CENTRO UNIVERSITARIO DE CIENCIAS EXACTAS E INGENIERAS DIVISIN DE INGENIERAS DEPARTAMENTO DE INGENIERA QUMICA PROGRAMA DE ASIGNATURA NOMBRE DE LA MATERIA MANEJO DE MATERIALES CDIGO DE LA MATERIA IQ207 DEPARTAMENTO INGENIERA QUMICA CDIGO DEL DEPARTAMENTO CENTRO UNIVERSITARIO CUCEI TEORA 50 CARGA HORARIA PRCTICA 50 CRDITOS 9 (NUEVE) TIPO DE CURSO CURSO LABORATORIO NIVEL DE FORMACIN PROFESIONAL PREGRADO (LICENCIATURA) Tcnico, Pregrado(Licenciatura), Postgrado (Especialidad, Maestra, Doctorado. PRERREQUISITOS OBJETIVO GENERAL: AL FINALIZAR EL CURSO EL ALUMNO SER CAPAZ DE SELECCIONAR, CALCULAR Y UTILIZAR LOS EQUIPOS NECESARIOS PARA EL MANEJO DE MATERIALES; FLUIDOS Y SLIDOS, AS COMO SU ALMACENAMIENTO.

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OBJETIVOS ESPECFICOS 1) QUE EL ALUMNO CONOZCA LOS EQUIPOS UTILIZADOS EN EL MANEJO DE MATERIALES SLIDOS AS COMO SU ALMACENAMIENTO. 2) EL ALUMNO UTILICE LOS EQUIPOS, LOS MANEJE, CONTROLE, REGULE Y COMPRENDA LA OPERACIN QUE EN ELLOS SE REALIZA. 3) QUE UTILICE LAS ECUACIONES APRENDIDAS EN LOS DIFERENTES CURSOS TERICOS Y COMPRUEBE EN LOS DIFERENTES EQUIPOS LAS EFICIENCIAS EN LA PRCTICA. 4) QUE EL ALUMNO CONOZCA LOS EQUIPOS UTILIZADOS EN EL MANEJO DE SLIDOS, Y FLUIDOS, AS COMO SU CLCULO, SELECCIN Y SUS APLICACIONES.

CONTENIDO TEMTICO SINTTICO: INICIO DEL CICLO 2010 A LUNES 1 DE FEBRERO MANEJO DE MATERIALES SLIDOS TRANSPORTE Febrero 1 PROPIEDADES FSICAS DETERMINACIN DE LAS PROPIEDADES FSICAS DE LOS SLIDOS. REPASO DE ANLISIS DIMENSIONAL. Febrero - Marzo 2 TRANSPORTE CLCULO, DISEO, SELECCIN Y COMPROBACIN TERICA DE LOS EQUIPOS CON LOS QUE SE LLEVA A CABO EL TRANSPORTE EN LA INDUSTRIA EN GENERAL: TRANSPORTADORES DE DESLIZAMIENTO POR GRAVEDAD TRANSPORTADORES DE RODADURA TRANSPORTADORES DE HELICOIDES TRANSPORTADORES DE CADENAS TRANSPORTADORES DE BANDAS TRANSPORTADORES DE CANGILONES TRANSPORTADORES DE MOVIMIENTO VIBRATORIO PRCTICA DE TRANSPORTADORES Abril 3 CLASIFICACIN DE TAMAOS ANLISIS GRANULOMTRICO Abril -Mayo 4 REDUCCIN DE TAMAOS QUEBRADORAS MOLINOS DE RODILLOS2

MOLINOS DE BOLAS MOLINOS DE BARRAS LEYES DE MOLIENDA LEY DE KICK LEY DE RITTINGER LEY DE BOND PRCTICA DE ANLISIS GRANULOMTRICO Y MOLIENDA Mayo-Junio 5 MANEJO DE FLUIDOS

OBJETIVOS DE LAS PRACTICAS: EL ALUMNO DEBER CONOCER, MANEJAR, SELECCIONAR Y EVALUAR LOS DIFERENTES EQUIPOS CON LOS QUE SE ENFRENTARA EN SU VIDA PROFESIONAL. ENCONTRAR LAS DESVIACIONES PRACTICAS CON LAS TERICAS DE LAS DIFERENTES ESPECIES QUE OBSERVE EN LA PRACTICA Y CON LOS EQUIPOS CON QUE SE CUENTA EN EL LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA. CALCULAR LAS CAPACIDADES DE LOS DIFERENTES TRANSPORTADORES, TANTO TERICAMENTE COMO SU COMPROBACIN EXPERIMENTAL. CALCULAR LAS EFICIENCIAS DE LOS EQUIPOS QUE MANEJE. ENTREGARA UN REPORTE QUE DEBE INCLUIR LOS SIGUIENTE PUNTOS:

1 OBJETIVOS 2 TEORA 3 PROCEDIMIENTOS 4 DIBUJOS, ESQUEMAS, PLANOS, ETC. 5 TABLA DE CONCENTRACIN DE DATOS 6 TABLA DE CONCENTRACIN DE RESULTADOS 7 GRFICAS 8 DISCUSIN DE RESULTADOS 9 CONCLUSIONES 10 BIBLIOGRAFA 11 APNDICE

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BIBLIOGRAFA BSICA AUTOR(ES) McCABE AND SMITH OPERACIONES BSICAS McGRAW HILL DE LA INGENIERA 1991. QUMICA GEANKOPLIS OPERACIONES UNITARIAS CECSA GEANKOPLIS PROCESOS DE TRANSPORTE CECSA Y OPERACIONES UNITARIAS PERRY MANUAL DEL INGENIERO McGRAW HILL FOUST PRINCIPIOS DE CECSA OPERACIONES UNITARIAS TREYBAL OPERACIONES DE McGRAW HILL TRANSFERENCIA DE MASA TREYBAL EXTRACCIN McGRAW HILL LQUIDO-LQUIDO REVISTAS CHEMICAL ENGINEERING CHEMICAL ENGINEERING PROGRESS CHEMICAL PROCESSING BIBLIOGRAFA COMPLEMENTARIA AUTOR(ES) LIBRO, TEMA(S) EDITORIAL Y FECHA BROWN OPERACIONES UNITARIAS MARIN FOUST PRINCIPIOS DE OP. UN. CECSA VERDENIKOV MANUTENCIN DE LAS MIR 1967 INSTALACIONES PARA TRANSPORTAR FLUIDOS QUMICOS CRANE MANUAL DE BOMBAS, McGRAW HILL VLVULAS, COMPRESORES TUBERAS Y ACCESORIOS PARRES MAQUINAS HIDRULICAS UNAM 1966 LPEZ ROA TRANSPORTE Y ARRIOLA 1970 ALMACENAMIENTO DEMATERIAS PRIMAS EN LA INDUSTRIA BSICA JEFFREY MANUAL DE EQUIPO PARA LA INDUSTRIA DEL AZCAR RILEY ELEVADORES DE CANGILONES GATES BANDAS TRANSPORTADORAS TAPCO ELEVADORES DE CANGILONES VALSI BOMBAS CENTRIFUGAS MICRI-D MOLINOS ETC. ENSEANZA APRENDIZAJE EL CURSO SE LLEVAR A CABO MEDIANTE LA EXPOSICIN ORAL DE LOS CONCEPTOS TERICOS, DESCRIPCIN DE LOS EQUIPOS MEDIANTE DIAGRAMAS, PLANOS, DIBUJOS, ACETATOS Y LOS EQUIPOS DEL LABORATORIO.4

EL ALUMNO ADEMS REALIZAR TAREAS QUE INVOLUCRAN EL CONOCIMIENTO, CLCULO Y SELECCIN DE LOS EQUIPOS, MEDIANTE EL USO DE CATLOGOS, PLANOS, DIBUJOS, DIAGRAMAS DE FLUJO DE LOS PROCESOS ETC. CARACTERSTICAS ASIGNATURA: DE LA APLICACIN PROFESIONAL DE LA

EL CONOCIMIENTO DE LOS CLCULOS, SELECCIN Y MANEJO DE LOS DIFERENTES EQUIPOS CON SE CUENTA EN LA MATERIA DE OPERACIONES UNITARIAS INVOLUCRA LOS CONCEPTOS BSICOS EN LOS QUE SE DESARROLLAR PROFESIONALMENTE EL ALUMNO (INGENIERO QUMICO), YA QUE EN LA MAYOR PARTE DE LAS INDUSTRIAS DE PROCESO SE ENFRENTARN A ALGUNA DE LAS OPERACIONES UNITARIAS QUE MANEJARON Y TENDRN QUE MANEJAR, MODIFICAR, SELECCIONAR O REEMPLAZAR EN SU MOMENTO ESTOS EQUIPOS. CONOCIMIENTOS, APTITUDES Y VALORES, ETC. AL FINALIZAR EL CURSO EL ALUMNO SER CAPAZ DE CALCULAR, SELECCIONAR Y OPERAR LOS EQUIPOS UTILIZADOS PARA LA REALIZACIN DE LAS OPERACIONES UNITARIAS DE TRANSFERENCIA DE MASA Y ENERGA, ADEMS QUE LOS PODR RELACIONAR CON LOS EQUIPOS EXISTENTES EN LA INDUSTRIA DE PROCESO. ADEMS QUE CON ESTOS CONOCIMIENTOS ESTAR PREPARADO PARA COMPRENDER Y CAPACITARSE MS RPIDAMENTE EL REA DE OPERACIN, PRODUCCIN, ADMINISTRACIN ETC., DE LA COMPAA A LA CUAL SE DIRIJA. MODALIDADES DE EVALUACIN PRCTICAS 50% TAREAS 20% EXMENES PARCIALES 20% TRABAJO FINAL 10%

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CAPITULO 1. PORPIEDADES DE LOS SOLIDOSPropiedades especficas de los slidos

Adherencia: atraccin o unin entre las molculas prximas de los cuerpos. Aleabilidad propiedad que tienen los materiales para formar aleaciones que dan lugar a nuevos materiales mejorando sus prestaciones. En todas las aleaciones un componente como mnimo tiene que ser un metal. Calor especfico. La capacidad calorfica o calor especfico de una sustancia es la cantidad de energa necesaria para aumentar 1 C su temperatura. Indica la mayor o menor dificultad que presenta dicha sustancia para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor.

