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MANUAL DE PRÁCTICAS DE CORROSION DE MATERIALES ESTRUCTURALES PROGRAMA EDUCATIVO: Ingeniería en Ciencia delos Materiales


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1 1 de 54 Dirección Académica DE M.A.D.N. RICARDO REYES-MÁRQUEZ HERNÁNDEZ 1 de 22 DE CORROSION DE MATERIALES ESTRUCTURALES PROGRAMA EDUCATIVO: Ingeniería en Ciencia delos Materiales Calkiní, Campeche, (Mes y Año) Revisó Aprobó Autorizó Dr. Felipe Augusto Carrillo Sánchez Dr. Emilio Pérez Pacheco Dr. Miguel Ángel Cohuo Ávila

2 2 de 54 ÍNDICE CONCEPTO PÁGINAS PRESENTACIÓN... 2 PRACTICA NUMERO 1 ELABORACION DE CRIBAS... 4 PRACTICA NUMERO 2 DENSIDAD APARENTE... 7 PRACTICA 3: PRUEBA DE GRANULOMETRÍA... 9 PRACTICA NUMERO 4 PRUEBA DE HUMEDAD PRACTICA NUMERO 5 DOSIFICACION Y VACIADO DE UNA MEZCLA PRESENTACIÓN El alcance de este manual de prácticas es para desarrollar el conocimiento básico en mezclas cementicias su constitución dosificación y control de las propiedades En especial énfasis se pretende el de lograr las mejores condiciones físicas y químicas que permitan la preservación de toda los componentes de material estructural, tanto acero como mezcla cementicia. El cemento se elabora a partir de una mezcla de materiales que aportan sus principales componentes, Cal, Sílice, Alúmina, óxidos de Hierro. L roca caliza y la arcilla son las materias primas por excelencia. La primera aporta CaO oxido de calcio y la segunda aporta Alúmina y óxidos de hierro. También pueden usarse otras materias primas como pizarra creta, conchas y magma calcárea OBJETIVO GENERAL Al término de la materia y sus prácticas el alumno conocerá las bases de dosificación de mezclas y su importancia en el costo propiedades finales y comportamiento desde el punto de vista de la corrosión SEGURIDAD

3 3 de 54 No existen condiciones especiales para el proceso de elaboración de la mayoría de las practicas excepto el de propiedades mecánicas donde se pretende evitar, que algún material sea proyectado hacia la persona que opera el equipo por lo que se deberá contar con; -Careta, Guantes Botas, (solo el personal que opera la maquina)

4 4 de 54 PRACTICA NUMERO 1 ELABORACION DE CRIBAS -INTRODUCCIÓN En esta práctica se pretende elaborar una criba con distintos tamaños de espaciamiento entre un alambre de otro, para así tener distintos tamaños de grano que permitan sus separación, cuya finalidad es obtener la distribución por tamaño de las partículas presentes en una muestra de suelo. Estas cribas se utilizaran con el fin de obtener una elevada eficacia en la operación de tamizado, obteniendo tamaños más finos. De igual manera nos permitirá la obtención de una mayor exactitud de la selección de tamaños y un aumento de la capacidad por unidad de área de las partículas. -LUGAR Taller de máquinas pesadas -SEMANA DE EJECUCIÓN Primera semana Semana 1 - MATERIAL Y EQUIPO 1 Tabla de 3 mts 1 tabla de 62x15.5 cm 1 rollo de Alambre 1 rollo de Cordel Clavos 1 Regla 1 Lija 1 Tijera 1 Cuter 1 Martillo 4

