jueves, 29 de octubre de 2015

ANÁLISIS DE MATERIALES: EL CUADRO DE LA BICICLETA

Hemos obtenido esta información de diferentes páginas, entre ellas

http://www.ciclismoafondo.es/mecanica/Informes/articulo/material-cuadro-bicicleta



En junio de 2005 nos pedían las propiedades mecánicas a tener en cuenta en la construcción del cuadro y el material más idóneo.

Recordemoa que las propiedades mecánicas más importantes a tener en cuenta son:
DUREZA Resistencia que oponen los cuerpos a ser rayados, opuesto a blando

ELASTICIDAD Capacidad de recuperar la forma cuando cesa la carga que los deforma

PLASTICIDAD Capacidad de adquirir deformaciones permanentes

DUCTILIDAD Deformación plástica por tracción formando hilos

MALEABILIDAD Deformación plástica por compresión formando láminas

TENACIDAD Capacidad de resistencia a la rotura por golpes

FRAGILIDAD Propiedad opuesta a la tenacidad

FATIGA Resistencia que se ofrece a esfuerzos repetitivos

RESILIENCIA Energía absorbida en una rotura por impacto


Veamos los materiales más comunes que podemos utilizar


INFORME: Los materiales de un cuadro

Carbono/composite

A diferencia de los metales, las fibras sintéticas (carbono, kevlar, aramida...) se pueden fabricar bajo especificaciones muy concretas. Esto es posible gracias a que, durante la conformación del tejido que dará como resultado el tubo o panel final, se van superponiendo fibras artificiales en diferentes direcciones, para conseguir una resistencia multidireccional uniéndose con varias capas de resinas (epoxitas o fenoles). El resultado es un material al que se conoce con el nombre de composite. Recientemente se han empleado termoplásticos (polietileno, policarbonatos, poliamidas...) para unir  los tejidos, aunque se eleva bastante el peso y no aporta la rigidez de las resinas.

Ventajas e inconvenientes del carbono/composite
En la báscula el composite es el rey absoluto (60% menos peso que el acero) y, en rigidez (35% más rígido que el cromoly), resistencia a la fatiga, a la rotura (3 veces mayor que el acero) y en vulnerabilidad a los elementos externos, hace sombra al resto de materiales. También posee una fabulosa capacidad de amortiguación (sin verse perjudicada su rigidez).
Como  es de imaginar la economía no es la aliada de la fibra de carbono y, en comparación con el acero, llega a ser de cinco a diez veces más caro. Muy pocos tubos de carbono/composite se quiebran bajo fuertes cargas, pero se pueden romper si aplicamos una fuerza excesiva en un punto determinado; hay cuadros de carbono que se han roto al caer al suelo una bicicleta que estaba apoyada en una pared y se han golpeado con la arista de una piedra.
INFORME: Los materiales de un cuadro

El acero

Se denomina acero a la aleación obtenida entre hierro y carbono que, además, puede contener otros elementos. El carbono siempre es el elemento principal de la aleación (lógicamente después del hierro) y modifica extraordinariamente las propiedades mecánicas del acero: cuanto más carbono contiene, más duro y resistente se torna, aunque se vuelve más frágil y menos dúctil. Para conseguir un metal más equilibrado se recurre al uso aleado de otros elementos:
  • -Cobalto: aumenta la dureza del acero en caliente, utilizándose principalmente para la confección de herramientas de corte.
  • -Cromo: eleva la dureza, resistencia a la abrasión y corrosión, así como la tenacidad a cualquier temperatura. Le proporciona propiedades inoxidables.
  • -Manganeso: aumenta la colabilidad y la resistencia al desgaste.
  • -Molibdeno: junto con el carbono es el elemento más eficaz para endurecer el acero, evitando su fragilidad y aumentando su resistencia al calor y al desgaste.
  • -Níquel: es un elemento que, asociado al acero, le proporciona propiedades anticorrosivas.
  • -Silicio: es un antioxidante y proporciona elasticidad en una aleación.
  • -Tungsteno (Volframio): eleva la dureza.
  • -Vanadio: se emplea como desoxidante en las aleaciones proporcionando, además, muy buena resistencia a la fatiga y a la tracción.
  • -Niobio: eleva la resistencia a la fatiga.


Ventajas e inconvenientes del acero
La fabricación de tubos de acero de gran calidad es relativamente barata, por lo que su precio siempre resulta contenido. Es un material que, nominalmente, posee gran resistencia a la rotura y soporta muchas deformaciones antes de que se produzca su degradación por la fatiga. Sólo tiene dos enemigos claros: el peso y la vulnerabilidad ante la corrosión.

