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CUADERNO DE ESTUDIO 1/2
V E N E Z U E L A , 2 0 0 5
CICLO DE FORMACIÓN: BÁSICOCOMPONENTE: TÉCNICO PRODUCTIVOMAB - TP - 1
MÓDULO DE APRENDIZAJE
SA
LID
A O
CU
PA
CIO
NA
L:
CA
LD
ER
ER
O
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO PARA LA ECONOMÍA POPULAR
INSTITUTO NACIONAL DE COOPERACIÓN EDUCATIVA
Abril, 2005
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO PARA LA ECONOMÍA POPULAR
INSTITUTO NACIONAL DE COOPERACIÓN EDUCATIVA
Especialistas en ContenidoJesús Antonio Henríquez Durán (Instructor – Gerencia Regional INCE Aragua)
Juan Bautista Marcano (Instructor – Gerencia Regional INCE Aragua – La Victoria)
Daniel Franquines (Instructor – Gerencia Regional INCE Aragua – La Victoria)
Carlos Montero (Instructor – Gerencia Regional INCE Carabobo – Puerto Cabello)
Elaboración, Diagramación y Diseño Wolfgang Rafael Crespo (Supervisor de Formación Profesional – Gerencia Regional INCE Táchira)
Emiro Contreras (Analista Ocupacional – Gerencia Regional INCE Barinas)
Edinson Figueroa (Analista productor de medios – Gerencia Regional INCE Yaracuy)
Wilfredo Alvarado (analista productor de medios – Gerencia Regional INCE Portuguesa)
Validadores
José Belisario (Instructor – Gerencia Regional INCE Aragua – La Victoria)
Mariela Luna (Analista – Gerencia Regional INCE Barinas)
Celina Humbría (Analista Productor de Medios – Gerencia Regional INCE Barinas)
Coordinación Técnica Estructural División de Recursos para el Aprendizaje
Coordinación General Gerencia General de Formación Profesional
Gerencia de Tecnología Educativa
1ra Edición 2005Copyright INCE
INDICEPág.
INTRODUCCIÓN
CALDERERÍA ............................................................. 3
Función.................................................................... 3
OPERACIONES MATEMÁTICAS............................... 4
Operaciones Básicas............................................... 4
Regla de tres......................................................... 14
Despeje de ecuaciones simple................................ 6
Trigonometría .......................................................... 7
CONVERSIONES DE UNIDADES............................ 13
Sistemas de unidades de medidas........................ 13
TECNOLOGÍA DE LOS METALES........................... 18
Metalografía (Metalurgia Física)............................ 18
Terminología Básica para el Calderero ................. 19
Deformación de los Metales.................................. 21
Diagrama de Fases ............................................... 22
Propiedades de los Metales .................................. 23
Aleaciones............................................................. 29
NORMAS APLICADAS A LA CALDERERÍA............. 34
Normas Covenin (Comité Venezolano de Normas
Industriales)........................................................... 34
GLOSARIO ............................................................... 35
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS………………….37
INTRODUCCIÓN
El cuaderno de estudio correspondiente a la Salida
Ocupacional “Calderero”, comprende el módulo de
aprendizaje del Ciclo de Formación Básico,
Componente Técnico-Productivo denominado:
Trazado Sobre Superficie Metálica.
Éste tiene como fin, la adquisición de conocimientos y
valores; el desarrollo de habilidades, destrezas y
actitudes del sujeto de aprendizaje, en lo que respecta
a: Calderero, operaciones matemáticas, conversión de
unidades, normas aplicadas a la calderería y
tecnología de los metales.
El contenido que a través de este material se
presenta, ofrece los conocimientos básicos que
requiere el sujeto de aprendizaje en su formación; Así
como el de orientar la tarea de enseñanza que tiene el
facilitador como responsable de una formación que va
más allá de la participación y métodos activos.
Es importante resaltar que los diversos ejes temáticos
tratados, se ajustan al programa de formación
diseñado según los requerimientos de la Salida
Ocupacional, donde los temas o puntos específicos
presentan ilustraciones y referencias bibliográficas,
que serán utilizadas como insumo para la
Construcción Colectiva de la Acción Docente.
Se recomienda que investigue en otras fuentes de
estudio y comparta experiencias con sus compañeros;
a fin de consolidar y enriquecer los conocimientos
adquiridos.
Trazado sobre Superficies Metálicas 3
CALDERERÍA
Es la persona encargada de realizar las operaciones
de fabricación, montaje y reparación de elementos de
construcciones metálicas tanto fijas como móviles, en
condiciones y normas de seguridad, realizando el
mantenimiento de primer nivel de equipos y medios
auxiliares que utiliza aplicando los procedimientos
establecidos de control de calidad.
Así mismo actúa como trazador, soldador, calderero;
carpintero metálico, montador de tuberías y de
productos metálicos estructurales y reparador de
estructuras de acero en taller y obra. Se ubica en el
sector mecánico de construcciones metálicas en el
área de fabricación, montaje y reparación.
Función
1.- Interpreta planos, desarrolla croquis empleando las
técnicas de trazado que permite el desarrollo de corte
y conformado de las estructuras metálicas.
2.- Construye estructuras metálicas, recipientes y
tuberías con chapas de distintos espesores y perfiles
normalizados en acero al carbono e inoxidable. Así
mismo elabora conductos cilíndricos, conos, tolvas y
depósitos utilizando maquinas de corte y
conformado, utilizando equipos de soldaduras
eléctricas.
3.- Trabaja bajo el proceso de Soldadura Eléctrica al
Arco con electrodo revestido y Soldadura
Oxiacetilénica (OAW).
4.- Taladra, roscas, conforma perfiles y chapas con las
condiciones de calidad que facilite su posterior
ensamblaje.
5.- Organiza el equipo de trabajo para la obtención de
productos en las condiciones de seguridad, con los
parámetros y características de calidad requeridas.
6.- Cumple con las normas de higiene y seguridad
industrial.
Trazado sobre Superficies Metálicas4
OPERACIONES MATEMÁTICAS
Operaciones Básicas
NÚMEROS ENTEROS
Rápidamente nuestro sistema numérico quedo
limitado, pues no nos permitía representar
numéricamente muchas cosas, como por ejemplo, una
deuda, una temperatura bajo cero o un saldo en
contra. Para solucionar este problema aparecen los
números enteros, mismos que pueden ser positivos o
negativos
C Números Enteros Positivos y Negativos
a) Números Enteros Positivos:
Se llaman así a todos los números que representen
una cantidad. Los números naturales son los enteros
positivos, con la única diferencia que a la hora de
representar un entero positivo podemos anteponerle el
signo +.
El número 8 es un entero positivo, puedo representarlo
como 8 o como +8
El número 24 es un entero positivo, puedo
representarlo como 24 o como +24
Los números 11, +32, +7, 35 son todos enteros
positivos (no es necesario anteponer +).
b) Números Enteros Negativos:
Los enteros negativos representan una cantidad en
contra o algo que no tenemos y necesariamente
debemos anteponerle el signo -.
El número -8 es un entero negativo.
El número -24 es un entero negativo.
Los números -11, -32, -7, -35 son todos enteros
negativos y por ello llevaran necesariamente el signo.
C Comparación de Números Enteros
Para comparar números enteros debemos tener en
cuenta que:
a) Cualquier número positivo es mayor que cualquier
número negativo.
Trazado sobre Superficies Metálicas 5
Por ejemplo:
4 es mayor que -1, ya que 4 es un entero positivo y -1
es un entero negativo.
+3 es mayor que -18, ya que +3 es un entero positivo
y -18 es un entero negativo.
b) Entre números positivos será mayor el que
represente mayor cantidad.
Por ejemplo:
+5 es mayor que +3, ya que 5 representa mayor
cantidad que 3.
16 es mayor que 8, ya que 16 representa mayor
cantidad que 8.
+13 es mayor que +12, ya que 13 representa mayor
cantidad que 12.
c) Entre números negativos será mayor el que
represente menor cantidad.
Por ejemplo:
-2 es mayor que -5, ya que 2 representa menor
cantidad que 5.
-11 es mayor que -13, ya que 11 representa menor
cantidad que 13
C Adición y Sustracción de Números Enteros
Tendremos dos posibilidades, las cuales son:
a) Si tenemos números de igual signo:
Cuando tengamos dos o más números de igual signo,
lo que tendremos que hacer es sumar las cantidades y
al resultado anteponerle el mismo signo.
