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• Roselyn Alcantara

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“AÑO DE LA UNIVERSALIZACIÓN DE LA SALUD”

“TRABAJO DE INVESTIGACIÓN PROPIEDADES DE LOS MATERIALES , MODULO DE YOUNG, METALES Y ACERO ”

CARRERA

:

INGENIERÍA INDUSTRIAL

ASIGNATURA

:

MATERIALES DE INGENIERÍA

DOCENTE

:

CUPÉN CASTAÑEDA, OLIVER FABÍAN

INTEGRANTES

: -

ALCÁNTARA TORRES, ROSELYN THAIS ARZAPALO BEDOYA, KARINA CCAHUANA PORTADA, XIOMARA MORAYMA CRUZ BOBADILLA, JUAN JOSÉ CUIPAL ESTEVES, PATRIK MORALES VICUÑA, YACK MOSCOL BACA, DENISSE MILAGROS PERNIA GONZÁLES, KEVIN JESUCITO ROSALES SANCHEZ, MARY CRUZ VALLEJOS ÁVALOS, JORMAN ANTHONY

PERÚ 2020

1

ÍNDICE I.

TÍTULO:..................................................................................................................................4

II. OBJETIVO GENERAL..........................................................................................................4 III. METODOLOGÍA DE TRABAJO.........................................................................................4 IV. MARCO TEÓRICO................................................................................................................4

V.

4.1

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES.........................................................................4

4.2

MÓDULO DE YOUNG.......................................................................................................4

4.3

METALES............................................................................................................................4

4.4

ACERO.................................................................................................................................4

TEMAS A INVESTIGAR:.....................................................................................................4 5.1

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES.........................................................................4

5.1.1

PROPIEDADES FÍSICAS...............................................................................................5

5.1.2

PROPIEDADES MECÁNICAS....................................................................................17

5.1.3

PROPIEDADES QUÍMICAS........................................................................................30

5.1.4

PROPIEDADES TÉRMICAS.......................................................................................34

5.1.5

PROPIEDADES ACÚSTICAS......................................................................................37

5.2

MÓDULO DE YOUNG.....................................................................................................41

5.3

METALES ALCALINOS..................................................................................................50

5.3.1

METALES ALCALINOTÉRREOS..............................................................................52

5.3.2

METALES DE TRANSICIÓN......................................................................................53

5.3.3

METALES LANTÁNIDOS...........................................................................................54

5.3.4

METALES ACTÍNIDOS...............................................................................................55

TRANSACTÍNIDOS..................................................................................................................56 5.3.5

METALES TRANSACTÍNIDOS..................................................................................57

5.3.6

LOS METALES EN LOS MATERIALES...................................................................59

5.3.7

FERROROS....................................................................................................................60

5.3.8

NO FERROROS.............................................................................................................63

5.4

HISTORIA DEL ACERO:................................................................................................66

5.4.1

¿QUÉ ES EL ACERO?..................................................................................................66

5.4.2

MODOS DE PRODUCCIÓN........................................................................................67

5.4.3

MECANIZADO DEL ACERO......................................................................................68

VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES...................................................................73 VII. VOCABULARIO...................................................................................................................74

2

VIII.......................................................................................................................BIBLIOGRAFÍA 84

INTRODUCCION

El presente trabajo de investigación titulada “Propiedades de los Materiales, Modulo de Young, Metales

y Acero”, son temas relevantes en la asignatura de “Materiales de

Ingeniería”, el cual se dicta en todas las carreras de Ingeniería, en este caso Ingeniería Industrial.

3

I.

TÍTULO: “Trabajo de investigación: “Propiedades de los Materiales, Modulo de Young, Metales y Acero”

II.

OBJETIVO GENERAL Buscar e indagar información con relación a los conceptos mencionados en la siguiente investigación para tener ideas propias y claras de los conceptos básicos de “Propiedades de los Materiales, Modulo de Young, Metales y Acero”, con la finalidad de asumir un aprendizaje productivo para nuestra formación como futuros Ingenieros Industriales.

III.

METODOLOGÍA DE TRABAJO Búsqueda de información relacionada con los temas “Propiedades de los Materiales, Modulo de Young, Metales y Acero”

IV.

MARCO TEÓRICO IV.1PROPIEDADES DE LOS MATERIALES . IV.2MÓDULO DE YOUNG

IV.3METALES .

IV.4ACERO

V.

TEMAS A INVESTIGAR:

4

V.1 PROPIEDADES DE LOS MATERIALES Se define como propiedades de los materiales al conjunto de características capaces de calificar un comportamiento o una respuesta del mismo a solicitaciones externas, independientemente del tamaño y de la geometría del elemento considerado, hacen que el material se comporte de una manera determinada ante estímulos externos; esta razón, las propiedades pueden ser: físicas, mecánicas, químicas, acústicas, térmicas, dependiendo de la naturaleza del estímulo externo (una fuerza, calor, un campo eléctrico, etc.). V.1.1 PROPIEDADES FÍSICAS El comportamiento del material bajo la acción de agentes físicos externos como el calor, electricidad, magnetismo o luz, puede dividirse en: eléctricas, magnéticas, ópticas y térmicas. Eléctricas: Describen el comportamiento eléctrico del metal, el cuál en muchas ocasiones es más crítico que su comportamiento mecánico. Ejemplos: conductores, aisladores, semiconductores, superconductores. 

Conductores: Metales en general como la plata, cobre, platino, aleaciones metálicas, aluminio, etc.) Las propiedades eléctricas dependen de: -

Estructura electrónica de los átomos.

-

Respuesta de los e- a los campos electromagnéticos.

Figura 1: Conductores La movilidad de los portadores depende de los enlaces atómicos, de las imperfecciones de la red, de la microestructura y en los compuestos iónicos de las velocidades de difusión. 5

La aplicación de un campo magnético genera la formación y el movimiento de dipolos contenidos en el material. Estos dipolos son átomos o grupos de átomos que tienen carga desequilibrada. Dentro de un campo eléctrico aplicado los dipolos de alinean causando polarización. Electrostricción es la modificación de las dimensiones del material. Además de darse por cambios en la longitud de los enlaces entre iones, puede ser resultado de la actuación de los átomos como partículas en forma oval en vez de esférica o por distorsión debida a la orientación de los dipolos permanentes del material. Cuando se les impone un cambio dimensional, ocurre polarización lo que crea un voltaje o un campo. Los materiales que presentan este comportamiento son piezoeléctricos. Cuando se retira el campo queda una polarización permanente debida al acoplamiento de dipolos y el material ha quedado permanentemente polarizado. Los materiales que retienen una polarización neta, una vez retirado el campo se conocen como ferroeléctricos.

Figura 2: Conducción iónica 

Aisladores: Vidrio, diamante, azufre, cuarzo fundido, cuando pensamos en aisladores eléctricos imaginamos elementos construidos con vidrio, cerámico o polímeros). -

Los portadores de carga pueden ser electrones, huecos, iones y defectos puntuales.

-

La cantidad de electrones que pueden acceder a la banda de conducción es muy baja (excepto en películas delgadas de óxidos amorfos).

-

Un bien dieléctrico es un buen aislador, pero la inversa no siempre es cierta. 6



Semiconductores: Ge-germanio, Si-silicio, GaAs-galioarsenico, GaP-galiofósforo, CdS-cadmioazufre). Gran variedad de compuestos cerámicos e intermetalicos presentan este mismo efecto. Tienen propiedades de semiconductividad o conductividad condicionada. Algunos ejemplos: Diodos, chips, tiristores en industria eléctrica.



-

Su conductividad aumenta con la temperatura.

-

Su conductividad aumenta con las “impurezas

-

Pueden ser intrínsecos o extrínsecos. (superconductores)

-

Dos tipos de portadores: electrones y huecos

-

GaAs-galioarsenico, GaP-galiofosforo, CdS-cadmioazufre)

Superconductores: Aumentan su conductividad con la temperatura con las impurezas, pueden ser intrínsecos y extrínsecos. Su brecha de energía entre las bandas de valencia y conducción es pequeña y algunos electrones poseen suficiente energía térmica como para saltar la brecha entrando en la banda de conducción. Los electrones excitados dejan atrás niveles de energía desocupados, o huecos, en la banda de valencia. Cuando un electrón se mueve para llenar un hueco, se crea otro en la fuente original de este segundo electrón de forma que los espacios vacíos parecen actuar como "electrones" de carga positiva y portadores de carga eléctrica. Cuando se aplica un voltaje eléctrico al material, los electrones de la banda de conducción se aceleran hacia la terminal positiva, en tanto que los huecos de la banda de valencia se mueven hacia a terminal negativa. Por lo tanto, se conduce la corriente mediante el movimiento de electrones y de huecos. El comportamiento del semiconductor es opuesto al de los metales, conforme aumenta la temperatura se incrementa la conductividad, porque están presentes más portadores de carga, en tanto que en el metal la conductividad se reduce, debido a la menor movilidad de sus portadores de carga. Si se retira la fuente de energía o voltaje de excitación se vuelven a combinar los huecos y los electrones después de cierto periodo de tiempo.

7

Superconductores intrínsecos: Grupo IV de la tabla periódica (Silicio y Germanio).

Figura 3: Superconductores intrínsecos Superconductores extrínsecos: Al añadirle a un semiconductor pequeños porcentajes de impurezas (elementos trivalentes o pentavalentes) se le domina al semiconductor “semiconductor extrínseco” y además está dopado.

Figura 4: Superconductores extrínsecos En vista de que pequeñas variaciones de temperatura pueden afectar el comportamiento de un semiconductor intrínseco, se puede agregar una pequeña cantidad de impurezas (dopado), para producir un semiconductor extrínseco. La conductividad de este semiconductor dependerá principalmente del número de átomos de impureza (dopantes), y en un rango especifico de temperatura incluso ser independiente de esta. 8

Ópticas: Es la reacción del material cuando la luz incide sobre el, se pueden dar tres tipos: -

Los opacos (la luz no consigue atravesarlas).

-

Los transparentes (todos aquellos que dejan pasar la luz).

-

Los translucidos (en las cuales la luz los atraviesa, pero no se ve nítidamente a través de ellos).

Figura 5: Propiedades ópticas

Las propiedades ópticas se relacionan con la interrelación entre un material y las radiaciones electromagnéticas en forma de ondas o partículas de energía, conocidas como fotones. Estas radiaciones pueden tener características que entren en nuestro espectro de luz visible o ser invisibles para el ojo humano, esta interacción produce diversidad de efectos como absorción, transmisión, reflexión, refracción y un comportamiento eléctrico. La última etapa del siglo XX puede ser designada como la Edad de los Materiales Ópticos: Láser, Fibras Ópticas, Celdas Solares (recubrimientos ópticos), Aplicaciones a microscópicas, etc. Podemos decir que los Materiales pueden ser activos y pasivos. Los activos: Muestran propiedades ópticas especiales en respuesta a estímulos eléctricos,

mecánicos,

magnéticos,

ópticos,

etc.

Fenómenos

optoeléctricos

corresponden a la categoría de materiales activos; estos efectos son importantes en semiconductores y en menor medida en materiales ferroeléctricos. Por ejemplo: Láser, Diodos emisores, fotodiodos, materiales luminiscentes, visores de cristal líquido, etc.

9

Figura 6: Activos

Características: 

Superficies radiantes compatibles en tamaño con las fibras.



Bajo consumo de corriente.



Alta velocidad de respuesta.



Espectro de emisión coincidente con las ventanas de Tx.



Reducida anchura espectral.



Estrecho lóbulo de emisión.



Alta potencia óptica de salida.



De fácil modulación.



Características estables.

Materiales: 

Son diodos semiconductores elaborados con materiales de los grupos III, IV, V y VI de la Tabla Periódica.



III Galio (Ga), Boro (B), Aluminio (Al) e Indio (In).



IV Plomo (Pb) y Estaño (Sn).



V Arsénico (As), Fósforo (P), Antimonio (S) y Bismuto (Bi).



VI Azufre (S), Selenio (Se) y Telurio (Te).



Emisión espontánea.



Emisión estimulada.

10

Figura 7: Emisores ópticos Los pasivos: Todos los demás incluyendo aplicaciones inactivas de materiales activos. Por ejemplo: metales, cerámicos, polímeros. Son los materiales ópticamente inactivos como a los activos en ausencia del estímulo que los activa. -

Transparentes: trasmiten luz.

-

Translúcidos: deja pasar parcialmente la luz dispersándola.

-

Opacos no permiten la transmisión de la luz.

Figura 8: Pasivos -

Al interactuar con la estructura eléctrica o cristalina de un material, los fotones de una fuente externa crean varios fenómenos ópticos. Si los fotones incidentes interactúan con los electrones de valencia pueden ocurrir varias cosas: los fotones ceden energía al material, en cuyo caso hay absorción o puede ser que cuando los fotones aportan energía, de inmediato el material emite electrones de idéntica energía, de forma que se produce reflexión.