El calor especfico es una propiedad intensiva de la materia, por lo que es representativa de cada sustancia; por el contrario, la capacidad calorfica es una propiedad extensiva representativa de cada cuerpo o sistema particular.4 Cuanto mayor es el calor especfico de las sustancias, ms energa calorfica se necesita para incrementar la temperatura. Por ejemplo, se requiere ocho veces ms energa para incrementar la temperatura de un lingote de magnesio que para un lingote de plomo de la misma masa.[1] El trmino "calor especfico" tiene su origen en el trabajo del fsico Joseph Black quien realiz variadas medidas calorimtricas y us la frase capacidad para el calor.5 En esa poca la mecnica y la termodinmica se consideraban ciencias independientes, por lo que actualmente el trmino podra parecer inapropiado, tal vez un mejor nombre podra ser transferencia de energa calorfica especfica, pero el trmino est demasiado arraigado para ser reemplazado.6Ecuaciones bsicas

El calor especfico medio ( ) correspondiente a un cierto intervalo de temperaturas se define en la forma:

donde es la transferencia de energa en forma calorfica entre el sistema y su entorno u otro sistema, es la masa del sistema (se usa una n cuando se trata del calor especfico molar) y es el incremento de temperatura que experimenta el sistema. El calor especfico ( ) correspondiente a una temperatura dada se define como:

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El calor especfico ( ) es una funcin de la temperatura del sistema; esto es, . Esta funcin es creciente para la mayora de las sustancias (excepto para los gases monoatmicos y diatmicos). Esto se debe a efectos cunticos que hacen que los modos de vibracin estn cuantizados y slo estn accesibles a medida que aumenta la temperatura. Conocida la funcin , la cantidad de calor asociada con un cambio de temperatura del sistema desde la tempertaura inicial Ti a la final Tf se calcula mediante la integral siguiente:

Capilaridad: es la cualidad que posee una sustancia de absorber a otra.

Ley de Jurin

La ley de Jurin define la altura que se alcanza cuando se equilibra el peso de la columna de lquido y la fuerza de ascensin por capilaridad. La altura h en metros de una columna lquida est dada por la ecuacin:

ngulo de contacto.

donde:= tensin superficial interfacial (N/m) = ngulo de contacto = densidad del lquido (kg/m) g = aceleracin debido a la gravedad, por lo tanto:(m/s) r = radio del tubo (m)

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Para un tubo de vidrio en el aire a nivel del mar y lleno de agua,= 0,0728 N/m a 20 C = 20 = 1000 kg/m g = 9,80665 m/s

entonces, la altura de la columna de agua, en metros, ser:

.

Compresibilidad: es una propiedad de la materia a la cual se debe que todos los cuerpos disminuyan de volumen al someterlos a una presin o compresin determinada manteniendo constantes otros parmetros. Los slidos a nivel molecular no se pueden comprimir.

Compresibilidad isoterma [editar]

Es una medida de la compresibilidad de un cuerpo o sistema termodinmico cuando se somete a una transforamcin cuasiesttica de presin mientras su temperatura se mantiene constante y uniforme, viene dada por:

En un proceso de variacin de presin a temperatura constante, el cuerpo habr intercambiado una cierta cantidad de calor con el exterior por lo que su energa total, que puede obtenerse como suma del trabajo realizado sobre el cuerpo y del calor intercambiado por el mismo no permanecer constante.Compresibilidad adiabtica

Es una medida de la compresibilidad de un cuerpo o sistema termodinmico cuando se somete a una transforamcin cuasiesttica de presin en condiciones de aislamiento trmino perfecto, viene dada por:

En un proceso adiabtico de variacin de presin, el cuerpo experimentar algn cambio de temperatura.8

Conductividad elctrica: es la capacidad de un cuerpo de permitir el paso de la corriente elctrica a travs de s. Segn esta condicin los materiales se clasifican en conductores, aislantes y semiconductores.

La conductividad es la inversa de la resistividad, por tanto el S/m (siemens por metro).

, y su unidad es

No confundir con la conductancia (G), que es la facilidad de un objeto o circuito para conducir corriente elctrica entre dos puntos. Se define como la inversa de la resistencia: .

Conductividad trmica: es la capacidad de los materiales para dejar pasar el calor

Dureza: Dificultad que oponen los cuerpos a ser rayados. Escala de Mohs. La dureza se mide con unos instrumentos llamados durmetros y exsiten diferentes escalas de dureza Brinell, Rockwell, Vickers, etc

Dureza BrinellSe denomina dureza Brinell a la medicin de la dureza de un material mediante el mtodo de indentacin, midiendo la penetracin de un objeto en el material a estudiar. Fue propuesto por el ingeniero sueco Johan August Brinell en 1900, siendo el mtodo de dureza ms antiguo. Este ensayo se utiliza en materiales blandos (de baja dureza) y muestras delgadas. El indentador usado es una bola de acero templado de diferentes dimetros. Para los materiales ms duros se usan bolas de carburo de tungsteno. En el ensayo tpico se suele utilizar una bola de acero de 10 a 12 milmetros de dimetro, con una fuerza de 3000 kilopondios. El valor medido es el dimetro del casquete en la superficie del material.

La bola penetra dejando una marca 9

El peso de la bola se puede obtener con la siguiente expresin:

donde:: carga a utilizar medida en [ kp ]. : constante para cada material, que puede valer 5 (aluminio, magnesio y sus aleaciones), 10 (cobre y sus aleaciones), y 30 (aceros). : dimetro de la bola (indentador) medida en [mm].

Este ensayo slo es vlido para valores menores de 600 HB en el caso de utilizar la bola de acero, pues para valores superiores la bola se deforma y el ensayo no es vlido. Se pasa entonces al ensayo de dureza Vickers. Para determinar el valor de la dureza Brinell se emplea la siguiente ecuacin:

donde:: carga a utilizar medida en [ kp ]. : dimetro de la bola (indentador) medida en [mm]. : dimetro de la huella en superficie en [mm]. Valores tpicos

El valor HB suele ser menor que 600.

Acero (blando): 120 HB Acero de herramientas: 500 HB Acero inoxidable: 250 HB Aluminio: 15 HB Cobre: 35 HB Madera: entre 1 HB y 7 HB Vidrio: 550 HB

Esquema de una medicion de este tipo de dureza

Dureza TipodeEnsayo Diametrodelabola Fuerzaaplicada TiempodelEnsayo Ejemplo: 250 HB 10 500 3010

Donde las unidades son: Kp/mm2 HB mm Kp Segundos

Dureza Rockwell

Muestra del funcionamiento del ensayo Rockwell. El penetrador precarga, luego carga, y luego descarga; la relacin entre la precarga ms la carga y la descarga indica la dureza del material.

Durmetro Rockwell

La dureza Rockwell o ensayo de dureza Rockwell es un mtodo para determinar la dureza, es decir, la resistencia de un material a ser penetrado. El ensayo de dureza Rockwell constituye el mtodo ms usado para medir la dureza debido a que es muy simple de llevar a cabo y no requiere conocimientos especiales. Se pueden utilizar diferentes escalas que provienen de la utilizacin de distintas combinaciones de penetradores y cargas, lo cual permite ensayar prcticamente cualquier metal o aleacin. Hay dos tipos de penetradores: unas bolas esfricas de acero endurecido (templado y pulido) de 1/16, 1/8, y pulg, y un penetrador cnico de diamante con un ngulo de 120 +/- 30' y vrtice redondeado formando un casquete esfrico de radio 0,20 mm (Brale), el cual se utiliza para los materiales ms duros.11

El ensayo consiste en disponer un material con una superficie plana en la base de la mquina. Se le aplica una precarga menor de 10 kg, bsicamente para eliminar la deformacin elstica y obtener un resultado mucho ms preciso. Luego se le aplica durante unos 15 segundos un esfuerzo que vara desde 60 a 150 kg a compresin. Se desaplica la carga y mediante un durmetro Rockwell se obtiene el valor de la dureza directamente en la pantalla, el cual vara de forma proporcional con el tipo de material que se utilice. Tambin se puede encontrar la profundidad de la penetracin con los valores obtenidos del durmetro si se conoce el material. Para no cometer errores muy grandes el espesor de la probeta del material en cuestin debe ser al menos diez veces la profundidad de la huella. Tambin decir que los valores por debajo de 20 y por encima de 100 normalmente son muy imprecisos y debera hacerse un cambio de escala. El cambio de escala viene definido por tablas orientativas, puesto que no es lo mismo analizar cobre que acero. Estas tablas proporcionan informacin orientativa sobre qu escala usar para no daar la mquina o el penetrador, que suele ser muy caro.

Ensayo Rockwell SuperficialEs una variante del Ensayo Rockwell cuyo fin es nicamente analizar la superficie de los materiales. Por ejemplo, para analizar la superficie de un acero que ha sido tratado por carburacin y medir as su dureza. Su tcnica es bsicamente reducir el esfuerzo aplicado para slo penetrar en la superficie. Para este ensayo se utiliza una precarga menor de 3 kg, seguida de una carga mayor de 15, 30 o 45 kg. Estas escalas se identifican mediante nmero (15, 30 o 45) y una letra (N, T, W o Y) en funcin del penetrador.

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Escalas de dureza RockwellSmbolo de la escala Carga mayor (kg)

Penetrador

Aplicaciones

A

Diamante

60

Aceros tratados y sin tratar. Materiales muy duros. Chapas duras y delgadas.

B

Esfera de 1/16 pulgada

100

Aceros recocidos y normalizados.

C

Diamante

150

Aceros tratados trmicamente.

D

Diamante

100

Aceros cementados.

E

Esfera de 1/8 pulgada

100

Metales blandos y antifriccin.

F

Esfera de 1/16 pulgada

60

Bronce recocido.

G

Esfera de 1/16 pulgada

150

Bronce fosforoso y otros materiales.

H

Esfera de 1/8 pulgada

60

Metales blandos con poca homogeneidad, fundiciones con base hierro.

K

Esfera de 1/8 pulgada

150

Aplicaciones anlogas al tipo anterior.

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Escalas de dureza Rockwell Superficial [editar]Smbolo de la escala Penetrador Carga mayor (kg) Aplicaciones

15N

Diamante

15

Aceros nitrurados, cementados y herramientas de gran dureza.

30N

Diamante

30

Aplicaciones anlogas al tipo anterior.

45N

Diamante

45

Aplicaciones anlogas al tipo anterior.

15T

Bola de 1/16 pulgada

15

Bronce, latn y aceros blandos

30T

Bola de 1/16 pulgada

30

Bronce, latn y aceros blandos

45T

Bola de 1/16 pulgada

45

Bronce, latn y aceros blandos

15W

Bola de 1/8 pulgada

15

Bronce, latn y aceros blandos

30W

Bola de 1/8 pulgada

30

Bronce, latn y aceros blandos

45W

Bola de 1/8 pulgada

45

Bronce, latn y aceros blandos

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NomenclaturaLas durezas Rockwell y Rockwell Superficial vienen dadas por la siguiente frmula:

Dnde:

n es la carga aplicada en kg HR es el identificador del ensayo Rockwell Letra va seguida de HR y es la letra correspondiente a la Escala usada

Un ejemplo para un material que se le ha aplicado un esfuerzo de 60 kg y se ha usado la escala B sera

O para un material superficial que se le ha aplicado un esfuerzo de 30 kg con bola de 1/8 pulgadas

Dureza Vickers

Punta de durmetro para ensayo Vickers.