Observemos el siguiente caso: 35 +46 +11
35+46+11
En esta operación tenemos tres númerospositivos: +35, +46 y +11
35+46+11
Entonces lo que debemos hacer es sumar lostres números, nos dará: 92
+92 =92
El resultado también será positivo.
Trazado sobre Superficies Metálicas6
Otro ejemplo podría ser: -12 -28 -21
b) Si tenemos números de signos diferentes:
Si tenemos números de diferentes signos, restamos el
número mayor menos el número menor y el resultado
llevara el signo del número mayor.
Veamos: 35 -46
Multiplicación de Números Enteros
Cuando tengamos que multiplicar dos o más números
enteros, lo primero que debemos hacer es proceder a
multiplicar los números sin importarnos el signo que
estos tengan. Una vez que hemos hallado el resultado,
recién colocaremos el signo que corresponda de
acuerdo a la siguiente Ley de Signos:
(+) x (+)= (+)
El resultado de multiplicar dos númerospositivos es un número positivo
(+) x (-)= (-)
El resultado de multiplicar un númeropositivo por otro negativo es un númeronegativo
(-) x (+)= (-)
El resultado de multiplicar un númeronegativo por otro positivo es un númeronegativo
(-) x (-) =(+)
El resultado de multiplicar dos númerosnegativos es un número positivo
División de Números Enteros
Cuando tengamos que dividir números enteros, lo
primero que debemos hacer es proceder a dividir los
números sin importarnos el signo que estos tengan.
Una vez que hemos hallado el resultado, recién
colocaremos el signo que corresponda de acuerdo a la
siguiente Ley de Signos (que es prácticamente la
misma que la que utilizamos en multiplicación):
-12 -28 -21
En esta operación tenemos tres númerosnegativos: -12, -28 y -21
-12 -28 -21
Entonces lo que debemos hacer es sumar lostres números, nos dará: 61
-61 El resultado también será negativo,necesariamente le antepondremos -.
35 -46 En esta operación tenemos un númeropositivo y otro negativo.
35 -46 El mayor es 46 y el menor 35, entonces: 46 -35 = 11
-11 Como el número mayor es 46, y este esnegativo, el resultado será también negativo.
Trazado sobre Superficies Metálicas 7
(+) ÷ (+)= (+)
El resultado de dividir dos númerospositivos es un número positivo
(+) ÷ (-)= (-)
El resultado de dividir un número positivoentre otro negativo es un número negativo
(-) ÷ (+)= (-)
El resultado de dividir un número negativoentre otro positivo es un número negativo
(-) ÷ (-) =(+)
El resultado de dividir dos númerosnegativos es un número positivo
NÚMEROS DECIMALES
Suma
Los elementos de la adición son:
Sumando + Sumando = Suma
La suma de los números decimales se obtiene en
forma semejante a la de los números cardinales.
Los sumandos deben ubicarse, de tal forma, que
coincidan las columnas de posición: unidades,
decenas y las demás columnas de la parte entera y
décimos, centésimos y otros, por la parte decimal.
En la suma, la coma debe colocarse en el lugar
correspondiente. Ejemplo:
3,5 + 0,0049 + 2.514,8
3,5 + 0,0049 2.514,8
2.518,3049
Resta
Como en los números cardinales, es la operación
inversa de la adición. Sus elementos son:
Minuendo - Sustraendo = Resta o Diferencia
Para resolver operaciones de sustracción de
decimales, además de colocar ordenadamente los
números de acuerdo a su columna de posición, es
conveniente igualar el número de cifras decimales del
minuendo y el sustraendo, mediante ceros.
Lo mismo se realiza cuando uno de ellos es entero.
Por ejemplo, la forma de solución si se resta:
El minuendo debe ser mayor que el sustraendo
Trazado sobre Superficies Metálicas8
Multiplicación
La multiplicación es una suma repetida y sus
elementos son:
Factor X Factor = Producto.
La multiplicación de decimales puede presentar sus
dos factores decimales o uno de ellos puede ser
entero.
En ambos casos se obtiene el producto de la misma
forma:
� Se multiplica como si no tuviera coma ningún
factor.
� Se cuenta el número de decimales de ambos
factores.
Se coloca la coma en el producto, contando de
derecha a izquierda, la cantidad de decimales de sus
factores.
a)
b)
Trazado sobre Superficies Metálicas 9
c)
División
La división tiene como elementos:
Dividendo: Divisor = Cociente
Cuando el divisor no cabe exactamente en el
dividendo, queda un resto o residuo debajo de él.
Es división inexacta; quedó de residuo el 3.
¿Cómo seguir dividiendo si no hay más cifras en el
divisor?
Recuerde que los enteros son decimales periódicos:
Para continuar dividiendo, se baja el primer 0 decimal
al lado del 3, se coloca la coma en el cuociente y se
sigue dividiendo. Así:
En este ejemplo se tuvo que sacar dos cifras
decimales para lograr un decimal exacto. Es más
específico el cuociente 8,75 que 8.
Cuando se llega al milésimo y todavía no se tiene un
decimal exacto, por acuerdo, no se continúa la
división.
Trazado sobre Superficies Metálicas10
Algunas veces se presenta un dividendo menor al
divisor. Entonces, inmediatamente se coloca 0 en el
cuociente, la coma y se escribe la parte decimal del
dividendo para continuar.
Vea qué sucede con: 2:8
2< 8, entonces
20 : 8 = 0,25 40 0
Cuando haya aprendido la forma de solución, no será
necesario escribir la parte decimal con ceros; lo hará
mentalmente.
Observación General
La división es la operación inversa de la multiplicación.
Entonces, se puede recurrir a ella para comprobar
resultados.
Sólo debe multiplicar el cociente por el divisor, luego
se le adiciona el residuo (si hay) y la suma deberá
coincidir con el dividendo.
Revise el ejemplo anterior de 38: 17. Su cuociente era
2,235 y el residuo, 5.
Entonces, multiplicamos:
CON FRACCIONES
Fracciones: Se llaman así a todos los números que
representen una división inexacta, por ejemplo:
8 ÷ 5 = 1,6 El resultado de esta división es inexacto y
tiene como resultado un número decimal, que se
puede representar como un número fraccionario.
Trazado sobre Superficies Metálicas 11
Ahora, este número fraccionario, o simplemente
fracción tendrá sus partes definidas:
8 ~> es el numerador
5 ~> es el denominador
Además cabe resaltar que la raya o división central
representa el operador matemático de división.
Fracciones equivalentes: Es cuando se tienen
fracciones que valen exactamente lo mismo, aunque
se escriban de diferente manera.
Para ver si dos fracciones son equivalentes, se
multiplica el numerador de una con el denominador de
otra y si el resultado es igual, las fracciones son
equivalentes. Ejemplo:
4 y 66 9
6 x 6 = 36
4 x 9 = 36
Comparación de números fraccionarios: En el caso
ideal de comparación se tienen fracciones de igual
denominador, entonces la de mayor numerador será la
mayor. Por ejemplo:
4 y 57 7
La mayor de ellas es 5/7 porque tiene igual
denominador pero mayor numerador.
Pero por lo general se trabaja con fracciones de
diferentes denominadores, entonces tendrá que hacer
un par de multiplicaciones para determinar cuál es
mayor, cuál es menor, o si son iguales:
3 y 5
4 6
En este caso se debe determinar cuál de estas
fracciones representa mayor cantidad.
3 y 5
4 6
Multiplicar en forma cruzada los numeradores con los
denominadores. Así se tendrá: 3 x 6 = 18 y 5 x 4 = 20
Trazado sobre Superficies Metálicas12
3 y 5
4 6
18 <20
Observe los resultados abajo de las fracciones. En
este caso en particular resulta que el número 20 es
mayor que el número 18, pro lo tanto 5/6 es mayor que
3/4.
Adición y sustracción de números fraccionarios:
Los números fraccionarios ofrecen la ventaja de poder
trabajar sumas y restas al mismo tiempo. Para
resolver una suma o resta se deben seguir los
siguientes pasos:
3 + 5 - 2
4 3 9
En este ejemplo e tiene suma y resta a la vez. Lo
primero que se hace es hallar el mínimo común
múltiplo de los denominadores.