11

También puede que los fotones no interactúen con la estructura eléctrica del material, en ese caso ocurre la transmisión En cualquiera de estos tres casos, la velocidad de los fotones cambia; este cambio propicia la refracción. -

La interacción de la luz con los sólidos depende de la interacción de la radiación electromagnética con los electrones del material. Por lo tanto, las propiedades ópticas son interpretables en términos de la estructura eléctrica, y como esta es influenciada por los enlaces y la estructura atómica.

Figura 9: Espectro visible por el ojo humano Absorción: La porción de haz incidente que no es reflejada por el material es absorbida o transmitida a través del mismo. La fracción de luz absorbida está relacionada con el espesor del material y la forma en la cual los fotones interactúan con su estructura. Cuando los fotones no interactúan con imperfecciones de la materia, se dice que es transparente. Como el caso del vidrio, cerámicos cristalinos de alta pureza y de polímeros amorfos como acrílicos, policarbonatos y polisulfones.

Figura 10: Absorción 12

Trasmisividad: Si sobre un material incide un haz de luz blanca y se absorben, se reflejan y se transmiten fracciones equivalentes de fotones con longitudes de onda diferentes, el haz transmitido también será de luz blanca. Pero, si los fotones de longitud de onda más larga son absorbidos en mayor proporción que los de longitud de onda más corta, la luz transmitida aparecerá del color de la longitud de onda corta cuya absorción haya sido menor.

Figura 11: Trasmisividad Reflexión: Cuando un haz de fotones golpea un material, estos interactúan con los electrones de valencia y ceden su energía. Si los fotones son totalmente absorbidos, no se reflejará luz y el material aparecerá de color negro. Dado que la totalidad del espectro visible se refleja, los materiales con esta propiedad tienen un color blanco o plateado (en los metales). Refracción: Cuando un fotón es transmitido provoca la polarización de electrones en el material y, al interactuar con el material polarizado, pierde parte de su energía. Si los fotones son totalmente absorbidos, no se reflejará luz y el material aparecerá de color negro. Dado que la velocidad de los fotones disminuye, cuando el haz entra al material cambia de dirección.

Figura 12: Superconductores intrínsecos 13

Fenómenos de emisión: Un material puede emitir fotones como partículas de energía E o como una onda, con longitud de onda de frecuencia características. Dependiendo del origen de los fotones, se pueden producir radiaciones en una gran gama de longitudes de onda. -

Rayos Gamma.

-

Rayos X.

-

Luminiscencia.

-

Fotoluminiscencia.

-

Cátodo luminiscencia.

-

Electroluminiscencia.

-

Diodos emisores de luz (LED).

-

Laser.

-

Comunicaciones ópticas.

-

Emisión térmica.

Magnéticas: Es una cualidad que tienen los metales ferrosos, se atraen unos a otros, un ejemplo de esta propiedad serán los imanes. El comportamiento magnético está determinado por las interacciones entre dipolos magnéticos, estos dipolos a su vez están dados por la estructura eléctrica del material. Por lo tanto, al modificar la microestructura, la composición o el procesamiento se pueden alterar las propiedades magnéticas. Los conceptos que definen los efectos de un campo magnético en un material son: -

Momento magnético.

-

Permeabilidad magnética.

-

Magnetización.

-

Susceptibilidad magnética.

Diamagnetismo: El campo magnético influye en los momentos magnéticos de los electrones dentro del átomo y produce un dipolo para todos los átomos. Estos dipolos se oponen al campo magnético, haciendo que la magnetización sea menor a cero. Sometidos a un campo magnético no uniforme, experimentan una fuerza que tiende a llevarlos hacia los campos menores. Un diamagnético se aleja de un imán permanente. 14

Figura 13: Diamagnetismo Ferromagnetismo: Es causado por los niveles de energía parcialmente ocupados del nivel 3d del hierro, el níquel y el cobalto. Consiste en la fácil alineación de los dipolos permanente no apareados con el campo magnético aplicado, debido a la interacción de intercambio o al refuerzo mutuo de los dipolos. Poseen magnetización aún sin la presencia de un campo magnético.

Figura 14: Ferromagnetismo Antiferromagnetismo: Los momentos magnéticos producidos en dipolos vecinos se alinean en el campo magnético oponiéndose unos a otros, aun cuando la intensidad de cada dipolo sea muy alta. Esto produce una magnetización nula. Los átomos individuales se unen de modo de generar un momento magnético neto nulo, aun en la presencia de un campo magnético.

15

Figura 15: Antiferromagnetismo Ferrimagnetismo: Se da principalmente en materiales cerámicos, donde diferentes iones crean momentos magnéticos distintos causando que en un campo magnético los dipolos de ion A pueden alinearse con el campo en tanto que los dipolos del ion B pueden oponérsele. Como las intensidades de los dipolos son distintas, el resultado será una magnetización neta.

Figura 16: Ferrimagnetismo

Paramagnetismo: Debido a la existencia de electrones no apareados, a cada Átomo se le asocia un momento magnético neto, causado por el giro de los electrones. Cuando se aplica un campo magnético, los dipolos se alinean con el, resultando una magnetización positiva. Pero, dado que los dipolos no interactúan, para alinearlos se requieren campos magnéticos extremadamente grandes. En cuanto se elimina el campo, el efecto se pierde. -

Cada átomo posee un momento magnético, pero no se alinean por agitación térmica (M=0).

-

En presencia de un campo magnético, los momentos tienden a alinearse generando un M de valor finito.

16

Figura 17: Paramagnetismo Térmicas: es el comportamiento que presenta un material cuando se le da calor. Los metales son buenos conductores del calor mientras que otros materiales como el algodón son aislantes, es decir, que no dejan pasar el calor. Algunos ejemplos son: refractarios, aleaciones en alta temperatura. Un sólido se caliente cuando. -

Absorbe calor.

-

Trasmite.

-

Expande.

Figura 18: Gráfico térmico

V.1.2 PROPIEDADES MECÁNICAS Definen el comportamiento de los materiales frente a determinadas acciones mecánicas exteriores como fuerza o desplazamientos. Describen la capacidad del material para comprimirse, estirarse, doblarse, rayarse, abollarse o romperse. Las propiedades mecánicas de los materiales determinan su comportamiento cuando se les sujeta a esfuerzos mecánicos. Estás propiedades incluyen el módulo de elasticidad, ductilidad, dureza y varias medidas de resistencia. Las propiedades mecánicas son importantes en el diseño, porque el funcionamiento y desempeño de los productos

17

dependen de su capacidad para resistir deformaciones bajo los esfuerzos que enfrentan en el servicio. Se determinan sometiéndolos a ensayos de laboratorio normalizados, de forma tal que pueda determinarse su reacción a las variaciones de las condiciones actuantes, las cuáles se controlan convenientemente. Cohesión: Resistencia de las moléculas a separarse. Depende de las fuerzas intermoleculares que las mantienen unidas. Resistencia a tracción: Es la máxima tensión que soportan los materiales sin romperse al ser sometidos a un esfuerzo de tracción (esfuerzo que tiende a estirarlos). Para cuantificar esta resistencia se somete una muestra del material (llamada probeta) a un ensayo de tracción, consistente en estirar dicha muestra en una maquina hidráulica hasta producir su rotura. (Fig. N° 20). Muchos materiales, especialmente los metales, presentan dos comportamientos característicos antes de la rotura: Comportamiento elástico.: Tiene lugar en la primera fase del ensayo, cuando la fuerza de tracción aun no es muy grande. En esta fase el material se comporta elásticamente: Si la fuerza de tracción deja de actuar, recuperara su longitud inicial. Comportamiento plástico: Si la fuerza de tracción sigue aumentando, el material entrara en una fase de comportamiento plástico, y ya no recuperara su forma inicial, aunque cese la fuerza que lo estira.

Figura 19: Probeta metálica sometida a un ensayo de tracción La resistencia a tracción se expresa mediante una cifra que se obtiene de dividir la fuerza que produce la rotura de la probeta entre su sección. Habitualmente se expresa en kg/mm2.

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Dureza: Resistencia de un cuerpo a ser penetrado por otro. En algunos casos puede ser modificada (aleaciones, tratamientos). Oposición que ejerce un cuerpo para no rayarse. Es la oposición que ofrecen los materiales a alteraciones físicas como la penetración, la abrasión y el rayado. Cuando un material es capaz de rayar a otro, se dice que el primero es más duro que el segundo, ya que como sabemos un material no puede ser rayado por otro más blando que él. La dureza es la propiedad de un metal que le da la capacidad de resistir deformarse permanentemente cuando se aplica una carga. Por lo tanto, la dureza es importante desde el punto de vista de la ingeniería, porque la resistencia al desgaste ya sea por fricción o la erosión por diversos elementos generalmente aumenta con la dureza. Cuanto mayor sea la dureza del metal, mayor será la resistencia que tiene a la deformación. Ensayos de dureza La dureza se puede medir de diversas formas: Dureza mineralógica clásica: La dureza de los minerales se puede medir mediante la llamada escala de Mohs, que consta de 10 grados de dureza (siendo el diamante el 10, y talco el número 1). Escala de Mohs La escala de dureza de Mohs es una de las formas más antiguas de la medición de la dureza que fue ideada por el mineralogista alemán Friedrich Mohs en 1812. El ensayo de dureza de Mohs implica observar si una superficie de un material puede ser rayada por

otra

sustancia

o

material

conocido

con

una

dureza

ya

definida.

 Es una de las pruebas más importantes para la identificación de muestras de minerales.  Esta prueba compara la resistencia de un mineral a ser rayado por diez minerales de referencia conocidos como la escala de dureza de Mohs, por eso se dice que es una prueba relativa. Veamos los minerales de referencia de la escala de Mohs en las siguientes imágenes.

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Métodos de retroceso: Mediante estos métodos se mide la dureza dinámica. Se deja caer la pieza del material desde una cierta altura. Cuánto más blando sea el material, Figura Ensayo de dureza menor será20: la altura conseguida.

Figura 21: Referencia de la escala de Mohs

Dureza a la penetración: La dureza se mide como la resistencia que opone un cuerpo Figura Dureza de a ser20: penetrado porlos otro. Ésta es la base de los ensayos Brinell, Vickers y Rockwell. Se minerales utilizan penetradores que se aprietan con una determinada fuerza contra el material. Dos de los ensayos más utilizados son el Brinell y el Vickers, los cuales se diferencian entre sí en la forma del punzón, siendo una esfera de acero duro en el primero y una pirámide cuadrangular de diamante en el segundo. En ambos ensayos la dureza se representa por una cifra que es el cociente entre la fuerza aplicada y la superficie de la huella; la cifra va seguida de las letras HB en el ensayo Brinell, y de HV en el ensayo Vickers.

Figura 22: Ensayos de dureza Elasticidad: Capacidad de recobrar la forma cuando cesa la causa que lo deforma. Es la capacidad de los materiales para recuperar su forma inicial tras haber sido deformados (estirados o doblados) cuando cesa la fuerza que produjo su deformación.

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ElFigura material por excelencia el caucho, capaz aumentar varias veces su 23:elástico Comportamiento de un es material elástico trasdehaber sido deformado longitud y recuperar su forma inicial al cesar la fuerza que lo estira. La mayor parte de los materiales que conocemos presentan cierto grado de elasticidad, aunque no de forma tan evidente como el caucho: la pértiga de fibra de vidrio empleada en el salto de altura, el acero para la fabricación de muelles, o el nylon empleado en las cuerdas de guitarra son ejemplos de materiales elásticos. Plasticidad: Capacidad de adquirir deformaciones permanentes sin sufrir rotura. Es la cualidad de un material que le permite ser moldeado o el adquirir deformaciones permanentes sin que al cesar éstas se recupere la forma original. Los materiales plásticos sometidos a una carga se deforman en vez de romperse.

Figura 24: Comportamiento de un material plástico tras haber sido deformado La plastilina, es el material que mejor ilustra esta propiedad, ya que adopta la forma que se le da con la presión de los dedos; sin embargo, muchos otros materiales poseen esta propiedad; por ejemplo, los metales son elásticos en una primera fase de la deformación, sin embargo, si la fuerza supera cierto valor, la deformación pasa a ser permanente (deformación plástica); por ejemplo, un alambre de acero puede ser doblado a voluntad y mantener la deformación permanentemente.