El ensayo de dureza Vickers, llamado el ensayo universal, es un mtodo para medir la dureza de los materiales. Sus cargas van de 5 a 125 kilopondios (de cinco en cinco). Su penetrador es una pirmide de diamante con un ngulo base de 136. Se emplea para lminas tan delgadas como 0.006 pulgadas y no se lee directamente en la mquina. Para determinar el nmero de dureza se aplica la siguiente frmula:HV = (1.8544 * F) / d2

Este ensayo constituye una mejora al ensayo de dureza Brinell. Se presiona el indentador contra una probeta, bajo cargas ms livianas que las utilizadas en el ensayo Brinell. Se miden las diagonales de la impresin cuadrada y se halla el promedio para aplicar la frmula antes mencionada. Este tipo de ensayo es recomendado para durezas superiores a 500 HB (en caso de ser inferior, usar ensayo de dureza Brinell). Este ensayo, adems, puede usarse en

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superficies no planas. Sirve para medir todo tipo de dureza, y espesores pequeos. (Aunque si el material es muy blando, se usa el mtodo de Brinell) En este caso, el esquema de medicin es el siguiente: Resultado de la medicion, Tipo de dureza y Fuerza aplicada Ejemplo: 315 HV 30 Donde las unidades son: Kp/mm2 Kp

Divisibilidad: propiedad en virtud de la cual los cuerpos slidos pueden fraccionarse hasta el lmite molecular. Ductilidad: propiedad que tienen algunos metales y aleaciones cuando, bajo la accin de una fuerza, pueden estirarse sin romperse permitiendo obtener alambres o hilos. A los metales que presentan esta propiedad se les denomina dctiles. Los metales ms dctiles son el platino, oro y cobre. El cobre se utiliza principalmente para fabricar cables elctricos , porque a su buena ductilidad aade el hecho de que sea muy buen conductor de la electricidad Mdulo de elasticidad o Mdulo de Young, que cuantifica la proporcionalidad anterior. Coeficiente de Poisson, que cuantifica la razn entre el alargamiento longitudinal y la acortamiento de las longitudes transversales a la direccin de la fuerza. Lmite de proporcionalidad valor de la tensin por debajo de la cual el alargamiento es proporcional a la carga aplicada. Lmite de fluencia o lmite elstico aparente: valor de la tensin que soporta la probeta en el momento de producirse el fenmeno de la cedencia o fluencia. Este fenmeno tiene lugar en la zona de transicin entre las deformaciones elsticas y plsticas y se caracteriza por un rpido incremento de la deformacin sin aumento apreciable de la carga aplicada. Lmite elstico (lmite elstico convencional o prctico): valor de la tensin a la que se produce un alargamiento prefijado de antemano (0,2%, 0,1%, etc.) en funcin del extensmetro empleado. Carga de rotura o resistencia a la traccin: carga mxima resistida por la probeta dividida por la seccin inicial de la probeta. Alargamiento de rotura: incremento de longitud que ha sufrido la probeta. Se mide entre dos puntos cuya posicin est normalizada y se expresa en tanto por ciento. Estriccin: es la reduccin de la seccin que se produce en la zona de la rotura.

1. 2.

3. 4.

5.

6. 7.

8.

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Probeta de cobre antes del ensayo de tensin por computadora En el ensayo se mide la deformacin (alargamiento) de la probeta entre dos puntos fijos de la misma a medida que se incrementa la carga aplicada, y se representa grficamente en funcin de la tensin (carga aplicada dividida por la seccin de la probeta). En general, la curva tensin-deformacin as obtenida presenta cuatro zonas diferenciadas: 1. Deformaciones elsticas: en esta zona las deformaciones se reparten a lo largo de la probeta, son de pequea magnitud y, si se retirara la carga aplicada, la probeta recuperara su forma inicial. El coeficiente de proporcionalidad entre la tensin y la deformacin se denomina mdulo de elasticidad o de Young y es caracterstico del material. As, todos los aceros tienen el mismo mdulo de elasticidad aunque sus resistencias puedan ser muy diferentes. La tensin ms elevada que se alcanza en esta regin se denomina lmite de fluencia y es el que marca la aparicin de este fenmeno. Pueden existir dos zonas de deformacin elstica, la primera recta y la segunda curva, siendo el lmite de proporcionalidad el valor de la tensin que marca la transicin entre ambas. Generalmente, este ltimo valor carece de inters prctico y se define entonces un lmite elstico (convencional o prctico) como aqul para el que se produce un alargamiento prefijado de antemano (0,2%, 0,1%, etc.). Se obtiene trazando una recta paralela al tramo proporcional (recto) con una deformacin inicial igual a la convencional. 2. Fluencia o cedencia. Es la deformacin brusca de la probeta sin incremento de la carga aplicada. El fenmeno de fluencia se da cuando las impurezas o los elementos de aleacin bloquean las dislocaciones de la red cristalina impidiendo su deslizamiento, mecanismo mediante el cual el material se deforma plsticamente. Alcanzado el lmite de fluencia se logra liberar las dislocaciones producindose la deformacin bruscamente. La deformacin en este caso tambin se distribuye uniformemente a lo largo de la probeta pero concentrndose en las zonas en las que se ha logrado liberar las dislocaciones (bandas de Luders). No todos los materiales presentan este fenmeno, en cuyo caso la transicin entre la deformacin elstica y plstica del material no se aprecia de forma clara. 3. Deformaciones plsticas: si se retira la carga aplicada en dicha zona, la probeta recupera slo parcialmente su forma quedando deformada permanentemente. Las deformaciones en esta regin son ms acusadas que en la zona elstica.17

4. Estriccin. Llegado un punto del ensayo, las deformaciones se concentran en la parte central de la probeta aprecindose una acusada reduccin de la seccin de la probeta, momento a partir del cual las deformaciones continuarn acumulndose hasta la rotura de la probeta por ese zona.La estriccin es la responsable del descenso de la curva tensin-deformacin; realmente las tensiones no disminuyen hasta la rotura, sucede que lo que se representa es el cociente de la fuerza aplicada (creciente) entre la seccin inicial y cuando se produce la estriccin la seccin disminuye, efecto que no se tiene en cuenta en la representacin grfica. Los materiales frgiles no sufren estriccin ni deformaciones plsticas significativas, rompindose la probeta de forma brusca. Terminado el ensayo se determina la carga de rotura, carga ltima o resistencia a la traccin: la mxima resistida por la probeta dividida por su seccin inicial, el alargamiento en (%) y la estriccin en la zona de la rotura.

Elasticidad: designa la propiedad mecnica de ciertos materiales de sufrir deformaciones reversibles cuando se encuentra sujetos a la accin de fuerzas exteriores y de recuperar la forma original si estas fuerzas exteriores se eliminan

Medidas de la deformacin (Propiedad elstica)La magnitud ms simple para medir la deformacin es lo que en ingeniera se llama deformacin axial o deformacin unitaria se define como el cambio de longitud por unidad de longitud:

Donde s es la longitud inicial de la zona en estudio y s' la longitud final o deformada. Es til para expresar los cambios de longitud de un cable o un prisma mecnico. En la Mecnica de slidos deformables la deformacin puede tener lugar segn diversos modos y en diversas direcciones, y puede adems provocar distorsiones en la forma del cuerpo, en esas condiciones la deformacin de un cuerpo se puede caracterizar por un tensor (ms exactamente un campo tensorial) de la forma:

Donde cada una de las componentes de la matriz anterior, llamada tensor deformacin representa una funcin definida sobre las coordenadas del cuerpo que se obtiene como combinacin de derivadas del campo de desplazamientos de los puntos del cuerpo.

Deformaciones elstica y plsticaTanto para la deformacin unitaria como para el tensor deformacin se puede descomponer el valor de la deformacin en:18

Deformacin (visco)plstica o irreversible. Modo de deformacin en que el material no regresa a su forma original despus de retirar la carga aplicada. Esto sucede porque, en la deformacin plstica, el material experimenta cambios termodinmicos irreversibles al adquirir mayor energa potencial elstica. La deformacin plstica es lo contrario a la deformacin reversible. Deformacin elstica o reversible el cuerpo recupera su forma original al retirar la fuerza que le provoca la deformacin. En este tipo de deformacin, el slido, al variar su estado tensional y aumentar su energa interna en forma de energa potencial elstica, solo pasa por cambios termodinmicos reversibles.

Comnmente se entiende por materiales elsticos, aquellos que sufren grandes elongaciones cuando se les aplica una fuerza, como la goma elstica que puede estirarse sin dificultad recuperando su longitud original una vez que desaparece la carga. Este comportamiento, sin embargo, no es exclusivo de estos materiales, de modo que los metales y aleaciones de aplicacin tcnica, piedras, hormigones y maderas empleados en construccin y, en general, cualquier material, presenta este comportamiento hasta un cierto valor de la fuerza aplicada; si bien en los casos apuntados las deformaciones son pequeas, al retirar la carga desaparecen. Al valor mximo de la fuerza aplicada sobre un objeto para que su deformacin sea elstica se le denomina lmite elstico y es de gran importancia en el diseo mecnico, ya que en la mayora de aplicaciones es ste y no el de la rotura, el que se adopta como variable de diseo (particularmente en mecanismos). Una vez superado el lmite elstico aparecen deformaciones plsticas (remanentes tras retirar la carga) comprometiendo la funcionalidad de ciertos elementos mecnicos.

DesplazamientosCuando un medio continuo se deforma, la posicin de sus partculas materiales cambia de ubicacin en el espacio. Este cambio de posicin se representa por el llamado vector desplazamiento, u = (ux, uy, uz). No debe confundirse desplazamiento con deformacin, porque son conceptos diferentes aunque guardan una relacin matemtica entre ellos:

Por ejemplo en un voladizo o mnsula empotrada en un extremo y libre en el otro, las deformaciones son mximas en el extremo empotrado y cero en el extremo libre, mientras que los desplazamientos son cero en el extremo empotrado y mximos en el extremo libre.

Energa de deformacinLa deformacin es un proceso termodinmico en el que la energa interna del cuerpo acumula energa potencial elstica. A partir de unos ciertos valores de la deformacin se pueden producir transformaciones del material y parte de la energa se disipa en forma de plastificado, endurecimiento, fractura o fatiga del material.19

Extensin: capacidad para ocupar una parte de espacio. (superficie, volumen, longitud) Fragilidad: propiedad de la materia que indica con que facilidad se puede romper un cuerpo al sufrir un golpe ligero. la propiedad opuesta a la fragilidad es la tenacidad.

Tcnicamente la fragilidad se define como la capacidad de un material de fracturarse con escasa deformacin, a diferencia de los materiales dctiles que se rompen tras sufrir acusadas deformaciones plsticas. La rotura frgil tiene la peculiaridad de absorber relativamente poca energa, a deferencia de la rotura dctil, ya que la energa absorbida por unidad de volumen viene dada por:

Si un material se rompe prcticamente sin deformacin las componentes del tensor deformacin resultan pequeas y la suma anterior resulta en una cantidad relativamente pequea.

