Materiales Ind_2010 2 Cuat_TP Mezcladora de Cemento_Informe

8/2/2019 Materiales Ind_2010 2 Cuat_TP Mezcladora de Cemento_Informe

http://slidepdf.com/reader/full/materiales-ind2010-2-cuattp-mezcladora-de-cementoinforme 1/20

Materiales Industriales I(72.01)

Trabajo Práctico

“Mezcladora deCemento”

Curso: Ing. Roberto Prigione / Ing. Sol Montero

Integrantes:

Abate, Fernando 71962

Amado Cattaneo, Alvaro 83214

Balmaceda, Valeria 82633

2do Cuatrimestre 2010



Materiales Industriales (72.01) Trabajo Práctico Mezcladora de Cemento

Curso: Ing. Prigione / Ing. Montero

Baquero, Sebastián 89784

Benedit, Pablo 88432

Bugari, Máximo 89463

Carlucci, Jorge 89807

DESCRIPCIÓN GENERAL

Una Mezcladora de Cemento,comúnmente llamada Hormigoneraen el rubro de la construcción donde

se utiliza principalmente, es undispositivo que se utiliza para lamezcla y vaciado de cemento. Suprincipal aplicación es la elaboraciónde hormigón; es decir, reemplaza alamasado manual de los diferenteselementos que componen esteproducto: cemento, áridos y agua.

Si bien se la suele asociarúnicamente con el CamiónMezclador de Cemento, la realidad

es que las Mezcladoras de Cementopueden ser de diferentes tamaños,dependiendo de la necesidad. Así,además de los camiones, existenotros tipos de máquinas entre las

cuales se destacan las Hormigoneras de Volteo y las Hormigoneras Portátiles. Laprincipal diferencia entre estas dos máquinas es que la de Volteo permite variar lainclinación ó ángulo del tambor respecto a la estructura que lo sostiene, movimientoadicional al de rotación del tambor respecto de su propio eje (presente en ambasmáquinas). La elección del tamaño de la máquina que deberá utilizarse para completarun trabajo determinado dependerá del volumen de material requerido.

La mezcla de cemento es un proceso que requiere un cierto grado de precisión, ya quese deben mezclar los componentes en ciertas proporciones. La mezcla más común quese utiliza en la industria es la que se conoce como Cemento Portland, la cual que tienepropiedades específicas que son fáciles de controlar, como el tiempo que tarda ensecarse.

La parte más visible de una Mezcladora ú Hormigonera es el Tambor Giratorio ó Tacho,que permite que todas las partes del cemento se mezclen en forma simultánea y así favorece la uniformidad de la mezcla. Dentro de este tambor hay Cuchillas Mezcladorasque contribuyen al proceso de mezcla de los componentes, las cuales a su vez sonpropulsadas por un Motor Eléctrico. Una vez que el homigón está listo para servir, hayun agujero en el tambor por el cual puede salir con facilidad.

Nosotros enfocaremos nuestro estudio en las Hormigoneras Portátiles. La capacidadde estas máquinas suele oscilar entre 120 y 160 litros, y suelen utilizar motores

2 de 20





monofásicos de ¾ HP ó 1 HP de Potencia. Para nuestro estudio, consideraremos que lamáquina tiene un Motor Eléctrico de Corriente Alterna.

DESPIECE

Pieza:

1) Tacho ó Tambor

2) Marco de ensamble (Chasis)

3) Tornillos

4) Eje del Motor

5) Engranajes: Piñón y Corona

6) Carcasa / Tapas del Motor

3 de 20

1

2

3

4

5

6

7

10

8

9

11

12





7) Cable de Conexión

8) Carcasa del Reductor de Velocidad

9) Ruedas

10) Recubrimiento de Cable11) Mango

12) Pintura del Tacho y Marco de Ensamble

ANÁLISIS DE PIEZAS

A continuación realizaremos un análisis más detallado de las piezas identificadas;categorizaremos las mismas según el material del cual están compuestas, de acuerdoal siguiente esquema:

• Metales

Ferrosos

Aceros No Aleados ó Aceros al Carbón

Aceros Aleados

No Ferrosos

Fundiciones

• Polímeros

• Pinturas

Metales Ferrosos - Aceros No Aleados

1) Tacho ó Tambor

Descripción General: esta pieza básicamente cumple la función de contener los

materiales que forman parte de la mezcla (cemento, áridos, agua, etc.); mediante laacción del motor el tambor rota sobre su propio eje para llevar a cabo la mezcla. En suinterior presenta Cuchillas Mezcladoras, que contribuyen al proceso mencionado.

Proceso de Fabricación: se conforma en 3 Partes, la Base mediante Repujado, la partecentral mediante Cilindrado (Laminación) y el extremo abierto cónico medianteRepujado. Luego se unen las partes mediante una Soldadura.

Material: Acero SAE 1010; seleccionamos este material por varias razones, la principalde ellas siendo que esta pieza no está sometida a esfuerzos mecánicos (Tracción,Flexión, etc) considerables, por lo cual no es necesario utilizar aceros aleados ya queesto implicaría incurrir en costos adicionales. Además, considerando el proceso deconformación, se requiere un material que sea dúctil y fácilmente mecanizable.

4 de 20





Tratamientos Térmicos: N/A; al no estar sometida a esfuerzos mecánicos considerables,consideramos que no se requieren este tipo de tratamientos ya que no es necesariomejorar las propiedades mecánicas de la pieza (implicaría incurrir innecesariamente encostos adicionales).

Ensayos: sobre una placa del material seleccionado realizaríamos un ensayo deSoldabilidad, ya que para fabricar la pieza se requiere soldar distintos componentesentre sí. Por otro lado, realizaríamos un ensayo de Dureza Brinell sobre una probetadel material, a modo de control de recepción de materia prima para verificar el tipo deacero recibido del proveedor.