3 + 5 - 24 3 9
El mínimo común múltiplo de 4, 3 y 9 es 36. Este
número pasara a ser el denominador de la fracción
resultante-
3 + 5 - 2 =4 3 9 36
Ahora se divide el mínimo común múltiplo entre el
primer denominador, es decir, 36 ÷ 4 = 9
Ese resultado se multiplica ahora por el primer
numerador, es decir, 9 x 3 = 27
El 27 se colocamos en el numerador y como después
viene el signo más (+) en la operación también se
coloca.
3 + 5 - 2 = 27+ 4 3 9 36
Ahora se trabaja de manera similar para la segunda
fracción. Se divide el mínimo común múltiplo entre el
segundo denominador: 36 ÷ 3 = 12
Ese resultado se multiplica ahora por el segundo
numerador, es decir, 12 x 5 = 60
Trazado sobre Superficies Metálicas 13
Se Coloca el 60 en el numerador y el signo que viene
a continuación, es decir, menos (-)
3 + 5 - 2 = 27+60- 4 3 9 36
Se repite el mismo trabajo para la tercera fracción.
Primero se divide el mínimo común múltiplo entre el
tercer denominador: 36 ÷ 9 = 4
El resultado se multiplica ahora por el tercer
numerador, es decir, 4 x 2 = 8
Finalmente colocamos 8 en el numerador.
3 + 5 - 2 = 27+60 -8 4 3 9 36
Solo faltara resolver la operación que se presenta en
el numerador: 27 + 60 -8 = 79
3 + 5 - 2 = 79
4 3 9 36
El resultado de la operación será el que dejo indicado.
En este caso no se puede simplificar.
Multiplicación de números fraccionarios: Cuando
se tengan que multiplicar dos o más números
fraccionarios, simplemente se deben multiplicar todos
los numeradores y todos los denominadores por
ejemplo:
2 x 3 x 5 se tiene que multiplicar: 2 x 3 x 5 = 305 4 3 5 x 4 x 3 60
El resultado se puede simplificar dividiendo el
numerador y el denominador entre 30, así se obtiene
la fracción equivalente 1/2.
División de números fraccionarios: Cuando se
tienen que dividir números fraccionarios, en realidad lo
que se pide es hacer una multiplicación cruzada. Por
ejemplo:
2 ÷ 3 = 8 5 4 15
Se multiplica 2 x 4 para hallar el numerador 8 y se
multiplica 5 x 3 para hallar el denominador 15.
Trazado sobre Superficies Metálicas14
También se puede convertir la división a
multiplicación, para esto cada vez que se tenga una
operador ÷ se puede reemplazar por un operador x
siempre y cuando invierta la fracción que viene
después del operador.
Ejemplo:
2 ÷ 3 = 2 x 4 = 8 5 4 5 3 15
Lo más recomendable es llevar las divisiones a
multiplicación, ya que así la operación se puede hacer
directamente sin importar la cantidad de fracciones
que se tengan y además puede simplificarse antes de
multiplicar.
Regla de tres
REGLA DE TRES SIMPLE
La regla de tres simple se apoya en los criterios de las
magnitudes proporcionales, se tienen dos clases:
a) Regla de tres simple directa: Ésta se utiliza para
magnitudes directamente proporcionales. Por ejemplo,
si se tiene que 5 libros cuestan 26 Bs. Y se quiere
saber cuánto costaran 15 libros, entonces:
Supuesto 5 libros ~> 26 Bs.
Pregunta 15 libros ~> x
Para hallar el valor de x, se multiplican de forma
cruzada los datos que se tienen:
15 x 26 Bs. = 390 Bs.
Y se divide la cantidad obtenida entre el número que
aún no se ha empleado:
390 Bs. ÷ 5 = 78 Bs.
Finalmente se dice que 15 libros costaran 78
Bolívares.
b) Regla de tres simple inversa: Ésta se utiliza
para magnitudes inversamente proporcionales.
Solamente se puede simplificar antes
de operar en la multiplicación.
Trazado sobre Superficies Metálicas4
Por ejemplo, si 4 obreros hacen una pequeña
construcción en 12 días, ¿cuántos días demoraran 6
obreros?
Supuesto 4 obreros ~> 12 días
Pregunta 6 obreros ~> x
Para hallar el valor de x, se multiplican directamente
los datos que si tenemos:
4 x 12 días = 48 días
Y ahora se divide la cantidad obtenida entre el número
que aún no se ha empleado:
48 días ÷ 6 = 8 días
Finalmente se dice que 6 obreros completaran su
trabajo en 8 días.
REGLA DE TRES COMPUESTA
Es una aplicación sucesiva de la regla de tres simple.
Se debe tener mucho cuidado al ver si se está
trabajando con una regla de tres simple o una regla de
tres compuesta, por ello es recomendable hacerlo por
partes. Ejemplo:
Si 3 hombres avanzan 80 metros de una obra en 15
días, ¿cuantos días necesitaran 5 hombres para
avanzar 60 metros de la misma obra?
Se distingue en nuestro ejemplo:
Supuesto 3 hombres ~> 80 metros ~> 15 días
Pregunta 5 hombres ~> 60 metros ~> x
Se puede decir que la relación entre cantidad de
hombres y días trabajados, está formando una regla
de tres simple inversa (a mayor cantidad de hombres
menos días), entonces e pudría expresar así: 3 x 15
5
Además se sabe que la cantidad de hombres y la
cantidad de trabajo avanzada forman una regla de tres
simple directa (a mayor cantidad de hombres, más
trabajo se puede realizar, entonces:
3 x 15 x 60 = 2700 = 6,75
5 x 80 400
Entonces se dirá que el trabajo se realizara en 7 días
(haciendo una aproximación por exceso).
Trazado sobre Superficies Metálicas6
Despeje de ecuaciones simple
DESPEJE DE ECUACIONES
Una ecuación es una igualdad en la que existen
cantidades conocidas y una cantidad desconocida que
se acostumbra llamar incógnita. La forma general de
una ecuación de primer grado (o lineal) es:
ax + b = 0
Los rectángulos simbolizan las expresiones
matemáticas ubicadas al lado izquierdo y derecho. La
igualdad (=) es un símbolo de orden (o un
comparador).
El proceso de resolución (1) consiste en someter la
ecuación a sucesivos pasos algebraicos, consistentes
en aislar en uno de sus miembros todos los términos
que contiene la incógnita y al otro lado de la ecuación
todos los números.
El despeje final de la ecuación da como un resultado
(2) que para ser considerado verdaderamente solución
debe satisfacer la ecuación. (3)
Ejemplo, si se tiene la ecuación 6X – 16 = 17,entonces:
6X – 16 = 17" 6X = 17 + 16" X = (17 + 16) / 6
X = 33 / 6 " X = 11 / 2
Remplazando X = 11/2 en la ecuación resulta:
6 (11/2) – 16 = (66/2) – 16 = 33 – 16 = 17
Como X = 11/2 satisface la ecuación, entonces es la
solución.
Trazado sobre Superficies Metálicas7
Trigonometría
TEOREMA DE PITÁGORAS
"En todo triángulo rectángulo, el cuadrado de la
hipotenusa es igual a la suma de los cuadrados de los
catetos". Y, "En todo triángulo rectángulo, el cuadrado
de uno de los catetos es igual a la diferencia entre el
cuadrado de la hipotenusa y el cuadrado del otro
cateto".
∆ ABC, rectángulo en A
a: hipotenusa.
b: cateto.
c: cateto
a2 = b2 + c2
b2 = a2 + c2
Debido a que un triángulo tiene tres lados, se pueden
establecer seis razones, dos entre cada pareja de
estos lados. Las razones trigonométricas de un ángulo
agudo en un triángulo rectángulo son las siguientes:
CÁLCULO DEL SENO
El Seno es la razón entre el cateto opuesto al ángulo y
la hipotenusa.
Trazado sobre Superficies Metálicas8
Fórmula:
CÁLCULO DEL COSENO
El coseno es la razón entre el cateto adyacente al
ángulo y la hipotenusa.
Formula:
CÁLCULO DE LA TANGENTE
La tangente es la razón entre el cateto opuesto al
ángulo y el cateto adyacente.
Formula:
CÁLCULO DE ARCO, CUERDA Y FLECHA
El cálculo del arco, la cuerda y la flecha que
componen una parte de la circunferencia es de suma
utilidad en aquellos casos donde se desee determinar
que tan curva debería quedar una lamina para
completar, por ejemplo la fabricación de un tanque de
Trazado sobre Superficies Metálicas9
grandes dimensiones o simplemente la porción
superior de una puerta. Reja o protector, requerido en
un trabajo de herrería.