Fragilidad, ductilidad, dureza y tenacidadExisten otros trminos frecuentemente confundidos con la fragilidad que deben aclarados: Lo opuesto a un material muy frgil es un material dctil. Por otra parte la dureza no es opuesto a la fragilidad, ya que la dureza es la propiedad de alterar la superficie de un material, que es algo totalmente independiente de si ese material cuando se fractura tiene o no deformaciones grandes o pequeas. Como ejemplo podemos citar el diamante que es el material ms duro que existe, pero es extremadamente frgil. 3. La tenacidad puede estar relacionada con la fragilidad segn el mdulo de elasticidad, pero en principio un material puede ser tenaz y poco frgil (como ciertos aceros) y puede ser frgil y nada tenaz (como el barro cocido).1. 2.

Impenetrabilidad: propiedad que impide que un cuerpo est en el lugar que ocupa otro. Inercia: resistencia que opone un cuerpo para salir de su estado de reposo, para cambiar las condiciones de movimiento o cesar en l sin aplicacin de alguna fuerza. Magnetismo: propiedad que tienen algunos metales para a atraer al hierro. El acero puede convertirse en imn si se desea. Tambin se pueden producir electroimanes.

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Unidades del SI relacionadas con el magnetismo

Tesla [T] = unidad de campo magnetico Weber [Wb] = unidad de flujo magnetico Amper [A] = unidad de corriente elctrica, que genera campos magneticos

Maleabilidad: propiedad que tienen algunos materiales para formar lminas muy finas. El oro es un metal de una extraordinaria maleabilidad permitiendo lminas de solo unas milsimas de milmetros. La plata y el cobre tambin son muy maleables, as como la hojalata, que es una aleacin de hierro y estao Mecanibilidad es la propiedad que tienen algunos materiales para ser mecanizados con procedimientos de arranque de viruta. ptica determina como pasa la luz a travs de los slidos. Pueden ser transparente, traslcido u opacos smosis. Es un fenmeno que consiste en el paso del solvente de una disolucin desde una zona de baja concentracin de soluto a una de alta concentracin del soluto, separadas por una membrana semipermeable.

Usos industriales Produccin de aguas de alta calidad

Produccin de agua desmineralizada: las membranas de baja presin eliminan la mayor parte de las sales en el agua, finalizando su desmineralizacin total con el intercambio inico. Produccin de agua ultrapura: adems de eliminar las sales en el agua y una gran variedad de sustancias orgnicas, tambin depura microorganismos consiguiendo un agua ultrapura. 21

Circuitos de refrigeracin semiabiertos

Las centrales de produccin de energa elctrica deben ceder al foco fro grandes cantidades de energa en forma de calor. El medio utilizado para esta transferencia es habitualmente el agua de un circuito de refrigeracin. Con el fin de economizar la mxima cantidad de agua posible se concentra el agua de aporte tantas veces como lo permita su composicin inica y la resistencia a la corrosin de los materiales del circuito. Al mismo tiempo, con tal finalidad y para cumplir con la legislacin vigente en algunos pases, reduciendo el impacto ecolgico que supondra el vertido de las aguas de alta salinidad de la purga del circuito, se procede a tratar estas para obtener un vertido practicante nulo donde la smosis inversa juega un papel importante en la concentracin del vertido.Pintado por electrodeposicin

En este proceso la carrocera se sumerge en una dispersin coloidal en agua de partcula de pintura elctricamente cargada. La aplicacin de un gradiente de potencial origina una migracin de las partculas de pintura hacia la carrocera sobre la que se depositan. Cuando la carrocera emerge del bao de electropintado arrastra pintura sin depositar, por lo que se lava pulverizando agua a contracorriente. De esta forma, la pintura arrastrada es recuperada y devuelta de nuevo al bao. El bao de pintura es bombeado hacia unas membranas de ultrafiltracin cuyo permeado contiene mayoritariamente agua, pequeas cantidades de resina, solvente solubilizador y sales inorgnicas disueltas. El rechazo de la ultrafiltracion es mayoritariamente pintura del bao que es devuelta al mismo. El permeado de la ultrafiltracion es impulsado de nuevo hacia una smosis inversa cuyo permeado es agua de alta pureza que se utiliza, junto con una pequea cantidad de agua desmineralizada de aporte, para el lavado final de la carrocera. El rechazo de la smosis inversa contiene solventes, solubilizadores, sales disueltas, etc. y se utiliza por un lado para arrastrar la pintura no depositada sobre las carroceras tras su salida del bao de electropintado y por otro lado para desconcentrar el circuito de las sales que se van acumulando.Tintado de fibras textiles

La utilizacin de la smosis inversa y de la nanofiltracin para el tratamiento de los efluentes procedentes del tintado de fibras textiles permite por un lado recircular aproximadamente el 95% de los productos qumicos usados en los baos de tintado y, por otro, reutilizar alrededor del 90% de las aguas residuales generadas.Fabricacin de catalizadores

Algunos catalizadores utilizados de automviles se fabrican a partir de una pasta de aluminio, cerio y nquel. La combinacin de una ultrafiltracin y una smosis inversa permite recuperar tanto la materia prima de fabricacin como el agua del proceso. El efluente de la fabricacin de catalizadores es una lechada que incorpora los constituyentes de la pasta diluidos entre 3 y 50 veces as como un conjunto de aditivos. La lechada, cuya concentracin oscila entre 1 y el 15% de slidos, pasa en primer lugar a travs de una ultrafiltracin con un poder de corte del orden de 100.000, obtenindose un concentrado con un contenido en slidos del 50%, que se puede reutilizar22

directamente en el proceso. El permeado de la ultrafiltracin pasa a continuacin por una smosis inversa que permite recuperar la mayor parte del agua del proceso.Procesado de papel fotogrfico

El elevado coste tanto de la plata como del agua de alta calidad hace rentable recuperar ambos elementos de los efluentes del procesado de papel fotogrfico. Los efluentes con un contenido en plata del orden de las 30 ppm, son enviados hacia unas membranas de smosis inversa que presentan un rechazo medio del tiosulfato de plata del 99,7%. El permeado es recirculado de nuevo al proceso y el rechazo de la smosis, con un contenido en plata de 220 a 570 ppm, es sometido a un tratamiento con ditionita y aluminio para precipitar la plata. Una centrifugacin posterior permite separar el precipitado del efluente y recuperar la plata.Usos alimentarios

La misma capacidad de concentrar molculas ha sido mpliamente utilizada para conseguir concentrados alimenticios.Fabricacin de fcula de patata

Las aguas residuales de las fbricas de fcula de patata pasan, en primer lugar a travs de una ultrafiltracion cuyo contenido presenta un 10% de la materia seca, de la cual su 60% aproximadamente son protenas que se pueden recuperar por precipitacin. El ultrafiltrado se enva de nuevo hacia una smosis inversa cuyo permeado presenta una contaminacin menor, pudiendo enviarse a una planta convencional de aguas residuales urbanas. En el rechazo de la smosis inversa, en un pequeo volumen se encuentra concentrada toda la contaminacin inicial y debe procesarse en una planta de alta carga.Concentrado de zumos de frutas

La concentracin elimina el agua, y mantiene el aroma y resto de molculas. La produccin de zumos concentrados mediante smosis inversa tiene las siguientes ventajas:No destruye las vitaminas ni se pierden los aromas, al hacerse a temperatura ambiente. 2. Bajo consumo energtico por lo que hay un abaratamiento de costes de produccin.1.

Pero tambin las siguientes limitaciones:La smosis inversa se debe utilizar con otros procesos de concentracin ya que a medida que aumenta la concentracin se eleva la presin osmtica. 2. Puede presentar paso de algunos compuestos de bajo peso molecular no deseados a travs de las membranas utilizadas y se concentran an ms.1.

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Preconcentracin de jugos azucarados

Con la smosis inversa se puede preconcentrar los jugos azucarados antes de su evaporacin para eliminar gran parte del agua que poseen. As se puede reducir consumos energa y aumentar capacidad de evaporacin.Preconcentrado de suero lcteo

As se consiguen los siguientes objetivos:Reducir el coste del transporte. Cuando el suero no se procesa en la misma planta donde se obtiene, es preciso transportarlo para su tratamiento. Con la preconcentracin elimina gran parte del agua existente reduciendo considerablemente los gastos de transporte. 2. Reducir el consumo energtico de la evaporacin. Si el suero lcteo se procesa en la misma planta su preconcentracin mediante smosis inversa permite reducir los consumos energticos globales de la fabricacin y aumentar la capacidad de produccin de los evaporadores existentes.1.

Preconcentrado de la clara de huevo

La smosis inversa conserva todas sustancias solubles producto final (glucosa). Reduce costes de secado y mejora la calidad del producto.Estabilizacin de vinos

La estabilizacin del vino tiene por objeto eliminar un precipitado de tartrato potsico que disminuye generalmente su valor comercial y puede hacerse precipitando los tartratos de forma controlada, tras concentrar el vino por smosis inversa. Hacer pasar el vino a travs de una smosis inversa, obtenindose, por un lado, un permeado que representa aproximadamente el 60% del volumen inicial, y por otro, un concentrado que supone el 40% restante en el que los distintos productos que no pueden atravesar las membranas se encuentran concentradas 2,5 veces.Fabricacin de cerveza con bajo contenido en alcohol

La cerveza fermentada con un bajo contenido alcohlico no posee ni un sabor ni un aroma satisfactorios. Por lo que es mejor producir una cerveza con un contenido alcohlico normal o alto y reducir o eliminar dicho contenido posteriormente. El proceso de la desalcoholizacin de la cerveza se basa en el hecho de que algunas membranas retienen difcilmente el etanol. La cerveza se bombea hacia la membrana de smosis inversa obtenindose por un lado un permeado formado por agua, la mayor parte del alcohol y algunos cidos orgnicos de bajo peso molecular y por otro un concentrado de cerveza.

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El agua no destilada, junto con los componentes de bajo peso molecular se mezclan de nuevo con la cerveza concentrada, dando lugar a la cerveza con bajo contenido en alcohol.Fermentacin alcohlica

La smosis inversa puede utilizarse para producir alcohol a partir de los jugos azucarados. El contenido de la cuba de fermentacin alcohlica se bombea constantemente membranas de smosis inversa permitiendo el paso de agua y alcohol que se destila separando el agua del alcohol.

Experimento ilustrativo de smosisSe puede realizar una experiencia, consistente en llenar una bolsa de celofn, con una solucin de agua y azcar comn; la boca de la bolsa debe quedar hermticamente cerrada. En estas condiciones, se le sumerge en un recipiente que contenga agua. El celofn cumple el papel de una membrana y la caracterstica que presenta es la de no permitir el paso de las molculas de azcar en la solucin, lo cual significa que es impermeable al azcar. Por el contrario, deja pasar con facilidad las molculas de agua, o sea, es permeable a ella. Las membranas que presentan este comportamiento reciben el nombre de semipermeables. De acuerdo a lo anterior, en el experimento se puede observar que, al comienzo el recipiente formado por la membrana de celofn se encuentra distendido, pero poco a poco va aumentando de tamao hasta quedar inflado. Esto es consecuencia de la difusin del agua a travs de la membrana, desde el recipiente hacia el interior de la bolsa. Este es el fenmeno que se conoce como smosis. Pero si se aumentase la presin dentro de la bolsa, se vera que pasan slo las molculas de agua y no las de azcar, produciendo la filtracin del componente solvente, es decir, smosis inversa.