2) Marco de Ensamble (Chasis)Descripción General: esta pieza proporciona el soporte al tambor y motor, además defacilitar al usuario la movilización de la máquina a través de las manijas para conducirla.Debe resisitir el peso de la estructura más el de los materiales que se colocan en eltambor.

Proceso de Fabricación: Extrusión ó Laminación para obtener la forma de caño yposterior Plegado para darle la forma requerida por diseño. Por último, se realizanSoldaduras para las uniones.

Material: Acero SAE 1010; seleccionamos este material por dos razones principales: a)como la pieza debe resistir el peso de otros componentes, estará sometida a esfuerzos

de flexión (tracción-compresión), por lo cual nos inclinamos por la familia de los acerospor sobre materiales plásticos y aleaciones no ferrosas; b) considerando el proceso deconformación, se requiere un material que sea dúctil y fácilmente mecanizable.

Tratamientos Térmicos: N/A; consideramos que no es necesario mejorar la propiedadesmecánicas del material seleccionado, por lo cual no se realizan estos tratamientos.

Ensayos: sobre una porción de caño realizaríamos un ensayo de Soldabilidad, ya quepara fabricar la pieza se requiere soldar varios caños entre sí. Por otro lado,realizaríamos un ensayo de Resistencia a la Tracción sobre una probeta del materialseleccionado, para verificar las propiedades mecánicas del mismo. Por último,realizaríamos un ensayo de Resistencia al Plegado sobre una porción de caño, paraasí asegurarnos que el material es adecuado para el proceso de fabricación.

3) Tornillos

Descripción General: es un elemento mecánico cilíndrico dotado de cabeza,generalmente metálico (material ferroso), aunque puede ser de madera o plástico,utilizado para la fijación de unas piezas con otras, que está dotado de una caña roscadacon rosca triangular; se puede introducir en un agujero roscado a su medida o atravesarlas piezas y acoplarse a una tuerca.

Proceso de Fabricación: en primer lugar el acero es sometido a un proceso deEstampado (en caliente) para dar forma a la cabeza y posteriormente a un proceso deLaminación (en frío) para obtener la rosca en el extremo; considerando esto, es

recomendable utilizar aceros de alta ductilidad.

5 de 20

http://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADa_mec%C3%A1nica

http://es.wikipedia.org/wiki/Tuerca

http://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADa_mec%C3%A1nica

http://es.wikipedia.org/wiki/Tuerca





Material: Acero SAE 1010; para esta pieza en particular es importante aclarar que enla industria se utilizan distintos tipos de materiales, dependiendo de la aplicaciónrequerida. Más precisamente, se seleccionará el material del tornillo en base al materialque se debe perforar (el del tornillo debe tener mayor dureza). Siendo así, se suelenutilizar tornillos de Bronce ó Aluminio para madera, ó de Acero Inoxidable para

materiales de mayor dureza; incluso también se fabrican tornillos de plástico, como serNylon. En este caso seleccionamos un acero ya que satisface los requerimientostécnicos; por los procesos de conformación es conveniente utilizar aceros dúctiles, esdecir, de bajo contenido de carbono.

Tratamientos Térmicos: Cincado para mejorar la resistencia a la corrosión (por laexposición a la intemperie). Si se requiere mayor resistencia mecánica debido a algunaaplicación particular (no es este el caso), se puede realizar un tratamiento termoquímicode Cementación para aumentar el porcentaje de carbono en la superficie (esconveniente sobre la rosca), y luego un Temple Superficial y posterior Revenido paraaumentar la resistencia y dureza; sin embargo, en nuestro caso consideramos que no esnecesario realizar estos últimos.

Ensayos: realizaríamos un ensayo de Resistencia a la Tracción sobre una probeta delmaterial, ya que la pieza debe soportar cierta carga como una de sus funciones ademásde la sujeción. También aconsejamos realizar un ensayo de Dureza Brinell debido aque la pieza debe perforar un material.

Metales Ferrosos - Aceros Aleados

4) Eje

Descripción General: esta pieza es parte del Motor Eléctrico de la máquina; en general,es un elemento que se emplea como soporte de piezas giratorias y no transmite ningúnesfuerzo de torsión. En este caso, el motor acciona el eje, el cual está conectado a unreductor de velocidades (sistema de engranajes) que transmite la potencia para elmovimiento del tambor.

Proceso de Fabricación: Laminación (en caliente) y posterior Pulido.

Material: Acero SAE 4140; seleccionamos este material porque la pieza requiere buenaresistencia mecánica y buena templabilidad; esta última característica es proporcionadapor los elementos aleantes (Cromo y Molibdeno). Al templar este material se logra muy

buena dureza con una gran penetración de la misma, teniendo además uncomportamiento muy homogéneo.

Tratamientos Térmicos: Cementación / Temple y Revenido

Ensayos: Resistencia a la Tracción / Partículas Magnéticas (verificación dedefectos en el interior de la pieza) / Tintas Penetrantes (verificación de defectos en lasuperficie de la pieza).

5) Engranajes: Piñón y Corona

Descripción General: los engranajes o ruedas dentadas son mecanismos utilizados paratransmitir potencia de un componente a otro dentro de una máquina; así, se puedetransmitir movimiento circular mediante contacto de ruedas dentadas. Una de lasaplicaciones más importantes de los engranajes es la transmisión del movimiento desde

6 de 20

http://es.wikipedia.org/wiki/Mecanismo

http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina

http://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_circular

http://es.wikipedia.org/wiki/Mecanismo

http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina

http://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_circular





el eje de una fuente de energía, como puede ser un motor eléctrico, hasta otro ejesituado a cierta distancia y que ha de realizar un trabajo. En nuestro caso, el sistemaPiñón-Corona constituye un Reductor de Velocidades, que recibe movimiento del motoreléctrico y lo transmite para la rotación del Tambor.

