La innovación ingenieril se expresa a menudo como la búsqueda y el uso más intelectual del mejor material posible para la realización de una función especíca, de esta manera se busca disminuir los costos y a la vez alcanzar las metas para el desempeo de algún producto! La selección sistemática del mejor material, para un uso particular, empieza con las propiedades de los materiales! "or ejemplo, si se requiere una barra que sea ligera y resistente, se debe buscar un material con un módulo de #oung alto y baja densidad! $n m%to m%todo do muy muy útil útil para para la corr correc ecta ta elec elecci ción ón del del material más propicio para cierta aplicación es, el m%todo graco! &ste m%todo se basa principalmente en el uso de gracas en las que se relacionan dos propiedades del material, estas gracas comúnmente son denominadas como 'iagramas de (s)by *nombradas en )onor a +ic)ael (sb)y! &stos diagramas son útiles para comparar la razón entre diferentes propiedades! Figura 1: Michael Ashby
&s de suma importancia resaltar que este m%todo no es totalmente especico, en el sentido de que no expresa un material exacto el cual debe ser utilizado, sino que representa la familia de materiales que mas de adecua a las propiedades denidas anteriormente! -on esto se llega a la conclusión, que este m%todo fue desarrollado para una disminución de posibles errores y solamente puede ser usado durante la etapa de conceptualización de la selección del material! &s muy poco común que el comportamiento de un material dependa solo de una propi propieda edad, d, tenien teniendo do esto esto en cuenta cuenta,, los diagra diagramas mas de (s)by (s)by muestran, en diferentes áreas o zonas, como varían las propiedades de las diferentes clases de materiales! .ncluso permite visualizar las variaciones considerables de las propiedades dentro de una misma familia de materiales!
Figura 2: Diagrama representativo de la selección de un material
(lgunos diagramas serán presentados a continuación/
-omo primer ejemplo mostramos un diagrama de (s)by que compara el módulo de #oung con la densidad! &ste diagrama puede ser útil en varios casos como/ la selección del material para un puente, ya que debe ser ligero y resistente, o tambi%n el material para un automóvil!
&ste diagrama de (s)by, compara la fuerza y la densidad de un material! La comparación entre estas propiedades se debe )acer para confeccionar diferentes artículos! $na )erramienta de un mecánico, por ejemplo, debe ser fuerte ya que se le aplicara un torque y ligera para
&l diagrama superior muestra una comparación entre el módulo de #oung y la fuerza de un material! (l elegir un buen material utilizando este diagrama, se puede encontrar uno que, al ser sometido a carga, no se deforme ni se rom a!
0imilar al diagrama anterior, en esta comparación se muestra la razón entre el módulo de #oung y la resistencia contra fractura! &s útil saber esta razón para encontrar un material con alta resistencia a fra mentarse al tener una rieta!
&ste diagrama de (s)by ordena los materiales tomando en cuenta su conductividad t%rmica y resistencia el%ctrica! &ste graco en particular es muy útil en la electrónica, inclusive se usa para la selección de material de sensores de tem eratura!
La comparación entre el módulo de #oung y la expansión termal se muestra en este diagrama de (s)by! &s particularmente útil para el diseo de co)ete espaciales, ya que, al cruzar la atmosfera, la temperatura incrementa signicativamente y se debe mantener
Escalas a utilizar "ara poder visualizar los diagramas de (s)by de mejor manera, se recomienda utilizar escala logarítmica debido a que tenemos una mejor relación entre los ejes!
Comparación de diagramas (Modulo de Young vs Densidad)
&scala Lineal
&scala Logarítmica
Familias y ejemplos de ellos utilizados en los Diagramas de Ashy •
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Metales! (luminio, -obre, +agnesio, "lomo, 1íquel, (ceros .noxidables, &stao, 2itanio, 2ungsteno, 3inc y aleaciones de estos "ol#meros! (crilonitrilo butadieno estireno, "olímeros de celulosa, .onomeros, &poxis, -ompuestos fenólicos, 1ylon, "olicarbonato, "oli%ster, "oli estireno Elastómeros! &4(, .soprene, 1eoprene, -auc)o 1atural, &lastómeros de 0ilicona, -auc)o 5utílico Cer$micas %&cnicas! (lúmina, 1itruro de (luminio, -arburo de 5oro, -arburo de 0ilicio, 1itruro de 0ilicio Cer$micas de Construcción! Ladrillo, -oncreto, "iedra Cristales! 4idrio de 5oro silicato, 4idrio de 0ílice, 4itroceramica Materiales 'aturales! -orc)o, 5amboo, +adera Espumas! &spuma de "olímero 6lexible, &spuma de "olímero 7ígido
Ejemplos de "ropiedades comparadas en los Diagramas de Ashy • • • • • • •
+ódulo de #oung vs 'ensidad &sfuerzo vs 'ensidad +ódulo de #oung vs &sfuerzo +odulo &specico vs &sfuerzo &specico -onductividad 2%rmica vs -onductividad &l%ctrica -onductividad 2%rmica vs 'ifusividad 2%rmica -oeciente de &xpansión 2%rmica vs -onductividad 2%rmica