Supóngase que se requiere fabricar un tanque de
diámetro total de seis metros con lámina comercial de
(1.5m x 2m), sabiendo que el perímetro de la
circunferencia es de 18,84 m se puede iniciar el
cálculo de la manera siguiente:
Calculando el valor del ángulo alfa (α), utilizando la
ecuación:
α / 360˚ = arco/ perímetro
Donde:
Arco = longitud comercial de la lamina.
Perímetro = perímetro del tanque.
α = ángulo
α = Arco X 360˚ / Perímetro.
α = 2 m X 360˚ / 18,84 = 38.19˚
Para calcular la cuerda, se considera que la suma de
los ángulos internos de un triangulo es de 180˚, y
utilizando la ley de los senos, se tiene que:
Seno 38.19˚/ cuerda = seno 70,9˚/ radio
Cuerda = radio x seno 70.9˚/ seno 38.19˚
Cuerda = 3m x seno 70.9˚ / seno 38.19˚
Cuerda = 4.58m
Trazado sobre Superficies Metálicas10
CALCULO DEL PERÍMETRO
Es la longitud total en el plano que al ser cerrado de
manera circular conforma el diámetro total de una
circunferencia. La ecuación utilizada es:
P = Π X D
Calculase el perímetro de la circunferencia del tanque,
utilizando la ecuación anterior. Donde:
P = Perímetro de la circunferencia.
Π = 3.1416
D = diámetro de la circunferencia (tanque)
P = Π X D = 3.1416 X 6m = 18.84 m
CÁLCULO DEL ÁREA Y VOLUMEN
Área
Ecuación:
A = π. r 2 = 3,1416 x r2
Volumen
Ecuación:
V = 4 π.r3 / 3 = 4,1888x r3
Sector Circular:
Ecuación:
A= ½ r.l = 0,008727 x α x r2
α = 57,296 x l r
L = r. α. π 180
Trazado sobre Superficies Metálicas11
Segmento circular
Ecuación:
A= ½ (( r.l – c (r-h))
C=2( (h. (2r-h))
Calculo del volumen de un cilindro hueco
Ecuación:
V= π ( R2 – r2 ) x h
GENERATRIZ, BISECTRIZ Y MEDIATRIZ
Bisectriz: La bisectriz, de un ángulo, es la semirrecta
que lo divide en dos ángulos iguales. También se
puede definir la bisectriz de un ángulo, como el lugar
geométrico de los puntos del plano que equidistan
(están a la misma distancia) de los lados del ángulo.
1/2
Trazado sobre Superficies Metálicas12
Mediatriz: En un segmento, es la recta perpendicular
al segmento en su punto medio.
También se puede definir la mediatriz de un segmento
como el lugar geométrico de los puntos del plano que
equidistan de los extremos del segmento.
Generatriz: Cono (geometría), o cono circular recto,
es el cuerpo de revolución engendrado por un
triángulo rectángulo al girar alrededor de uno de sus
catetos.
La hipotenusa del triangulo es la generatriz es, g, del
cono. El cateto sobre el cual se gira es la altura, h. El
otro cateto es el radio, r, de la base.
TÉCNICA DE TRABAJO
Resolución de triángulos rectángulos: Resolver un
triángulo significa encontrar el valor numérico de cada
uno de sus tres lados y sus tres ángulos. En esta clase
de problemas siempre se nos dan los valores de tres
elementos, uno de los cuales es uno de los lados, y se
nos pide hallar los otros tres. De la geometría plana
elemental sabemos que "la suma de las medidas de
los tres ángulos interiores en cualquier triángulo es
igual a 180 grados". Así, para encontrar el valor del
tercer ángulo, conocidos los otros dos, basta con
utilizar la siguiente fórmula: A = 180º - (B + C).
Trazado sobre Superficies Metálicas13
CONVERSIONES DE UNIDADES
Sistemas de unidades de medidas
El Sistema Internacional de Unidades se fundamenta
en siete unidades de base correspondientes a las
magnitudes de longitud, masa, tiempo, corriente
eléctrica, temperatura, cantidad de materia, e
intensidad luminosa.
Estas unidades son conocidas como el metro, el
kilogramo, el segundo, el ampere, el kelvin, el mol y la
candela, respectivamente. A partir de estas siete
unidades de base se establecen las demás unidades
de uso práctico, conocidas como unidades derivadas,
asociadas a magnitudes tales como velocidad,
aceleración, fuerza, presión, energía, tensión,
resistencia eléctrica, entre otros.
El sistema inglés de unidades o sistema imperial, es
aún usado ampliamente en América y, cada vez en
menor medida, en algunos países con tradición
británica. Debido a la intensa relación comercial que
tiene Venezuela con el resto del mundo, muchos
productos fabricados con especificaciones en este
sistema. Ejemplos de ello son los productos de
madera, tornillería, cables conductores y perfiles
metálicos. Algunos instrumentos como los medidores
de presión para neumáticos automotrices y otros tipos
de manómetros frecuentemente emplean escalas en el
sistema inglés.
A diferencia de este último, no existe una autoridad
única en el mundo que tome decisiones sobre los
valores de las unidades en el sistema inglés. De
hecho, algunas unidades tienen valores diferentes en
diversos países. Para el usuario venezolano, tal vez la
referencia más conveniente es la aceptada. Por ese
motivo, la metrología nacional.
En el sistema métrico decimal (S.M.D.) la unidad es el
metro.
El metro es la longitud a 0º Centígrado del prototipo
internacional de platino e Iridio que se conserva en el
museo de Servres en la ciudad de París, según el
acuerdo de C.G.P.M. celebrado en París en el año
1889.
Trazado sobre Superficies Metálicas14
SISTEMA INGLES A SISTEMA INTERNACIONAL
Medidas de Longitud
Pulgadas (pulg.) x 25.4 = Milímetros (mm)
Pulgadas (pulg.) x 2.54 = Centímetros (cm)
Pies (pie) x 304.8 = Milímetros (mm)
Pies (pie) x 30.48 = Centímetros (cm)
Pies (pie) x 0.3048 = Metros (m)
Yardas (yda) x 0.9144 = Metros (m)
Millas (mi) x 1,609.3 = Metros (m)
Millas (mi) x 1.6093 = Kilómetros (k)
Medidas de Área o Superficie
Pulgadas cuadradas(pulg.2) x 6.4516 = Centímetros
cuadrados (cm2)
Pies cuadrados (pie2) x 0.092903 = Metros cuadrados(m2)
Yardas cuadradas (yd2) x 0.8361 = Metros cuadrados(m2)
Acres (Ac) x 0.004047 = Kilómetroscuadrados (km2)
Acres (Ac) x 0.4047 = Hectáreas (ha)
Millas cuadradas (mi2) x 2.59 = Kilómetroscuadrados (km2)
Unidades de Volumen
Pulgadas cúbicas(pulg.3) x 16.3871 = Mililitros (ml)
Pulgadas cúbicas(pulg.3) x 16.3871 = Centímetros cúbicos
(cm3)
Pies cúbicos (pie3) x 28,317 = Centímetros cúbicos(cm3)
Pies cúbicos (pie3) x 0.028317 = Metros cúbicos (m3)
Pies cúbicos (pie3) x 28.317 = Litros (lt)
Yardas cúbicas (yd3) x 0.7646 = Metros cúbicos (m3)
Acre–Pie (Ac-Pie) x 1233.53 = Metros cúbicos (m3)
Onzas fluidas (US)(oz) x 0.029573 = Litros (lt)
Cuarto (qt) x 946.9 = Milímetros cúbicos(mm3)
Cuarto (qt) x 0.9463 = Litros (lt)
Galones (gal) x 3.7854 = Litros (lt)
Galones (gal) x 0.0037854 = Metros cúbicos (m3)
Galones (gal) x 3785 = Centímetros cúbicos(cm3)
Pecks (pk) x 0.881 = Decalitros (DL)
Bushels (bu) x 0.3524 = Hectolitros (HL)
Cucharada x 5 = Mililitros (ml)
Cucharadita x 15 = Mililitros (ml)
Taza x 0.24 = Litros (lt)
Pinta x 0.47 = Litros (lt)
Trazado sobre Superficies Metálicas15
Unidades de Peso
Granos (troy) x 0.0648 = Gramos (g)
Granos (troy) x 64.8 = Miligramos (mg)
Onzas (oz) x 28.3495 = Gramos (g)
Libras (lb) x 453.59 = Gramos (g)
Libras (lb) x 0.4536 = Kilogramos (kg)
Toneladas (cortas:2,000 lb) x 0.9072 = Megagramos (tonelada
métrica)
Libras/pies cúbicos(lb/pie3) x 16.02 = Gramos/litro (g/lt)
Libras/mil-galón(lb/milgal.) x 0.1198 = Gramos/metros cúbicos
(g/m3)
Sistema Internacional al Sistema Ingles Medidas de Longitud
Milímetros (mm) x 0.03937 = Pulgadas (pulg.)