Figura 25: Plasticidad en la plastilina

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Ductilidad: Capacidad de deformarse plásticamente frente a esfuerzos de tracción, es la capacidad de un material que es capaz de estirarse en hilos (cobre, oro). Es una propiedad que presentan algunos materiales, como las aleaciones metálicas o materiales

asfálticos, los

deformarse plásticamente de

cuales manera

bajo la acción sostenible

sin

de una fuerza, romperse,

pueden

permitiendo

obtener alambres o hilos de dicho material. A los materiales que presentan esta propiedad se les denomina dúctiles. La medición de la ductilidad puede hacerse mediante dos formas distintas: Como porcentaje de alargamiento: Incremento total de la longitud en el momento de la rotura, expresado como el porcentaje de la longitud original. Porcentaje de reducción de la sección o contracción: Esto es reducción de la selección transversal de la estricción, expresada como porcentaje de la sección original. Este último método se considera más apropiado para medir la ductilidad del material, ya que es independiente de la longitud.

Figura 26: Material Dúctil Maleabilidad: Capacidad de deformarse plásticamente. Aptitud que tiene un material para extenderse en láminas (aluminio, oro). Es la propiedad de adquirir una deformación mediante una compresión sin romperse. A diferencia de la ductilidad, que permite la obtención de hilos, la maleabilidad favorece la obtención de delgadas láminas del material usado y puede realizarse en frío o en caliente. También es considerada como una propiedad cualitativa.

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Ejemplo: El oro es extremadamente maleable, pudiendo transformarse en láminas de un espesor cercano a la milésima de milímetro; con él se fabrican finas hojas denominadas pan de oro, utilizadas en decoración. Otro material conocido por su maleabilidad es el aluminio, con el que se fabrican finas laminas usadas para envolver

alimentos.

Tenacidad: Capacidad de absorber energía frente a esfuerzos bruscos exteriores antes de romperse o deformarse. Debe ser elástico y plástico a la vez. Resistencia que opone un cuerpo a ser roto. Es una medida de la capacidad de un material de absorber energía antes de la fractura. Es la capacidad de resistir grandes cargas adquiriendo grandes deformaciones antes de la rotura. Ordinariamente la tenacidad se mide a partir del trabajo total realizado al someter a carga una unidad del27: volumen del material hasta su rotura completa y puede Figura Minerales maleables ser interpretado como la superficie total encerrada por la curva carga-deformación.

Figura 28: Tenacidad 23

Fragilidad: Cualidad contraria a la tenacidad, tienen el límite de elasticidad y el de rotura muy próximos: carecen de zona plástica. Cuando se ejerce una esfuerza sobre un material se rompe a la rotura.

Figura 29: Materiales frágiles

Fatiga: Resistencia a la rotura por un esfuerzo de magnitud o sentido variable. Deformación de los materiales sometidos a cargas variables, algo inferiores a la rotura. Es un proceso de agrietamiento progresivo que culmina en la fractura de un material sujeto a cargas repetitivas o fluctuantes, cuyo valor máximo es menor a la resistencia tensil. Las fracturas por fatiga inician como grietas que crecen bajo la acción de esfuerzos fluctuantes hasta que alcanza su tamaño crítico y sobreviene la fractura final. La fatiga, en sus etapas inicial e intermedia, no produce cambios aparentes en la geometría ni en la microestructura del material y las grietas producidas son muy finas, lo que hace muy difícil de detectar anticipadamente, de ahí su peligrosidad. Se estima que más de 50 % de las fallas en componentes mecánicos se deben a la fatiga. La fatiga ocurre en prácticamente todos los materiales de la ingeniería, incluyendo los plásticos y algunos cerámicos y para que la fatiga ocurra es necesario que se cumpla las tres condiciones; si alguna de estas condiciones no se presenta, la fatiga no ocurre: Las tres condiciones son: 1. Un esfuerzo de tensión, suficientemente alto pero menor que la resistencia última del material. 2. Una variación o fluctuación del esfuerzo mayor a un valor dado llamado límite de fatiga.

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3. Un número suficiente de ciclo de carga.

Figura 30: Fractura de un material La siguiente tabla nos ayuda a comprender mejor cuándo es posible que ocurra la fatiga y cuándo no.

25

Maquinabilidad: Facilidad que tiene un cuerpo al dejarse cortar por arranque de virutas. Acritud: Aumento de la dureza, fragilidad y resistencia en algunos materiales por el frío. Colabilidad: Aptitud que posee un material fundido para llenar un molde. Plasticidad: Es la capacidad de conservar la nueva forma, es lo opuesto a la elasticidad. Resiliencia: Capacidad de un material de absorber energía en la zona elástica ante esfuerzos de rotura. Resistencia que opone un material a golpes. Es la cantidad de energía de deformación (o trabajo) que puede ser recuperada de un cuerpo sometido a una carga, cuando la misma es eliminada. Dentro de los límites de elasticidad, el trabajo realizado para deformar el cuerpo es recuperado totalmente tras eliminar las cargas; la cantidad total de trabajo realizado para deformar la unidad de volumen de material hasta el límite de elasticidad se denomina módulo de resiliencia. El módulo de Resiliencia es la energía de deformación por unidad de volumen que se requiere para deformar un material hasta su límite elástico. Resiliencia por unidad de volumen. Se mide en Julios por Unidad de Volumen (Julios por metros cúbicos en el Sistema Internacional).

Figura 31: Material absorbiendo energía elástica.

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Si vamos sometiendo a un material cada vez a más fuerza, y el material no se rompe ni deforma permanentemente, su resiliencia irá aumentando. Si dejamos de aplicarle la fuerza la energía absorbida la liberará para volver a su estado o forma inicial. Su máxima resiliencia será cuando llega a romperse o deformarse permanentemente. Se podría decir que es la capacidad de memoria que tiene un material para volver a su forma inicial. Fijándonos en la gráfica de un ensayo de resiliencia de un material (Figura 32). Su resiliencia va aumentando según aumentamos la fuerza sobre el material. A partir del límite elástico ya sufre deformaciones permanentes, y, por lo tanto, ya no hay resiliencia.

Figura 32: Gráfica de un ensayo de resiliencia de un material Ensayo de Resiliencia Los ensayos de resiliencia de un material consisten en romper una probeta de muestra del material golpeándola con un péndulo. Son por lo tanto ensayos destructivos. Tenemos dos Charpy e Izod. Ensayo de Resiliencia Charpy Esto ensayo se realiza con la máquina o péndulo de Charpy (ver imagen N° 33) midiendo la energía consumida en la rotura de una probeta por un golpe sobre ella (energía que pierde el péndulo cuando choca en su trayectoria contra la probeta).  Esta máquina tiene un péndulo con una masa (m) que dejamos caer desde una altura inicial H para que golpee una probeta del material que queremos calcular su resiliencia. La probeta debe tener una cuña (entalla) y el péndulo golpearla siempre

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por el lado contrario a la cuña. h será la altura final del péndulo. La temperatura normalizada para el ensayo es de 20ºC.

Figura 33: Ensayo se realiza con la máquina o péndulo de Charpy  La energía gastada por el péndulo para romper la probeta se calcula por la diferencia entre la

energía del péndulo de charpy antes de golpearla y la energía que queda en el péndulo después de golpear la probeta. (incremento de energía potencial). La resiliencia será esa energía absorbida por el impacto.  ΔEp = EH - Eh = m x g (H-h)  Siendo m, la masa del péndulo, g la gravedad, H altura inicial del péndulo y h la altura final del

péndulo. Ensayo de Resiliencia Izod Es muy parecido, la única diferencia es que la probeta se incrusta en una mordaza en vertical y el péndulo golpea la probeta en la misma dirección de la entalla. (Véase en la figura 34).

28

Comportamiento Figuramecánico: 34: Diferencia entre el ensayo de Charpy e Izod -

La respuesta de la mayoría de los materiales a campos de fuerza mecánicos, eléctricos, ópticos, depende del tiempo.

-

Parte de la energía entregada se almacena y parte se disipa.

-

Disposición no ocurre en forma instantánea, depende del tiempo.

-

La perturbación o solicitación es un esfuerzo mecánico y la respuesta una deformación y en algunos y en algunos casos flujo.

-

Disipación es la respuesta retrasa respecto de la perturbación. Retraso depende de la duración de la perturbación. Esfuerzos físicos a que pueden someterse los materiales: Tracción: Gracias a la fuerza el objeto se alarga y actúa perpendicularmente al suelo. Comprensión: La fuerza tiende a acortar el objeto. Flexión: La fuerza tiende a curvar al objeto y es paralela a la superficie de fijación. Torsión: Las fuerzas tuercen al objeto. Cortadura: La fuerza rompe el material pasando por ella. Pandeo: Se dan en objetos de poca sección y gran longitud doblándose la pieza.

29

Figura 35: Superconductores intrínseco V.1.3 PROPIEDADES QUÍMICAS Las más importantes son la oxidación la corrosión, sobre todo en metales. Oxidación: Es una reacción en la cual el elemento que se oxida cede electrones al elemento oxidante. -

Otros oxidantes aparte del oxígeno (cloro, bromo, azufre, hidrógeno, yodo, óxido de azufre y de carbono).

-

En algunos metales el proceso de oxidación depende de la temperatura: a temperatura ambiente y la capa de óxido es compacta, esto evita el contacto con el oxidante y que continúe la oxidación. Si la temperatura se eleva se puede producir un agrietamiento de la capa de óxido, con lo que la oxidación llega al inferior.

-

En ambiente cálido y seco el oxígeno provoca la oxidación de muchos materiales.

-

Los metales se suelen oxidar con facilidad, a excepción del oro.

-

La energía de oxidación no es un factor determinante, el hierro se oxida más rápido que el aluminio.

-

La capa de óxido se opone al movimiento de estos iones, actuando como CAPA PROTECTORA.

ÁREA DULCE

SE OXIDA CON GRAN FACILIDAD

SOLUCIÓN

30

Figura 36: Soluciones de la oxidación

Figura 37: Oxidación - Reducción Corrosión: Es un proceso electroquímico, pues en la superficie del metal se generan micropilas galvánicas. La humedad actúa como electrolito. -

Los agentes corrosivos más habituales son: cloruro de sodio y el dióxido de azufre.

-

Se producen dos reacciones simultáneas: Reacción anódica: tienen lugar en la superficie del metal que actúa como ánodo y cede electrones con lo que se forma el óxido. Reacción catódica: consiste en la captura de los electrones por los radicales OH y el posterior desprendimiento de hidrógeno.

-

Se denomina al proceso de destrucción lenta y progresiva de un material producido por el oxígeno del aire combinada con la humedad.

Figura 38: Corrosión 31

-

Tipos de corrosión: 1.- Uniforme: 

Reacción electroquímica uniforme.



Disminución de sección.



Fácil de controlar: capas protectoras, inhibidores o protección catódica.

2.- Galvánica: 

Entre elementos con E° distintos.



Importante la relación de áreas cátodo y ánodo.



Situación peligrosa: área catódica mucha más grande.

3.- Por picadura: 

Difícil de detectar.



Muy destructivo.



Velocidad de crecimiento elevado.



Se produce por impurezas y heterogeneidades.

4.- Por grietas: 

En hendiduras y bajo superficies protegidas.



En remaches, pernos, tornillos, juntas.



Se prefiere los elementos soldados.



Se recomienda el empleo de juntas de teflón.

5.- Intergranular: 

En los límites de grano.



Disminuye la resistencia mecánica.



Piezas de acero inoxidable unidas por soldadura.



Se añaden Niobio o Titanio para impedirlo.

6.- Bajo tensión: 

Provoca una situación similar a la fatiga.



Se provoca una fractura sin previo aviso.



Las tensiones de fractura son inferiores al límite elástico.



El acero y el Al se corroen en agua de mar por iones CI y los latones en atmosferas amoniacales húmedas. 32

7.- Erosiva. 

Fricción entre dos superficies sólidas.



Entre sólido y líquido a alta velocidad

8.- Selectiva. 

Eliminación de un elemento en una aleación.



Ejemplo: descincado de los latones.

Protección contra la corrosión: Modificación química de la superficie: Creación por medios químicos de una capa protectora o capa de conversión. -

Cromatizado

-

Fosfatación

-

La oxidación anódica.

Recubrimientos no metálicos: -

Pinturas y barnices

-

Plásticos

-

Esmaltes y cerámicas

Recubrimientos metálicos: -

Electrodeposición

-

Electroferesis

-

Inmersión en caliente

-

Difusión o cementado

-

Protección catódica

33

Figura 39: Métodos para prevenir la corrosión V.1.4 PROPIEDADES TÉRMICAS Las Propiedades térmicas de los materiales son las que determinan el comportamiento de los materiales frente al aumento de temperatura, es decir, el comportamiento de éstos frente al calor. Las propiedades térmicas de los materiales son las siguientes: Conductividad térmica: Capacidad de los materiales de conducir o transmitir el calor, o de transferir el movimiento cinético de sus moléculas a otras moléculas adyacentes, o a otras sustancias con las que está en contacto. La conductividad térmica es elevada en metales y cuerpos continuos en general, y es especialmente baja en los materiales aislantes térmicos como lana de roca, fibra de vidrio, poliuretano, etc. Para que exista conducción térmica hace falta una sustancia, de ahí que es nula en el vacío ideal, y muy baja en ambientes donde se ha practicado un vacío bajo.