Proceso de Fabricación: Laminación (en caliente) / Fresado.Material: Acero SAE 8620 (aleado al Cromo/Niquel/Molibdeno); seleccionamos estematerial debido a las solicitaciones mecánicas a las cuales están sometidos losengranajes. Se requiere una alta dureza y resistencia al desgaste en la zona de contactode los dientes y ductilidad en el núcleo. Los elementos aleantes otorgan las propiedadesrequeridas: el Níquel aumenta la tenacidad y resistencia mecánica, el Cromo aumenta laresistencia al desgaste y mejora la templabilidad, y el Molibdeno mejora latemblabilidad. Por otro lado, al tener bajo porcentaje de carbono, el núcleo se mantienedúctil, mientras que la dureza y resistencia de los dientes se pueden aumentarmediante tratamientos térmicos.

Tratamientos Térmicos: Carbonitruración, para aumentar el % de Carbono en los

dientes y permitir el tratamiento posterior de Temple y Revenido para aumentar ladureza y resistencia mecánica.

Ensayos: Dureza Rockwell (en los dientes)

Metales No Ferrosos

6) Carcasa y Tapas del Motor

Descripción General: estas piezas tienen la función de proteger y brindar soporte a loscomponentes internos del motor.

Proceso de Fabricación: Estampado

Material: Aluminio; seleccionamos este material porque las piezas no están sometidasa esfuerzos mecánicos significativos (no es necesario utilizar Aceros); entonces,utilizamos un material más liviano (lo cual favorece al usuario de la máquina) y demenor costo, que a su vez es fácilmente mecanizable.

Tratamientos Térmicos: N/A

Ensayos: consideramos que no es necesario realizar ensayos.

7) Cable de Conexión

Descripción General: esta pieza tiene la función de alimentar de energía al motor dela máquina mediante la conducción de electricidad.

Proceso de Fabricación: Trefilación

Material: Cobre; seleccionamos este material porque es un excelente conductor deelectricidad, única función para la cual se requiere esta pieza.


Ensayos: Conductividad Eléctrica

Fundiciones

8) Carcasa del Reductor

7 de 20

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81rbol_de_transmisi%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9ctrico

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81rbol_de_transmisi%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9ctrico





Descripción General: esta pieza tiene la función de proteger y brindar soporte a loscomponentes del reductor de velocidades (piñón y corona).

Proceso de Fabricación: Fundición (Molde)

Material: Fundición Gris; seleccionamos este material porque es fácilmente

mecanizable, presenta buena colabilidad y absorbe vibraciones mecánicas.Tratamientos Térmicos: N/A

Ensayos: consideramos que no es necesario realizar ensayos.

Polímeros

9) Rueda

Descripción General: las ruedas permiten que la mezcladora pueda ser transportada a

distintos lugares (es decir, que sea portátil) y además soporta parte de la carga deltambor y motor. Se pueden utilizar Ruedas Compactas ó Macizas, fabricadas como unaúnica pieza de materiales plásticos, ó Ruedas Neumáticas, que consisten de una llanta(metálica ó plástica) y una cubierta plástica en la cual se introduce aire. En nuestrocaso, utilizamos la primera.

Proceso de Fabricación: Moldeo por Transferencia

Material: Caucho Poliisopreno Natural, nombre comercial Natural Rubber (NR);dentro de los polímeros, este material pertenece a los Elastómeros.


Ensayos: Dureza Shore

10) Recubrimiento de Cable

Descripción General: el cable presenta un recubrimiento plástico cuya función es aislarloeléctricamente y protegerlo.

Proceso de Fabricación: Coextrusión

Material: Policloruro de Vinilo (PVC); seleccionamos este material porque es un muybuen aislante eléctrico; además, debido a sus propiedades físicas, se adapta en formaóptima al proceso de coextrusión.


Ensayos: Conductividad Térmica11) Mango

Descripción General: este elemento básicamente contribuye a mejorar la ergonomía dela máquina, permitiendo al usuario tomar las manijas para transportar la mezcladora.

Proceso de Fabricación: Moldeo por Inyección

Material: Polietileno de Alta Densidad (PEAD)


Ensayos: Dureza Shore

Pinturas

8 de 20





12) Pintura del Tambor y Marco de Ensamble

Descripción General: este material se utiliza para el recubrimiento de piezas que estánexpuestas a la intemperie; cumple una doble función de mejorar la estética de lamáquina y proteger las partes que recubre de distintos agentes potencialmente

nocivos.Proceso de Fabricación: Reacción Química (polimerización de componentes)

Material: Pintura Base Poliuretano; dentro de la amplia gama de alternativas dedistintos tipos de Pinturas, seleccionamos esta porque tiene una excelente resistencia ala intemperie y durabilidad (la mezcladora se suele utilizar “al aire libre”); tambiénpresenta una buena resistencia a agentes químicos, si bien para esta máquina esto norepresenta un riesgo significativo. Además, el costo de esta pintura es bajo encomparación con otras.

Tratamientos Térmicos: no aplican para este tipo de material.

Ensayos: se podrían realizar ensayos químicos para verificar distintas propiedades de lapintura, como ser la luminiscencia, reflectividad, resistencia a la corrosión, etc. Sinembargo, consideramos que debido a la función de la pintura para la máquina (norepresenta un aspecto crítico que influya sobre su funcionamiento), no incurriríamos encostos adicionales.