Milímetros (mm) x 0.00328 = Pies (pie)
Centímetros (cm) x 0.3937 = Pulgadas (pulg.)
Centímetros (cm) x 0.0328 = Pies (pie)
Metros (m) x 39.3701 = Pulgadas (pulg.)
Metros (m) x 3.2808 = Pies (pie)
Metros (m) x 1.0936 = Yardas (yda)
Kilómetros (k) x 0.6214 = Millas (mi)
Unidades de Peso
Miligramos (mg) x 0.01543 = Granos (troy)
Gramos (g) x 15.4324 = Granos (troy)
Gramos (g) x 0.0353 = Onzas (oz)
Gramos (g) x 0.0022 = Libras (lb)
Kilogramos (kg) x 2.2046 = Libras (lb)
Kilogramos (kg) x 0.0011 = Toneladas (cortas:2,000 lb)
Megagramos (toneladamétrica) x 1.1023 = Toneladas (cortas:
2,000 lb)
Gramos/litro (g/lt) x 0.0624 = Libras/pies cúbicos(lb/pie3)
Gramos/metros cúbicos(g/m3) x 8.3454 = Libras/mil-galón
(lb/milgal.)
Trazado sobre Superficies Metálicas16
Medidas de Área o Superficie
Centímetroscuadrados (cm2) x 0.16 = Pulgadas cuadradas
(pulg.2)
Metros cuadrados(m2) x 10.7639 = Pies cuadrados (pie2)
Metros cuadrados(m2) x 1.1960 = Yardas cuadradas
(yd2)
Hectáreas (ha) x 2.471 = Acres (Ac)
Kilómetroscuadrados (km2) x 247.1054 = Acres (Ac)
Kilómetroscuadrados (km2) x 0.3861 = Millas cuadradas
(mi2)
Unidades de Volumen
Mililitros (ml) x 0.03 = Onzas fluidas (oz)
Mililitros (ml) x 0.0610 = Pulgadas cúbicas(pulg.3)
Centímetros cúbicos(cm3) x 0.061 = Pulgadas cúbicas
(pulg.3)
Centímetros cúbicos(cm3) x 0.002113 = Pintas (Pt)
Metros cúbicos (m3) x 35.3183 = Pies cúbicos (pie3)
Metros cúbicos (m3) x 1.3079 = Yardas cúbicas (yd3)
Metros cúbicos (m3) x 264.2 = Galones (gal)
Metros cúbicos (m3) x 0.000811 = Acre–Pie (Ac-Pie)
Litros (lt) x 1.0567 = Cuarto (qt)
Litros (lt) x 0.264 = Galones (gal)
Litros (lt) x 61.024 = Pulgadas cúbicas(pulg.3)
Litros (lt) x 0.0353 = Pies cúbicos (pie3)
Decalitros (DL) x 2.6417 = Galones (gal)
Decalitros (DL) x 1.135 = Pecks (pk)
Hectolitros (HL) x 3.531 = Pies cúbicos (pie3)
Hectolitros (HL) x 2.84 = Bushels (bu)
Hectolitros (HL) x 0.131 = Yardas cúbicas (yd3)
Hectolitros (HL) x 26.42 = Galones (gal)
Trazado sobre Superficies Metálicas17
Equivalencia métrica del sistema inglés entamaños de tuberías
La intención es de eventualmente convertir todas las
mediciones al sistema métrico. Las siguientes
equivalencias métricas han sido obtenidas del
sistema convencional inglés.
Pulgadas Milímetros Pulgadas Milímetros
1/4 8 16 400
3/8 10 18 450
1/2 15 20 500
3/4 20 24 600
1 25 28 700
1-1/4 32 30 750
1-1/2 40 32 800
2 50 36 900
2-1/2 65 40 1000
3 80 42 1050
3-1/2 90 48 1200
4 100 54 1400
6 150 60 1500
8 200 64 1600
10 250 72 1800
12 300 78 1950
14 350 84 2100
Trazado sobre Superficies Metálicas18
TECNOLOGÍA DE LOS METALES
Metalografía (Metalurgia Física)
Es la ciencia que estudia la estructura molecular de los
metales, las propiedades físicas, químicas y
mecánicas de los materiales.
CLASIFICACIÓN DE LOS METALES
Ferrosos: Los metales férricos son los derivados de
hierro.
* Hierro: El hierro es muy abundante en la naturaleza
(forma parte del núcleo
de la corteza terrestre) y
es el metal más utilizado.
Elemento químico,
símbolo Fe, número
atómico 26 y peso
atómico 55.847.
El hierro se encuentra en diferentes minerales:
pirita, hematites, siderita.
* Acero: Aleación de hierro y carbono, en la que el
carbono se encuentra presente en un porcentaje
inferior al 2%.
Para obtener acero, se toma como materia prima el
arrabio, eliminando al máximo las impurezas de este, y
reduciendo el porcentaje del principal componente de
la aleación que es el carbón. Esto de hace con el
proceso de combustión en el que se producen muchas
reacciones químicas.
No ferrosos: las aleaciones no ferrosas tienen un
metal distinto del hierro.
NOTA: Investiga sobre Clasificación de los metales no ferrosos
http://html.rincondelvago.com/clasificacion-de-los-metales-no-ferricos.html
Trazado sobre Superficies Metálicas19
Terminología Básica para el Calderero
Tenacidad: Es la capacidad que tiene un material de
soportar o adsorber impactos y deformarse
plásticamente antes de fracturarse.
Ductilidad: Es la capacidad que tiene un material de
deformarse plásticamente, bajo condiciones de
esfuerzos de fusión.
Maleabilidad: Es la capacidad que tienen los
materiales para ser deformados plásticamente, bajo un
proceso de fabricación.
Dureza: Resistencia que tiene un material al ser
penetrado por otro.
Alotropía: Fenómeno reversible mediante el cual
ciertos metales pueden existir, en más de una
estructura cristalina. Si no es reversible el fenómeno
se llama “polimorfismo”
Plasticidad: Es la propiedad que tiene un material de
ser deformado periódicamente, al haber sido excedida
su capacidad elástica.
Elasticidad: Es la capacidad que tienen los materiales
de permitir que los átomos, recuperen su posición de
equilibrio cuando se retiran las fuerzas expuestas.
FASE E INTERPRETACIÓN
Un sistema de aleaciones es la unión de dos o más
metales en todas sus combinaciones posibles, es
decir, considerando todas las concentraciones
posibles del metal A con el metal B.
Un diagrama de fase es un esquema que muestra las
fases y sus composiciones en cada temperatura y
composición de la aleación. Cuando en la aleación
sólo están presentes dos elementos se puede elaborar
un diagrama de fases binario.
Cada fase tiene una composición expresada en
porcentajes de cada uno de los elementos, expresado
en peso.
La curva superior en el diagrama es la temperatura de
líquidos para las distintas aleaciones. Esto significa
que la aleación debe calentarse por encima de la
temperatura acotada por líquidos para hacerla
Trazado sobre Superficies Metálicas20
completamente líquida y que empezará a solidificarse
cuando se la enfríe hasta la temperatura marcada por
líquidos.
La temperatura de sólidos es generalmente la curva
inferior. Una aleación no estará totalmente sólida sino
hasta que se enfríe por debajo de la temperatura de
sólidos.
La diferencia de temperatura entre líquidos y sólidos
se denomina rango de solidificación. Dentro de este
rango coexistirán dos fases: una líquida y otra sólida.
El diagrama de fases es muy útil cuando se desea
saber que fases están presentes a cierta temperatura,
en el momento de diseñar un proceso de fabricación
para un producto metálico.
Varias combinaciones de dos elementos producen
diagramas de fase complejos que contienen
reacciones que implican tres fases independientes.