Figura 40: Transferencia de calor Factores que influyen en la conductividad térmica: 

Temperatura: El efecto de la temperatura en la conductividad térmica es diferente para metales y para no metales. En metales la conductividad es primariamente debido

a

electrones

libres. En

metales

puros

la

resistividad

eléctrica

frecuentemente se incrementa de manera proporcional a la temperatura, y por tanto la conductividad térmica permanece aproximadamente constante. En aleaciones el cambio de conductividad eléctrica es usualmente menor y por tanto la conductividad térmica se incrementa con la temperatura, frecuentemente de manera proporcional. 34



Cambios de fase del material: Cuando un material sufre cambios de fase de sólido a líquido o de líquido a gas, la conductividad térmica puede cambiar. Un ejemplo de esto sería el cambio en conductividad térmica que ocurre cuando el hielo (conductividad térmica de 2,18 W/(m·K) a 0 °C) se derrite formando agua líquida (conductividad térmica de 0,90 W/(m·K) a 0 °C).



Estructura del material: Las substancias cristalinas puras pueden exhibir diferentes conductividades térmicas en diferentes direcciones del cristal, debido a diferencias en la dispersión de fotones según diferentes direcciones en la red cristalina. El zafiro es un ejemplo notable de conductividad térmica.



Conductividad eléctrica: En metales, la conductividad térmica, varía muy a la par con la conductividad eléctrica, ya que los electrones de valencia que se mueven libremente transportan no solo corriente eléctrica sino también energía calórica. Sin embargo, la correlación general entre conductancia eléctrica y térmica no se mantiene para otros materiales, debido a la importancia de la transmisión por fotones en no metales.



Convección: En sistemas de gases de escape se utilizan recubrimientos cerámicos con baja conductividad térmica para prevenir que el calor alcance componentes sensibles. El aire y otros gases generalmente son buenos aislantes, en la ausencia de convección, por lo tanto, muchos materiales aislantes funcionan simplemente bajo el principio de que un gran número de huecos llenos de gas prevendrán la convección a gran escala. 



Resistividad térmica: Capacidad de los materiales para oponerse al paso del calor. Es lo contrario a la conductividad térmica.

Figura 41: Oposición al paso del calor 35



Dilatación térmica: Es el aumento de tamaño que sufre un material cuando se eleva la temperatura del mismo. Las juntas de dilatación separadoras en construcción se hacen para que, con los aumentos de temperaturas y el consiguiente aumento de volumen, el material pueda expandir o alargarse libremente.

Figura 42: Aumento de tamaño de un material, tras exponerlo a altas temperaturas 

Contracción térmica: Es lo contrario a la dilatación térmica, es la reducción de tamaño que experimenta un material al reducirse su temperatura.

Figura 43: Reducción del tamaño al reducir al enfriar el frasco

36



Fusibilidad: Capacidad de un material para fundirse, pasar de sólido a liquido o viceversa. Viene determinada por el punto de fusión, que describe la temperatura en la cual llega a fundir.



Figura 44: Cambio de estado de un material, mediante la fusión Soldabilidad: Capacidad de un material para soldarse, consigo mismo o con otro material. Los materiales que tienen buena fusibilidad suelen tener, como es lógico, buena soldabilidad.

Figura 45: Soldadura de un material V.1.5 PROPIEDADES ACÚSTICAS Las propiedades acústicas estudian el comportamiento de los materiales ante el contacto con ondas sonoras. Los arquitectos y los contratistas deben tener en cuenta las propiedades acústicas de sus materiales para crear un entorno sonoro deseado en el diseño de edificios, estructuras de contención de ruido, salas de espectáculos o estudios de grabación.

37

Desde los arquitectos griegos antiguos hasta los ingenieros estructurales de hoy en día, la construcción de diseños incorpora cuatro propiedades acústicas principales de los materiales con que se construyen: difusión, absorción, reflexión y difracción. Las propiedades acústicas estudian el comportamiento de los materiales ante el contacto con ondas sonoras. Reflexión: La reflexión se refiere a la capacidad del material para hacer rebotar una onda de sonido desde su superficie, causando un eco. Estas reflexiones pueden ser medidas por sus ángulos de incidencia y reflexión. Cada tipo de material de construcción presenta propiedades únicas de reflexión, que se pueden modelar y predecir a la hora de diseñar un espacio sonoro. Un ejemplo de reflexión del sonido es lo que ocurre en las iglesias, cuyas paredes son todas rígidas. A este efecto se lo conoce como reberberancia.

Figura 46: Rebote de una onda de sonido desde su superficie, causando un eco. Absorción: Cada material de construcción también exhibe propiedades de absorción o la capacidad para convertir las ondas de sonido en calor, cesando su viaje. La potencia de una onda de sonido se mide típicamente en niveles de presión del sonido llamados decibelios; cada material se califica por su capacidad para absorber los sonidos en una escala de decibelios.

38

Figura 47: Absorción de sonido en la pared

Difusión: La difusión se refiere a la capacidad del material de esparcir o redirigir las ondas de sonido en un espacio. Los espacios de presentación en general cuentan con paneles acústicos de difusión colgados encima de un escenario para ayudar a los sonidos emitidos durante una presentación a viajar limpiamente en toda la zona. Los materiales de construcción varían en su capacidad para difundir ciertos sonidos, esto se conoce como coeficiente de difusión.

Figura 48: Difusión de sonido en un espacio determinado

Sombreado de frecuencia: Los materiales también muestran propiedades de sombreado de frecuencia o la capacidad del material de absorber y reflejar sonidos con frecuencias variables. Los sonidos son una suma compleja de diferentes ondas sinusoidales a frecuencias diferentes y la velocidad a la que los materiales pueden absorber o reflejar esas frecuencias definirá el sonido de un edificio o espacio. Estas frecuencias se miden en ciclos Hertz; los decibelios de nivel de presión acústica de muchos materiales se clasifican en una variedad de Hertz para modelar sus propiedades de sombreado de frecuencia. Ondas sonoras: El sonido es un conjunto de variaciones de presión emitidas desde una fuente emisora, en forma de ondas. Estas ondas pueden transportarse a través de: 

Gases (el más común para nosotros es el aire)



Líquidos.



Sólidos.



Nuestro sentido del oído nos permite captar esas ondas y reconocerlas.



Cuando un objeto golpea otro, la onda se propaga a través de éste último.



Al golpear el agua se producen ondulaciones en la superficie.

39



Esas ondulaciones se propagan por la superficie del agua.



Si son varios objetos que golpean la superficie se producen varias ondas entrecruzadas.



Los materiales rígidos transmiten el sonido con facilidad a través de ellos.



Los materiales blandos no transmiten el sonido a través de ellos, porque pueden amortiguar el golpe.



Cuanto más denso es el medio de propagación del sonido, mejor será la transmisión de éste. Ejemplo: el sonido se propaga mejor en el agua que en el aire.

Figura 49: Ondas sonoras Transmitancia acústica: Ejemplo de aplicación práctica: Esta propiedad, que poseen muchos materiales utilizados en un entrepiso, es un problema a resolver, porque las pisadas de quien camina por la planta alta se escuchan muy fuerte en la planta baja. Hay materiales blandos, como la goma, el poliuretano, o una alfombra, que amortiguan el golpe de un zapato al caminar haciendo que no se transmita el sonido hacia el piso de abajo. Otro ejemplo son las cabinas de grabación de sonido, que deben estar totalmente aisladas de los ruidos exteriores.

40

Figura 50: Transmitancia acústica

V.2 MÓDULO DE YOUNG Historia: Los primeros ensayos que se manejaron para constituir el concepto de módulo

de Young en su forma actual estuvieron elaborados por el científico

italiano Giordano Riccati en el año 1782, 25 años antes del trabajo de Young. La conducta del que nos habla el módulo de Young o módulo de elasticidad fue observado y estudiado por el científico inglés Thomas Young en el siglo XIX, sin embargo el concepto en sí fue perfeccionado hasta el año 1727 por Leonhard Euler. ¿Cómo se calcula el módulo de Young? La fórmula que se utiliza para calcular el módulo de Young es la siguiente: Donde: E = σ/ϵ E= es el módulo de Young, en pascal σ = es la tensión o fuerza uniaxial por superficie de la unidad, en pascal ε=es la deformación, o deformación proporcional (el cambio de longitud dividido por la longitud original).

Figura N°XX: Curva característico de la relación entre la tensión y deformación (módulo de Young). En la actualidad también se observa que diferentes libros manejan al módulo de Young mediante la literal “Y”, por lo que en algunas fórmulas se puede apreciar de la siguiente forma: Donde: F = La fuerza aplicada. A = Área de la sección transversal = Incremento de la longitud  = Longitud Inicial Y = Módulo de elasticidad o Módulo de Young 41

Además, existe otro estudio muy importante en el Módulo de Young, que es el límite elástico, este interpreta la magnitud del esfuerzo máximo alcanzado por un cuerpo sin que pierda sus propiedades elásticas, y se calcula mediante la siguiente expresión matemática. Donde: Le = límite elástico en N/m^2 Fm = magnitud de la fuerza máxima en newtons (N) A = área de la sección transversal en metros cuadrados Aplicaciones: Hay una gran variedad de situaciones donde se puede aplicar el módulo de Young, a continuación, mencionamos algunas: 

En la aplicación en las obras cuando la roca es el soporte para otras estructuras como por ejemplos los cimientos de un edificio, túneles y otros que sirven como base.



Nos muestra la reacción que hay entre los materiales cuando se someten a distintos esfuerzos y nos facilita por compararlos.



Cuando un macizo de rocas es excavado se cambian las condiciones que tenía al inicio y la respuesta es la deformación o la ruptura para abordar diseños de estructuras y obras de ingeniería.



Nos ayuda a medir de una manera más directa la rigidez del material sólido.



Puntualiza la relación que hay entre el esfuerzo (fuerza por área unitaria) y la deformación (deformación proporcional) en un material.



El módulo de Young es también una medida de la capacidad de un material para resistir cambios en la longitud cuando está bajo tensión o compresión a lo largo de la longitud.

42



Puede predecir cuánto se extiende una muestra de material bajo tensión o se acorta bajo compresión.



El módulo de Young también se usa para predecir la deflexión que ocurrirá en un rayo estáticamente determinado cuando se aplica una carga en un punto entre los soportes del rayo.

Importancia: El módulo de Young es muy importante para poder fijar su resistencia a la tracción, compresión y otros esfuerzos mecánicos. Este modelo se utiliza en diferentes problemas de estructuras, ingeniería, arquitectura y otros, también es importante para calcular lo que aguantarán columnas, vigas, etc., o piezas de máquinas. Tabla N° 01: Propiedades elásticas de algunos materiales. Material

Módulo

de

N/m2

Young

(Y)

Límite Elástico (Le) N/m2

Aluminio en lámina Acero templado Latón Cobre Hierro Oro

Ejemplos: Ejemplo 1: Un cable de 4m de longitud y 0.6 cm^2 de sección transversal utilizado por una grúa de carga, se alarga 0.6 cm cuando se suspende de uno de sus extremos un cuerpo de 500 kg, estando fijo el otro extremo. Encuentre a) El Esfuerzo, b) la deformación unitaria, c) El Módulo de Young

43

Solución:  Si lo primero qué nos piden es calcular el esfuerzo, entonces recordemos lo siguiente; el esfuerzo no es más que la presión misma, es decir la cantidad de fuerza que actúa sobre cierta área, entonces escribimos. Hasta este punto hemos encontrado el inciso a) es decir el esfuerzo. Ahora procedemos a calcular la deformación unitaria.

Calcular el Módulo de Young de la siguiente manera:

Con esto obtenemos el Módulo de Young o Módulo de elasticidad. Respuesta: El esfuerzo es: La deformación unitaria es: El Módulo de Young cálculado es: Ejemplo 2: Un cable de nylon para pescar de 3 m de longitud se alarga 12 mm bajo la acción de una fuerza de 400 N. Si su diámetro es de 2.6 mm, determina su Módulo de Young.