5 5 de 54 1 pinza 2 Seguetas 1 Serrucho 1 Flexometro -DESARROLLO DE LA PRÁCTICA 1. Se dividirá la tabla en 8 partes con 15.5 cm cada uno y con de altura de 3 cm, y por otro lado para la base interior 8 partes de 12.5 con altura de 3 cm. 2. Después del trazado se cortan para obtener piezas de madera de diferentes tamaños 3. La tabla de 62 cm se dividirá en 4 partes iguales, cada parte medirá cm y tendrá una altura de 1.5 cm. Esta tabla nos servirá como base para sostener las tablas cortadas anteriormente. 4. Seguidamente en el cuadro de 15.5x15.5 cm que se usara como base se colocara 2 piezas de 15.5x3.5 cm en lados opuestos cada uno, para que así queden una frente a la otra, y de igual manera entre los dos piezas anteriores se colocara la de 12.5x3 cm, para así obtener un cuadro de 15.5x5 cm. 5. Y seguir con los pasos anteriores para obtener 3 cuadros iguales 6. Una vez obtenida el cuadro con ayuda de una regla se trazara el espaciamiento para la colocación del alambre y así tener una criba. 7. el primer cuadro tendrá un espaciamiento de 4 mm, para esto se trazó sobre la parte superior de la tabla un espaciamiento de 4.2 mm cada uno. 8. Una vez trazado todo el cuadro en la parte superior, se prosiguió a cortar con una segueta cada espacio trazado. 9. Posteriormente se colocan los clavos a un costado del cuadro. 10. Una vez colocado los clavos, se prosigue a colocar el alambre en cada espacio y enrollarlo con ayuda de una pinza en un clavo, posteriormente se prosigue a martillar para apretar el alambre. 11. Se prosigue a colocar otro alambre en cada espacio y así, seguidamente hasta obtener líneas paralelas con espaciamiento de 4 mm. 12. Se realizara lo mismo con el otro lado del cuadro para obtener líneas paralelas y así tener un cuadro de espaciamiento entre alambre de 4x4 mm. 5

6 6 de Se repiten los 5 pasos anteriores para elaboración de otra criba pero con un espaciamiento de 3.5x3.5 mm, una de 2.75x2.75 mm y una de 1.18 mm. EVALUACIÓN Y RESULTADOS criba largo ancho altura Espaciamiento entre alambre mm mm mm mm -REFERENCIAS 6

7 7 de 54 MichaelF Asby & David R H Jones Engineering Materias International Series on Materials Science and Technology PRACTICA NUMERO 2 DENSIDAD APARENTE -INTRODUCCIÓN. La densidad aparente se define como la masa de material por unidad de volumen [g./ cm-3] o [t/.m- 3]. Describe la compactación del material granulado, representando la relación entre sólidos y espacio poroso. Es una forma de evaluar la resistencia del suelo a la elongación de las raíces. También se usa para convertir datos expresados en concentraciones a masa o volumen, cálculos muy utilizados en fertilidad y fertilización de cultivos extensivos. Cuando se aplica a los materiales de construcción se denomina densidad aparente por que se induce en el espacio poroso. Los cambios en la porosidad reflejan valores de densidad aparente variable como regla, tiene un valor máximo en el suelo de textura a por que tienden a menor porosidad, aun cuando el tamaño de los poros es grande. Inversamente, el espacio poroso de un material con textura fina tiende a ser mayor y por lo tanto su Densidad Aparente, baja. La importancia de esta determinación se debe que está muy relacionada con: a) La velocidad de infiltración de agua en el material. b) La porosidad total del material. c) La capacidad de retención de agua por el material. d) Calcular la masa de capa arable del material. e) Con la porosidad, estima el grado de compactación del material. 7

8 8 de 54 f) Calculo del peso de una capa del material. El valor de la densidad aparente se determina dividiendo la masa en gramos de una muestra de suelo secada en estufa entre su volumen en mililitros. La colección de la muestra se debe hacer con cuidado de no alterar la estructura natural del suelo. La densidad real de un material depende principalmente de la composición y cantidad de minerales. La densidad de la parte mineral de un suelo es mayor que la de la materia orgánica porque contiene cuarzo, feldespato, mica y óxidos de fierro como la magnetita y la hematita. La porosidad representa la parte de suelo ocupada por aire y vapor de agua de una muestra de suelo está dado por la relación del volumen total de los poros entre el volumen total de la muestra de suelo. -LUGAR: Laboratorio de pruebas Mecánicas -SEMANA DE EJECUCIÓN Semana 2 - MATERIAL Y EQUIPO Balanza granataria con aproximación de 0.01 g Estufa para secar suelo a 110 C Barrena de muestreo. Cilindros de acero inoxidable de 100 cc con tapas herméticas Platos de aluminio. -DESARROLLO DE LA PRÁCTICA 1.- Es necesario realizar un mínimo de tres repeticiones para obtener un valor representativo. 2.- Seleccione la superficie de material a muestrea. 3.- Se introduce la barrena con el cilindro, teniendo cuidado de no compactar el suelo y tener un volumen conocido con la estructura de campo. 4.- Selle herméticamente el cilindro para que no haya pérdida de humedad, y péselo. 8