El aluminio

INFORME: Los materiales de un cuadro Es un metal no ferroso (bauxita) descubierto hace poco más de un siglo y empleado masivamente en el mundo de la bicicleta desde hace algo más de dos décadas.
El aluminio, como tal, es un metal muy blando que no se podría emplear en la fabricación de tuberías para cuadros de no ser por las aleaciones con otros elementos. Las mezclas habituales dan origen a unas series estandarizadas que se reconocen por las siguientes siglas:

  • -Serie 5000: es una aleación de aluminio con manganeso, silicio y magnesio.
  • -Serie 6000: al metal extraído de la bauxita se le añade magnesio y silicio.
  • -Serie 7000: con aluminio, magnesio, zinc, manganeso y silicio se consigue esta denominación.

Ventajas e inconvenientes del aluminio

Aunque la bauxita es el material más abundante sobre la corteza terrestre, para extraer de este mineral el preciado aluminio hay que emplear mucha energía, por lo que su precio es más elevado que el del acero.
Su ligereza es patente (menos del 50% que el acero) pero su resistencia a la deformación, a la fatiga y, especialmente, a la rotura, aconsejan la utilización de tubos de mayores dimensiones, con lo que se eleva su peso de forma notable (sin llegar en ningún caso a los valores del acero).
El aluminio apenas se ve afectado por el fenómeno de la corrosión por lo que la pintura pasa a ser un elemento decorativo. Aun así algunos fabricantes someten a los cuadros, una vez soldados y terminados, a un tratamiento de anodizado extremo para cubrirlos con una fina capa (0,10 mm.) que actúa, a modo de coraza, mejorando la rigidez del conjunto.
El coeficiente de “amortiguación” del aluminio es de hasta 5 veces (dependiendo del tratamiento térmico) superior al del acero, mostrando al usuario una marcha más cómoda y relajada.

El titanio

INFORME: Los materiales de un cuadro Este material exótico tiene su principal aplicación en la construcción de artículos aerospaciales y quirúrgicos. Debido a que posee un peso mínimo (60% inferior al acero) y una resistencia a la rotura por milímetro cuadrado similar a la del cromoly, es una buena opción para construir cuadros resistentes y muy ligeros. Aunque, debido a su gran resiliencia, es preciso utilizar secciones y diámetros mayores para mantener un grado de rigidez mínimo, perjudicando el resultado final en la báscula.

Ventajas e inconvenientes del titanio
El elevado precio que hay que pagar por un cuadro de titanio es su principal enemigo, estando producido este desfase por lo difícil de su mecanización (es más duro que la mayoría de las máquinas-herramienta utilizadas) y por lo complejo del proceso de soldadura (funde por encima de los 1.600 grados centígrados y es necesario soldarlo al vacío). La rigidez necesaria para competir con un cuadro de acero o aluminio sólo se consigue engrosando los tubos de titanio.
Sus ventajas vienen dadas por su gran resistencia a la fatiga, la ligereza y la inmunidad ante la práctica totalidad de elementos corrosivos (sólo le atacan algunos ácidos como el sulfúrico o nítrico). Un cuadro de titanio es caro, pero puede servirte durante toda la vida.

jueves, 22 de octubre de 2015

NUEVOS MATERIALES

La investigación de nuevos materiales nos lleva a encontrar cada vez materiales más ligeros y con mejores propiedades mecánicas

http://iesvillalbahervastecnologia.files.wordpress.com/2012/01/nuevos-materiales.pdf


Otro material interesante es el Kevlar  http://es.wikipedia.org/wiki/Kevlar


CLASIFICACIÓN DE LOS PLÁSTICOS


Veamos en el siguiente esquema de nuestro compañero  Domingo Cruz León ,  
un recordatorio sobre los plásticos

podemos recordar la clasificación de los materiales plásticos o polímeros


http://cmapspublic2.ihmc.us/rid=1G5YQ4Q0H-1JB4V9F-CL9/clasificacion_plasticos.cmap

Para saber un poco más podéis consultar : http://boj.pntic.mec.es/~lalbuern/Plasticos.htm


los conceptos básicos los podemos repasar en : http://www.librosvivos.net/smtc/homeTC.asp?TemaClave=1079



¿y cuales son sus propiedades?



Para consultar las propiedades de los plásticos más comunes podemos consultar el blog


miércoles, 14 de octubre de 2015

PRACTICAS CON ISOMÉTRICA

Vamos a realizar las siguientes piezas, 


haz click sobre la imagen


colorea cada una de las vistas de un color.