Existen cinco reacciones de tres fases de mayor
importancia en los diagramas binarios y son: eutéctica,
peritéctica, monotéctica, eutectoide y peritectoide.
Las reacciones eutécticas, peritéctica y monotéctica
forman parte del proceso de solidificación. Las
aleaciones que se utilizan para fundición o soldadura
aprovechan el bajo punto de fusión de la reacción
eutéctica. El diagrama de fases de las aleaciones
monotécticas tiene un domo llamado zona de
miscibilidad, en donde coexisten dos fases líquidas..
Las reacciones peritécticas conducen a la
solidificación fuera de equilibrio y a la segregación.
Las reacciones eutectoide y peritectoide son
exclusivas del estado sólido. La reacción eutectoide
forma la base del tratamiento térmico de varios
sistemas de aleaciones, incluyendo el acero. La
reacción peritectoide es extremadamente lenta y
produce indeseables estructuras fuera de equilibrio.
Fase acuosa: una solución rica de lixiviación, es la
fase portadora del metal, usualmente se le denomina
PLS (pregnant leaching solution), usado en proceso de
SX.
Fase extracto: fase relacionada con la fase orgánica
en procesos de SX.
Trazado sobre Superficies Metálicas21
Fase orgánica: el reactivo extractante disuelto en un
diluyente orgánico, usado en proceso de SX.
Fases líquidas: es la zona en que se reúnen los
elementos en estado líquido.
Deformación de los Metales
Son cambios que experimentan los materiales para
ser deformados plásticamente bajo un proceso
determinado bien sea manual o mecánico.
TIPOS
Deslizamiento: Es el movimiento de un plano sobre
otro, en otras palabras la deformación por
movimientos de dislocaciones se basa además en
que durante el proceso se crean dislocaciones en el
interior de los granos y que, si cada una de ellas
requiere de cierto esfuerzo para moverse, a medida
que se deforma se requerirá más energía, entendida
como esfuerzo para poder seguir deformando.
Así mismo las dislocaciones se acumulan entre si, de
la misma forma como un choque en una autopista
tranca el tránsito, por lo que debido a esto aumentará
los requerimientos de esfuerzo para poder deformar
más a la red cristalina.
Maclado: Es un proceso de deformación a elevadas
velocidades que esta determinada por la velocidad del
sonido; las maclas no endurece el material tanto como
las dislocaciones puesto que guardan coherencia con
la red cristalina vecina, por lo que las dislocaciones
podrán moverse a través de ellas sin mucho esfuerzo.
La deformación por maclado es común en los
Metales con estructura cristalina hexagonal compacta
(HCP) y cúbica centrada en el cuerpo (BCC).
Las deformaciones por maclado son, al igual que el
caso de las dislocaciones, difícil de seguir al
microscopio, debido a que ocurre a la velocidad del
sonido en el material, lo que hace imposible estudiar
su evolución.
Deformación frío y caliente: Al deformar un material
lo endurecemos, pero al calentarlo lo ablandamos; se
podría pensar en la existencia de una temperatura
para la cual el endurecimiento que logramos del
Trazado sobre Superficies Metálicas22
material, a través de la deformación plástica que le
aplicamos, es contrarestado en endurecimiento por la
recristalización del grano que nuclea y crece al ser
calentada la pieza.
Esta temperatura existe de hecho y es típica de cada
material, si se deforma un material por encima de ella,
decimos que se está trabajando en caliente, mientras
que si el proceso ocurre a una temperatura menor se
está trabajado en frío.
Estructura cristalina: Es el ordenamiento atómico
que se observa en los metales a distintas
temperaturas. Algunos tipos de ordenamientos
atómicos más conocidos son:
w FCC (Cúbicas centrada en las caras): Esta
estructura cristalina se encuentra entre una rango
de temperatura comprendida entre 910 º C y
1.400 º C.
w BCC (Cúbicas Centrada en el cuerpo) estructura
cristalina que se encuentra entre un rango de
temperatura comprendida entre 1.400 º C y
1.539 º C.
w HCP (Hexagonal Compacta): Esta estructura
cristalina se presenta comúnmente en aquellos
materiales en que se observa la formación por
maclado.
Diagrama de Fases
Con representaciones gráficas de las fases que están
presentes en un sistema de materiales a varias
temperaturas, presiones y composiciones. La
Trazado sobre Superficies Metálicas23
mayoría de los diagramas de fase han sido
construidos según condiciones de equilibrio
(condiciones de enfriamiento lento), siendo utilizadas
por ingenieros y científicos para entender y predecir
muchos aspectos del comportamiento de los
materiales. Los diagramas de fases más comunes
involucran temperatura versus composición.
A menudo, en una aleación a una temperatura en
particular interesa saber qué fases están presentes. Si
se planea fabricar una pieza por fundición, debe
quedar seguro que inicialmente todo el metal esté
líquido; si se planea efectuar un tratamiento térmico de
un componente, se debe procurar que durante el
proceso no se forme líquido. El diagrama de fases
puede ser tratado como un mapa de carreteras; si se
sabe cuáles son las coordenadas, temperatura y
composición de la aleación, se podrán determinar las
fases presentes.
La información que se puede obtener de los
diagramas de fase es:
1. Conocer que fases están presentes a diferentes
composiciones y temperaturas bajo condiciones de
enfriamiento lento (equilibrio).
2. Averiguar la solubilidad, en el estado sólido y en
el equilibrio, de un elemento (o compuesto) en
otro.
3. Determinar la temperatura a la cual una
aleación enfriada bajo condiciones de equilibrio
comienza a solidificar y la temperatura a la
cual ocurre la solidificación.
4. Conocer la temperatura a la cual comienzan a
fundirse diferentes fases.
Propiedades de los Metales
PROPIEDADES FÍSICAS
Los metales muestran un amplio margen en sus
propiedades físicas. La mayoría de ellos son de color
grisáceo, pero algunos presentan colores distintos; el
bismuto (Bi) es rosáceo, el cobre (Cu) rojizo y el oro
Trazado sobre Superficies Metálicas24
(Au) amarillo. En otros metales aparece más de un
color, y este fenómeno se denomina pleocroismo.
Otras propiedades serían:
a. Densidad: relación entre la masa del volumen
de un cuerpo y la masa del mismo volumen de
agua.
b. Estado físico: todos son sólidos a temperatura
ambiente, excepto el Hg.
c. Brillo: reflejan la luz.
d. Maleabilidad: capacidad de lo metales de
hacerse láminas.
e. Ductilidad: propiedad de los metales de
moldearse en alambre e hilos.
f. Tenacidad: resistencia que presentan los
metales a romperse por tracción.
g. Conductividad: son buenos conductores de
electricidad y calor.
PROPIEDADES MECÁNICAS
Son aquellas que expresan el comportamiento de los
metales frente a esfuerzos o cargas que tienden a
alterar su forma.
a.- Resistencia: Capacidad de soportar una carga
externa si el metal debe soportarla sin romperse se
denomina carga de rotura y puede producirse por
tracción, por compresión, por torsión o por
cizallamiento, habrá una resistencia a la rotura
(kg/mm²) para cada uno de estos esfuerzos.
b.- Dureza: Propiedad que expresa el grado de
deformación permanente que sufre un metal bajo la
acción directa de una carga determinada. Los ensayos
más importantes para designar la dureza de los
metales, son los de penetración, en que se aplica un
penetrador (de bola, cono o diamante) sobre la
superficie del metal, con una presión y un tiempo
determinados, a fin de dejar una huella que depende
de de la dureza del metal, los métodos más utilizados
son los de Brinell, Rockwell y Vickers.
c.- Elasticidad: Capacidad de un material elástico
para recobrar su forma al cesar la carga que lo ha
deformado. Se llama límite elástico a la carga máxima
que puede soportar un metal sin sufrir una
deformación permanente. Su determinación tiene gran
importancia en el diseño de toda clase de elementos
Trazado sobre Superficies Metálicas25
mecánicos, ya que se debe tener en cuenta que las
piezas deben trabajar siempre por debajo del límite
elástico, se expresa en Kg/mm².
d.- Plasticidad: Capacidad de deformación
permanente de un metal sin que llegue a romperse.
e.- Tenacidad: Resistencia a la rotura por esfuerzos
de impacto que deforman el metal. La tenacidad
requiere la existencia de resistencia y plasticidad.
f.- Fragilidad: Propiedad que expresa falta de
plasticidad, y por tanto, de tenacidad. Los materiales
frágiles se rompen en el límite elástico, es decir su
rotura se produce espontáneamente al rebasar la
carga correspondiente al límite elástico.
g.- Resiliencia: Resistencia de un metal a su rotura
por choque, se determina en el ensayo Charpy.
h.- Fluencia: Propiedad de algunos metales de
deformarse lenta y espontáneamente bajo la acción de
su propio peso o de cargas muy pequeñas. Esta
deformación lenta, se denomina también creep.
i.- Fatiga: Si se somete una pieza a la acción de
cargas periódicas (alternativas o intermitentes), se
puede llegar a producir su rotura con cargas menores
a las que producirían deformaciones.