Solución:  En este ejercicio, solo tenemos un pequeño dato que nos proporciona el diámetro, pero sabemos que, sabiendo el diámetro de cualquier objeto, podemos entonces calcular el área. Así que nuestro primer paso será encontrar el área. Pasando a metros el diámetro tenemos: 44

Cálculo de esfuerzo, para ello aplicamos la fórmula:

Deformación unitaria:

Recordemos que la cantidad de la deformación unitaria, por ahora es adimensional. (no tiene dimensión). σ 45.45 X 10 6 Pa 9 =18.87 x 10 Pa Módulo de Young=Y = = −3 ε 4 x 10 Respuesta: El Módulo de Young cálculado es: Ejemplo 3: Un cable de acero tiene 1.25 pulg de diámetro y 50 pies de longitud, y con él se levanta una carga de 20 toneladas. ¿Cuál es la longitude del cable durante el levantamiento? El modulo de elasticidad del acero es 30x106 psi. Solución:

Respuesta: La longitude del cable durante el levantamiento de una carga de 20 toneladas con el cable de acero es 50.0543 ft.

45

Ejemplo 4: Una placa de aluminio de 0.5 cm de esperar debe resistir una fuerza de 50000N sin deformarse en forma permanente. Si la Resistencia de cadencia del aluminio es 125 Mpa. ¿cuál es el ancho mínimo de la placa? Solución: El área es:

El mínimo ancho es:

Respuesta: El ancho mínimo de la placa de la placa de aluminio es de 8 cm. Ejemplo 5: Las dimensiones de una barra de polímero son 1 pulg x 2 pulg x 15 pulg. El polímero tiene un modulo de elasticidad de 600000 psi. ¿Qué fuerza se require para estirarla en forma elástica hasta 15.25 pulg? Solución: La tensión es:

La fuerza es:

Respuesta: Para estirar el polímetro hasta 15.25 pulg se require una fuerza 20000 lb. Ejemplo 6: Una barra de titanio de 0.4 pulg de diámetro y 12 pulg de longitud tiene una resistencia de cedencia de 50000 psi, un módulo de elasticidad de 16x10 6 psi y un módulo de Poisson de 0.30. Calcule la longitud y diámetro de la barra cuando se le aplica una carga de 500 libras. Solución:

46

El esfuerzo aplicado es mucho menor que el límite elástico; por lo tanto, se puede usar la ley de Hooke. La tensión es:

Del radio de poisson

Respuesta: La longitud y diámetro de la barra cuando se le aplica una carga de 500 libras es 12.00298 pulgadas y 0.39997 pulgadas respectivamente. Ejemplo 7: Una barra de 5mm x 20 mm de una aleación de hierro, cromo y níquel debe funcionar a 1040 °C durante 10 días sin romperse. ¿Cuál es la carga máxima que se le puede aplicar? [véase la figura ].

47

Figura : Curvas de esfuerzo-ruptura para una aleación de hierro, cromo y niquel, tomado de [CITATION RAs04 \l 10250 ]

(

El tiempo de operación es=( 10 years ) 365

days h 365 =87600 h years day

)(

)

De la gráfica, el estrés de se menor que 500 psi, la carga es entonces: F=σA=( 500 psi )

(

5 mm mm 25.4 ¿

)(

20 mm =77.5 lb mm 25.4 ¿

)

Respuesta: La carga máxima que se le puede aplicar a la barra de aleación de hierro, cromo y níquel es de 77.5 lb. Los metales en estado puro, generalmente, no se encuentran en la naturaleza. Las propiedades mecánicas de los metales puros son limitadas, por lo que para alcanzar el nivel idóneo de dureza, elasticidad, resistencia, etc., es necesario alearlos o someterlos a tratamientos térmicos. PROPIEDADES La mayoría de los metales son sólidos, con alta densidad y altas temperaturas de fusión y ebullición. Sólo el Galio y el Mercurio se encuentran en estado líquido a temperatura ambiente.

48

Las propiedades se pueden dividir en tres grupos:

FISICOQUÍMICAS

MECÁNICAS

TECNOLÓGICAS

Peso específico Punto de fusión Calor específico Dilatación y contracción Conductividad témica Conductividad eléctrica Impenetrabilidad Indivisibilidad Inercia Resistencia a la oxidación Resistencia a la corrosión

Dureza Tenacidad Fragilidad Acritud Resistencia Resiliencia Fatiga Elasticidad Plasticidad

Ductilidad Maleabilidad Colabilidad Maquinabilidad Soldabilidad Templabilidad Forjabilidad

49

CLASIFICACIÓN Según la tabla periódica los metales se encuentran agrupados de acuerdo a sus propiedades. Por ello tenemos la siguiente clasificación: V.3 METALES ALCALINOS Los metales alcalinos son seis elementos que se encuentran ubicados en el I Grupo, a excepción del Hidrógeno. Estos metales son los más reactivos, por lo cual no existen libres en la naturaleza. Los alcalinos solo tienen un electrón en su carga de valencia. Entre algunas de sus propiedades características tenemos: -

Son los metales más ligeros.

-

Son sumamente maleables.

-

Reaccionan violentamente con el agua, con la que forman hidróxidos e hidrógenos. Por esta razón se les guarda sumergidos en aceite.

-

Poseen sales iónicas y son muy solubles en agua.

-

Se les obtiene industrialmente por electrólisis de sus sales fundidas.

-

Presentan bajas densidades y son buenos conductores del calor y la electricidad.

-

Poseen una estructura cúbica centrada en el cuerpo.

Figura xx Estructura cúbica

Estos metales se encuentran en el bloque “S” Es un metal blanco. Se combina directamente con el Nitrógeno a temperaturas ordinarias. Electronegatividad: 0.98 Grupo/Periodo: I, 2. Figura 1: Litio

Está presente en grandes cantidades 50 en el océano en forma iónica. Es un elemento esencial para la vida. Electronegatividad: 0.93

Figura 2: Sodio

Es abundante en la naturaleza en los elementos relacionados con el agua salada y otros minerales. Electronegatividad: 0.82 Grupo/Periodo: I, 4. Figura 3: Potasio

Es un metal suave, de color blanco plateado; pero su nombre hace referencia a las rayas de su espectro (rojo oscuro). Electronegatividad: 0.82 Grupo/Periodo: I, 5. Figura 4: Rubidio

Se encuentra como constituyente de minerales complejos, y no en forma de halogenuros relativamente puros, como en el caso del sodio y potasio. Electronegatividad: 0.82 Grupo/Periodo: I, 6. Figura 5: Cesio

El periodo de semi-desintegración es de 21 minutos. Electronegatividad: 0.82 Grupo/Periodo: I, 7. Figura 6: Francio

51

V.3.1 METALES ALCALINOTÉRREOS Los metales alcalinotérreos o llamados también “tierras” son seis elementos que se encuentran ubicados en el II Grupo. Constituyen algo más del 4% de la corteza terrestre, sobre todo los elementos: Calcio y Magnesio. Todos estos metales son los más típicos y fuertes agentes de reducción, aunque no tan fuertes como los alcalinos. Además, que estos metales poseen dos electrones en su carga de valencia. Se caracterizan por: -

Son más densos que los alcalinos y que el agua

-

Son buenos conductores eléctricos

-

Forman compuestos iónicos.

-

Los átomos de estos elementos tienden a perder los dos electrones de valencia y se transforman en cationes con doble carga positiva.

-

Coloreados y blandos.

-

Poseen una electronegatividad ≤ 1.5 según la escala de Pauling.

Figura 8: Berilio

Es un elemento tóxico, de color gris, duro, ligero y quebradizo. Se emplea principalmente como endurecedor en aleaciones.

Figura 7: Magnesio

Es uno de los más abundantes en la naturaleza. El ion de magnesio es esencial para todas las células vivas. Es utilizado como una aleación (a partir de las sales de magnesio).

Figura 9: Calcio

Se encuentra en el medio interno de los organismos como ion calcio o formando parte de otras moléculas.

52

Figura 10: Radio Figura 11: Estroncio

Es un metal blando de color blanco brillante. En presencia de aire adquiriendo un tono amarillento por la formación de óxido, por lo que debe conservarse sumergido en queroseno.

Figura 12: Bario

Es químicamente similar al calcio, pero más reactivo. Este metal se oxida con mucha facilidad cuando son expuestos al aire y es altamente reactivo con el agua o el alcohol.

Es químicamente similar al calcio, pero más reactivo. Este metal se oxida con mucha facilidad cuando son expuestos al aire y es altamente reactivo con el agua o el alcohol.

V.3.2 METALES DE TRANSICIÓN A los metales que se encuentran en los grupos del III al XII de la tabla periódica se les conoce como metales de transición. Propiedades generales: -

Propiedades típicamente metálicas

-

No son tan reactivos como los del grupo 1 y 2.

-

Tienen altos puntos de fusión y ebullición

-

Presentan múltiples estados de oxidación

-

Propiedades magnéticas interesantes.

Figura 13: Metales de transición

53

V.3.3 METALES LANTÁNIDOS Los lantanoides (nombre recomendado por la IUPAC) o lantánidos son un grupo de elementos que forman parte del periodo 6 de la tabla periódica de los elementos. Estos elementos son llamados «tierras raras» debido a que se encuentran en forma de óxidos, y también, junto con los actínidos, forman los «elementos de transición interna». Entre algunas de sus propiedades características tenemos: -

Se ubican en el periodo 6 de la tabla periódica.

-

Abarcan 15 elementos, del 57 al 71.

-

Comparten la estructura del Lantano, a la cual se agrega un nivel energético f, que es menos reactivo químicamente.

-

Se les llamó tierras raras porque en estado natural siempre están combinados formando óxidos.

Elemento Químico

-

Algunos son relativamente abundantes.

-

Aunque tienen valencias variables, la mayoría tiene valencia +3.

Peso - Número Conforme aumentaEstado su número atómico, disminuye su Valencias radio. Aspecto

Punto de fusión

Punto de ebullición

atómico

atómico

Lantano (La)

57

139

Sólido

Metálico, blanco plateado

+3

920° C

3457° C

Cerio (Ce)

58

140

Sólido blando

Metálico, gris plateado, similar al hierro

+3, +4

798° C

3426° C

Praseodimio (Pr)

59

144

Sólido blando

Metálico, blanco plateado

+3

931° C

3520° C

Neodimio (Nd)

60

139

Sólido

Metálico, blanco plateado

+3

1024° C

3100° C

Prometio (Pm)

61

145

Sólido

?

+3

1100° C

3000° C

Samario (Sm)

62

150

Sólido

Metálico, blanco plateado

+3

1072° C

1803° C

Europio (Eu)

63

152

Sólido

Metálico, blanco plateado

+2, +3

826° C

1527° C

Gadolinio (Gd)

64

157

Sólido

Metálico, blanco plateado

+3

1312° C

3250° C

Terbio (Tb)

65

159

Sólido

Metálico, blanco plateado

+4

1356° C

3230° C

Disprosio (Dy)

66

162.5

Sólido

Metálico, blanco plateado

+2, +3

1407° C

2567° C

Holmio (Ho)

67

166

Sólido

Metálico, blanco plateado

+3

1474° C

2700° C

Erbio (Er)

68

167

Sólido

Metálico, blanco plateado

+3

1795° C

2863° C

Tulio (Tm)

69

167

Sólido

Metálico, blanco plateado

+3

1545° C

1947° C

Iterbio (Yb)

70

173

Sólido

Metálico, blanco plateado

+3

824° C

1194° C

Lutecio (Lu)

71

175

Sólido

Metálico, blanco plateado

+3

1652° C

3402° C

-

Todos tienen aspecto metálico brillante.

54

V.3.4 METALES ACTÍNIDOS Los actínidos (o actinoides como la IUPAC recomienda) son un grupo de elementos que forman parte del periodo 7 de la tabla periódica. Estos elementos, junto con los lantánidos, son llamados elementos de transición interna. El nombre procede del elemento químico actinio, que suele incluirse dentro de este grupo, que da un total de 15 elementos, desde el de número atómico 89 (el actinio) al 103 (lawrencio). Entre algunas de sus propiedades características tenemos: -

Se encuentran ubicados en el periodo 7 de la tabla periódica.

-

Conforman un total de 15 elementos.

-

Tienen la misma estructura que posee el actino y por ello derivan su nombre.

55

-

Los electrones que aumentan en cada elemento lo hacen en el nivel 5f, haciéndolos menos reactivos.

-

En estado natural siempre forman óxidos.