Las siguientes piezas las realizaremos con líneas




martes, 6 de octubre de 2015

SOLUCIÓN A LOS PROBLEMAS DEL EXAMEN DE PROPIEDADES DE LOS MATERIALES Y ENSAYOS

EXAMEN TECNOLOGÍA INDUSTRIAL II: PROPIEDADES DE LOS MATERIALES Y ENSAYOS
CURSO 2014-15 1era EVALUACIÓN

1. (2p)Un latón tiene un módulo de elasticidad de 120 GPa y un límite elástico de 250 MPa. A una
varilla de este material de sección 10 mm2 y 100 cm de longitud, se le aplica una carga de 1500 N.
Se pide:
a) Determinar si la varilla recuperará su longitud inicial cuando se elimine la carga.
Tensión unitaria= 150·10^6 Pa menor que el límite elástico, por tanto recuperará su longitud inicial
b) Calcular el alargamiento unitario en estas condiciones.

1,25·10^-3


2. (1,5p) Una probeta de sección cuadrada de 10 mm de lado y una entalla de 2 mm de profundidad, es sometida a un ensayo Charpy. La masa del martillo es de 20 kg y cae desde una altura de 1 m. Tras la rotura alcanza una altura de 85 cm. Se pide:
a) Determinar la energía absorbida en la rotura.29,43J
b) Determinar la Resiliencia del material. 3.68 ·10^3 J/m^2
c) Realizar un esquema del ensayo.


3.(1,5p) El resultado de un ensayo de dureza es 630 HV 50. Se pide:
a) Calcular la diagonal de la huella.0.38mm
b) Calcular el valor de la dureza, si se ha realizado el mismo ensayo en otro material, utilizando una carga de 20 kp, y la diagonal de la huella obtenida es de 0,5 mm. 148 HV 20
c) Qué tipo de ensayo es y cómo se realiza


4.(1p) En relación con los tres ensayos de dureza por penetración más utilizados, responda:
a) ¿Qué tienen en común? ¿Qué los diferencia?
b) ¿Cuándo emplearía cada uno?


5. (1p)Responda a los siguientes apartados:
a) Explique los términos siguientes: límite de elasticidad, dureza, fatiga.
b) Si en el plano de una pieza se encuentra con la notación 20 HB 10 50 30 referida al material, explique lo que significa cada uno de esos términos.

6. (1p) En relación con los siguientes ensayos: Charpy, Rockwell, Tracción y Rayos X, responda:
a) Cuáles son destructivos y cuáles no.
b) Explica un ensayo no destructivo

7. (2p) Observa el diagrama. de fases Cu-Ni de la figura y responde a las siguientes cuestiones:

a) ¿Cuál es la temperatura de inicio y fin del proceso de solidificación para las siguientes composiciones?
                          INICIO SOLIDIFICACIÓN       FIN SOLIDIFICACIÓN
• • 20 % de Cu         1408                                                 1378
• • 50 % de Cu         1311                                                 1272
• • 20 % de Ni          1200                                                 1160

b) ¿Cuál es la temperatura mínima en que encontraremos la aleación en estado líquido, para cualquier
composición? 1455ºC
c) ¿A partir de qué tanto por ciento de Cu una aleación estaría totalmente líquida a 1.300ºC?55%  
¿Y sólida? 42%

d) Calcula el número de fases, 2 fases L+S
composición de cada una  %S= 38.46%     %L= 64.53%
y cantidades relativas de cada fase  SOLIDO 58% Ni -42%Cu       LIQUIDO  45%Ni     55% Cu
para una aleación del 50 %de Cu a 1.300ºC. 

EXAMEN PROPIEDADES DE LOS MATERIALES Y ENSAYOS: SOLUCIONES

Solución del examen propuesto en el curso 2013-14
  1. (2p)En la figura adjunta se muestra el diagrama de fases de una aleación A-B
    1. ¿Cuál es la tª de inicio y de fin del proceso de solidificación para las siguientes composiciones?
      • 20% A     1400ºC   -----   1350ºC
      • 40% B      1275ºC -------  1200ºC
    2. ¿A partir de qué composición de B una aleación estaría totalmente líquida a 1300ºC? 45%

      ¿Y totalmente sólida? 70%   
    3. Indica el nº de fases y la composición de cada una para una aleación del 50% de A a 1300ºC
%L=80%    %S=20%


