Informe sobre propiedades mecánicas de los materiales. Aleación de cobre

Aleación de cobre.

El cobre es un elemento químico de número atómico 29, su densidad es 8.96 g/cm3, su masa atómica es de 63.546 u, cuenta con un punto de fusión de 1085 °C; es un metal de transición e importante metal no ferroso, se considera un material comparativamente pesado mientras esta en su estado sólido, por otro lado, el comercializado varia con el método de manufactura.

El cobre y sus aleaciones son considerados materiales de suma importancia y utilidad, ya que desde hace 5000 años han sido conocidos por el hombre y han dado nombre a una de las etapas de la evolución de la humanidad, la edad del bronce.^[1]

International Copper Association (s.f.) asegura que las primeras fuentes de cobre utilizadas por el hombre fueron yacimientos superficiales de cobre nativo. La minería de cobre más importante de la antigüedad se encontraba en la isla Chipre, de la cual provine la palabra latina “Cuprum” que dio origen al símbolo químico Cu. (p. 5)

En la industria alimentaria es común el uso de cobre para fabricar tuberías que son indispensables en diversos procesos de fabricación o envasado de bebidas y alimentos, los tubos de cobre mas utilizados son el tubo de tipo K y de tipo ACR los cuales son usados mayormente para el servicio de aire comprimido^[2]. Shanbhag (s.f.)  menciona que, “existen miles de fábricas operando en otros segmentos de la industria alimentaria y todas utilizan aire comprimido. Algunos segmentos como las panificadoras utilizan el aire comprimido en aplicaciones de soplado. Otros segmentos también utilizan aire comprimido para limpiar los envases antes de ser llenados de alimentos. El aire comprimido se utiliza también para clasificar, cortar y dar forma a los productos alimenticios.”

La razón por la cual el cobre y sus aleaciones son la mejor opción para la fabricación de dichas tuberías es porque cuenta con características que lo hacen mas adecuado de usar; dado que es ligero, el tubo de cobre es más fácil de manejar y ocupa un menor espacio del que requeriría para una tubería de hierro del mismo diámetro interior; es fácil de unir, los tubos se pueden acoplar mediante uniones capilares ya que en los sistemas de unión se emplean soldaduras blandas de bajo punto de fusión; es seguro, debido a que el tubo no se quema ni mantiene la combustión y a su vez no produce gases tóxicos; es confiable, el tubo se fabrica en una composición bien definida que se apega a normas, además de que se marca con una identificación para que el usuario reconozca el tipo de tubo y quien lo fabricó; es resistente a la corrosión, gracias a su excelente resistencia a la corrosión y formación de depósitos se asegura que el tubo ofrece un servicio sin problemas ya que tiene la particularidad de cubrirse de una pátina de óxido que penetra pocas micras en el metal, esta capa le sirve de protección indefinida y asegura una larga vida útil de las instalaciones; tiene efectividad antimicrobiana y elimina bacterias, es un material muy efectivo ya que esta comprobada su eficiencia como agente antimicrobiano, es incluso mejor que el acero inoxidable o los recubrimientos de plata.^[3]

Diagrama esfuerzo-deformación.

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Propiedades mecánicas.

• Límite de proporcionalidad (0.0045, 44933.46104)
• Límite de elasticidad

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• Límite de fluencia

Sin zona de fluencia

• Tenacidad

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• Resiliencia

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U=15277.376 btu/ft3

Conclusión

El comportamiento mecánico de los materiales es complejo, los materiales que son una aleación tienden a ser dúctiles y puede que no presenten zona de fluencia,; en este caso esta aleación de cobre muestra un diagrama de esfuerzo-deformación sin zona de fluencia, en la zona elástica desaparecen las deformaciones si se retira la carga, como se observa en la grafica esta zona es pequeña si se compara con el módulo de Young de algún otro material como el acero; por otro lado la zona de endurecimiento no sufre un gran cambio desde la zona elástica, si que es amplia respecto a la deformación unitaria y se opone un poco a la ruptura pero no se necesitan grandes cambios de esfuerzo para esto, por lo tanto para la zona de estricción no se observa una caída del esfuerzo significativa.

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