conocimiento de los materiales

Instituto Privado Fray Luis Beltrán
4° Año Electromecánica Divisiones “B” y “C”
CONOCIMIENTO DE LOS MATERIALES
Modelo de Examen Final
1. ¿Cuál es la diferencia entre cuerpo y materia?
2. Nombre y defina las partículas subatómicas.
3. ¿Qué significa que un sistema sea heterogéneo y cómo se clasifican? De ejemplos.
4. Nombre y describa cuatro métodos de separación de fases.
5. ¿Qué es la destilación? ¿Cómo funciona el dispositivo para destilar?
6. Explique la dureza de un metal en función de la escala de MOHS.
7. Defina las cuatro propiedades mecánicas de los materiales (ductilidad, maleabilidad, tenacidad y elasticidad).
8. ¿Cuál es el objetivo fundamental de la metalografía?
9. ¿Por qué el aluminio puro se obtiene por el método electrolítico?
10. Nombre las ventajas del duraluminio y su composición.
11. ¿Cuál es la industria que consume mayor cantidad de aluminio y por qué?
12. ¿Cuáles son las propiedades del cobre y en que se utiliza?
13. Nombre algunas aleaciones de cobre e indique los usos y propiedades de dos de ellas.
14. ¿Cuáles son los principales minerales de hierro?
15. ¿Qué forma tiene un Alto Horno y cuáles son sus partes?
16. ¿Cuáles son los elementos con los que se carga un Alto Horno y cuáles los elementos que salen?
17. Describa el proceso de Colada Continua.
18. ¿Qué productos se obtienen de la laminación?
19. ¿Cuáles son las características de los aceros de herramientas y como se clasifican?
20. Defina los dos grupos a los que pertenecen los plásticos.
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RESPUESTAS
1. Materia es todo lo que tiene peso y ocupa espacio. Cuerpo es una porción limitada de materia: vaso, mesa, silla, etc. y
sus cualidades principales están dadas por su tamaño, forma, temperatura, etc. Sustancia, es una clase determinada de
materia.
Haciendo referencia a la materia, se define un sistema material como una porción del mundo físico que se aísla del
resto, en forma real o imaginaria, para su estudio. El resto del mundo se denomina medio ambiento o ambiente
externo que interactúa con el sistema.
Toda la materia conocida del universo está compuesta por pequeñas partículas llamadas átomos, y estos, a su vez, por pequeñas
partículas subatómicas.
2. El átomo está compuesto por el núcleo donde se encuentran los protones –que son partículas con cargas positivas- y
los neutrones, de masa similar a los protones, pero que no poseen carga. Alrededor del núcleo se encuentran los
electrones (de masa despreciable), que poseen carga eléctrica negativa y giran distribuidos en distintas capas o
niveles de energía.
A los protones, neutrones y electrones se los denomina partículas subatómicas.
A pesar de estar formado por partículas con carga eléctrica, el átomo es neutro. Esto se debe a que el número de
protones y electrones es el mismo, con lo cual las cargas se compensan.
3. Son los constituidos por dos o más fases, es decir, polifásicos. Por ejemplo:
En el caso de un sistema formado por: hielo, agua y aire. Hay tres fases: fase aire, fase hielo y fase agua y dos
componentes agua (líquida y sólida) y aire.
En el caso del sistema agua-aceite. Hay dos fases: fase agua y fase aceite y dos componentes: agua y aceite.
En un sistema agua-hielo-vapor de agua. Hay tres fases: hielo, agua y vapor de agua y un componente: el agua en tres
estados físicos.
4.
Métodos
mecánicos
Se realizan sin que ocurra entre el sistema y el ambiente que lo rodea un intercambio
apreciable de calor (energía).
Imantación
Permite separar un sistema formado por arena-hierro. El método consiste en colocar el sistema sobre
un vidrio o papel y deslizar por debajo de él un imán, siempre en el mismo sentido, hasta separar el
hierro.
Filtración
Por este método se separa un sólido insoluble de un líquido. Ejemplo arcilla y agua.
El sólido queda retenido en el papel de filtro, el líquido pasa a través de él.
Levigación
El método se emplea para separar por medio de una corriente de agua o aire, dos sólidos. Las
partículas más livianas son arrastradas por la corriente. Ejemplo: para separar pepitas de oro, de
arcilla se pasa una corriente de agua que arrastre la arcilla, quedando el oro.
Tamización
Sirve para separar dos sólidos de distinto tamaño de granos, valiéndose de un tamiz. Ejemplo:
separación de arena y canto rodado; arena y harina
Decantación
Permite separar dos líquidos no miscibles (que no se mezclan), aprovechando su distinta densidad.
Ejemplo: aceite y agua. También para separar un líquido de un sólido insoluble, como el caso de la
arena y el agua.
Centrifugación
Se usa para separar una dispersión fina. Permite acelerar la decantación. Ejemplo: polvo de carbón
disperso en agua
Métodos
físicos
Se realizan cuando existe un intercambio de energía entre el sistema y el medio que lo rodea.
Lixiviación
Es un método donde intervienen procesos mecánicos y físicos, y mediante él se pueden separar dos
sólidos, de los cuales uno de ellos es soluble en un líquido.
Ejemplo: el sistema arena-sal, se puede separar adicionando agua
Evaporación
Se emplea para separar un sistema sólido-líquido. Ejemplo: creta (roca que contiene calcio) y agua
Sublimación
Se pueden separar dos sólidos, de los cuales uno volatiliza y luego sublima. Ejemplo : arena-yodo
5. Es la separación mediante vaporización y recondensación – aprovechando los diferentes puntos de ebullición.
Es una transformación física que consiste en separar, dentro de una solución, el soluto del solvente.