  1. (1,5p)Una probeta de acero de 20 mm de diámetro y 200 mm de longitud está siendo sometida a un esfuerzo de tracción de tracción de 5000 Kp e incrementa su longitud en 0,15 mm. Calcula 
    la tensión unitaria,  15,92 Kp/mm^2      156 ·10^6  N/m^2
     el alargamiento unitario 750 · 10^-6
    y el módulo de elasticidad. 21.22 10^3 Kp/mm^2   208 10^9  N/m^2

  2. (1,5p)Calcule la dureza Vickers de un material, en kp/mm2, teniendo en cuenta que una punta piramidal de diamante a la que se aplica una fuerza de 784.8 N durante 17 s, deja una huella de diagonal d=0.65mm. Recuerde que en un ensayo de Vickers, el área de una huella de diagonal d, es A=d2/1.8543.Considere g=9.81m/s2. Exprese la dureza según la norma.  351 HV 80 17
  3. (1,5p)Calcule la masa del péndulo de Charpy utilizado en un ensayo de resiliencia, teniendo en cuenta que se utilizaron probetas de hormigón de 6 cm2 de sección y que la resiliencia del material resulto ser ρ=0.59 J/mm2. El martillo del péndulo se soltó desde una altura de 1.5 m y después de romper las probetas ascendió 30 cm. Considere g=9.81 m/s2     
    m=30 Kg
  4. (1,5p) Ensayo de fatiga
  5. (1p) Diferencias entre ensayo Brinell y ensayo Rockwell
  6. (1p) Explica 2 ensayos tecnológicos

jueves, 1 de octubre de 2015

REPASO CAMPO ELÉCTRICO

Aquí os dejo ejercicios del tema de campo eléctrico para repasar


http://www.ofimega.es/Manuales/BAT/FISICA/Campo_electrico%20problemas_resueltos.pdf



http://ieselaza.educa.aragon.es/DepartamentoFQ/Fisica2Bto/Fisica2Bto%20-%20CampoElectrico.pdf



http://es.scribd.com/doc/43403574/3-3-CAMPO-ELECTRICO-PROBLEMAS-RESUELTOS-DE-ACCESO-A-LA-UNIVERSIDAD#scribd



http://fisica.cubaeduca.cu/medias/interactividades/F112electrizacion/co/modulo_contenido.html

SOLUCIÓN PROBLEMAS EXAMEN ELECTROTECNIA CAMPO ELECTRICO

 EXAMEN ELECTROTECNIA CAMPO ELECTRICO


1. Dos cargas eléctricas Q1 = +5 C y Q2 = C están separadas 30 cm. Colocamos una tercera carga Q3 = +2 C sobre el segmento que une Q1 y Q2 a 10 cm de Q1. Calcular la fuerza eléctrica que actúa sobre Q3.

F13= 9 i      F23=1,8 i      Ft= 10,8i

2. (2p)Dos cargas eléctricas puntuales de + y está, separadas 10 cm en el aire. Calcular: a) el potencial eléctrico en el punto medio del segmento que las une; b) el potencial eléctrico en un punto situado a 8 cm de la primera carga y a 6 cm de la segunda; c) la energía potencial eléctrica que adquiere una carga de al situarse en estos puntos.
 a)  U=1800V
b)   U=0
c) Epa=9 ^-6 J     Epb= 0J

3.Calcular la capacidad equivalente y la tensión a la que queda sometido cada condensador del siguiente circuito



CT=60^-6F       V1=120V       V2=V3 =80V   
4. En la figura siguiente la tensión en los extremos de la asociación es de 1000V. ¿Qué carga almacena cada condensador?

QD = 0,666 `-3 C                        QA =Q B  = Q  C =0,333 `-3 C

  1. Una carga de + 2 mC se encuentra situada en el vacío en el origen de coordenadas. Calcula el trabajo necesario para llevar una carga de 0,2 mC desde el punto A(3,0) hasta el punto B(6,0) Las distancias están expresadas en metros.
W= 600J
  1. (2p)Cuál es el valor del campo eléctrico (vector y módulo) en el punto A, Q1=50 μC Q2=-50μC

E= 1082531.7 i + 4375000j       | E|= 4506939 N/C

  1. Condensadores. Qué son. Tipos. Unidades.
  1. Contesta razonadamente a las siguientes preguntas:
    a) ¿Puede ser nulo el campo eléctrico producido por dos cargas puntuales en un punto del segmento que las une?
    b) ¿Se puede determine el campo eléctrico en un punto si conocemos el valor del potencial en ese punto?