TABLA RESUMEN DE PIEZAS

MEZCLADORA DE CEMENTO - TABLA DE PIEZAS

NºPieza

DescripciónTipo deMaterial

Material EstructuraProcesos

deFabricación

Trat.Térmicos

Ensayos

1Tacho óTambor

Metal Ferroso- Acero No Aleado

SAE 1010Cristalina -

BCC

RepujadoCilindradoSoldadura

NOSoldabilidad

Dureza Brinell

2Marco deEnsamble(Chasis)

Metal Ferroso- Acero No Aleado


BCC

Extrusión óLaminación

PlegadoSoldadura

NOSoldabilidad

Resist. a la TracciónResist. al Plegado

3 TornillosMetal Ferroso

- Acero No Aleado


BCCEstampadoLaminación

CincadoTracción

Dureza Brinell

4 Eje del Motor Metal Ferroso

- Acero Aleado


BCCLaminación

Pulido

CementaciónTemple yRevenido

PartículasMagnéticas

Resist. a la TracciónTintas Penetrantes

5 Engranajes:Piñón y Corona

Metal Ferroso

- Acero Aleado

SAE 8620 Cristalina -BCC LaminaciónFresado

Carbonitruración

Temple yRevenido

Dureza Rockwell

9 de 20





6Carcasa yTapas del

Motor

Metal NoFerroso

AluminioCristalina -

FCCEstampado NO NO

7Cable deConexión

Metal NoFerroso Cobre

Cristalina -FCC Trefilación NO

ConductividadEléctrica

8Carcasa delReductor deVelocidad

Metal -Fundición

FundiciónGris

Cristalina -BCC

Fundición NO NO

9 RuedasPolímero -Elastómero

CauchoPoliisoprenoNatural (NR)

AmorfoMoldeo por

TransferenciaNO Dureza Shore

10Recubrimiento

del CablePolímero -

Termoplástico

Policlorurode Vinilo

(PVC)

Amorfo Coextrusión NOConductividad

Térmica

11 MangoPolímero -

Termoplástico

Polietileno Alta

Densidad(PEAD)

AmorfoMoldeo por Inyección

NO Dureza Shore A

12

Pintura delTambor yMarco deEnsamble

PinturaPinturaBase

PoliuretanoN/A

ReacciónQuímica

NO NO

ANEXOS

Estructuras Cristalinas

Si los átomos o iones de un sólido están ordenados según una disposición que se repiteen las tres dimensiones, forman un sólido que se dice posee estructura cristalina y esreferido como sólido cristalino. Ejemplos de materiales cristalinos son los metales, lasaleaciones y algunos materiales cerámicos.

Los cristalógrafos han mostrado que solo son necesarios siete sistemas cristalinos paradescribir todas las posibles redes: Cúbico; Tetragonal; Ortorrómbico; Romboédrico ;

Hexagonal ; Monoclínico y Triclínico. No obstante, la mayor parte de los metaleselementales (cerca del 90%) cristalizan al solidificar en tres estructuras cristalinas deempaquetamiento compacto: cúbica centrada en el cuerpo (BCC), cúbica centrada enlas caras (FCC) y hexagonal compacta (HCP). Muchos de los metales cristalizan en estaestructura de denso empaquetamiento debido a que se libera energía a medida que losátomos se aproximan y se enlazan fuertemente entre si. De esta forma las estructurasde empaquetamiento compacto corresponden a niveles de energía menores y másestables.

Una celdilla unidad de estructura cristalina BCC contiene un total de 2 átomos (Ej.:cromo, hierro, potasio, sodio), mientras que la variante FCC contiene un total de 4átomos por celdilla unidad (Ej.: aluminio, cobre, plomo, níquel). Por su parte la

estructura cristalina hexagonal HCP contiene un total de 6 átomos (Ej.: cinc, magnesio,

10 de 20





berilio, cadmio), por lo que los cristales BCC ofrecen la menor densidad de entre estas 3posibles estructuras y no son consideradas redes de máximo empaquetamiento.

Hablando de conductores, en los cristales metálicos los átomos de metal se estructurande forma que hay electrones deslocalizados que dan cohesión al conjunto y que son

responsables de sus propiedades eléctricas.

Al estudiar la ductilidad y dureza de un material resulta de enorme importanciaconsiderar su estructura cristalina, ya que será esta quien determinara sucomportamiento característico.

Al someter un material a esfuerzos, las dislocaciones internas tenderán a reordenarse ytrasladarse por el material a través de los planos de deslizamientos, siempre y cuandoel esfuerzo de cillaza este alineado con dicho plano. La combinación de un plano dedeslizamiento y una dirección de deslizamiento se denomina sistema de deslizamiento.Cuantos mas sistemas tenga una red cristalina, menor será la resistencia de las

dislocaciones a propagarse, y lo harán aun con mayor facilidad cuanto mas compactasea esta, volviendo al material mas dúctil.

Las estructuras BCC y FCC cuentan ambas con 12 sistemas de deslizamiento mientrasque la HCP solo con 3, lo que la vuelve mucho mas dura y resistente pero quebradiza yfrágil al mismo tiempo. La única razón por la cual aquellos materiales con estructuraFCC son mas dúctiles que aquellos con estructura cristalina BCC es que estos últimostienen un menor grado de empaquetamiento.

Conformación deP iezas Metálicas

Comprenden un conjunto muy variado de operaciones mediante las cuales se cambia laforma y dimensiones de los metales para lograr que adopten las que se precisan paracada utilización concreta. Para realizar cada una de estas operaciones, el hombreemplea herramientas y máquinas.

Los procesos de conformación pueden clasificarse en grandes grupos, de los que

destacamos:1. Por Fundición

2. Por Deformación : en caliente o en frío

3. Por Arranque de Viruta

4. Por Soldadura

Fundición

Consiste en el llenado con metal fundido de un recipiente (molde) que presenta unhueco cuya forma y dimensiones son análogas a las de la pieza que se desea obtener.

Con este procedimiento pueden obtenerse piezas de formas muy complicadas. Esnecesario utilizar metales muy fluidos que llenen bien los huecos del molde.

