Título de la tarea Propiedades térmicas de los materiales. Nombre Alumno Daniel Tapia Tello Nombre Asignatura Resistencia de los materiales Instituto IACC Ponga la fecha aquí 02/09/2017
Desarrollo
1) Se requiere elaborar una pieza moldeada de cobre que tenga las siguientes dimensiones
finales: 50 cm de largo x 10 cm de ancho x 3 cm de espesor a temperatura ambiente de 25 °C. Entonces, ¿cuáles deben ser las dimensiones del molde a utilizar con el fin de obtener la pieza deseada?
* Utilice los valores dados en las siguientes tablas:
Antes de resolver nuestro problema vamos hacer una pequeña reseña del proceso del moldeo de un pieza de cobre es decir su proceso, en este caso el cobre se funde y ah esto se le llama técnica metalúrgica en la que el cobre fundido se vierte en un molde, en el cual se enfría para luego solidificarse resultando la pieza de función que se requiere este proceso se hace acá en salvador en la función de potrerillos donde salen los cátodos de cobre a la venta.
Dicho esto veremos los datos que se nos entrega para realizar el problema:
Coeficiente de dilatación térmica lineal del cobre 16,60 x 10-6 ºC (αAl) Temperatura AT = Tf – Ti = 25ºC – 1083ºC = -1058ºC El cambio de cualquier dimensión está dado por:
l = lf – li = αAl ·
T · l0
Para obtener la dimensión final (lf ) deseada, la longitud del molde (l0) debe ser: Lf – Li = 16,60 x 10-6 ºC / ªC x (-1058ªC) x Lo Lf – Li = - 0,0175628 Lo Lf = Lo – 0,0175628 Lo = (1 – 0,0175628) Lo 0,9824372 Lo = Lf Lo = Lf / 0,9824372 Por lo tanto, para la dimensión final de 50 cm la longitud del molde debe ser: Lo = Lf / 0,9824372 = 50 cm / 0,9824372 = 50,894 cm Lo = 50,894 Cm Para la dimensión final de 10 cm la longitud del molde debe ser: Lo = Lf / 0,9824372 = 10 cm / 0,9824372 = 10,179 cm Lo = 10,179 Cm Para la dimensión final de 3 cm la longitud del molde debe ser: Lo = Lf / 0,9824372 = 3 cm / 0,9824372 = 3,054 cm Lo = 3,054 Cm Entonces, para obtener la pieza deseada con dimensiones de 50 x 10 x 3 cm el molde debe tener las dimensiones: 50,894 x 10,179 x 3,054 cm.
2) A partir del diagrama de fases de la cerámica NiO- MgO que se muestra a continuación,
determine: las fases presentes, la composición de cada fase y la cantidad de cada fase en (%) para las siguientes cerámicas a 2.400 °C:
a) NiO – 20% MgO. b) NiO – 40% MgO. c) NiO – 80% MgO.
Desarrollo A) Nio – 20% Mgo Tipo de Fases: Liquida Composición de cada fase: composición del 20% es Mgo y el 80 % es Nio Cantidad de cada fase en % = 100 % fase liquida B) Nio – 40% Mgo
Tipo de Fases: liquida y solida Composición de cada fase: composición del 40% y el resto 60% es Nio Cantidad de cada fase en % = Fase liquida 40 % y fase solida 60 % lo que nos da un 100 % C) Nio – 80% Mgo Tipo de fases: solida Composición de cada fases: composición del 20% Nio y el resto 80% es Mgo
3) Dé dos ejemplos de aplicaciones industriales en do nde se empleen los cambios de fase de los
materiales. Explique cuáles son los cambios de fase relevantes para esa aplicación e indique la razón para su uso. El primer ejemplo que voy a dar y está relacionado con el trabajo que realizamos en el salvador y que específicamente se realiza en la fundición de potrerillos son los catados de cobre que salen de esta planta, para esto el cobre debe estar en estado líquido para que sea puesto en moldes y luego se enfría para tornarse sólido y dar la forma deseada en este caso en cátodo de cobre y el cambio de fase de este producto es de líquido a solido de esta manera permite la formación de las piezas de cobre que deseamos, El segundo ejemplo que podemos decir es el de cerámica y para la fabricación de las piezas de cerámicas es necesario someterlas a altas temperaturas para poder formar la p ieza que deseamos fabricar, para concluir el cambio de fase es también como el anterior de líquido a solido. 4) ¿Sería posible el proceso de sinterización sin que ocurra difusión de los átomos? Argumente adecuadamente su respuesta. Y ¿qué propiedades de los materiales se ven afectadas por el proceso de sinterización?
Respondiendo a la primera pregunta si sería posible el proceso de sinterizacion sin que ocurra difusión de átomos, bueno para que se realice el proceso de sinterizacion es necesario la difusión para que el material en polvo se puede unir y así formar la pieza, de lo contrario no habría unión ya que las pequeñas partículas no se trasladarían de un lugar a otro. Y ¿qué propiedades de los materiales se ven afectadas por el proceso de sinterización? Bueno las propiedades de los materiales que se ven afectados son el comportamiento con la temperatura y la dureza.
5) En un intercambiador de calor se ha utilizado una lámina de aleación de hierro con estructura FCC de 1
mm de espesor, para contener una mezcla de gases con una concentración de nitrógeno de 10 g/cm 3. En condiciones estacionarias se ha encontrado que, al otro lado de la lámina de hierro, la concentración de nitrógeno es de 0,2 g/cm 3. Calcule la velocidad de difusión del nitrógeno (flujo J ) a través de la lámina si la temperatura de operación del intercambiador es de 1.200 °C. *Utilice los datos de la siguiente tabla:
Calculo del problema Datos: Aleación de hierro estructura fcc de 1mm de espesor Concentración de nitrógeno A de 10 g/cm3 Concentración de nitrógeno B de 0,2 g/cm3 Tº operación de intercambiador 1200 ºC Bueno utilizando la fórmula de flujo de difusión establecido en la primera ley de fick, se tiene J = -D dc/dx = -D Ac/Ax Ahora reemplazamos J = -0,23 [cm2 / s] x (10 – 0,2) [g/cm3] / (0 - 0,1) [cm] J = 0,23 [cm2 / s] x 9,8 [g/cm3] / 0,1 [cm] J = 0,23 [cm / s] x 98 [g / cm3] J = 22,54 [g / cm2s
Bibliografía Guía numero 4 Propiedades térmicas de los materiales