PROPIEDADES QUÍMICAS
Para determinar la composición de cada una de las
fases a una temperatura deseada, se debe proseguir
de la siguiente forma:
1. Trazar por la temperatura deseada una línea
horizontal que corte a las líneas de la solubilidad
(en este caso la línea a-b).
2. En los puntos a y b trazamos líneas verticales que
corten el eje de las abcisas (composiciones); el
punto (a) así proyectado nos dará la composición
de la fase.
Trazado sobre Superficies Metálicas26
Regla de la palanca: Finalmente, el interés se enfoca
en las cantidades relativas de cada fase, presentes
dentro de la aleación. Estas cantidades normalmente
se expresan como porcentaje del peso (% peso).
En regiones de una sola fase, la cantidad de la fase
simple es 100%. En regiones bifásicas, sin embargo,
se deberá calcular la cantidad de cada fase. Una
técnica es hacer un balance de materiales.
Para calcular las cantidades de líquido y de sólido, se
construye una palanca sobre la isoterma con su punto
de apoyo en la composición original de la aleación
(punto dado). El brazo de la palanca, opuesto a la
composición de la fase cuya cantidad se calcula se
divide por la longitud total de la palanca, para obtener
la cantidad de dicha fase.
En general la regla de la palanca se puede escribir de
esta forma:
Porcentaje de fase = brazo opuesto de palanca x 100 Longitud total de la isoterma
Se puede utilizar la regla de la palanca en cualquier
región bifásica de un diagrama de fases binario. En
regiones de una fase no se usa el cálculo de la regla
de la palanca puesto que la respuesta es obvia (existe
un 100% de dicha fase presente).
DIAGRAMA ALOTRÓPICO DEL HIERRO PURO
El mismo permite identificar el cambio de la estructura
cristalina del hierro a distinta temperatura.
Trazado sobre Superficies Metálicas27
DIAGRAMA HIERRO CARBONO
La adición de elementos de aleación al hierro influye
en las temperaturas a que se producen las
transformaciones alotrópicas. Entre estos elementos,
el más importante es el carbono.
El diagrama hierro-carbono, aun cuando teóricamente
representa unas condiciones metastables, se puede
considerar que en condiciones de calentamiento y
enfriamiento relativamente lentas representa cambios
de equilibrio.
En el diagrama aparecen tres líneas horizontales, las
cuales indican reacciones isotérmicas. La parte del
diagrama situada en el ángulo superior izquierdo de la
figura se denomina región delta. En ella se reconocerá
la horizontal correspondiente a la temperatura de
1493ºC como la típica línea de una reacción
peritéctica. La ecuación de esta reacción puede
escribirse en la forma.
La máxima solubilidad del carbono en el hierro delta
(de red cúbica centrado en el cuerpo) es 0,10 % de C,
mientras que el Fe gamma (de red cúbica centrado en
las caras) disuelve al carbono en una proporción
mucho mayor. En cuanto al valor industrial de esta
región es muy pequeño ya que no se efectúa ningún
tratamiento térmico en este intervalo de temperaturas.
Trazado sobre Superficies Metálicas28
La siguiente línea horizontal corresponde a una
temperatura de 1129ºC, esta temperatura es la de
solidificación del eutéctico y la reacción que en ella se
desarrolla es:
La mezcla eutéctica, por lo general, no se ve al
microscopio, ya que a la temperatura ambiente la fase
gamma no es estable y experimenta otra
transformación durante el enfriamiento.
La última línea horizontal, se presenta a los 722ºC,
esta línea corresponde a la temperatura de formación
del eutectoide, y al alcanzarse en un enfriamiento
lento la fase gamma debe desaparecer. La ecuación
de la reacción eutectoide que se desarrolla puede
expresarse por:
En función del contenido de carbono suele dividirse el
diagrama de hierro-carbono en dos partes: una que
comprende las aleaciones con menos del 2 % de
carbono y que se llaman aceros, y otra integrada por
las aleaciones con más de un 2 % de carbono, las
cuales se llaman fundiciones.
A su vez, la región de los aceros se subdivide en otras
dos: una formada por los aceros cuyo contenido en
carbono es inferior al correspondiente a la
composición eutectoide (0,77 %C) los cuales se
llaman aceros hipoeutectoides, y la otra compuesta
por los aceros cuyo contenido se encuentra entre 0,77
y 2 %, y que se conocen por aceros hipereutectoides.
Trazado sobre Superficies Metálicas29
Aleaciones
ACERO
El acero es una aleación de hierro y carbono; El
carbono puede existir en solución sólida o bien puede
estar formado por carburo de hierro (Fe3C).
El carbono puede existir en la austenita como
elemento intersticial en solución sólida hasta
contenidos de 2%, dependiendo de la temperatura.
En la austenita el hierro se aloja en los sitios
intersticiales de la estructura CCC (cúbica central),
Que son un poco más pequeños que el propio átomo
de carbono, por lo que se tiene una distorsión de la
estructura.
En la ferrita el carbono también se aloja en los sitios
intersticiales, pero éstos son considerablemente más
pequeños que el átomo de carbono y se produce
una fuerte distorsión.
Este hecho limita la cantidad de carbono que pueda
existir en solución sólida intersticial en el hierro a
grandes temperatura.
TIPOS DE ACERO
w Carbono: El acero al carbono es una aleación
de composición química compleja. Además de hierro,
cuyo contenido puede oscilar entre 97,0-99,5%-, hay
en él muchos elementos cuya presencia se debe a los
procesos de su producción (manganeso y silicio), a la
dificultad de excluirlos totalmente del metal (azufre,
fósforo, oxígeno, nitrógeno e hidrógeno) o a
circunstancias casuales (cromo, níquel, cobre y otros).
En tal sentido, el aumento del contenido de carbono en
el acero eleva su resistencia a la tracción, incrementa
el índice de fragilidad en frío y hace que disminuya la
tenacidad y la ductilidad.
Los aceros se clasifican teniendo en cuenta sus
propiedades y utilización, en tres grandes grupos:
aceros de construcción, aceros de herramientas y
aceros inoxidables.
Trazado sobre Superficies Metálicas30
w Inoxidable: Los Aceros Inoxidables son una
gama de aleaciones que contienen un mínimo de 11%
de Cromo. El Cromo forma en la superficie del acero
una película pasivante, extremadamente delgada,
continua y estable. Esta película deja la superficie
inerte a las reacciones químicas. Esta es la
característica principal de resistencia a la corrosión de
los aceros inoxidables.
Los aceros inoxidables contienen cromo, níquel y otros
elementos de aleación, que los mantienen brillantes y
resistentes a la herrumbre y oxidación a pesar de la
acción de la humedad o de ácidos y gases corrosivos.
Algunos aceros inoxidables son muy duros; otros son
muy resistentes y mantienen esa resistencia durante
largos periodos a temperaturas extremas. Debido a
sus superficies brillantes, en arquitectura se emplean
muchas veces con fines decorativos. El acero
inoxidable se utiliza para las tuberías y tanques de
refinerías de petróleo o plantas químicas, para los
fuselajes de los aviones o para cápsulas espaciales.
También se usa para fabricar instrumentos y equipos
quirúrgicos, o para fijar o sustituir huesos rotos, ya que
resiste a la acción de los fluidos corporales. En
cocinas y zonas de preparación de alimentos los
utensilios son a menudo de acero inoxidable, ya que
no oscurece los alimentos y pueden limpiarse con
facilidad.
El extenso rango de propiedades y características
secundarias, presentes en los aceros inoxidables
hacen de ellos un grupo de aceros muy versátiles.