11 de 20





Deformación

Consiste en deformar mediante golpes o esfuerzos continuados de compresión un trozode metal hasta que adquiera la forma y dimensiones precisas. Entre estos procesosdestacan:

• Forja: consiste en deformar mediante golpes bien a mano o con martillo mecánicoun trozo de metal para cambiar su forma o dimensiones.

• Laminación: consiste en deformar un metal haciéndole pasar entre dos cilindrosque ejercen sobre él una presión continua.

• Estampado: consiste en presionar entre dos moldes metálicos (estampas) untrozo de material a la temperatura adecuada hasta que por deformación llena elhueco existente entre ellas, adoptando su forma que es naturalmente la de lapieza que se desea obtener. Las dos estampas se presionan mediante una prensamuy potente.

• Extrusión: consiste en deformar un metal calentado, obligándole a pasar por un

orificio (hilera) que tiene la forma y dimensiones que se desea para la barra operfiles a obtener. Se emplea este proceso sobre todo para metales blandoscomo cinc, cobre, aluminio, etc.

Por A rranque de Viruta

Consiste en reducir las dimensiones de un trozo de material y cambiar su formamediante arranque de pequeños trozos de virutas con ayuda de herramientasespeciales provistas de filo.

Polímeros

Los polímeros son grandes moléculas ó macromoléculas (generalmente orgánicas)formadas por la unión de una gran cantidad de moléculas pequeñas denominadas

monómeros. La reacción química por la cual se sintetiza un polímero a partir de susmonómeros se denomina polimerización; se puede clasificar los polímeros en doscategorías de acuerdo al tipo de polimerización:

• Polímeros de Adición: resultan de la unión de monómeros por medio deenlaces múltiples; ejemplos: Polietileno (LDPE / HDPE), Polipropileno (PP),Policloruro de Vinilo (PVC), Poliestireno (PS).

• Polímeros de Condensación: se obtienen de la unión de monómerospropiciada por una eliminación molecular; ejemplos: Poliesteres, Poliamidas comoNylon y Kevlar.

Otro criterio de clasificación muy utilizado es de acuerdo a sus propiedades físicas; de

esta forma, se diferencias las siguientes categorías:

12 de 20





• Termoplásticos: son aquellos que, a temperatura ambiente, se comportande manera plástica y deformable, derritiéndose al calentarse (permitiendo elreciclado de una pieza conformada) y endureciéndose (a estado vítreo) alenfriarse. En su mayoría son polímeros de alto peso molecular, compuestos delargas cadenas producidas al unir moléculas pequeñas o monómeros. Dichas

cadenas están por lo general asociadas mediante fuerzas Van der Waals, fuerzasdipolo-dipolo y ocasionales puentes de hidrógeno. Son materiales ligeros,resistentes a la corrosión y de baja resistencia y rigidez (por lo mencionadoanteriormente, no son adecuados para trabajo a altas temperaturas). De fundir ymoldearse varias veces sus propiedades cambian gradualmente, generalmentedisminuyendo (este proceso se llama historial térmico). Su estructura molecularpresenta pocos (o ningún) entrecruzamientos:

EJEM

EJEMPLOS: Los más usados son (en orden): el polietileno (PE), el polipropileno(PP), el poliestireno, policloruro de vinilo (PVC), el politereftalato de etileno (PET),el teflón y el nylon.

• Termorrígidos: Los polímetros termorrígidos (o termoestables, othermoset) son polímeros cuyas cadenas forman redes tridimensionalesespaciales con fuertes enlaces covalentes entrelazándolas (microscópicamente

aparentando ser una única molécula, gigantesca e inalterable) lo que los haceinfusibles e insolubles, además de permitir que sean (irreversiblemente) curados.

Se polimerizan en dos etapas: primero se polimerizan parcialmente en cadenaslineales, luego se entrelazan dichas cadenas aplicando calor y presión (la primeraetapa se hace en la planta química, la segunda generalmente en la planta defabricación de la pieza terminada). El curado es una reacción irreversible, por loque el polímero final no es reciclable (un plástico curado no funde, sino que arde).

En comparación con los termoplásticos los materiales termoestables tienen mejorresistencia al impacto, a los solventes, a la permeación de gases y a lastemperaturas extremas, aunque como contrapunto son difíciles de procesar,necesitan curado y son quebradizos.

EJEMPLOS: Caucho natural vulcanizado, baquelita, melamina, resina epoxi,poliuretanos, siliconas.

• Elastómeros: presentan comportamiento elástico, esto es, pueden serdeformados fácilmente sin que se rompan sus enlaces ó se modifique suestructura; ejemplos: Caucho Natural (NR), Caucho Nitrilo (NBR), Caucho EtilenoPropileo Dieno (EPDM).

En líneas generales, los polímeros se caracterizan por una relación resistencia/densidadalta, unas propiedades excelentes para el aislamiento térmico y eléctrico y una buenaresistencia a los ácidos, álcalis y disolventes. Las enormes moléculas de las que están

compuestos pueden ser lineales, ramificadas o entrecruzadas.

13 de 20





La mayor parte de los polímeros que usamos en nuestra vida diaria son materialessintéticos con propiedades y aplicaciones variadas.

Lo que distingue a los polímeros de los materiales constituidos por moléculas de tamañonormal son sus propiedades mecánicas. En general, los polímeros tienen una muy

buena resistencia mecánica debido a que las grandes cadenas poliméricas se atraen.Las fuerzas de atracción intermoleculares dependen de la composición química delpolímero y pueden ser de varias clases. Las más comunes son las denominadas Fuerzasde Van der Waals

A continuación se presenta una lista con las propiedades principales de la mayoría delos plásticos, aunque no siempre se cumplen (por ejemplo, en ciertos tipos de plásticosespeciales):

• Son baratos (tienen un bajo costo en el mercado)

• Tienen una baja densidad

• Existen materiales plásticos permeables e impermeables, difusión en materiales

termoplásticos• Son aislantes eléctricos

• Son aislantes térmicos, aunque la mayoría no resisten temperaturas muyelevadas

• Su quema es muy contaminante

• Son resistentes a la corrosión y a estar a la intemperie.