Pesantez presin sobre los cuerpos sobre los que se apoya o tensin sobre los que prende. Peso especfico tambin se conoce con el nombre de densidad. Relacin entre su peso y su volumen. Densidad= Peso/Volumen D=P/V. El peso especfico de una sustancia se define como el peso por unidad de volumen.

Se calcula dividiendo el peso de la sustancia entre el volumen que sta ocupa. En el Sistema Tcnico, se mide en kilopondios por metro cbico (kp/m). En el Sistema Internacional de Unidades, en newton por metro cbico (N/m).

Donde:

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= peso especifico = es el peso de la sustancia = es el volumen que la sustancia ocupa = es la densidad de la sustancia = es la aceleracin de la gravedad

Plasticidad propiedad mecnica de un material, biolgico o de otro tipo, de deformarse permanentemente e irreversiblemente cuando se encuentra sometido a tensiones por encima de su rango elstico.

Porosidad propiedad de tener espacio libre entre sus molculas y poder absorber lquidos o gases.

La capacidad de absorcin de agua o porosidad msica se puede medir con la siguiente frmula matemtica:

Donde: , Masa de una porcin cualquiera del material (en seco). , Masa de la porcin despus de haber sido sumergido en agua: , porosidad msica del objeto expresado en tanto por ciento.

Esta ltima ecuacin puede ser usada para estimar la proporcin de huecos o porsidad volumtrica:26

Donde: , es la densidad del material (seco). , es la densidad del agua. , es la proporcin de huecos (expresada en tanto por uno).

Punto de congelacin temperatura a la cual un lquido se convierte en estado slido Punto de ebullicin: temperatura a la cual un lquido se convierte en gas

El punto de ebullicin normal puede ser calculado mediante la frmula de ClausiusClapeyron:

donde: TB = Punto de ebullicin normal en grados Kelvin R = Constante ideal del gas, 8,314 J K-1 mol-1 P0 = Presin del vapor a una temperatura dada, en atmsferas (atm) Hvap = Calor de vaporizacin del lquido, J/mol T0 = La temperatura dada en grados Kelvin ln = Logaritmo natural en base e

Punto de fusin es la temperatura a la cual una sustancia pasa del estado slido al estado lquido. Resiliencia: es la cantidad de energa que puede absorber un material, antes de que comience la deformacin irreversible, esto es, la deformacin plstica. Resistencia a la corrosin comportamiento que tienen los materiales al tomar contacto con productos qumicos, especialmente cidos. Resistencia mecnica: capacidad que tiene un material de soportar los distintos tipos de esfuerzo que existen sin deformarse permanentemente. Resistencia a la oxidacin comportamiento que tienen los materiales ante el oxgeno de la atmsfera y el contacto con el agua.

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Soldabilidad es la propiedad que tienen algunos materiales para poder ser soldados

Templabilidad propiedad que tienen algunos metales para endurecerse por tratamientos trmicos o qumicos.

Tratamientos trmicos del aceroEl tratamiento trmico en el material es uno de los pasos fundamentales para que pueda alcanzar las propiedades mecnicas para las cuales est creado. Este tipo de procesos consisten en el calentamiento y enfriamiento de un metal en su estado slido para cambiar sus propiedades fsicas. Con el tratamiento trmico adecuado se pueden reducir los esfuerzos internos, el tamao del grano, incrementar la tenacidad o producir una superficie dura con un interior dctil. La clave de los tratamientos trmicos consiste en las reacciones que se producen en el material, tanto en los aceros como en las aleaciones no frreas, y ocurren durante el proceso de calentamiento y enfriamiento de las piezas, con unas pautas o tiempos establecido. Para conocer a que temperatura debe elevarse el metal para que se reciba un tratamiento trmico es recomendable contar con los diagramas de cambio de fases como el de hierrohierrocarbono. En este tipo de diagramas se especifican las temperaturas en las que suceden los cambios de fase (cambios de estructura cristalina), dependiendo de los materiales diluidos. Los tratamientos trmicos han adquirido gran importancia en la industria en general, ya que con las constantes innovaciones se van requiriendo metales con mayores resistencias tanto al desgaste como a la tensin. Los principales tratamientos trmicos son:1.

Temple: Su finalidad es aumentar la dureza y la resistencia del acero. Para ello, se calienta el acero a una temperatura ligeramente ms elevada que la crtica superior Ac

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(entre 900-950C) y se enfra luego ms o menos rpidamente (segn caractersticas de la pieza) en un medio como agua, aceite, etctera. 2. Revenido: Slo se aplica a aceros previamente templados, para disminuir ligeramente los efectos del temple, conservando parte de la dureza y aumentar la tenacidad. El revenido consigue disminuir la dureza y resistencia de los aceros templados, se eliminan las tensiones creadas en el temple y se mejora la tenacidad, dejando al acero con la dureza o resistencia deseada. Se distingue bsicamente del temple en cuanto a temperatura mxima y velocidad de enfriamiento. 3. Recocido: Consiste bsicamente en un calentamiento hasta temperatura de austenitizacin (800-925C) seguido de un enfriamiento lento. Con este tratamiento se logra aumentar la elasticidad, mientras que disminuye la dureza. Tambin facilita el mecanizado de las piezas al homogeneizar la estructura, afinar el grano y ablandar el material, eliminando la acritud que produce el trabajo en fro y las tensiones internas. 4. Normalizado: Tiene por objeto dejar un material en estado normal, es decir, ausencia de tensiones internas y con una distribucin uniforme del carbono. Se suele emplear como tratamiento previo al temple y al revenido.

Tratamientos termoqumicos del aceroLos tratamientos termoqumicos son tratamientos trmicos en los que, adems de los cambios en la estructura del acero, tambin se producen cambios en la composicin qumica de la capa superficial, aadiendo diferentes productos qumicos hasta una profundidad determinada. Estos tratamientos requieren el uso de calentamiento y enfriamiento controlados en atmsferas especiales. Entre los objetivos ms comunes de estos tratamientos estn aumentar la dureza superficial de las piezas dejando el ncleo ms blando y tenaz, disminuir el rozamiento aumentando el poder lubrificante, aumentar la resistencia al desgaste, aumentar la resistencia a fatiga o aumentar la resistencia a la corrosin.

Cementacin (C): aumenta la dureza superficial de una pieza de acero dulce, aumentando la concentracin de carbono en la superficie. Se consigue teniendo en cuenta el medio o atmsfera que envuelve el metal durante el calentamiento y enfriamiento. El tratamiento logra aumentar el contenido de carbono de la zona perifrica, obtenindose despus, por medio de temples y revenidos, una gran dureza superficial, resistencia al desgaste y buena tenacidad en el ncleo. Nitruracin (N): al igual que la cementacin, aumenta la dureza superficial, aunque lo hace en mayor medida, incorporando nitrgeno en la composicin de la superficie de la pieza. Se logra calentando el acero a temperaturas comprendidas entre 400 y 525 C, dentro de una corriente de gas amoniaco, ms nitrgeno. Cianuracin (C+N): endurecimiento superficial de pequeas piezas de acero. Se utilizan baos con cianuro, carbonato y cianato sdico. Se aplican temperaturas entre 760 y 950 C. Carbonitruracin (C+N): al igual que la cianuracin, introduce carbono y nitrgeno en una capa superficial, pero con hidrocarburos como metano, etano o propano; amoniaco (NH3) y monxido de carbono (CO). En el proceso se requieren temperaturas de 650 a 850 C y es necesario realizar un temple y un revenido posterior. Sulfinizacin (S+N+C): aumenta la resistencia al desgaste por accin del azufre. El azufre se incorpor al metal por calentamiento a baja temperatura (565 C) en un bao de sales. 29

Ejemplos de tratamientosEndurecimiento del acero

El proceso de endurecimiento del acero consiste en el calentamiento del metal de manera uniforme a la temperatura correcta (ver figura de temperaturas para endurecido de metales) y luego enfriarlo con agua, aceite, aire o en una cmara refrigerada. El endurecimiento produce una estructura granular fina que aumenta la resistencia a la traccin (tensin) y disminuye la ductilidad. El acero al carbono para herramientas se puede endurecer al calentarse hasta su temperatura crtica, la cual se adquiere aproximadamente entre los 790 y 830 C, lo cual se identifica cuando el metal adquiere el color rojo cereza brillante. Cuando se calienta el acero la perlita se combina con la ferrita, lo que produce una estructura de grano fino llamada austenita. Cuando se enfra la austenita de manera brusca con agua, aceite o aire, se transforma en martensita, material que es muy duro y frgil.Temple y revenido: Bonificado

Despus que se ha endurecido el acero es muy quebradizo o frgil lo que impide su manejo pues se rompe con el mnimo golpe debido a la tensin interior generada por el proceso de endurecimiento. Para contrarrestar la fragilidad se recomienda el temple del acero (en algunos textos a este proceso se le llama revenido y al endurecido temple). Este proceso hace ms tenaz y menos quebradizo el acero aunque pierde algo de dureza. El proceso consiste en limpiar la pieza con un abrasivo para luego calentarla hasta la temperatura adecuada (ver tabla), para despus enfriarla con rapidez en el mismo medio que se utiliz para endurecerla.

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Tabla de temperaturas para revenido de acero endurecido

Color

Grados C

Tipos de aceros

Paja claro

220

Herramientas como brocas, machuelos

Paja mediano

240

Punzones dados y fresas

Paja obscuro

255

Cizallas y martillos

Morado

270

rboles y cinceles para madera

Azul obscuro

300

Cuchillos y cinceles para acero

Azul claro

320

Destornilladores y resortes

Recocido

El recocido es el tratamiento trmico que, en general, tiene como finalidad principal el ablandar el acero, regenerar la estructura de aceros sobrecalentados o simplemente eliminar las tensiones internas que siguen a un trabajo en fro. (Enfriamiento en el horno).Recocido de Regeneracin

Tambin llamado normalizado, tiene como funcin regenerar la estructura del material producido por temple o forja. Se aplica generalmente a los aceros con ms del 0.6% de C, mientras que a los aceros con menor porcentaje de C slo se les aplica para finar y ordenar su estructura Ejemplo: Despus de un laminado en fro, donde el grano queda alargado y sometido a tensiones, dicho tratamiento devuelve la microestructura a su estado inicial.