-

Tienen valencias variables, pero en su mayoría tienen valencias +3 y +4. Número atómico

Peso atómico

Estado

Aspecto

Valencias

Punto de fusión

Punto de ebullición

Actinio (Ac)

89

227

Sólido

metálico blando, brilla en la oscuridad

+3

1050° C

3198° C

Torio (Th)

90

232

Sólido

Metálico, gris plateado

+3, +4

1756° C

47.88° C

Protactinio (Pa)

91

231

Sólido blando

Metálico, blanco plateado

+3, +4, +5, +2

18840° C

4027° C

Uranio (U)

92

238

Sólido

Metálico grisáceo

+6, +5, +4, +3

1132° C

4131° C

Neptunio (Np)

93

237

Sólido

Metálico brillante

637° C

4000° C

Plutonio (Pu)

94

244

Sólido

Metálico, blanco plateado

639° C

3232° C

Americio (Am)

95

243

Sólido

Metálico, blanco plateado

1176° C

2607° C

Curio (Cm)

96

247

Sólido

Metálico, blanco plateado

+3

1340° C

3110° C

Berkelio (Bk)

97

247

Sólido

Metálico, blanco plateado

-

-

-

Californio (Cf)

98

251

Sólido

Metálico, blanco plateado

+3 (principal), +2, +4

900° C

1470° C

Einstenio (Es)

99

252

Sólido

Metálico, blanco plateado

+3 (principal), +2, +4

-

-

Fermio (Fm)

100

257

Sólido

-

+3

-

-

Mendelivio (Md)

101

258

Sólido

-

+3

827° C

-

Nobelio (Nb)

102

259

Sólido

Metálico, blanco plateado

+2 (principal), +3

-

-

Lawrencio Lr (antes Lw)

103

262

Posiblemente sólido

-

-

1627 °C

-

Elemento Químico

TRANSACTÍNIDOS

+5 (la más estable) +3, +4, +6, +7 +4 (la más estable), +6, +5, +3 +3 (principal), +7, +6, +5, +4, +2

56

Propiedades Químicas: La química de estos elementos puede ser entendida más fácilmente en términos de estructuras atómicas y sus efectos en la formación de enlaces químicos. Tres tipos generales de enlaces pueden formar: iónicos, en la que los electrones de valencia son cambiados del átomo menos al más electronegativo, produciendo cargas de signo opuesto, que se encuentran atraídos por diferencia de carga; covalentes, en las cuales un par de electrones es compartido con cada átomo; y metálica en la cual la disposición de los átomos permite a los electrones moverse por la estructura. Estos átomos enlazados pueden ser representados con diversas

fórmulas: molecular, estructural y general. V.3.5 METALES TRANSACTÍNIDOS En química, los elementos transactínidos o elementos superpesados son aquellos con número atómico mayor al del elemento más pesado de la serie de los actínidos, el lawrencio (103). Entre algunas de sus propiedades características tenemos: -

Todos los elementos transactínidos tienen electrones en la subcapa 6d en su estado fundamental, por lo que en la tabla periódica se colocan en el bloque d. 57

-

Excepto el dubnio, todos los isótopos de estos elementos tienen un periodo de

semidesintegración extremadamente

corto,

medido

en segundos o

unidades más pequeñas. -

La controversia sobre la denominación de los elementos afecta a los primeros seis elementos transactínidos, por lo que la IUPAC recomienda utilizar los nombres sistemáticos de tres letras, aunque la síntesis de cada elemento haya sido perfectamente confirmada.

-

Todos

los

transactínidos

son radiactivos y

sólo

se

han

obtenido

por síntesis en condiciones de laboratorio. No se ha conseguido una muestra macroscópica de ninguno de ellos. -

Los

nombres

propuestos

para

estos

elementos

derivan

de

los físicos, química o lugares relevantes en su descubrimiento. Casi todos reflejan la luz (fotones), obteniendo un brillo muy característico.

58

V.3.6 LOS METALES EN LOS MATERIALES Los metales son materiales que tienen múltiples aplicaciones, gracias a que son buenos conductores de calor y electricidad. Además de ser sólidos en temperaturas normales (excepto el mercurio). Los materiales metálicos donde su componente primordial es el Hierro, reciben el nombre de “ferrosos”, mientras que el resto son llamados “no ferrosos”. Aunque también existe otro tipo de materiales que no son usados por la industria, a estos se les denomina “metales preciosos”. Se clasifican en dos grandes grupos:

METALES

FERROSOS

Acero: contenido menor del 2% en Carbono. Fundición: Contenido mayor del 2% y menor del 4% en Carbono. Hierro Forjado: Contenido muy bajo en Carbono (menos del 0.25%)

NO FERROSOS Ligeros - Aluminio - Titanio

Ultraligeros - Magnesio - Berilio

Pesados: - Estaño - Cobre - Zinc - Plomo -Otros 59

Los materiales metálicos son aquellos metales que han sufrió alguna transformación mediante procesos químicos o físicos, para la elaboración de productos. Algunos de los procedimientos a los que son sometidos los materiales metálicos son mediante la fundición y moldeo, deformación, corte y mecanizado. V.3.7 FERROROS HIERRO Es un metal de transición y uno de los elementos más abundantes en la corteza terrestre, más aún que se encuentra en el núcleo de la Tierra. Al ser tan abundante, dúctil y resistente, se usa en diversas actividades humana.

Figura 14: Hierro

USO Y APLICACIONES Por sí solo el hierro no tiene demasiados usos, pero al aliarse con cualquier metal o no metal adquiere diversas propiedades para determinados usos. -

Estructuras fibrosas

-

Imanes

-

Tratamiento de aguas residuales

-

En la construcción

-

Utensilios de cocina

-

Cuerpo humano

-

Obtención electrolítica de Cloro 60

-

Tintorerías

-

Desinfectantes

Figura 15: Varillas de hierro

ACERO En las aleaciones del hierro y carbono se suelen añadir elementos como el cromo, manganeso, níquel, el vanadio o el titanio. La adición de estos elementos hace que adquiera ciertas propiedades, como la elasticidad, mayor dureza o mayor resistencia a la corrosión, dependiendo de los elementos y la proporción que se añadan.

Figura 16: Acero

USOS DEL ACERO -

Construcción

Vigas, losas, columnas de edificios y casas. -

Industria de los alimentos

Se usa el acero inoxidable, por resistencia a los líquidos y por la superficie lisa por lo que está libre de microbios (no se da la contaminación). -

Industria automotriz

Actualmente se utilizan materiales como las fibras de vidrio o el plástico, pero sigue en uso la ampliación del hierro. -

Industria militar

Generalmente las armas están hechas de acero por su resistencia al medio ambiente y altas temperaturas. -

Industria automotriz

Se emplea para la construcción del casco de los barcos el acero templado, se emplea el acero inoxidable porque resiste mucho más a la salinidad del mar.

61

FUNDICIONES Figura 17:yTolvas de aceroque inoxidable Son aleaciones de hierro carbono se diferencian de los aceros en

porcentaje de carbono que contienen, las fundiciones contienen entre 1.76 y 6.67%. Esta diferencia hace que las propiedades y los usos de unas y otros sean diferentes. Así las fundiciones son más resistentes a la corrosión a altos cambios bruscos de temperatura que los aceros comunes. USO DE FUNDICIONES Son fáciles de mecanizar y de moldear, se emplean principalmente en la fabricación de piezas. Algunas de las ventajas es que es más barata y sencilla que la del acero. Se pueden fabricar con mayor facilidad piezas de grandes dimensiones y también piezas pequeñas y complicadas (gran precisión en las medidas y formas).

Figura 18: Aplicación de fundición de hierro

62

V.3.8 NO FERROROS Son aquellos metales donde cuya composición no se encuentra el hierro. COBRE: Metal de transición de color rojizo y brillo metálico, que, junto con la plata y el oro, forma parte de la llamada familia del cobre, se caracteriza por ser uno de los mejores conductores de electricidad.

Figura 19: Cables de cobre

ZINC: Es un metal o mineral, a veces como metal de transición. USO: Una de sus aplicaciones más importantes es el acero galvanizado.

Figura 20: Zinc

PLOMO

63

Es un metal pesado de densidad relativa o gravedad especifica 11.4 a 16°C.Es flexible, inelástico y se funde con facilidad. USO Se utiliza como cubierta para cables, ya sea la del teléfono, televisión, internet o electricidad; sigue siendo una forma de empleo adecuada.

Figura 21: Balas

ESTAÑO Es un metal plateado, maleable, que no se oxida fácilmente y es resistente a la corrosión. También se usa para disminuir la fragilidad del vidrio. USO Se usa en aleaciones con plomo para fabricar la lámina de los tubos de los órganos musicales.

Figura 22: Objetos a base de estaño

ALUMINO

64

Es el elemento más común encontrado en la corteza terrestre. Los compuestos de aluminio forman el 8% de la corteza de la tierra y se encuentran presentes en la mayoría de las rocas, vegetación y animales. USO Se utiliza para aviones, automóviles, tanques, superestructuras de buques, bicicletas, etc.

Figura 23: Latas de gaseosa

NÍQUEL Es un metal de transición de color blanco plateado con un ligero toque dorado, conductor de electricidad y del calor. Es muy dúctil y maleable por lo que se puede laminar, pulir y forjar fácilmente, y presentando ferromagnetismo a temperatura ambiente.

Figura 24: Monedas a base de Níquel

MANGANESO Es un elemento químico y se encuentra como elemento libre en la naturaleza, a menudo en combinación con el hierro y en muchos minerales. Es un elemento donde sólo una docena tiene interés industrial.

65

V.4 HISTORIA DEL ACERO: El término acero procede del latín «aciarius», y este de la palabra «acies», que es como se denomina en esta lengua el filo de un arma blanca. «Aciarius» sería, por tanto, el metal adecuado, por su dureza y resistencia, para ponerlo en la parte cortante de las armas y las herramientas. Se desconoce la fecha exacta en que se descubrió la técnica para obtener hierro a partir de la fusión de minerales. Sin embargo, los primeros restos arqueológicos de utensilios de hierro datan del 3000 a. C.

y

fueron

descubiertos

en Egipto,

aunque

hay

vestigios

de adornos anteriores. Algunos de los primeros aceros provienen del este de África, cerca de 1400 a. C.6Durante la dinastía Han de China se produjo acero al derretir hierro forjado con hierro fundido, en torno al siglo I a. C V.4.1 ¿QUÉ ES EL ACERO? “Acero” es la denominación que reciben las aleaciones de hierro (Fe) y carbono (C) en las que el contenido de carbono en disolución sólida en el hierro está por debajo del 2,1%. Por tanto, no hay un solo tipo de acero sino muchos aceros diferentes. Tanto el hierro como el carbono se encuentran en altas proporciones en la corteza terrestre, lo que hace que el acero sea un material de alta disponibilidad. En general el acero, dada la flexibilidad por: 

Dispone de excelentes propiedades mecánicas y estructurales.



Es fácil de atornillar, soldar, mecanizar, conformar en frío y en caliente.



Es más barato de producir que otros materiales y con menos consumo de energía; por ejemplo, consume casi 7 veces menos energía en su producción que el aluminio.



Es sostenible, ya que es 100% recuperable, debido a sus propiedades magnéticas, y 100% reciclable; y de hecho, prácticamente el 100% del acero al final de su vida útil es realmente reciclado. 66



Parte de un mineral que tiene alta disponibilidad, ya que el hierro representa el 5,6% de la corteza terrestre y sus minas se encuentran distribuidas por todo el mundo.

V.4.2 MODOS DE PRODUCCIÓN Clasificación Según el modo de fabricación 

Acero eléctrico



Acero fundido



Acero calmado



Acero efervescente



Acero fritado



Acero estirado

Según el modo de trabajarlo 

Acero moldeado



Acero forjado



Acero laminado

Según la composición y la estructura 

Aceros ordinarios



Aceros aleados o especiales

Los aceros aleados o especiales contienen otros elementos, además de carbono, que modifican sus propiedades. Estos se clasifican según su influencia: 

Elementos que aumentan la dureza: fósforo, níquel, cobre, aluminio. En especial aquellos que conservan la dureza a elevadas temperaturas: titanio, vanadio, molibdeno, wolframio, cromo, manganeso y cobalto.

67



Elementos que limitan el crecimiento del tamaño de grano: aluminio, titanio y vanadio.



Elementos

que

determinan

en

la

templabilidad:

aumentan

la

templabilidad el manganeso, molibdeno, cromo, níquel y silicio, mientras que el cobalto la disminuye. 

Elementos que modifican la resistencia a la corrosión u oxidación: aumentan la resistencia a la oxidación: molibdeno y wolframio. Favorece la resistencia a la corrosión: el cromo.



Elementos que modifican las temperaturas críticas de transformación: Suben los puntos críticos: molibdeno, aluminio, silicio, vanadio, wolframio. Disminuyen las temperaturas críticas: cobre, níquel y manganeso. En el caso particular del cromo, se elevan los puntos críticos cuando el acero es de alto porcentaje de carbono, pero los disminuye cuando el acero es de bajo contenido de carbono.

Según los usos 

Acero para imanes o magnético.



Acero autotemplado.



Acero de construcción.



Acero de corte rápido.