• Resisten muchos factores químicos

• Algunos se reciclan mejor que otros, que no son biodegradables ni fáciles de

reciclar• Son fáciles de trabajar

De toda la amplia gama de Polímeros conocidos, nos concentraremos en los que hemoselegido como elementos constitutivos de la Mezcladora de Cemento

Métodos de Conformación de Plásticos

Moldeo por Inyección

Para ciertas piezas de geometría compleja (en el caso de nuestra maquina

agujereadota, la carcaza) se utiliza el moldeo por inyección, que permite realizar deforma rápida y a bajo costo piezas que de otra forma serían prohibitivamente caras odirectamente imposibles de hacer.

El moldeo por inyección en si es un proceso semicontinuo, consistente en inyectar elpolímero en estado fundido en un molde cerrado a presión y frío a través de un orificiopequeño. En este molde el material se solidifica, cristalizando en polímerossemicristalinos, tras lo cual la pieza se retira la pieza al abriendo y sacándola de lacavidad

La popularidad de la técnica se debe a su alta versatilidad, rapidez de producción ybajos costos. Además, una pieza así producida requiere poco o ningún acabado ya queel proceso permite sean terminadas con la rugosidad deseada, buena toleranciadimensional, color, transparencia u opacidad buscadas y con los colores deseados.

14 de 20





Una unidad de inyección es, en principio, una máquina de extrusión con tornillo simple,con calentadores en el barril que mantienen una temperatura constante, y donde laprofundidad entre el canal y el tornillo disminuye de forma gradual desde la zona dealimentación hasta la zona de dosificación. Como en el caso de una máquina deextrusión, se utiliza un tornillo ya que el esfuerzo mecánico, de corte y la compresión

añaden calor al sistema, permitiendo una fusión más eficiente que la que habría deutilizarse solamente calor.

El proceso en si es el siguiente: el polímero en gránulos se introduce en la tolva, dedonde baja al tornillo. Éste (cuyas características dependen del polímero a fundir,mezclar e inyectar) funde los gránulos mediante un incremento en el calor del polímeroresultante del aumento de temperatura y de la fricción entre barril y tornillo (debido a lamala conductividad de calor de los polímeros, la fricción y esfuerzos cortantes sonbásicos para una fusión eficiente). La diferencia sustancial

Como los incrementos tanto de la temperatura como de la velocidad de cortedisminuyen la viscosidad del polímero fundido ambos parámetros deben ser ajustadosdurante el proceso. Si bien hay metales estándar para cada polímero (evitandocorrosión), exceptuando casos específicos (ej.: PVC) distintos plásticos pueden usar lasmismas máquinas.

La principal diferencia con el proceso de extrusión puro es la “cámara de reserva”: unasección al final del tornillo que acumula polímero fundido para la inyección, actuandosimil cámara de pistón (con la diferencia que, en este caso, toda la unidad hace deémbolo).

Moldeo por Compresión

El moldeo por compresión es un método de conformación en el cual un polímero(generalmente precalentado) es introducido en un molde abierto y caliente al que se leaplica presión, forzando al material a entrar en contacto con todas las áreas del molde.

15 de 20





A la vez, el mantenimiento de presión y calor hace que el material se cure (en algunoscasos el curado es acelerado con reactivos químicos como algunos peróxidos, en estoscasos se habla de moldeo por compresión con reacción química).

Cuanto mejor sea la distribución original del material (antes de la aplicación de lapresión) menor será la orientación de flujo durante la compresión, y menores lastensiones internas de la pieza.

Ensayos Destructivos

Tracción: el ensayo de tracción de un material consiste en someter a una probeta normalizada realizada con dicho material a un esfuerzo axial de tracción creciente hastaque se produce la rotura de la probeta. En un ensayo de tracción pueden determinarsediversas características de los materiales elásticos:

• Módulo de elasticidad o Módulo de Young que cuantifica la proporcionalidadanterior.

• Coeficiente de Poisson que cuantifica la razón entre el alargamiento longitudinal yel acortamiento de las longitudes transversales a la dirección de la fuerza.

• Límite de proporcionalidad: valor de la tensión por debajo de la cual elalargamiento es proporcional a la carga aplicada.

• Límite de fluencia o límite elástico aparente: Valor de la tensión que soporta laprobeta en el momento de producirse el fenómeno de la cedencia o fluencia. Estefenómeno tiene lugar en la zona de transición entre las deformaciones elásticas yplásticas y se caracteriza por un rápido incremento de la deformación sinaumento apreciable de la carga aplicada.

• Límite elástico (límite elástico convencional o práctico): valor de la tensión a la

que se produce un alargamiento prefijado de antemano (0,2%, 0,1%, etc.) enfunción del extensómetro empleado.

• Carga de rotura o resistencia a la tracción: carga máxima resistida por la probetadividida por la sección inicial de la probeta.

• Alargamiento de rotura: incremento de longitud que ha sufrido la probeta. Semide entre dos puntos cuya posición está normalizada y se expresa en tanto porciento.

• Estricción: es la reducción de la sección que se produce en la zona de la rotura.

Normalmente, el límite de proporcionalidad no suele determinarse ya que carece deinterés para los cálculos. Tampoco se calcula el Módulo de Young, ya que éste es

característico del material, así, todos los aceros tienen el mismo módulo de elasticidadaunque sus resistencias puedan ser muy diferentes.