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Recocido de Globulizacin

Usado en aceros hipoeutectoides para ablandarlos despus de un anterior trabajo en fro. Por lo general se desea obtener globulizacin en piezas como placas delgadas que deben tener alta embuticin y baja dureza. Los valores ms altos de embuticin por lo general estn asociados con la microestructura globulizada que solo se obtiene en un rango entre los 650 y 700 grados centgrados. Temperaturas por encima de la crtica producen formacin de austenita que durante el enfriamiento genera perlita, ocasionando un aumento en la dureza no deseado. Por lo general piezas como las placas para botas de proteccin deben estar globulizadas para as obtener los dobleces necesarios para su uso y evitar rompimiento o agrietamiento. Finalmente son templadas para garantizar la dureza. Es usado para los aceros hipereutectoides, es decir con un porcentaje mayor al 0,89 % de C, para conseguir la menor dureza posible que en cualquier otro tratamiento, mejorando la maquinabilidad de la pieza. La temperatura de recocido est entre AC3 y AC1.Ejemplo

- El ablandamiento de aceros aleados para herramientas de ms de 0.8% de C.Recocido de Subcrtico

Para un acero al carbono hipoeutectoide: La microestructura obtenida en este tratamiento vara segn la temperatura de recocido. Por lo general las que no excedan los 600 grados liberarn tensiones en el material y ocasionaran algn crecimiento de grano (si el material previamente no fue templado). Generalmente mostrando FerritaPerlita. Por encima de los 600 y bajo los 723 se habla de recocido de globulizacin puesto que no sobrepasa la temperatura crtica. En este caso no hay grano de perlita, los carburos se esferoidizan y la matriz es totalmente ferrtica. Se usa para aceros de forja o de laminacin, para lo cual se usa una temperatura de recocido inferior a AC1, pero muy cercana. Mediante este procedimiento se destruyen las tensiones internas producidas por su moldeo y mecanizacin. Comnmente es usado para aceros aleados de gran resistencia, al Cr-Ni, Cr-Mo, etctera. Este procedimiento es mucho ms rpido y sencillo que los antes mencionados, su enfriamiento es lento.Cementado Artculo principal: Cementacin

Consiste en el endurecimiento de la superficie externa del acero al bajo carbono, quedando el ncleo blando y dctil. Como el carbono es el que genera la dureza en los aceros en el mtodo de cementado se tiene la posibilidad de aumentar la cantidad de carbono en los aceros de bajo contenido de carbono antes de ser endurecido. El carbono se agrega al calentar al acero a su temperatura crtica mientras se encuentra en contacto con un material carbonoso. Los tres mtodos de cementacin ms comunes son: empacado para carburacin, bao lquido y gas.Carburizacin por empaquetado

Este procedimiento consiste en meter al material de acero con bajo contenido carbnico en una caja cerrada con material carbonceo y calentarlo hasta 900 a 927 C durante 4 a32

6 horas. En este tiempo el carbono que se encuentra en la caja penetra a la superficie de la pieza a endurecer. Cuanto ms tiempo se deje a la pieza en la caja con carbono de mayor profundidad ser la capa dura. Una vez caliente la pieza a endurecer a la temperatura adecuada se enfra rpidamente en agua o salmuera. Para evitar deformaciones y disminuir la tensin superficial se recomienda dejar enfriar la pieza en la caja para posteriormente sacarla y volverla a calentar entre 800 y 845 C (rojo cereza) y proceder al enfriamiento por inmersin. La capa endurecida ms utilizada tiene un espesor de 0,38 mm, sin embargo se pueden tener espesores de hasta 0.4 mm.Carburizacin en bao lquido

El acero a cementar se sumerge en un bao de cianuro de sodio lquido. Tambin se puede utilizar cianuro de potasio pero sus vapores son muy peligrosos. Se mantiene la temperatura a 845 C durante 15 minutos a 1 hora, segn la profundidad que se requiera. A esta temperatura el acero absorber el carbono y el nitrgeno del cianuro. Despus se debe enfriar con rapidez al acero en agua o salmuera. Con este procedimiento se logran capas con espesores de 0,75 mm.Carburizacin con gas

En este procedimiento se utilizan gases carburizantes para la cementacin. La pieza de acero con bajo contenido carbnico se coloca en un tambor al que se introduce gas para carburizar como derivados de los hidrocarburos o gas natural. El procedimiento consiste en mantener al horno, el gas y la pieza entre 900 y 927 C. despus de un tiempo predeterminado se corta el gas carburizante y se deja enfriar el horno. Luego se saca la pieza y se recalienta a 760 C y se enfra con rapidez en agua o salmuera. Con este procedimiento se logran piezas cuya capa dura tiene un espesor hasta de 0,6 mm, pero por lo regular no exceden de 0,7 mm.Carburado, cianurado y nitrurado

Existen varios procedimientos de endurecimiento superficial con la utilizacin del nitrgeno y cianuro a los que por lo regular se les conoce como carbonitrurado o cianurado. En todos estos procesos con ayuda de las sales del cianuro y del amoniaco se logran superficies duras como en los mtodos anteriores.

Tenacidad: es la resistencia que opone un mineral u otro material a ser roto, molido, doblado o desgarrado, siendo una medida de su cohesin. El acero es un material muy tenaz, especialmente alguna de sus aleaciones.

En mineraloga la tenacidad es la resistencia que opone un mineral u otro material a ser roto, molido, doblado, desgarrado o suprimido, siendo una medida de su cohesin. Para describir las distintas clases de tenacidad en los minerales se utilizan los trminos:1.

Frgil (fragilidad): Cualidad de un mineral relativa a la facilidad de romperse cuando su superficie se deforma. As el diamante es muy duro y extremadamente frgil.33

2. 3. 4. 5.

6.

Maleable (maleabilidad): Cualidad de un mineral relativa a la facilidad de conformarse en hojas delgadas por percusin. Sectil (sectilidad): Cualidad de un mineral relativa a la facilidad para cortar en virutas delgadas con un cuchillo. Dctil (ductilidad): Cualidad de un mineral relativa a la facilidad de estirarlo en forma de hilos. Flexible (flexibilidad): Cualidad de un mineral relativa a la facilidad para ser doblado, pero sin recuperar su forma original una vez que termina la presin que lo deformaba. Elstico (elasticidad): Cualidad de un mineral relativa a la facilidad para recobrar su forma primitiva al cesar la fuerza que lo ha deformado.

Ejemplo Calculo de Pea y Porosidad.

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Pgina 8 manual copia apuntes manejo

Dimetro promedio aritmtico Di=Dimetro de particula i. Ni= Numero de particula de dimetro i.

Ejemplo

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Dimetro medio msico

Ejemplo continuacin

DIMETRO MEDIO SUPERFICIAL. Es el dimetro que debe tener la partcula del conjunto que al ser multiplicada por su constante de forma y elevada al cuadrado, nos da el rea total del sistema. iDi2 = GRC (superficie representativa del conjunto) = constante de superficie

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Ejemplo continuacin

DIMETRO MEDIO VOLUMTRICO Y MSICO Es el dimetro que debe de tener la partcula representativa del conjunto de tal manera que al ser elevado al cubo o cualquier otro exponente, y multiplicarlo por el nmero total de partculas y por la constante de forma, nos de el volumen total de todas stas. El dimetro medio msico se obtiene multiplicando el dimetro anterior por la densidad y se obtiene la masa total de partculas.

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Capitulo 2 TRANSPORTEEs aquella operacin unitaria que nos permite el traslado, movimiento o deslizamiento de la materia prima intermedia o productos terminados, de un lugar de la planta, tanto interna como externamente.

Se pueden clasificar en 3 tipos: 1. Externo 2. Patio 3. Interno

Transporte areo

Transporte fluvial

Transporte terrestre.39

Trascabo

Gras

Moto conformadora

Funicular

Gras puente

Banda

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Telefrico

Blondin

TAREA RESUMEN DE TRASNPORTADORES AEREOS DEL ARCHIVO COPIA DE APUNTES DE MANEJO DE MATERIALES

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TRANSPORTE INTERNO

x = Vxt x = Vo cos t t = x / Vo cos _ y = Vyt Vy = (Voy + Vfy) / 2 Vfy = Voy + gt y = Voyt + 1/2 gt2 y = Vo o g (x2 / Vo2 cos 2 _) x = Xmax y = 0 tang x = gx2 / Vo2 cos 2 x = [ 2(sen _ / cos _) ( Vo2)(cos 2 xmax = sen2 _ Vo 2/ g xprac = 0.7xmax ymax = (Vo 2 / 2g yprac = 0.8ymax

o2 ]

/g

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Ejemplo: Se tiene un lanzador de con una banda de 40cm de ancho, la cual trabaja a 15 mt/seg, mediante un ajuste de poleas se debe proyectar el material con un ngulo de 48 grados. El espesor promedio de la cama sobre la banda es de 1 cm. El Pe = 2.5 ton/m3 y tiene una porosidad de 0.41. Determine la distancia a la que caer el material, que altura alcanza y cuantas toneladas por hora son depositadas. Solucin: xmax = sen(2*48)(15)2 / 9.81 = 22.56 mts xprac = 0.7(22.81) = 15.79 mts ymax = (15sen48)2 / 2(9.81) = 6.76 mts yprac = 0.8(6.33) = 5.41 mts CT = VA Pe (1-x) = (15)(0.4)(0.01)(2.5)(1-0.04) = 0.1438 ton / seg (3600 seg / hr) = 517.86 ton / hr.

Transporte por deslizamiento

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Ventajas de los equipos de desplazamiento de Plano Inclinado Pueden transportar material a granel o en forma individual No requieren de fuente de energa externa Requieren de fuente de energa externa Son fcilmente reproducibles Son Autoportantes Pueden manejar materiales a temperaturas elevadas y corrosivos, siempre y cuando su material de construccin sea el adecuado Toboganes

Ventajas Bajo costo inicial No requiere fuente externa de movimiento No requieren mantenimiento Fcilmente reproducibles Autoportantes

TRANSPORTADORES DE LECHO FLUIDIZADOAEROFLUIDIZADORES: El material se empuja con aire AERODESLIZADORES: El material va flotando por encima de la placa

Ventajas: Simplicidad de diseo Ausencia de partes mviles Consumo de Potencia Baja ( se utilizan sopladores, no compresores ) Gran capacidad de transporte Pequea seccin transversal. Desventajas: Solo es posible utilizarlo en trayectorias descendentes. No se puede transportar materiales hmedos o que se peguen.44

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TRANSPORTADORES DE RODADURA Clasificacin

Bajante

Elevador

Rodillos

Rodajas

Balines

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MTODO PARA SELECCIONAR UN TRANSPORTADOR DE RODILLOSTRANSPORTADORES DE RODILLOS (RODAJAS O BALEROS) 1 CARACTERSTICAS DE LA CARGA. 2 CONDICIONES DE OPERACIN. 3 SELECCIN DE LAS RODAJAS DEL TRANSPORTADOR. 4 ESPACIAMIENTO DE LAS RODAJAS. 5 CAPACIDAD DE LAS RODAJAS. 6 CAPACIDAD DE LA ESTRUCTURA. 7 SELECCIN DE CURVAS. 8 ANCHO DEL TRANSPORTADOR. 9 PENDIENTE DEL TRANSPORTADOR. 10 SOPORTES DEL TRANSPORTADOR. 1. CARACTERSTICAS DE LA CARGA. Analizar el tamao, peso y superficie del transportador por unidad de carga. La carga debe ser lisa, slida y de superficie plana para transportarlo. Algunos materiales no se recomienda transportarlos en forma directa, algunos ejemplos se pueden observar en la figura 30.

