Tarea 1. Aplicación proceso y materiales en la industria

Productos

Material escogido

Propiedades físicas, mecánicas, tecnológicas y químicas

Condiciones consideradas para el análisis del materia

Llave de expansión

Acero inoxidable 316

• Material metálico ferroso

Propiedades mecánicas

• Fuerza de cohesión alta
• Dureza alta
• Alta fuerza de tensión
• Elasticidad, plasticidad y fragilidad baja
• Resistencia a la rotura alta
• Tenacidad alta
• Fatiga alta

Propiedades tecnológicas

• Maleabilidad alta
• Ductilidad media
• Acritud baja
• Fusibilidad baja
• Soldabilidad alta

Propiedades químicas

• Baja oxidación
• Bajo corrosión metálica

Propiedades físicas

• Peso específico: 7,95g/cm3
• Calor específico: 500J/Kg*K
• Conductividad calorífica: 16W/m*K a 100ºC
• Coeficiente de dilatación lineal: 16.92 – 18,72*10-1 
• Temperatura o punto de fusión: 1398ºC
• Punto de solidificación: 1398ºC
• Calor de fusión:
• Conductividad eléctrica: 3*106

Se considera el acero inoxidable 316 como material adecuado para elaborar llaves de expansión porque posee características:

Condiciones técnicas:

• Herramienta con resistencia a la rotura, torsión y fatiga de material, ya que son herramientas para trabajos de alto esfuerzo y contacto con materiales similares.

Condiciones medioambientales:

• Al ser una herramienta de uso industrial puede estar en contacto con altas temperaturas, humedad y corrosión, sus características químicas permiten que este material no se deteriore ni degrade fácilmente.

Impacto ambiental

• Este material puede ser reutilizable y reciclable ya que posee propiedades como la maleabilidad que permiten fundir y hacer nuevos productos.

Consideraciones ergonómicas y de funcionalidad del producto

• Este materia permite se deje trabajar para elaborar herramientas con características ergonómicas y funcionales, pero con las herramientas de protección necesarias ya que su manipulación se realiza a altas temperaturas

Consideraciones de aspecto.

• El color y la textura del acero esta relacionada a el diseño de la herramienta.

Disponibilidad en el mercado y costos:

• El acero es uno de los materiales más usados en la elaboración de herramientas
• Tiene alta disponibilidad y comercialización
• Su costo va de acuerdo con las características del producto, el porcentaje de cromo eleva el precio de la aleación.

Hélice para un ventilador

Acrilonitrilo butadieno estireno ABS

Material no metálico

Propiedades mecánicas

• Fuerza de cohesión alta
• Dureza baja
• Elasticidad, plasticidad alta
• Fragilidad media
• Resistencia a la rotura baja
• Tenacidad baja
• Baja resistencia a la fatiga

Propiedades tecnológicas

• Maleabilidad alta
• Ductilidad alta
• Fusibilidad nula
• Soldabilidad nula

Propiedades químicas

• No presenta oxidación
• No presenta corrosión metálica

Propiedades físicas

• Peso específico: 1,07g/cm3
• Densidad aparente 0,65g/cm3
• Caudal volumétrico de fusión: 1,3cm3/10min
• Coeficiente de expansión térmica: 70-90*10-6 
• Temperatura o punto de fusión: 437ºC
• Punto de solidificación: 437ºC

El Acrilonitrilo butadieno estireno ABS es el material más usado en la actualidad por las siguientes características:

Condiciones técnicas:

• Es un material que por sus propiedades de elasticidad y plasticidad permiten la extrusión como proceso de producción.
• Las hélices de ventiladores no deben soportar grandes fuerzas de torción, impacto y fatiga.

Condiciones medioambientales:

• El uso de los ventiladores se da en condiciones de posible humedad y temperaturas no muy altas lo que permite que este tipo de polietileno sea adecuado para su uso.

Impacto ambiental

• El ABS es un material reciclable.
• El desarrollo del ABS ha permitido disminuir el uso de madera para hélices de ventiladores.
• No posee características biodegradables, por lo que es necesario la disposición para reciclarse.

Consideraciones ergonómicas y de funcionalidad del producto

• La extrusión es el proceso de producción de las hélices, lo que demanda controles de protección de personal y manipulación.

Consideraciones de aspecto.

• El ABS permite modificar el color, forma y la textura según él diseño.

Disponibilidad en el mercado y costos:

• Es un material altamente disponible por ser un derivado del petróleo.
• Su costo es económico.

Cuchara para bebes

Silicona y mango de plástico

Material Polimérico

propiedades físicas:

• Superficie blanda y rayable
• Punto de fusión 110°C
• Viscosidad disminuye a > T°
• Densidad de 0.80 a 120°C
• En estado líquido es un fluido No Newtoniano
• Aspecto blancuzco y traslúcido
• Fibras, baja elasticidad. poliéster
• Elastómeros. caucho
• Plásticos, no se deforman. PVC acrílicos
• Recubrimientos. Resistencia a la abrasión
• Adhesivos

propiedades mecánicas:

Dependerán de la historia térmica de su fabricación, es decir, del modo específico en que se haya enfriado y solidificado.