Acero de decoletado.



Acero de corte.



Acero indeformable.



Acero inoxidable.



Acero de herramientas.



Acero para muelles.



Acero refractario.



Acero de rodamientos. 68

V.4.3 MECANIZADO DEL ACERO Acero laminado: El acero que se utiliza para la construcción de estructuras metálicas y obras públicas, se obtiene a través de la laminación de acero en una serie de perfiles normalizados. El proceso de laminado consiste en calentar previamente los lingotes de acero fundido a una temperatura que permita la deformación del lingote por un proceso de estiramiento y desbaste que se produce en una cadena de cilindros a presión llamado tren de laminación. Estos cilindros van formando el perfil deseado hasta conseguir las medidas que se requieran. Las dimensiones de las secciones conseguidas de esta forma no se ajustan a las tolerancias requeridas y por eso muchas veces los productos laminados hay que someterlos a fases de mecanizado para ajustar sus dimensiones a la tolerancia requerida. El acero que sale del alto horno de colada de la siderurgia es convertido en acero bruto fundido en lingotes de gran peso y tamaño que posteriormente hay que laminar para poder convertir el acero en los múltiples tipos de perfiles comerciales que existen de acuerdo al uso que vaya a darse del mismo. El proceso de laminado consiste en calentar previamente los lingotes de acero fundido a una temperatura que permita la deformación del lingote por un proceso de estiramiento y desbaste que se produce en una cadena de cilindros a presión llamado tren de laminación. Acero forjado: La forja es el proceso que modifica la forma de los metales por deformación plástica cuando se somete al acero a una presión o a una serie continuada de impactos. La forja generalmente se realiza a altas temperaturas porque así se mejora la calidad metalúrgica y las propiedades mecánicas del acero. El sentido de la forja de piezas de acero es reducir al máximo posible la cantidad de material que debe eliminarse de las piezas en sus procesos de mecanizado. En la forja por estampación la fluencia del material queda limitada a la cavidad de la estampa, compuesta por dos matrices que tienen grabada la forma de la pieza que se desea conseguir.

69

Figura : Biela motor de acero forjado Acero corrugado: El acero corrugado es una clase de acero laminado usado especialmente en construcción, para emplearlo en hormigón armado. Se trata de barras de acero que presentan resaltos o «corrugas» que mejoran la adherencia con el hormigón. Está dotado de una gran ductilidad, la cual permite que a la hora de cortar y doblar no sufra daños, y tiene una gran soldabilidad, todo ello para que estas operaciones resulten más seguras y con un menor gasto energético.

Figura: Malla de acero corrugado Las barras de acero corrugados se producen en una gama de diámetros que van de 6 a 40 mm, en la que se cita la sección en cm² que cada barra tiene, así como su peso en kg. Las barras inferiores o iguales a 16 mm de diámetro se pueden suministrar en barras o rollos, para diámetros superiores a 16 siempre se suministran en forma de barras. Las barras de producto corrugado tienen unas características técnicas que deben cumplir, para asegurar el cálculo correspondiente de las estructuras de hormigón armado. Entre las características técnicas destacan las siguientes, todas ellas se determinan mediante el ensayo de tracción: 

límite elástico Re (Mpa)



carga unitaria de rotura o resistencia a la tracción Rm (MPa) 70



alargamiento de rotura A5 (%)



alargamiento bajo carga máxima Agt (%)



relación entre cargas Rm/Re



módulo de Young E

Estampado del acero: Puerta automóvil troquelada y estampada La estampación del acero consiste en un proceso de mecanizado sin arranque de viruta donde a la plancha de acero se la somete por medio de prensas adecuadas a procesos de embutición y estampación para la consecución de determinadas piezas metálicas. Para ello en las prensas se colocan los moldes adecuados. Troquelación del acero: La troquelación del acero consiste en un proceso de mecanizado sin arranque de viruta donde se perforan todo tipo de agujeros en la plancha de acero por medio de prensas de impactos donde tienen colocados sus respectivos troqueles y matrices. Mecanizado blando: Torno paralelo moderno Las piezas de acero permiten mecanizarse en procesos de arranque de virutas en máquinas-herramientas (taladro, torno, fresadora, centros de mecanizado CNC, etc.) luego endurecerlas por tratamiento térmico y terminar los mecanizados por procedimientos abrasivos en los diferentes tipos de rectificadoras que existen. Rectificado: El proceso de rectificado permite obtener muy buenas calidades de acabado superficial y medidas con tolerancias muy estrechas, que son muy beneficiosas para la construcción de maquinaria y equipos de calidad. Pero el tamaño de la pieza y la capacidad de desplazamiento de la rectificadora pueden presentar un obstáculo. Mecanizado duro: En ocasiones especiales, el tratamiento térmico del acero puede llevarse a cabo antes del mecanizado en procesos de arranque de virutas, dependiendo del tipo de acero y los requerimientos que deben ser observados para determinada pieza. Con esto, se 71

debe tomar en cuenta que las herramientas necesarias para dichos trabajos deben ser muy fuertes por llegar a sufrir desgaste apresurado en su vida útil. Estas ocasiones peculiares, se pueden presentar cuando las tolerancias de fabricación son tan estrechas que no se permita la inducción de calor en tratamiento por llegar a alterar la geometría del trabajo, o también por causa de la misma composición del lote del material (por ejemplo, las piezas se están encogiendo mucho por ser tratadas). En ocasiones es preferible el mecanizado después del tratamiento térmico, ya que la estabilidad óptima del material ha sido alcanzada y, dependiendo de la composición y el tratamiento, el mismo proceso de mecanizado no es mucho más difícil. Taladrado profundo: Artículo principal: Taladrado profundo En muchas situaciones, la dureza del acero es determinante para un resultado exitoso, como por ejemplo en el taladrado profundo al procurar que un agujero mantenga su posición referente al eje de rotación de la broca de carburo. O por ejemplo, si el acero ha sido endurecido por ser tratado térmicamente y por otro siguiente tratamiento térmico se ha suavizado, la consistencia puede ser demasiado suave para beneficiar el proceso, puesto que la trayectoria de la broca tenderá a desviarse. Doblado El doblado del acero que ha sido tratado térmicamente no es muy recomendable pues el proceso de doblado en frío del material endurecido es más difícil y el material muy probablemente se haya tornado demasiado quebradizo para ser doblado; el proceso de doblado empleando antorchas u otros métodos para aplicar calor tampoco es recomendable puesto que, al volver a aplicar calor al metal duro, la integridad de este cambia y puede ser comprometida.

72

VI.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

73

VII.

VOCABULARIO



Aisladores: piezas de material aislante empleadas para soportar los conductores eléctricos de las líneas eléctricas de transmisión y distribución.



Átomos: unidad constituyente más pequeña de la materia que tiene las propiedades de un elemento químico.



Campo eléctrico: cumple el principio de superposición, por lo que el campo total en un punto es la suma vectorial de los campos eléctricos creados en ese mismo punto por cada una de las cargas fuente.



Campo magnético: magnitud vectorial que representa la intensidad de la fuerza magnética.



Catodoluminiscencia: Bombardeo de electrones que produce emisión de luz (tubo de rayos catódicos).



Compresión: Es la acción y efecto de comprimir. Este verbo refiere a estrechar, apretar, oprimir o reducir a menor volumen



Comunicaciones ópticas: Un sistema con un sistema laser en el extremo emisor, un detector de fotones en el extremo receptor, unidos una fibra de vidrio especial, tenemos un sistema elemental de comunicación óptica.



Conducción iónica: conducción en un semiconductor, debida al desplazamiento continuo de iones provocado por un aporte permanente de energía exterior.



Conductividad: Propiedad natural de los cuerpos que permiten el paso a través de sí del calor o la electricidad.



Conductores: material que ofrece poca resistencia al movimiento de la carga eléctrica. Sus átomos se caracterizan por tener pocos electrones en su capa de valencia, por lo que no se necesita mucha energía para que estos salten de un átomo a otro. 74



Cuña: Es una máquina simple que consiste en una pieza de madera o de metal con forma de prisma triangular. Técnicamente es un doble plano inclinado portátil. Sirve para hender o dividir cuerpos sólidos, para ajustar o apretar uno con otro, para calzarlos o para llenar alguna raja o círculo.



Curva tensión-deformación: Es única para cada material y se encuentra mediante el registro de la cantidad de deformación (deformación) a intervalos distintos de carga de tracción o de compresión (estrés).



Deflexión: Hace referencia al grado en el que un elemento estructural se deforma bajo la aplicación de una fuerza.



Deformación: Hace referencia a cualquier cambio en la forma o el tamaño de un material.



Dieléctrico: sustancia que es un mal conductor de la electricidad, pero un defensor eficaz de campo electrostáticos.



Difusión: la difusión es un proceso físico irreversible, consiste en el flujo neto de átomos, iones u otra especie dentro de un material, las partículas se mueven de una región de alta concentración a un área de baja concentración hasta obtener una distribución uniforme.



Diodos emisores de luz: Los diodos emisores de luz se basan en la aplicación de un voltaje externo, que causa transiciones eléctricas y electroluminiscencia. Estos dispositivos de unión están diseñados de forma que este dentro de nuestro espectro de luz visible. Un voltaje aplicado al diodo en dirección de polarización directa hace que en la unión se recombinen huecos y electrones, lo que obliga a estos a emitir fotones.



Dipolos: sistema de dos cargas de signo opuesto e igual magnitud cercana entre sí. Los dipolos aparecen en cuerpos aislantes dieléctricos.



Dopado: proceso intencional de agregar impurezas en un semiconductor (abreviadamente, SC) extremadamente puro (también referido como intrínseco) con el fin de cambiar sus propiedades eléctricas. Las impurezas utilizadas dependen del tipo de semiconductores a dopar.



El calor específico de un metal es la cantidad de calor necesaria para aumentar la temperatura de la unidad de masa de un cuerpo de 0 hasta 1°C. En general depende de la temperatura inicial. Se expresa en calorías gramos y se representa con la letra c minúscula, siendo muy elevado en los metales. Su valor es muy 75

importante ya que permite conocer la cantidad de calor necesaria para suministrar a una masa de metal para elevar su temperatura hasta la transformación o fusión. 

El calor latente de fusión es la cantidad de calor que absorbe la unidad de masa de un metal al pasar del estado sólido al líquido. Se expresa en calorías gramo. Cuanto más baja es la temperatura de fusión de un metal, menor es su calor específico, menor su calor latente de fusión y más económico su empleo para la fusión y el moldeado.



El magnetismo de un metal es la propiedad que tienen para ejercer fuerzas de atracción o repulsión sobre otros metales. Los metales conocidos que han presentado propiedades magnéticas detectables fácilmente como el níquel, el hierro, el cobalto y sus aleaciones, que comúnmente se llaman imanes. Sin embargo, todos los materiales son influidos, de mayor o menor forma, por la presencia de un campo magnético. También se pueden producir electroimanes.



Elasticidad:  Es la capacidad de un cuerpo para resistir una influencia distorsionadora y para volver a su tamaño y forma original cuando se elimina esa influencia o fuerza.



Electroluminiscencia: Emisión de luz generada por corrientes eléctricas., Materiales luminiscentes son divididos en fluorescentes y fosforescentes en función del tiempo de diferencia entre la absorción de la energía de excitación y la emisión.



Electrostricción: Propiedad de todos los dieléctricos que provoca una deformación bajo el efecto de un campo eléctrico.



Elementos trivalentes: Son elementos cuyos átomos tienen tres electrones de valencia en su orbital exterior. Entre ellos se encuentran el boro, el galio y el indio.



Emisión térmica: Se define como propiedad de un material a una característica capaz de calificar un comportamiento o una respuesta del mismo a solicitaciones externas, independientemente del tamaño y de la geometría del elemento considerado.



Enlaces atómicos: Proceso físico responsable de las interacciones entre átomos y moléculas. La variedad de enlaces es amplia.

76



Erosión: Desgaste producido en la superficie de un cuerpo por el roce o frotamiento de otro.



Escala de decibelios: Es una unidad que se utiliza para expresar la relación entre dos valores de presión sonora, o tensión y potencia eléctrica (no es una unidad de medida).



Esfuerzo: Fuerzas internas a las estructuras que contrarrestan las acciones exteriores a que están expuestas



Estricción: La estricción es la responsable del descenso de la curva tensióndeformación.



Ferroeléctricos: Materiales que presentan una polarización espontánea dieléctrica Ps, cuya dirección se puede cambiar de forma reversible por un campo transitorio adecuado.



Fotodiodos: Semiconductor construido con una unión PN, sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja. Para que su funcionamiento sea correcto se polariza inversamente, con lo que se producirá una cierta circulación de corriente cuando sea excitado por la luz.