9 9 de La muestra se lleva a secar en estufa (110 C) durante 24 horas o hasta peso constante, y determine la humedad. También, determine el volumen del cilindro midiendo el diámetro y la altura del mismo (medidas internas). 6.- Se expresa en gramos por centímetro cúbico (g /cm-3). - EVALUACIÓN Y RESULTADOS El alumno deberá entregar los siguientes materiales para su evaluación 1.- Mapas conceptuales donde se resume el funcionamiento del equipo. 2.- Calculo de la densidad aparente. 3. Atreves de este ensayo de densidad aparente se va a conocer la compactación del material -REFERENCIAS MichaelF Asby & David R H Jones Engineering Materials International Series on Materials Science and Technology -ANEXOS PRACTICA 3: PRUEBA DE GRANULOMETRÍA -INTRODUCCIÓN El estudio de la granulometría de los agregados ha ocupado un importante lugar dentro de las primeras investigaciones realizadas sobre el concreto. El 9

10 10 de 54 proporcionamiento o dosificación de los agregados finos y gruesos para producir mezcla de la más alta compacidad y, por ende, más resistentes y económicas dio origen a la propuesta de numerosas curvas prototipo o ideales. En el análisis de la compacidad se ha estimado que los agregados de similar dimensión producen el mayor número de vacíos, mientras que de existir una determinada diferencia entre los tamaños su acomodo se produce con la máxima compacidad. La elección de una serie granulométrica debe efectuarse de acuerdo con el tamaño máximo del agregado, asegurando un adecuado trabajo, de manera que el concreto pueda ser consolidado sin exigir demasiado trabajo mecánico. 10

11 11 de 54 -OBJETIVOS Conocer los requisitos de gradación y calidad del agregado grueso para uso en el concreto Determinar el porcentaje de paso de los diferentes tamaños del agregado y con estos datos construir su curva granulométrica Calcular si el agregado se encuentra dentro de los límites para el diseño de mezcla Determinar mediante el análisis de tamizado la gradación que existe en una muestra de agregados Conocer el procedimiento para la selección del agregado en el diseño de mezcla para elaborar un concreto de buena calidad -LUGAR Taller de máquinas pesadas -SEMANA DE EJECUCIÓN Semana 3 - MATERIAL Y EQUIPO Cribas de 4mm, 3.5mm, 2.75mm y 1.18mm Polvo grueso Balanza granataria -DESARROLLO DE LA PRÁCTICA 11

12 12 de Pesar en la balanza granataria el polvo grueso. 2. Pesar en la balanza cada una de las cribas 3. Comenzar a tamizar el polvo en cada una de las cribas 4. Pesar cada una de las cribas después del tamizado con el material retenido 5. Calcular la diferencia del peso inicial con el obtenido 6. Calcular el porcentaje de material retenido -REFERENCIAS MichaelF Asby & David R H Jones Engineering Materials International Series on Materials Science and Technology -ANEXO PESO INICIAL DE LA CRIBA [Kg] PESO FINAL CON MUESTRA RETENIDA [Kg] PESO RETENIDO [Kg] PORCENTAJE DE PESO RETENIDO [%] PRACTICA NUMERO 4 PRUEBA DE HUMEDAD -INTRODUCCIÓN La prueba de humedad se le realiza al concreto, para que no afecte a la prueba de la adherencia de los demás materiales. 12

13 13 de 54 Una de las causas más frecuentes de que los revestimientos producen malos resultados es la humedad. No es suficiente con garantizar simplemente que la superficie esté seca, ya que a menudo la superficie del sustrato es el punto más seco, debido a la evaporación. Actualmente, muchos sustratos revestidos del sector son porosos y pueden absorber la humedad. Es necesario medir el contenido de humedad del sustrato para reducir la posibilidad de que el revestimiento presente malos resultados posteriormente. Los sustratos de revestimientos en polvo incorporan un contenido elevado de humedad (como maderas o MDF) y generan vapor durante el proceso de secado, lo que daña el nuevo revestimiento. Otros sustratos con una alta presencia de humedad son el cemento, el cartón duro, el cartón-yeso, el yeso y los ladrillos En esta práctica el alumno fabricara un recipiente de aluminio luego pesara en una báscula y luego en un horno se meterá y luego se pesara de nuevo y se medirá cuanto es la humedad del cemento Al término de la practica el alumno, conocerá las partes más importantes y el método del calculo de la humedad de agregados. -LUGAR Taller de Máquinas pesadas -SEMANA DE EJECUCIÓN Semana 4 - MATERIAL Y EQUIPO Recipiente de aluminio Bascula Horno Polvo Fino (Agregado) Molde 13