En T° ambiente gana dureza. Polietileno

Buena elongación. Polibutadieno

Resistencia. Policarbonato

propiedades químicas:

Inerte, no es casi reactivo

Según la experiencia e información adquirida lo aconsejable es usar el material de silicona combinado con un mango de plástico, para la elaboración de cucharas para bebes.

Condiciones Técnicas: Estos materiales de silicona soportan la torsión, vibraciones y o se fatiga fácilmente el material. En cuanto al polietileno soporta la compresión por su dureza y no se deforman.

Condiciones medioambientales: El producto será usado por bebes, por lo tanto, estará expuesto a la humedad que es totalmente confiable este material y seguro. Si hablamos de altas temperaturas, no es recomendable sobre todo por el polietileno tener contacto con ollas calientes al hervir el producto tener en cuenta que si se deforma a T° muy altas.

Impacto ambiental: En cuanto al impacto que genera en el ambiente, se puede reciclar la silicona para la industria que hacen botellas PET, y en cuanto al plástico no se debe quemar porque genera Dióxido de carbono que contamina el aire.

Consideraciones ergonómicas y de funcionalidad del producto: Este producto brinda toda la comodidad y salud al bebe en cuanto al cuidado de sus encías y su preparación del seno al silicón

Consideraciones de aspecto: Para los bebes antes del año es aconsejable que el tamaño de la cuchara se pequeña proporcional a sus manitas, el color sea infantil llamativo ante los ojos del bebe, y por supuesto debe ser de silicona para no maltratar las encías con mango rígido como el polietileno, para el soporte de los movimientos involuntarios (bruscos) de un bebe.

Disponibilidad del mercado y costos del material: Hay disponibilidad total de este producto en el mercado es de fácil adquisición, y el costo de una cuchara de silicona es variado. Oscila de $8.000 hasta $60.000.

Propiedades del material elegido en correspondencia con las condiciones solicitadas para el análisis del material del artículo:

Envase para refresco

Polietileno tereftalato

Densidad amorfa = 1,370 g/cm3

Densidad cristalina =1,455 g/cm3

Presión(σt) = 55–75 MPa

Límite elástico = 50–150%

Prueba de impacto = 3,6 kJ/m2

Prueba de fractura y ruptura = 14.89 N/m2

Temperatura de transición vítrea = 75 °C

Punto de fusión =260 °C

Conductividad térmica = 0,24 W/(m·K)

Coeficiente de dilatación lineal (α) = 7×10−5/K

Calor específico (c)        1,0 kJ/(kg·K)

Absorción de agua (ASTM) = 0,16

Índice de refracción         = 1,5750

Su aspecto es agradable, compacto y de fácil maniobrabilidad, su color es transparente, los detalles para mejorar la ergonomía del agarre le brindan un aspecto estético.

Sus costos son muy reducidos, y su disponibilidad en el mercado es supremamente grande, por lo que la reñida competencia brinda precios bajos, es uno de los materiales más utilizados en las industrias.

Broca para taladro

Llave de cerradura

Acero o Aluminio

Material no contaminante, no tóxicos, no dañinos, material con cierto grado de fragilidad, al poder romperse la llave

Material reciclable no toxico, de difícil descomposición

Resistente la corrosión, presenta daño al contacto permanente con la humedad o agua

Sometido a torsión, impacto y vibraciones

Tiene gran variedad dependiendo de la cerradura, entre más caras más lujosa, de diferentes colores y de diferentes diseños

En el mercado es muy común, ya que es necesaria en todo el mundo, cada hogar cuenta con mínimo dos llaves de cerradura, sus costos son dependiendo su cerradura, y al solicitar un duplicado los costos son muy bajos

Bloque para motor automotriz

Aleación de Aluminio y Silicio

 Combinado con magnesio (Mg), tiene mayor resistencia mecánica.

Tiene una baja densidad (2.7g/cm3) y una alta resistencia a la tensión (es decir, puede estirarse o alargarse). Es resistente a la corrosión en la mayoría de los entornos naturales, debido a la película de óxido que se forma en su superficie.

El aluminio es maleable, puede formar láminas muy delgadas y es un excelente conductor de la electricidad. Su conductividad es alrededor de 65 % de la del cobre.

La capa de valencia del aluminio está poblada por tres electrones, por lo que su estado normal de oxidación es III. Esto hace que reaccione con el Oxígeno de la atmósfera formando con rapidez una fina capa gris mate de alúmina Al2O3, que recubre el material, aislándolo de ulteriores corrosiones.

Es un tipo de aleación que se fun­de fácilmente lo que posibilita el trabajo del material para formas complicadas, tienen buena maquinabilidad.

Es usada en la industria automotriz por el mejoramiento de sus propiedades por su composición química y su tratamiento térmico posterior. Esta aleación ofrece un alto grado de fuerza con excelente capacidad de moldeo, peso ligero y un buen mecanizado, contribuyendo al ahorro de combustible el cual tiene un gran impacto en la economía familiar, industrial y mundial.