Figura 30. Caractersticas de la carga.

Los transportadores de rodajas pueden ser usados en equipos temporales o en instalaciones permanentes. Empaques de cartn y unidades ligeras viajan mejor en los transportadores de rodajas ya que el esfuerzo necesario por algunas ruedas es mucho menor que en el caso del desplazamiento de la carga en un rodillo. Las cargas debern ser lisas y firmes Pequeos objetos debern ser transportados en tinas Partculas muy pequeas suelen ser pesadas.51

PASO 2. CONDICIONES DE OPERACIN. Analizar los datos del medio ambiente en el que pueden trabajar los transportadores en la carga y descarga de materiales. Ruedas de acero y aluminio utilizan baleros abiertos sencillos y debern usarse en atmsferas limpias y secas. Las ruedas de plstico utilizan un buje de acero inoxidable que funciona como balero entre el eje y permite que la rueda gire libremente sin lubricacin. Este tipo es recomendado para atmsferas de neblina. Y es usado con una estructura de aluminio. Cargas pesadas no son recomendadas.

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Condiciones de operacin.

PASO 3. SELECCIN DE BALEROS

La seleccin apropiada de los baleros usados en el transportador ser un factor importante en las condiciones de operacin y su vida til. BALEROS SENCILLOS (P) Proveen un excelente servicio para aplicaciones exteriores normales, atmsferas limpias y secas, libres de polvos y abrasivos. Estos baleros son manufacturados con aceite ligero de lubricante, fcilmente sustituibles y muy frecuentemente usados en transportadores de rodillos por gravedad. BALEROS SELLADOS (D) Tienen un sello metlico de escudo para inhibir que la suciedad se aloje en los componentes internos de los baleros. Estn diseados para operar en seco, en atmsferas contaminadas por polvos an sin lubricarse. Se utilizan frecuentemente en transportadores de rodillos por gravedad. BALEROS ENGRASADOS Y SELLADOS. (DG) Son engrasados cuando se empacan los baleros. Son ideales para humedades altas. Son usados comnmente en transportadores potentes y no se usan con frecuencia en transportadores de rodillos por gravedad. BALEROS ENGRASABLES (LUBRICADOS A PRESIN) (G) Los baleros engrasables son diseados para uso en interiores y exteriores, y bajo condiciones de humedad y polvos. Sus graseras permiten la lubricacin peridica a presin.

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La grasa nueva introducida forza a la grasa sucia y vieja a retirarse del balero. Este balero es construido normalmente sin grasa y la seleccin y aplicacin dependen del consumidor. Estos baleros son recomendados para transportadores poderosos y a alta velocidad y atmsferas altamente contaminadas de polvos. No son muy frecuentes en transportadores de rodillos por gravedad. Nota: Consultar las especificaciones con el constructor.

PASO 4. ESPACIO MXIMO ENTRE RODILLOS Para este espacio necesitamos por lo menos 3 rodillos para asegurar que no se caiga el material.

Mximo espaciamiento de rodillo = MER MER = Lt / 3 Lt = Longitud de la carga Un mnimo de tres rodillos debern soportar la unidad ms pequea que se cargar. Para determinar el mximo espacio entre rodillos dividir la longitud de la unidad ms pequea entre tres.

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Se deber tener cuidado de que el peso de la carga no exceda la capacidad combinada de los rodillos bajo la carga o la capacidad de carga del transportador por pie de longitud. PASO 5. CAPACIDAD DEL RODILLO

Ejemplos:

PASO 6. CAPACIDAD DE LA ESTRUCTURA (DEL TRANSPORTADOR) Calcular el peso mximo por ft de carga. Seleccionar la estructura de mayor capacidad por ft que pueda soportar la estructura. Restar el peso de la seccin del transportador de los rodillos. Calcular la capacidad viva de la estructura, debe ser mayor que la estructura viva del transportador.

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En caso de cargas de que cae considerar el soporte ms grande o colocar soportes centrales cada 5 pies. Ejemplo:

PASO 7. SELECCIN DE LA CURVA Rodillo sencillo Doble rodillo Cnicos o con peralte

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PASO 8. ANCHO DEL TRANSPORTADOR Para determinar el ancho del transportador, este se deber hacer en trminos del largo del rodillo B-B, que nos ajustar las dimensiones de la estructura del transportador. Se deben seguir los siguientes pasos: A. Determinar el ancho B-B requerido por el transportador con base a la seleccin de la curva para que pase el producto. B. Determinar si el transportador requiere guas o el producto es ms ancho que el transportador requerido. C. Entonces especificar el ancho B-B requerido y ajustarlo a las secciones, componentes y accesorios estndar.

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PASO 9. PENDIENTE O DECLIVE DEL TRANSPORTADORLa siguiente informacin es una gua de aproximacin general. Para determinar la pendiente o declive se deben conocer las caractersticas del producto manejado. Los centros de los rodillos y el tipo o tamao deben tomarse en cuenta tambin. La mayora de las pendientes fueron tomadas de transportadores con rodillos a 4" o de transportadores de rodajas de gravedad de 18-18.

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Pendiente sugerida para transportadores de gravedad.

PASO 10. SOPORTES DEL TRANSPORTADOR Permanentes en el piso. Colgantes en el techo. Soportes porttiles

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TRANSPORTADORES DE RODAJAS GUA DE 10 PASOS PARA SELECCIONAR UN TRANSPORTADOR DE RODAJAS. Los siguientes pasos deben considerarse en la seleccin de un transportador de rodajas. 1 CARACTERSTICAS DE LA CARGA. 2 CONDICIONES DE OPERACIN. 3 SELECCIN DE LAS RODAJAS DEL TRANSPORTADOR. 4 ESPACIAMIENTO DE LAS RODAJAS. 5 CAPACIDAD DE LAS RODAJAS. 6 CAPACIDAD DE LA ESTRUCTURA. 7 SELECCIN DE CURVAS. 8 ANCHO DEL TRANSPORTADOR. 9 PENDIENTE DEL TRANSPORTADOR. 10 SOPORTES DEL TRANSPORTADOR. Analizando los pasos anteriores, entonces podr seleccionar el equipo apropiado para la aplicacin requerida. PASO 1. CARACTERSTICAS DE LA CARGA. Analizar tamao, peso y superficie de la carga unitaria. La carga debe tener una superficie lisa, slida y plana. (Como en el paso 1 de los transportadores de rodillos). Los transportadores de rodajas pueden utilizarse en instalaciones permanentes o temporales. Cartones vacos y cargas unitarias ligeras viajan mejor en transportadores de rodajas porque la fuerza requerida para iniciar el movimiento en algunas rodajas es menor que el requerido para iniciar en un rodillo tubular. La carga unitaria deber tener una superficie lisa y firme.61

Pequeas cargas debern transportarse en charolas. Tamaos ms pequeos de partculas pueden tener pesos mayores. PASO 2. CONDICIONES DE OPERACIN. Analice los datos ambientales y el mtodo de carga y descarga del transportador. Las rodajas de aluminio y de acero utilizan baleros abiertos sencillos y deben utilizarse en un rea limpia y seca libre de polvos y humedad. Los transportadores de rodajas de plstico son de acetato negro con un alma de acero tipo balero que se instala sobre la flecha y gira libremente sin lubricacin. Este tipo es recomendado en aplicaciones hmedas. Se utiliza solamente con estructura de aluminio. Cargas pesadas de choque no son recomendadas. PASO 3. SELECCIN DE LAS RODAJAS DEL TRANSPORTADOR. Estructura de acero galvanizado con rodajas galvanizadas. - Utilizadas en aplicaciones permanentes. - Usos ms vigorosos. Estructura de aluminio con rodajas de aluminio. - Durable y muy ligero. - Ms ampliamente utilizados para aplicaciones portables. Estructura de aluminio y rodajas de plstico. - Ms ligero. - Operacin silenciosa. - Ms ampliamente utilizados para aplicaciones hmedas. PASO 4. ESPACIAMIENTO ENTRE RODAJAS. Las rodajas del transportador estn construidas de series de rodajas montadas en una flecha soportada en la estructura. Las flechas estn separadas a 3" del centro y el nmero de rodajas por flecha puede variar con el ancho del transportador. Para determinar si una carga se transportar satisfactoriamente se deben cumplir los dos siguientes requerimientos: A. La carga debe tener tres flechas bajo l todo el tiempo. B. La carga debe tener siete rodajas bajo l todo el tiempo.

PASO 5. CAPACIDAD DE LAS RODAJAS. Los transportadores se utilizan bsicamente en instalaciones de uso ligero. Hay tres tipos de rodajas disponibles. Capacidad de rodajas de acero de 30 lbs. Capacidad de rodajas de aluminio de 15 lbs. Capacidad de plstico de 30-40 lbs.62

PASO 6. CAPACIDAD DE LA ESTRUCTURA. Dos tipos de estructura estn disponibles. Galvanizada. Aluminio. Todas las capacidades mostradas son con cargas distribuidas. Estructuras de acero con soportes con centros a 10-0", 260 lbs. Estructuras de acero con soportes con centros a 5-0", 1000 lbs. Estructuras de aluminio con soportes con centros a 100", 120 lbs. Estructuras de aluminio con soportes con centros a 5-0", 530 lbs. PASO 7. SELECCIN DE LA CURVA. Una ventaja de los transportadores de rodajas sobre los rodillos rectos, es que las cargas unitarias tienden a mantener su posicin original durante el viaje. Esto es ventajoso en la seleccin de la curva. Como la carga define la curva, las rodajas individuales proveen una accin de giro para que la carga se mantenga orientada en su posicin original, haciendo de curvas con rodillos cnicos.

PASO 8. ANCHO DEL TRANSPORTADOR. Los transportadores de rodajas estn disponibles en tres anchos diferentes, 12", 18" y 24". Nota: El ancho del transportador de rodajas es el ancho global (OAW) de las estructuras de tipo canal. Las rodajas sobresalen de la estructura del transportador para permitir que la carga sobresalga del transportador. Esto es conveniente que no sobresalga ms del 25% del ancho del transportador. Se observan estos datos en la tabla del paso 7.

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PASO 9. PENDIENTE DEL TRANSPORTADOR. Se basa a la Gua de Seleccin de los transportadores de rodillos del paso 9. PASO 10. SOPORTES DEL TRANSPORTADOR. Los transportadores de rodajas se utilizan con soportes fijos al suelo o portables, de tipo tripie, cuadrada o tipo plegable. Los soportes portables son econmicos y de fcil uso en varios sitios. La Gua de Seleccin de los transportadores de rodillos aporta informacin adicional. ACCESORIOS. TRANSPORTADOR TELESCPICO El transportador telescpico de Litton UHS es utilizado en aplicaciones que requieren transportadores de gravedad temporales y cambiarlo de un lugar a otro en forma conveniente. La unidad tiene rodajas montadas en cada soporte para su fcil movimiento y la habilidad para extenderse de una posicin contrada hasta 30 0 40 pies de longitud. Una aplicacin tpica es la de carga y descarga de camiones.