14 14 de 54 -DESARROLLO DE LA PRÁCTICA 1.- el alumno fabricara un recipiente de aluminio que tendrá la forma cuadrada o rectangular que pueda contener 100 gr de polvo aproximadamente. 2.- Se pesara recipiente en la báscula granataria 3.- Se le introducirá 100 gr de agregado 4.- Se introducirá el recipiente más el material en un horno de secado por Al término de la hora se extraerá la mezcla y se pesara de nuevo y por diferencia tendremos el peso de la humedad del agregado. - EVALUACIÓN Y RESULTADOS Peso inicial en kg Peso final del cemento kg Diferencia Peso entre inicial y el final kg Porcentaje en diferencia en peso del concreto kg -REFERENCIAS 1_ASTM E 1907, Standard Practice for Determining Moisture-Relae- ted Acceptability of Concrete Floors to Receive Moisture-Sensitive Finishes, ASTM, West Conshohocken, PA. 14

15 15 de 54 2_Bruce Suprenant, Moisture Movement Through Concrete Slabs, Concrete Construction, November 1997 PRACTICA NUMERO 5 DOSIFICACION Y VACIADO DE UNA MEZCLA -INTRODUCCIÓN La dosificación implica establecer las proporciones apropiadas de los materiales que componen el hormigón, a fin de obtener la resistencia y durabilidad requeridas, o bien, para obtener un acabado o pegado correctos. Generalmente expresado en gramos por metro (g/m). Los agregados forman aproximadamente de 70 a 80% de la masa del concreto, por lo tanto, son los principales transmisores de los esfuerzos a que queda sujeta dicha estructura. Debido a estas razones es indispensable conocer su resistencia. Estas proporciones dependerán de cada ingrediente en particular los cuales a su vez dependerán de la aplicación particular del concreto. También podrían ser considerados otros criterios, tales como minimizar la contracción y el asentamiento o ambientes químicos especiales. Aunque se han realizado gran cantidad de trabajos relacionados con los aspectos teóricos del diseño de mezclas, en buena parte permanece como un procedimiento empírico. Y aunque hay muchas propiedades importantes del concreto, la mayor parte de procedimientos de diseño, están basados principalmente en lograr una resistencia a compresión para una edad especificada así como una trabajabilidad apropiada. 15

16 16 de 54 Además, es asumido que si se logran estas dos propiedades las otras propiedades del concreto también serán satisfactorias (excepto la resistencia al congelamiento y deshielo u otros problemas de durabilidad tales como resistencia al ataque químico). Sin embargo, antes de pasar a ver los métodos de diseño en uso común en este momento, será de mucha utilidad revisar, en más detalle, las consideraciones básicas de diseño En esta práctica se elaborará una mezcla cementitica y en base a los resultados obtenidos de las practicas anteriores añadiremos fibra, poliestireno, agua y el polvo dosificado -LUGAR Laboratorio de pruebas Mecánicas -SEMANA DE EJECUCIÓN Semana 5 - MATERIAL Y EQUIPO Bascula Moldes cilíndricos de acero para prueba de compresión de concreto ASTM Guantes Cuchara para mezcla Cemento Agua Poliestireno Polvo dosificado -DESARROLLO DE LA PRÁCTICA 1. Preparación de la práctica. a) Verifica que cuentes con el material necesario para la prueba. b) Prepara el equipo a utilizar en la práctica. 2.-se pesa las cantidades de cemento40%, fibra 15%, poliestireno10%, polvo dosificado15% y agua 20% a utilizar de acuerdo con el Moldes cilíndricos de acero para prueba de compresión de concreto ASTM 3.- verter los materiales en el molde para mezclar los componentes. 4.- vaciar la mezcla en el Moldes cilíndricos de acero para prueba de compresión de concreto ASTM 5.- esperar 60 minutos para que la mezcla solidifique 16