16 de 20

http://es.wikipedia.org/wiki/Ensayo_de_tracci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Material

http://es.wikipedia.org/wiki/Probeta

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Rotura_de_la_probeta&action=edit&redlink=1


http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%B3dulo_de_elasticidad

http://es.wikipedia.org/wiki/Coeficiente_de_Poisson

http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADmite_de_fluencia

http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADmite_el%C3%A1stico

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Resistencia_a_la_tracci%C3%B3n&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Acero



http://es.wikipedia.org/wiki/Probeta

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Rotura_de_la_probeta&action=edit&redlink=1


http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%B3dulo_de_elasticidad

http://es.wikipedia.org/wiki/Coeficiente_de_Poisson

http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADmite_de_fluencia

http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADmite_el%C3%A1stico

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Resistencia_a_la_tracci%C3%B3n&action=edit&redlink=1






Fatiga: la fatiga es un tipo de rotura en la que el material es sometido a cambios detensiones que se repiten sistemáticamente y que producen la rotura del material. En elensayo, la probeta es tomada por las mordazas de la máquina de ensayo que leimprime un movimiento de rotación mientras que por el otro extremo se la somete a la

acción de un peso determinado produciéndose sobre las secciones transversalestracción y compresión en forma alternada.

Ensayo de Charpy: es un ensayo de impacto en el que se determinará el trabajoabsorbido por el material cuando es roto de un solo golpe por una masa pendular y suvalor en Kgm. Podemos obtener el valor de la resistencia al choque o la resiliencia.Según el método de Charpy la resiliencia resulta el trabajo gastado por unidad desección transversal para romper el material de un solo golpe.

17 de 20





Los aceros con estructura FCC, no presentan unatransición dúctil-frágil y permanecen dúctiles incluso atemperaturas bajas. A modo de ejemplo, observar en elgráfico a continuación la curva identificada como “AceroInoxidable” , que muestra la energía absorbida porimpacto (Ensayo de Charpy) a distintas temperaturaspara un acero de estas características.

Por otro lado, los aceros con estructura BCC presentanuna transición dúctil-frágil. En el siguiente gráfico se

puede analizar un ejemplo de un acero con 0,2 % de carbono (BCC), en donde se

observa claramente la zona de transición dúctil-frágil.

Torsión: Consideremos una barra sujeta rígidamente en un extremo y sometida en elotro a un par T (=Fd) aplicado en un plano perpendicular al eje. Se dice que esa barraesta sometida a torsión. El ensayo de torsión es un mecanismo en que se deforma unamuestra aplicándole un par torsor. La deformación plástica alcanzable con este tipo deensayos es mucho mayor que en los de tracción (estricción) o en los de compresión

(abarrilamiento, aumento de sección). Éste ensayo da información directamente delcomportamiento a cortadura del material y la información de su comportamiento atracción se puede deducir fácilmente.

Ensayo de Dureza

El interés de la determinación de la dureza en los aceros estriba en la correlaciónexistente entre la dureza y la resistencia mecánica, siendo un método de ensayo máseconómico y rápido que el ensayo de tracción, por lo que su uso está muy extendido.

Las escalas de uso industrial actuales son las siguientes:

• Dureza Brinell: emplea como punta una bola de acero templado o carburo de W .Para materiales duros, es poco exacta pero fácil de aplicar. Poco precisa con

chapas de menos de 6mm de espesor.

18 de 20

http://www.monografias.com/trabajos55/investigacion-sobre-torsion/investigacion-sobre-torsion.shtml

http://www.monografias.com/trabajos13/libapren/libapren2.shtml#TRECE

http://www.monografias.com/trabajos11/tebas/tebas.shtml


http://www.monografias.com/trabajos14/nociones-basicas/nociones-basicas.shtml

http://www.monografias.com/trabajos7/sisinf/sisinf.shtml

http://www.monografias.com/trabajos16/comportamiento-humano/comportamiento-humano.shtml


http://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_mec%C3%A1nica


http://es.wikipedia.org/wiki/Dureza_Brinell

http://www.monografias.com/trabajos55/investigacion-sobre-torsion/investigacion-sobre-torsion.shtml


http://www.monografias.com/trabajos11/tebas/tebas.shtml


http://www.monografias.com/trabajos14/nociones-basicas/nociones-basicas.shtml

http://www.monografias.com/trabajos7/sisinf/sisinf.shtml

http://www.monografias.com/trabajos16/comportamiento-humano/comportamiento-humano.shtml


http://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_mec%C3%A1nica


http://es.wikipedia.org/wiki/Dureza_Brinell





• Dureza Rockwell: se utiliza como punta un conode diamante (en algunos casos bola de acero). Es la más extendida, ya que ladureza se obtiene por medición directa y es apto para todo tipo de materiales. Sesuele considerar un ensayo no destructivo por el pequeño tamaño de la huella.

• Rockwell superficial: existe una variante del ensayo, llamada Rockwell superficial,para la caracterización de piezas muy delgadas, como cuchillas de afeitar o capasde materiales que han recibido algún tratamiento de endurecimiento superficial.

• Dureza Vickers: emplea como penetrador un diamante con forma de pirámidecuadrangular. Para materiales blandos, los valores Vickers coinciden con los de laescala Brinell. Mejora del ensayo Brinell para efectuar ensayos de dureza conchapas de hasta 2mm de espesor.

Ensayos No Destructivos

Se denomina ensayo no destructivo a cualquier tipo de prueba practicada a un material que no altere de forma permanente sus propiedades físicas, químicas, mecánicas odimensionales. Los ensayos no destructivos implican un daño imperceptible o nulo. Los

diferentes métodos de ensayos no destructivos se basan en la aplicación de fenómenos físicos tales como ondas electromagnéticas, acústicas, elásticas, emisión de partículassubatómicas, capilaridad, absorción y cualquier tipo de prueba que no implique un dañoconsiderable a la muestra examinada.

