos materiales se dilatan notablemente con la temperatura, poseen el mayor coeficiente de dilatación respecto a todas las demás clases de materiales. Para la carcasa que rodea a la espira metálica se deberá elegir un material compuesto pues es resistente mecánicamente, resistente a los cambios bruscos de temperatura y fácilmente moldeable para las distintas

formas de la carcasa. A altas temperaturas los polímeros y, en menor medida, los metales se deforman luego no son adecuados. Los cerámicos no son moldeables y los eléctricos se usan en la electrónica 8. . Le gustaría colocar un micro satélite de tres pies de diámetro en órbita. El satélite contendrá Delicado equipo electrónico que enviará y recibirá señales de radio de la tierra. Diseñe el Exterior en el que se encuentra el equipo electrónico. Qué propiedades serán Y qué tipo de materiales podrían ser considerados. 9. La construcción del satélite comienza con la parte central, el ''esqueleto''. Unos filamentos de fibra de carbono cubierto de resina se tejen formando un complejo patrón para que el cilindro sea lo más resistente y ligero posible. Luego, los paneles de aluminio, son construidos obviamente, con aluminio porque son livianos y resistentes, y van acoplados al cilindro de carbono central del satélite. 10. 8. ¿Qué propiedades debe poseer la cabeza del martillo de un carpintero? Como fabricarías una cabeza de martillo 11. 12. Las propiedades que debe poseer un martillo de carpintero es que deben poseer alta dureza, buena confortabilidad y alta ductilidad. 13. Para fabricar una cabeza de martillo se debe hacer la unión o fundir hierro con carbono es decir cierta cantidad de acero ponerla en un molde para conformar la apariencia física del martillo con sus respectivas características como es su forma de W para sacar los clavos de la madera. 14. 15. 9. Le gustaría poder separar físicamente diferentes materiales en una planta de reciclaje de chatarra. Describir algunos métodos posibles que podrían usarse para separar materiales tales como polímeros, Aleaciones de aluminio y aceros entre sí. 16. Para separar los metales magnéticos se puede ubicar un electroimán que los atrae y deja el resto de materiales en el mismo lugar y el resto de materia irán a un depósito donde se sigue separando de los reutilizables o no tomando en consideración si son papeles, plásticos, vidrios y metales no magnéticos.