La selección de los aceros inoxidables puede
realizarse de acuerdo con sus características:
o Resistencia a la corrosión y a la oxidación a
temperaturas elevadas. Propiedades mecánicas
del acero.
o Características de los procesos de
transformación a que será sometido.
o Costo total (reposición y mantenimiento)
CLASIFICACIÓN DE LOS ACEROS INOXIDABLES
w Aceros aleados: Estos aceros contienen un
proporción determinada de vanadio, molibdeno y otros
elementos, además de cantidades mayores de
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manganeso, silicio y cobre que los aceros al carbono
normales. Estos aceros de aleación se pueden
subclasificar en:
Estructurales
Son aquellos aceros que se emplean para
diversas partes de máquinas, tales como
engranajes, ejes y palancas. Además se
utilizan en las estructuras de edificios,
construcción de chasis de automóviles,
puentes, barcos y semejantes. El contenido
de la aleación varía desde 0,25% a un 6%.
ParaHerramientas
Aceros de alta calidad que se emplean en
herramientas para cortar y modelar metales
y no-metales. Por lo tanto, son materiales
empleados para cortar y construir
herramientas tales como taladros,
escariadores, fresas, terrajas y machos de
roscar.
Especiales
Los Aceros de Aleación especiales son los
aceros inoxidables y aquellos con un
contenido de cromo generalmente superior al
12%. Estos aceros de gran dureza y alta
resistencia a las altas temperaturas y a la
corrosión, se emplean en turbinas de vapor,
engranajes, y ejes.
w Aceros de baja aleación ultrarresistentes:
Esta familia es la más reciente de las cuatro grandes
clases de acero. Los aceros de baja aleación son más
baratos que los aceros aleados convencionales ya que
contienen cantidades menores de los costosos
elementos de aleación. Sin embargo, reciben un
tratamiento especial que les da una resistencia mucho
mayor que la del acero al carbono. Por ejemplo, los
vagones de mercancías fabricados con aceros de baja
aleación pueden transportar cargas más grandes
porque sus paredes son más delgadas que lo que
sería necesario en caso de emplear acero al carbono.
Además, como los vagones de acero de baja aleación
pesan menos, las cargas pueden ser más pesadas. En
la actualidad se construyen muchos edificios con
estructuras de aceros de baja aleación. Las vigas
pueden ser más delgadas sin disminuir su resistencia,
logrando un mayor espacio interior en los edificios.
PROPIEDADES DEL ACERO
Los aceros inoxidables tienen una resistencia a la
corrosión natural que se forma automáticamente, es
decir no se adiciona. Tienen una gran resistencia
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mecánica, de al menos dos veces la del acero al
carbono, son resistentes a temperaturas elevadas y a
temperaturas criogénicas. Son fáciles de transformar
en gran variedad de productos y tiene una apariencia
estética, que puede variarse sometiendo el acero a
diferentes tratamientos superficiales para obtener
acabado a espejo, satinado, coloreado, texturizado,
entre otros.
Mecánicas del Acero
• Resistencia al desgaste: Es la resistencia que ofrece
un material a dejarse erosionar cuando esta en
contacto de fricción con otro material.
• Tenacidad: Es la capacidad que tiene un material de
absorber energía sin producir Fisuras (resistencia al
impacto).
• Maquinabilidad: Es la facilidad que posee un material
de permitir el proceso de mecanizado por arranque de
viruta.
• Dureza: Es la resistencia que ofrece un acero para
dejarse penetrar. Se mide en unidades BRINELL (HB)
ó unidades ROCKWEL C (HRC), mediante test del
mismo nombre
CALIBRE DE LÁMINAS
Son aquellas que están referidas a los distintos
espesores de láminas y planchas que se encuentran
en el mercado. De acuerdo a las especificaciones las
láminas y planchas que existen en el mercado son:
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NORMAS APLICADAS A LA CALDERERÍA
Normas Covenin (Comité Venezolano deNormas Industriales)
Es el organismo encargado de programar y coordinar
las actividades de normalización y calidad en el país.
Para llevar a cabo el trabajo de elaboración de
normas, COVENIN constituye comités y comisiones
técnicas de normalización, donde participan
comisiones gubernamentales y no gubernamentales
relacionadas con un área específica.
Las normas que se aplican en esta área son:
w 2517-98: ISO 8323-85: Contenedores de carga
aire-superficie.
w 0813-89: Materiales ferrosos. Fundiciones férreas.
w 0803-89: Aceros. Definiciones y clasificación.
w 3029-93: Láminas de acero de aleación cromo
molibdeno para la fabricación de recipientes de
presión.
Normas AISI (Instituto Americano del Hierro y elAcero)
Normas SAE (Sociedad de IngenierosAutomotrices)
Normas ASTM (Sociedad americana de ensayosde materiales)
Normas ASME (Sociedad americana de ingenierosmecánicos)
NOTA: Investiga sobre las Diferentes Normas aplicadas
a la calderería en:
:www.monografias.com/trabajos/aceros/aceros.shtml -
30k - 27 Sep 2005,
http://www.latimer.com.ar/legisutil/legis-2001-1/res_403-
2001_me.htm
http://www.google.co.ve/search?hl=es&q
http://www.astm.org/FAQ/whatisaastmspanish_index.html
Trazado sobre Superficies Metálicas 35
GLOSARIO
& Acero: Es básicamente una aleación de hierro y
carbono, donde el % de carbono es igual o menor
a 2,11%.
& Aleación: Es la combinación de dos o más
elementos, de los cuales al menos uno debe ser un
metal.
& Aleación ferrosa: Es aquella donde el elemento
principal es el hierro.
& Aleación no ferrosa: Es aquella donde el
elemento principal no es el hierro.
& Alotropía: Es la propiedad de los materiales de
modificar su forma cristalina por cambios de
temperatura.
& Carbono como elemento químico: es un
elemento químico de número atómico 6 y símbolo
C. Es sólido a temperatura ambiente. Dependiendo
de las condiciones de formación puede encontrarse
en la naturaleza en distintas formas alotrópicas,
carbono amorfo y cristalino en forma de grafito o
diamante.
& Elasticidad: Propiedad que tienen los materiales
de recobrar la forma y dimensiones primitivas
cuando cesa el esfuerzo que causo tal
deformación.
& Eutectoide: Contenido de carbono del 8%
microestructura todo perlita.
& Esfuerzo: Es la carga aplicada sobre un cuerpo
por unidad de área.
& Hiper-eutectoides: Contenido de carbono mayor
al 0,8 por menor al 2,11% micro estructura perlita +
cementita.
& Hipo-eutectoide: Contenido de carbono menor al
0,8% micro-estructura de perrita y perlita.
& Metalurgia: Es la ciencia y tecnología de los
metales.
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& Plasticidad: Propiedad que tienen los materiales,
de adquirir deformaciones permanentes bajo la
acción de un esfuerzo externo.
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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Manual de Adiestramiento Basico. Caracas
Venezuela.
Aloia D´, G. (1999). Ciencias de los Mteriales,
Publicación Instituto Universitario de Tecnología
I.U.T.E, La Victoria Estado Aragua, Venezuela.
Avnen (1988) Introducción a la Metalurgia Fisica. 2da
Edición. McGraw Hill, México.
Casillas A. L. (1982). Maquinas. Ediciones
Hispanoamericana.
Hénriquez J. (2005). Guía Técnica de Soldadura
Eléctrica al Arco.
Instituto Nacional de Cooperación Educativa (1978).
Lectura e Interopretacion de Planos. Caracas,
Venezuela.
Instituto Nacional de Cooperación Educativa (1978).
Manual del Calderero Trazador. Edición 2da.
Caracas, Venezuela.
Mc Graw - Hill (1989). Manual de Soldadura. 3ra
Edición.
Infoacero (2000). El Acero. C.A.P. S.A. Chile. Extraído
el 28 abril 2005 de:
http://www.infoacero.cl/acero/que_es.htm
Yahoo .com (2005). Ecuaciones simples. Extraído el
29 abril 2005 de:
http://www.sapiens.ya.com/geolay/pagehtm/algeb0
6.htm
Altavista com. Extraído el 29 abril 2005 de: 2005
.http://www.interelectron.com/apuntes/materiales_n
oferricos.doc
Clasificación de los metales no ferrosos
http://html.rincondelvago.com/clasificacion-de-los-
metales-no-ferricos.html
Fases de Interpretación de los Metales
http://www.mailxmail.com/curso/excelencia/ciencia
materiales/capitulo10.htm