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En el ejemplo, si se calienta la solución salina hasta llegar al punto de ebullición, se produce vapor de agua. Mediante
un dispositivo como el de la figura, se hace pasar el vapor por una corriente de agua fría para que se transforme en un
líquido que puede ser recuperado en otro recipiente. Ese líquido es el agua (solvente) que formaba parte de la solución
salina. En el primer recipiente queda solamente el soluto (cloruro de sodio o sal común).
Debe notarse que en un cambio o transformación física, los materiales que interactúan entre sí continúan siendo los
mismos, por lo que no hay producción de elementos diferentes. Tan solo varían sus formas, sus proporciones o los
estados de agregación de la materia.
6. Con la escala de MOHS se evalúa la dureza sobre la base de la resistencia al rayado de una superficie lisa. Diez
sustancias, convenientemente elegidas, se ordenan de acuerdo con su dureza creciente, numerándolas de 1 a 10. Cada
término de la serie raya a los anteriores y es rayado por los siguientes. (Los metales en general son medianamente
duros, entre 4 y 5; muy blandos el sodio y el plomo 1,5; muy duros el cromo 9)
7. Moléculas monoatómicas. Maleabilidad (convertirse en hojas). Ductilidad (en hilos). Tenacidad (resistentes a
esfuerzos de tracción). Elasticidad (recuperar forma al retirar fuerza).
8. Es la ciencia que estudia las características estructurales o constitutivas de un metal o aleación relacionándolas con las
propiedades físicas y mecánicas.
Entre las características estructurales están el tamaño de grano, el tamaño, forma y distribución de las fases que
comprenden la aleación y de las inclusiones no metálicas, así corno la presencia de segregaciones y otras
irregularidades que profundamente pueden modificar las propiedades mecánicas y el comportamiento general de un
metal.
Mucha es la información que puede suministrar un examen metalográfico. El principal instrumento para la realización
de este examen es el microscopio metalográfico, con el cual es posible examinar una muestra con aumentos que
varían entre 50 y 2000.
“Es la realización de una reseña histórica del material buscando microestructura, inclusiones, tratamientos térmicos a
los que haya sido sometido, microrechupes, con el fin de determinar si dicho material cumple con los requisitos para
los cuales ha sidodiseñado; además hallaremos la presencia de material fundido, forjado y laminado. Se conocerá la
distribución de fases que componen la aleación y las inclusiones no metálicas, así como la presencia de segregaciones
y otras irregularidades”.
9. Electrólisis del óxido de aluminio. Porque no se puede tratar en solución acuosa al ser el óxido de aluminio insoluble
en agua y porque es imposible operar en estado líquido porque funde a 2050 °C el óxido de Al.
10. Es la aleación más conocida: 4% Cu, 0.5 Mg y 0,5 Mn. Baja densidad, duro y resistente asemejándose al acero, se
oxida rápidamente por eso se aluminiza.
11. Es la del transporte por su baja densidad y sus buenas propiedades mecánicas.
12. Es maleable y dúctil pero la más importante es su conductividad térmica y eléctrica. Utilizándose en cables eléctricos.
13. - Bronce (Cobre y Estaño): Los dos componentes principales de los bronces son el cobre y el estaño. Duros y
resistentes al desgaste, tienen tonalidad amarillenta muy brillante cuando se los pule. Son alterados por el aire
húmedo: las estatuas de bronce, con el correr de los años, adquieren una película verdosa. Funden dando un líquido
fluido que al solidificar aumenta el volumen y llena bien los moldes.
- Latón (Cobre y Zinc): Son aleaciones de cobre con 20-40% de zinc. Amarillentas y blandos son maleables y
dúctiles. Conducen bien el calor reemplazando el calor que es mucho más caro, en calderas, sistemas de refrigeración,
radiadores de automóviles y camisas de proyectiles.
14. Limonita (óxido férrico). Magnetita (óxido de hierro). Hematita (óxido de hierro). Pirita (disulfuro ferroso).
15. Tronco cónica unida por su base mayor. Atalaje, cuba crisol, tragante, toberas, anillo de viento, tubos de gases.
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16. Entra mineral de hierro, coque metalúrgico y fundente. Sale arrabio, escoria y gases.
17. Se denomina C.C. a un proceso de colada, mediante el cual se producen barras que avanzan y solidifican, a medida
que se va volcando el metal en una lingotera sin fondo, que se alimenta continuamente mientras no se interrumpa la
operación.
18. Lingote, tocho, palanquilla, perfil, chapa gruesa, mediana y fina.
19. En este grupo se incluyen todos los aceros que se emplean para fabricación de útiles o herramientas destinadas a
modificar la forma, tamaño y dimensiones de los materiales, por cortadura, por presión o por arranque de viruta.
Todos estos tipos corresponden a aceros que después del temple y revenido quedan en general con gran dureza y son
capaces de cortar y romper la mayoría de los materiales.
Estos aceros generalmente tienen un contenido de carbono mayor a 0,30% y se pueden clasificar en a) aceros la
carbono, b) aceros rápidos, c) aceros para trabajar en caliente, d) aceros indeformables, d) aceros de corte no
rápidos.
20. Los plásticos se clasifican en Termoestáticos o Termoestables y Termoplásticos.