Entre los principales ensayos no destructivos se pueden mencionar: tintas penetrantes,partículas magnéticas, radiografía y ultrasonido.

En general los ensayos no destructivos proveen datos menos exactos acerca del estadode la variable a medir que los ensayos destructivos. En ocasiones los ensayos nodestructivos buscan únicamente verificar la homogeneidad y continuidad del materialanalizado, por lo que se complementan con los datos provenientes de los ensayosdestructivos.

Tratamientos Térmicos

Temple: Es un tratamiento térmico al que se somete al acero, concretamente a piezas

o masas metálicas ya conformadas en el mecanizado, para aumentar su dureza,resistencia a esfuerzos y tenacidad. Consiste en elevar la temperatura de la pieza hasta

19 de 20

http://es.wikipedia.org/wiki/Dureza_Rockwell

http://es.wikipedia.org/wiki/Diamante

http://es.wikipedia.org/wiki/Ensayo_no_destructivo

http://es.wikipedia.org/wiki/Dureza_Rockwell#Ensayo_Rockwell_Superficial

http://es.wikipedia.org/wiki/Dureza_Vickers


http://es.wikipedia.org/wiki/Fen%C3%B3meno_f%C3%ADsico


http://es.wikipedia.org/wiki/Electromagnetismo

http://es.wikipedia.org/wiki/Ac%C3%BAstica

http://es.wikipedia.org/wiki/Capilaridad

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Ensayo_destructivo&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Tratamiento_t%C3%A9rmico


http://es.wikipedia.org/wiki/Mecanizado

http://es.wikipedia.org/wiki/Dureza

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Resistencia_a_esfuerzos&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Tenacidad

http://es.wikipedia.org/wiki/Dureza_Rockwell

http://es.wikipedia.org/wiki/Diamante

http://es.wikipedia.org/wiki/Ensayo_no_destructivo

http://es.wikipedia.org/wiki/Dureza_Rockwell#Ensayo_Rockwell_Superficial

http://es.wikipedia.org/wiki/Dureza_Vickers




http://es.wikipedia.org/wiki/Electromagnetismo

http://es.wikipedia.org/wiki/Ac%C3%BAstica

http://es.wikipedia.org/wiki/Capilaridad

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Ensayo_destructivo&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Tratamiento_t%C3%A9rmico


http://es.wikipedia.org/wiki/Mecanizado

http://es.wikipedia.org/wiki/Dureza

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Resistencia_a_esfuerzos&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Tenacidad





temperatura de austenización y luego enfriar rápidamente en un medio conveniente porejemplo agua ó aceite.

Revenido: Es un proceso que se realiza, sólo, a piezas que han sido templadaspreviamente. Consiste en calentar la pieza hasta una temperatura inferior a la crítica y

luego enfriar lentamente. Tiene como fin reducir las tensiones internas de la piezaoriginadas por el temple o deformación en frío. Mejora las características mecánicasreduce la fragilidad y disminuye ligeramente la dureza.

Cementación: Tratamiento Superficial Termoquímico cuyo objetivo es endurecer lasuperficie de una pieza sin modificación del núcleo, dejando a éste de acero con bajoíndice de carbono, tenaz y resistente a la fatiga mientras que la superficie, de acero conmayor concentración de carbono, es más dura, resistente al desgaste y a lasdeformaciones.

Consiste en recubrir las partes a cementar de una materia rica en carbono y someterladurante varias horas a altas temperatura (900° C). La pieza así obtenida recibe eltratamiento térmico de temple y revenido, y cada una de las dos zonas de la pieza,

adquirirá las cualidades que corresponden a su porcentaje de carbono.Nitruración: Tratamiento Superficial Termoquímico realizado a baja temperatura, queconsiste en calentar la pieza hasta una temperatura de alrededor de 500 ºC encontacto con una corriente de amoníaco. La pieza absorbe el nitrógeno, formándose enla capa periférica nitruros de gran dureza, quedando las piezas muy duras, másresistentes a la corrosión y a la fatiga sin necesidad de realizar algún tratamientoposterior.

Cianuración: Tratamiento Superficial Termoquímico al cual se somete a los aceros paraobtener una superficie dura y resistente al desgaste. Esto se logra introduciendo lapieza en una solución que generalmente consta de cianuro de sodio con cloruro de sodioy carbonato de sodio, el enfriamiento se da directamente por inmersión. La cianuración

se puede considerar como un tratamiento intermedio entre la cementación y lanitruración ya que el endurecimiento se consigue por la acción combinada del carbono yel nitrógeno.

Carbonitruración: Tratamiento Superficial Termoquímico que consiste en difundircarbono y nitrógeno en la superficie de la pieza utilizando hidrocarburos, amoníaco ymonóxido de carbono. En el proceso se requieren temperaturas de 650 a 850 ºC,quedando la zona periférica muy dura después de un temple y revenido.

Galvanizado: Proceso electroquímico que consiste en cubrir un metal con otro. Lafunción de este tratamiento es proteger la superficie del metal sobre el cual se realiza elproceso. El galvanizado más común consiste en depositar una capa de zinc (Zn) sobre

hierro (Fe), se lo llama Zincado; al ser el zinc más oxidable que el hierro y generar unóxido estable, protege al hierro de la oxidación al exponerse al oxígeno del aire.

http://es.wikipedia.org/wiki/Electroqu%C3%ADmica

http://es.wikipedia.org/wiki/Zinc

http://es.wikipedia.org/wiki/Hierro

http://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgeno

http://es.wikipedia.org/wiki/Electroqu%C3%ADmica

http://es.wikipedia.org/wiki/Zinc

http://es.wikipedia.org/wiki/Hierro

http://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgeno

Documents

Materiales Ind_2010 2 Cuat_TP Mezcladora de Cemento_Informe