Fotoluminiscencia: Emisión de luz por solidos debido a excitación de fotones. (tubos fluorescentes)



Fotón: Partícula elemental responsable de las manifestaciones cuánticas del fenómeno electromagnético.



Fotones: Partícula mínima de energía luminosa o de otra energía electromagnética que se produce, se transmite y se absorbe.



Fricción: Rozamiento entre dos cuerpos en contacto, uno de los cuales está inmóvil.



Juntas de dilatación: La junta de dilatación es un elemento que permite los movimientos relativos entre dos partes de una estructura o entre la estructura y otras partes con las cuales trabaja.



La acritud: Es la propiedad de un metal para aumentar su dureza y su resistencia por el efecto de las deformaciones.



La maleabilidad, de un metal es la propiedad que tienen para formar aleaciones que dan lugar a nuevos materiales mejorando sus prestaciones. En todas las aleaciones un componente como mínimo tiene que ser un metal.

77



La conductividad eléctrica de un metal es la capacidad de un cuerpo para permitir el paso de los electrones, los mismos que forman a su paso una corriente eléctrica (es lo contrario de resistencia eléctrica). Según ésta condición, los materiales se clasifican en: conductores, aislantes y semiconductores. Los metales más conductores son: la plata, el cobre, el oro, el aluminio, el tungsteno y el hierro. La unidad de medición utilizada comúnmente es el Siemens/cm (S/cm), en millonésimas (10-6) de unidades, es decir, microSiemens/cm (µS/cm), o en milésimas (10-3), es decir, miliSiemens/cm (mS/cm).



La conductividad térmica de un metal es la capacidad de una sustancia de transferir la energía cinética de sus moléculas a otras moléculas adyacentes o a substancias con las que está en contacto. Es una propiedad física de los materiales que mide la capacidad de conducción de calor. En el Sistema Internacional de Unidades la conductividad térmica se mide en W/(K·m). También se lo expresa en J/(s·°C·m). Es una magnitud intensiva y su magnitud inversa es la resistividad térmica, que es la capacidad de los materiales para oponerse al paso del calor.



La corrosión de un metal es la desintegración de un material en sus átomos constitutivos, debido a reacciones de productos químicas. La corrosión puede también referirse a otros materiales distintos del hierro, tales como la cerámica o polímeros, aunque en este contexto, el término degradación es más común. En otras palabras, la corrosión es el desgaste de los metales debido a una reacción química, producida por agentes químicos.



La dilatación: Es un aumento de volumen que experimentan los cuerpos al elevar su temperatura. Esta propiedad se suele expresar por el aumento unitario de longitud que sufre el metal al elevarse en un grado su temperatura, llamado coeficiente de dilatación lineal. La contracción es lo contrario de la dilatación.



La divisibilidad de un metal es la propiedad que les permite de poder fraccionarse en partículas más pequeñas.



La ductilidad es la propiedad que tienen los metales y aleaciones, que, bajo la acción de una fuerza, pueden estirarse sin romperse permitiendo obtener alambres o hilos. A los metales que presentan esta propiedad se les denomina dúctiles. Los metales más dúctiles son el platino, oro y cobre. El cobre se utiliza

78

principalmente para fabricar cables eléctricos, porque a su buena ductilidad añade el hecho de que sea muy buen conductor de la electricidad. 

La elasticidad es la propiedad mecánica que tienen algunos metales para poder sufrir deformaciones reversibles cuando se encuentran sujetos a la acción de fuerzas exteriores y de recuperar la forma original si estas fuerzas exteriores se eliminan.



La extensión de un metal es la propiedad de ocupar un lugar en el espacio. Es una propiedad medible para las porciones de materia (cuerpos). El nombre de la medida puede ser: superficie, volumen y longitud.



La fatiga de un metal se refiere al fenómeno por el cual se produce una rotura de éste, bajo cargas dinámicas cíclicas (fuerzas repetidas aplicadas sobre el material) se produce ante cargas inferiores a las cargas estáticas que producirían la rotura. La fatiga es una forma de rotura que ocurre en estructuras sometidas a tensiones dinámicas y fluctuantes (motores, puentes, automóviles, aviones, etc.). Un ejemplo de ello se tiene en un alambre: flexionándolo repetidamente se rompe con facilidad, pero la fuerza que hay que hacer para romperlo en una sola flexión es muy grande.



La fluencia de algunos metales es la propiedad de deformarse lenta y espontáneamente bajo la acción de su propio peso o de cargas muy pequeñas (plomo, estaño). Esta deformación lenta, se denomina también creep.



La forjabilidad es la capacidad de los metales para sufrir deformación plástica sin romperse ni desarrollar defectos, pudiendo ser ésta en frio o en caliente. Para medir la forjabilidad se han desarrollado numerosas técnicas que buscan someter probetas a diferentes ensayos para medir y observar su comportamiento ante la deformación plástica.

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La fragilidad es la propiedad de algunos metales de no poder experimentar deformaciones plásticas, de forma que al superar su límite elástico se rompen bruscamente.

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La impenetrabilidad de un metal es la resistencia que opone un cuerpo a que otro ocupe simultáneamente su lugar (ningún cuerpo puede ocupar al mismo tiempo el lugar de otro). A las partes de un cuerpo no se le pueden asignar las mismas coordenadas que a las partes de otro cuerpo en el espacio. Así mismo la impenetrabilidad es la resistencia que opone un cuerpo a ser traspasado. 79

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La inercia de un metal es la propiedad que hace resistirse al cambio del movimiento, es decir, es la resistencia al efecto de una fuerza que se ejerce sobre ellos. Como consecuencia, un cuerpo conserva su estado de reposo o movimiento uniforme en línea recta si no hay una fuerza actuando sobre él.

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La maleabilidad es la propiedad que tienen los metales para formar láminas muy finas, sin rotura, por la acción de presiones. El oro es un metal de una extraordinaria maleabilidad permitiendo láminas de solo unas milésimas de milímetros. La plata, el cobre, el estaño y el aluminio también son muy maleables, así como la hojalata, que es una aleación de hierro y estaño.

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La oxidación de un metal es la reacción electroquímica al entrar en contacto con un oxidante como el oxígeno. La formación de un óxido de hierro debido a la oxidación de los átomos de hierro en solución sólida es un ejemplo bien conocido de la corrosión electroquímica, comúnmente conocido como oxidación. Este tipo de daño típicamente produce óxido y/o sal del metal original.

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La plasticidad es la propiedad mecánica que tienen algunos metales para poder deformarse permanentemente e irreversiblemente cuando se encuentra sometido a tensiones por encima de su rango elástico. Es decir, la capacidad de deformación permanente de un metal sin que llegue a romperse.

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La resiliencia de un metal es una magnitud que cuantifica la cantidad de energía por unidad de volumen, que almacena un material al deformarse elásticamente debido a una tensión aplicada, antes de que comience la deformación irreversible. Es decir, la capacidad de memoria de un material para recuperarse de una deformación, producto de una presión externa. Resistencia de un metal a su rotura por choque, se determina en el ensayo Charpy.

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La resistencia es la capacidad de algunos metales de soportar una carga externa sin romperse. Se denomina carga de rotura y puede producirse por tracción, compresión, torsión o cizallamiento, habrá una resistencia a la rotura para cada uno de estos esfuerzos. Se expresa en kg/mm².

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La templabilidad es la propiedad de algunos metales para sufrir transformaciones en su estructura cristalina producto del calentamiento y enfriamiento sucesivo y brusco. Depende de la composición química del acero. Todos los aceros aleados tienen una relación específica entre las propiedades 80

mecánicas y la velocidad de enfriamiento. Un acero aleado de alta templabilidad es aquel que endurece, no sólo en la superficie sino también en su interior. Así que podemos decir, que la templabilidad es una medida de la profundidad a la cual una aleación específica puede endurecerse. Los aceros se templan fácilmente debido a la formación de una estructura cristalina característica denominada martensita. 

La tenacidad de un metal es la resistencia que opone éste u otro material a ser roto, molido, doblado o desgarrado, siendo una medida de su cohesión. El acero es un material muy tenaz, especialmente alguna de sus aleaciones. La tenacidad requiere la existencia de resistencia y plasticidad.

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Láser: Un láser es básicamente una fuente de luz. La luz láser es coherente mientras que la luz convencional es incoherente.

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Longitud:   Es una magnitud física que permite determinar la distancia entre dos puntos del espacio

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Luminiscencia: interacciones de las capas exteriores de electrones. Es la conversión de radiaciones y otras formas de energía en luz visible. Si la longitud de onda de estos fotones está dentro de la parte del espectro que es visible al ojo humano, aparecerá la luminiscencia.

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Luminiscencia: proceso de emisión de luz cuyo origen no radica exclusivamente en las altas temperaturas, sino que, por el contrario, es una forma de "luz fría" en la que la emisión de radiación lumínica es provocada en condiciones de temperatura ambiente o baja. 

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Magnetismo: fuerza de atracción de un imán.

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Máquina hidráulica: Una máquina hidráulica es una variedad de máquina de fluidos que para su funcionamiento se vale de las propiedades de un fluido incompresible o que se comporta como tal, debido a que su densidad en el interior del sistema no sufre variaciones importantes.

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Materiales aislantes: Los aislantes son materiales donde los electrones no pueden circular libremente, como por ejemplo la cerámica, el vidrio, plásticos en general, el papel, la madera, etc. Estos materiales no conducen la corriente eléctrica.

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Ondas sinusoidales: Es una curva que describe una oscilación repetitiva y suave. 81

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Paneles acústicos: Son estructuras que, por los materiales son los que se construyen, son capaces de aislar acústicamente en un lugar aislado.

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Partícula: cuerpo material de pequeñas dimensiones constituyente de la materia.

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Peso específico: El peso específico de un metal se define como su peso por unidad de volumen. Esta definición es considerada hoy día como obsoleta, siendo su denominación correcta la densidad de peso. Se calcula dividiendo el peso de un cuerpo entre el volumen que éste ocupa.

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Peso específico: Es la temperatura a la cual un material pasa del estado sólido al estado líquido (se funde). Esta transformación se produce por absorción de calor. El punto de solidificación es la temperatura a la cual un líquido pasa al estado sólido, durante la transformación hay cesión de calor. Casi siempre coinciden los puntos de fusión y de solidificación

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Piezoeléctricos: fenómeno que ocurre en determinados cristales que, al ser sometidos a tensiones mecánicas, en su masa adquiere una polarización eléctrica y aparece una diferencia de potencial y cargas eléctricas en su superficie.

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Polarización: propiedad de las ondas que pueden oscilar con más de una orientación.

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Poliuretano: El poliuretano es un polímero que se obtiene de bases hidroxílicas combinadas con diisocianatos.

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Portadores: partícula libre portadora de una carga eléctrica. Como ejemplo los electrones y los iones.

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Presión acústica: La presión sonora o acústica es el movimiento en el aire provocado por las ondas sonoras, causando una variación alterna en la presión estática del mismo

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Rayos Gamma: interacciones nucleares. Son fotones de energía muy elevada, emitidos durante la descomposición radiactiva de núcleos inestables de ciertos átomos. La energía de los rayos gamma depende de la estructura del núcleo que los origina.

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Rayos X: interacciones en las capas internas de los electrones. El electrón excitado no es estable y, a fin de restaurar el equilibrio, el nivel inferior no ocupado se llena con electrones provenientes de un nivel superior. Este proceso que emite un espectro característico de rayos x, es diferente para cada tipo de átomo. 82

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Refracción: cambio de dirección y velocidad que experimenta una onda al pasar de un medio a otro con distinto índice refractivo. Solo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si estos tienen índices de refracción distintos.

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Resistencia: Capacidad para resistir esfuerzos y fuerzas aplicadas sin romperse.

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Reverberancia: Es un fenómeno sonoro producido por la reflexión, que consiste. en una ligera permanencia del sonido una vez que la fuente original ha dejado de emitirlo.

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Rigidez: Es una medida cualitativa de la resistencia a las deformaciones elásticas producidas por un material, que contempla la capacidad de un elemento estructural para soportar esfuerzos sin adquirir grandes deformaciones

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Ruptura: Una pieza se fracciona en varias partes

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Tracción: Esfuerzo interno a que está sometido un cuerpo por la aplicación de dos fuerzas que actúan en sentido opuesto, y tienden a estirarlo.

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Transversal: Que está atravesado de una parte a otra de una cosa de manera perpendicular a su dimensión longitudinal.

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Uniaxial: Eje de una sola dirección.

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Voltaje: potencial eléctrico, expresado en voltios.

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Zafiro: El zafiro es una variedad del mineral corindón, con característico color fvcazul, aunque hay otros colores menos comunes, debido a impurezas de ciertos óxidos. 

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VIII.

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