Fig. 43 Transportador telescpico.

MESAS DE BALINES Las mesas de balines son extremadamente flexibles porque estn diseadas para colocarlas en cualquier sentido y posicin. Son excelentes equipos que proveen a los transportadores sistemas de manejo manual angular o de rotacin del producto. Deben estar como mnimo nueve balines bajo el producto todo el tiempo.

Fig. 44. Mesa de balines para girar en cualquier direccin.

COMPUERTAS Las compuertas instaladas en el transportador permiten que las personas y los vehculos pasen por los sistemas de transporte ms complejos. Pueden ser, manuales de bisagra, de resorte balanceado o de contrapeso. La seleccin de la compuerta se determinar por el peso y/o la longitud de la seccin y la frecuencia con que la compuerta ser utilizada.

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Fig. 45. Compuertas para permitir el paso peatonal o de montacargas

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EJEMPLO: Se desean transportar lingotes de aluminio de 1m de longitud, 50 cm de ancho y 20 cm de alto. Para este fin se pretende utilizar un transportador de rodillos por gravedad con una curva de 90. Determine el ancho del transportador, las caractersticas y dimensiones de los rodillos y las dimensiones por metro del transportador. Densidad del Al = 2.707 gr / cm3. V = 0.1 m3 W = (0.1 m3)(2707 kg / m3 )(1lb / 0.454 kg) = 596.3 lb/lingote Seleccionamos el rodillo RG1018, RGC1018 DONDE: R = Rodillo G = Gravedad C = Curva Capacidad de 90 lb Capacidad = Peso de la carga / N de rodillos N de rodillos = 596.3 / 90 = 6.63 Por lo tanto necesitamos 7 rodillos de 1 c/ rodillo. Espacio = N de rodillos 1 = 6 Espacio entre rodillos = [100 cm 7(2.54cm)] / 6 = 13 cm

Paso 1,2,3 y 4: Balero tipo sencillo 0.5m = 50cm (50cm)(1/2.54cm) = 19.5 = 20 debe medir 2ft 2 = 26 Radio de la curva 1m = 40 B-B = (26 + 20)2 + (40/2)2 - (26 2) B-B = 26 Pg: 14 de LITTON como nos da 30 elegimos otro rodillo Paso 5: RG1418 Cap = 105 lb/rod Drod = 1.4 = 3.56cm Wcarga =596.3lb Se necesitan 6 rodillos Espacios = 5 [100cm 6(3.56cm) ] / 5 = 15.73 Paso 6: Ir a soportes y encontrar la capacidad de la carga distribuida: Soporte 10 260# Central 5 1000#

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Carga viva 10 = 3m 3m/x =1m/596.3lb x = 1800 lb/ft Carga viva =1800 lb/10ft =180 lb/ft Capacidad de la estructura = 260 lb/10ft = 26 lb/ft 26 181 lb/ft 927.8 lb /(1.556 m /.3048 ft/m) = 181 lb/ft 6 rodillos /m como vamos a utilizar doble rodillo se necesitan 12 rodillos En 1.556m hay 18 rodillos y pesan 57 lb/seccin por la siguiente tabla:

Capacidad curva = 260 lb/ft Peso de los rodillos = 57 lb/ft Capacidad real del Soporte de la curva = 203 lb/ft Paso 10: Soportes Soportes permanentes en el piso.

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TRANSPORTADORES DE CADENASLas cadenas son elementos flexibles y articulados que pueden ser transmisor de una fuerza (tensin) o si se transmite a travs de ellas movimiento, son transmisoras de potencia; para cualquiera de los casos anteriores, las cadenas deben ser seleccionadas y calculadas bajo especificaciones del constructor. Los parmetros ms importantes en las cadenas son: el tipo, segn la aplicacin selectiva; el paso, que nos define por s mismo el tamao de la cadena y los sistemas de transmisin, tensin y velocidad de operacin. Para su estudio se clasifican en: 1. Cadenas de metal maleable y desmontable 2. Cadenas de gorrones 3. Cadenas de chapa de acero 4. Combinacin de las tres anteriores 5. Diseos especiales

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Ejemplo: Se pretende transportar un material mediante un transportador de rasquetas, sobreuna longitud de 60 m. El ngulo de elevacin es de 30 y el ngulo de talud de 45, el coeficiente de friccin del material es de 0.59 y el coeficiente de friccin de la cadena viene dado por la siguiente ecuacin. cadena = x + d/D + 2y/D x = 0.33 metal metal no engrasado x = 0.20 metal metal engrasado x = 0.03 Cojinetes a la rodadura y = 0.13 a 0.135 por el tipo de cadena d = dimetro del buje en pulgadas D = Dimetro del rodillo en pulg. Ancho = 1m. Altura = 0.4m = h El material alcanza una altura = 0.8h Pea = 800kg/m3 V = 0.5m/s Determine la capacidad de trabajo (CT) y el tipo de cadena que se debe instalar. Espacio entre las rasquetas = 0.8m. Solucin: L = 60m Angulo de elevacin = 35 Angulo de talud = 45 m = 0.59 h = 0.4m a = 1m

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e = 0.8m Vmat / rasqueta = [(0.8h*tan 45) (0.8h)/2] (1m) = 0.32h2 V = 0.32(0.4)2 = 0.051m3 Peso = (0.051)(800) = 41 kg. T = e /V = 0.8 m/ 0.5 m/s = 1.6 seg. 3600 / 1.6 = 2250 rasquetas/hr Ct = (2250)(41)/1000 = 92.25 Ton/hr P = [CT(cos + sen)L] / 270 P =92.25(0.59cos35 + sen35)(60)/270 = 21.66 HP P = F*v F=P/v =[ 21.66 HP /0.5 m/s ]*[75kgf m/s / HP] = 3249 kgf DOS CADENAS: Por cadena 3249 / 2 = 1624.5 kg Las rasquetas = 1/8 espesor Pea = 7.7 gr/ cm3 1/8 = 0.317cm (0.317cm)(40cm)(100cm)(7.7g/cm3) = 9.77 kg/rasq. 60m / 0.8 m/rasq. = 75 rasquetas de subida Por lo tanto 150 rasquetas (150rasq)(9.77) = 1464 kg 734 kg/cadena Total = 2356 kg/cadena Ws-124 valor std de trabajo = 6300lb Peso medio = 8.5 lb/ft d = D =1 7/16 120m = 393.7ft Pcadena = (393.7)(8.5lb/ft) = 3344 lb (Por lo tanto no sirve) 3344 + 5190 = 8534 lb/cadena Ws-124H valor std de trabajo = 7850lb Peso medio = 14.1 lb/ft d = 7/8 120m = 393.7ft Pcadena = (393.7)(14.1b/ft) = 5551 lb (Por lo tanto no sirve) 5551 + 5190 = 10741 lb/cadena Ws-111 valor std de trabajo = 7550lb Peso medio = 8.4 lb/ft 120m = 393.7ft Pcadena = (393.7)(8.4lb/ft) = 3307 lb (Por lo tanto no sirve) 3307 + 5190 = 8497 lb/cadena Ws-132 valor std de trabajo = 13100lb Peso medio = 14 lb/ft 120m = 393.7ft73

Pcadena = (393.7)(14lb/ft) = 5511 lb (Por lo tanto SI sirve) d =1 D= 1 5511 + 5190 = 10701 lb/cadena Fcad = cadWcad =(5511lb)(1.05) = 5786lb cad = 0.33 + 1 / 1 + 2(0.135)/1 =1.05 2(5786)/0.454 + 1464 = 4586kg P = (0.5)(4586)(cos35/75) = 25 HP Pt = 21.66 + 25 = 46.66 HP

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TRANSPORTADORES HELICOIDALES

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Numero de disco a utilizar

Numero de discos equivalentes

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EJERCICIO.- Se desea disear un helicoide de paso estndar el paso igual al dimetro exterior que se va a ir montando sobre una flecha de dimetro exterior y se pretende que el dimetro del helicoide sea de 40cm. Se pide determinar el dimetro tanto exterior como interior de las rondanas y a que ngulo debe cortarse para poder fabricarlo.77

EJERCICIO.- Construir un helicoide con una flecha de 2cm de dimetro y un dimetro exterior del helicoide de 8 cm y un paso de 6cm. EJERCICIO.- Se pretende disear un helicoide para transportar un material el cual tiene un dimetro de 40cm y se pretende que tenga una longitud de 10m. Este estar montado en un tubo de 4 de dimetro exterior. Seleccionar entre un gusano de paso estndar o uno de 2 veces el paso. Realizar cotizaciones de material, de material de desperdicio, costos de soldadura y corte $50 la pulgada lineal. Si los gavilanes no se cortan con el ngulo, cuntos discos se ocupan para cada caso? DETERMINACIN DEL CONSUMO DE POTENCIA Y DIMENSIONADO PARA LOS HELICOIDES.

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EJERCICIO (TAREA) Determine el consumo de potencia y dimensiones que debe tener un transportador helicoidal, as como su velocidad de operacin en RPM si con esto se pretende transportar un material de segunda clase (clase A) como cal hidratada etc, donde el coeficiente de friccin es de 1.54 y se quieren transportar 60 ton/hor de este material cuyo Pea= 850 kg/m3 se quiere elevar el material a 10 sobre una longitud total de 30 m. La eficiencia del transmisin es de 0.85 POTENCIA PARA VENCER LA FRICCION

LT:longitud total en ft. N: RPM Fg: factor por el dimetro del gusano (Tabla G-5) Fc: factor por el tipo de cojinete (Tabla G-6) Fd: factor de potencia / tipo de disco (Tabla G-7) Fp: factor de tipo de paletas en los discos (Tabla G-8) POTENCIA PARA MOVER EL MATERIAL

S = 5 constate de deflexin para tubos de acero

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EJEMPLO (TAREA) Determine la deflexin de un helicoide I= 2 E= 6.14 de 20 ft de LT, acorde a los catlogos del constructor tiene un peso de 228 lb por 119 y los gavilanes estn montados en un tubo de acero cdula 40 de 3 . S=5 Calcular la deflexin con una chumacera colgante a la mitad de la longitud. NOTA: para este ltimo se determinara solo en caso de que sea menor o igual a 0.25 EJERCICIO (TAREA) Una planta productora de caf, necesita llevar su materia prima que es el caf en grano tostado de el tostador hacia las siguientes etapas de produccin donde Lt= 20m, y se desea elevar el material hacia una tolva una altura de 3 m, se desea tener una capacidad de 135 ton/turno (8 horas). Determinar la potencia del motor, tipo y caractersticas del motor, planos de diseo del gusano y piezas adems de las dimensiones del gusano adecuado, la velocidad de operacin, las caractersticas del material y completar la tablas de especificaciones del gusano.

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