Herramienta de corte para maquinado de metales

Chaleco antibalas

Kevlar KM2 o fibra de aramida

Propiedades físicas: Es un material muy liviano y por su composición en tejido es flexible al diseño   del cuerpo. Disminuye el impacto

Propiedades mecánicas: Alta resistencia a la abrasión y a la penetración.

5 veces más resistente al acero

Propiedades químicas: 

Resistencia a la temperatura

El Kevlar descompone a altas temperaturas (420-480 grados centígrados) manteniendo parte de sus propiedades mecánicas incluso a temperaturas cercanas a su temperatura de descomposición.

Elasticidad

El módulo elástico se reduce entorno a un 20% cuando se emplea la fibra a 180 grados centígrados durante 500 h.6 Estas propiedades junto con su resistencia química hacen del Kevlar un material muy utilizado en equipos de protección.

Tenacidad

La tenacidad (energía absorbida antes de la rotura) del Kevlar es en torno a los 50 MJ m-3, frente a los 6 MJ m-3 acero.7n.

Condiciones de orden técnico: Alta resistencia a la abrasión y a la penetración.

Condiciones medioambientales: Se descompone a altas temperaturas (entre 420 y 480° C), manteniendo parte de sus propiedades mecánicas. Lo que quiere decir que puede ser reutilizado fácilmente.

Es ideal ya que en su entorno puede ser fácilmente rastrillado y no presentar desgarre.

Marcos para ventaneria

Aluminio

Material Metálico No ferromagnético

Propiedades físicas:

• Baja densidad (2812,5 kg/m³)
• Metal ligero
• Bajo punto de fusión (660 °C)
• Color es grisáceo
• Refleja bien la radiación electromagnética del espectro visible y el térmico.
• Conductor eléctrico (entre 35 y 38 m/(Ω mm²))
• Conductor térmico (80 a 230 W/(m·K)).
• Punto de ebullición: 2467 ºC
• Calor específico: 0,92 J/g K (0,22 cal/ g ºC)
• Calor latente de fusión: 395·103 J/kg
• Calor latente de ebullición: 9220·103 J/kg

Propiedades mecánicas:

• material blando (escala de Mohs: 2-3-4) Y Maleable
•  resistencia en tracción de 160-200 N/mm² (160-200 MPa).En estado puro
• se alea con otros metales y se utiliza como soldadura.
• resistencia mecánica (hasta los 690 MPa)
• Módulo de Young E= 70.000 MPa (70.000 N/mm2)
• Módulo de elasticidad transversal:

26.300 G (MPa)

Coeficiente de poisson ν = 0,33

• Alta resistencia a la corrosión

Propiedades químicas:

• Símbolo: Al
• Numero atómico 13
• Estado de oxidación: +3
• Electronegatividad: 1,5
• Radio atómico: 1,43 Å
• Radio covalente: 1,18 Å
• Radio iónico: 0,50 Å
• Estructura cristalina: cúbica centrada en las caras (CCC), con lados de longitud 4,0495 Å
• Configuración electrónica: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1, o bien, [Ne] 3s2p1
• Primer potencial de ionización: 6,00 eV
• Masa atómica: 26,9815 g/mol.

Propiedades tecnológicas:

• Se deja extruir en estado plástico.
• Se puede fundir gracias a su resistencia a la tensión.
• Se puede mecanizar con bajo contenido de silicio
• Se usa para soldar sin alcanzar su punto de fusión.
• Se puede doblar

Condiciones de orden técnico:

El aluminio para marco de ventanas se somete a un proceso de extrusión, allí es donde se fabrican los perfiles.  

Condiciones medioambientales:

El material si se expone a altas temperaturas ambiental en la ciudad de Cúcuta, pero este no afecta en nada su forma y color. Además, este material tiene un Bajo costo de reciclado.

Impacto ambiental:

El impacto que causa este material al fundirse genera dióxido de carbono, óxido de azufre y óxido de nitrógeno que afecta la capa de ozono. La extracción de bauxita elimina la vegetación y perdida de la fauna.

Consideraciones ergonómicas y de funcionalidad del producto:

El producto es un marco de ventana que es liviano, fácil de ensamblar, su diseño es cómodo, sin causar daños a los que manipulan el producto.

Consideraciones de aspecto (color, forma, textura del material)

Los perfiles de aluminio son de color gris plateado la mayoría para uso de marcos de ventana, su forma es recta con ángulos rectos, su textura es lisa y rígida.

Disponibilidad en el mercado y costos del material 

La oferta es mucha en el mercado, la diferencia radica en el grosor y diseño del marco y el valor de la mano de obra. Los costos en la ciudad son equilibrados, cabe aclarar que este material es duradero y es más económico que un marco hecho de madera, o fibra de vidrio. El costo de un marco sencillo con la instalación sin el vidrio, está alrededor de $200.000 en adelante.