17 17 de 54 - EVALUACIÓN Y RESULTADOS Peso teorico Peso real cemento 450 gr gr fibra 15 gr gr poliestireno 10.0 gr gr 15 gr gr Polvo dosificado agua 1000 ml 1001 ml Volumen teorico Volumen real Cemento 0.7mt mt 3 fibra mt mt 3 Polvo dosificado mt mt 3 poliestireno mt mt 3 -REFERENCIAS MichaelF Asby & David R H Jones Engineering Materias International Series on Materials Science and Technology -INTRODUCCIÓN 17

18 18 de 54 La resistencia a la compresión de las mezclas de concreto se puede diseñar de tal manera que tengan una amplia variedad de propiedades mecánicas y de durabilidad, que cumplan con los requerimientos de diseño de la estructura. La resistencia a la compresión del concreto es la medida más común de desempeño que emplean los ingenieros para diseñar edificios y otras estructuras. La resistencia a la compresión se mide tronando probetas cilíndricas de concreto en una máquina de ensayos de compresión, en tanto la resistencia a la compresión se calcula a partir de la carga de ruptura dividida entre el área de la sección que resiste a la carga y se reporta en megapascales (MPa) en unidades SI. Los requerimientos para la resistencia a la compresión pueden variar desde 17 MPa para concreto residencial hasta 28 MPa y más para estructuras comerciales. Para determinadas aplicaciones se especifican resistencias superiores hasta de 170 MPa y más. Los resultados de las pruebas de resistencia a la compresión se usan fundamentalmente para determinar que la mezcla de concreto suministrada cumpla con los requerimientos de la resistencia especificada, ƒ c, del proyecto. Los resultados de las pruebas de resistencia a partir de cilindros moldeados se pueden utilizar para fines de control de calidad, aceptación del concreto o para estimar la resistencia del concreto en estructuras, para programar las operaciones de construcción, tales como remoción de cimbras o para evaluar la conveniencia de curado y protección suministrada a la estructura. Los cilindros sometidos a ensayo de aceptación y control de calidad se elaboran y curan siguiendo los procedimientos descritos en probetas curadas de manera estándar según la norma ASTM C31 Práctica estándar para elaborar y curar cilindros de ensaye de concreto en campo. -LUGAR Laboratorio de pruebas Mecánicas -SEMANA DE EJECUCIÓN Semana 6 - MATERIAL Y EQUIPO Moldes Cilíndricos de Acero ASTM C-39 Máquina de pruebas Universales -DESARROLLO DE LA PRÁCTICA 1.- Se desmoldan los moldes cilíndricos para pruebas de compresión 1.- Se acondicionara la máquina de ensayos para la prueba de compresión, esto es colocando las platinas para esta prueba 2.- En base a los diagramas mecánicos, eléctricos y de control del equipo, el profesor explicara el funcionamiento general del sistema 3.- En base a al instructivo del software se diseñara el proceso de ajuste y preparación de la prueba 18

19 19 de Se el ajuste de las condiciones de la la prueba de acuerdo a las siguientes parámetros celda de carga 0-50KN, velocidad de desplazamiento 10 mm/min 5.- Se colocara la probeta sobre las platinas de compresión 6.-Se Realizara el ensayo hasta la fractura y se registraran los siguientes resultados 7.- Curva carga versus desplazamiento, Valor de resistencia máxima, Tipo y caracterización de la fractura 8.- Se seleccionan y se calculan de 25 a 30 puntos de la prueba los cálculos de esfuerzo y deformación - EVALUACIÓN Y RESULTADOS El alumno deberá entregar los siguientes materiales para su evaluación 1.- Mapas conceptuales donde se resume el funcionamiento del equipo 2.- El procesamiento de datos y la curva Carga [KNw] versus Desplazamiento [mm] para producir una gráfica Esfuerzo [Nw/mm=Pa]versus Deformacion unitaria[mm/mm] -REFERENCIAS MichaelF Asby & David R H Jones Engineering Materias International Series on Materials Science and Technology Concrete Technology y A. M. Neville J.J. Brooks -ANEXOS Carga [KNw] Desplazamiento[mm] Esfuerzo [Nw/mm2] Deformación Unitaria [mm/mm] 19

20 20 de 54 Calkiní, Campeche, Julio 2016 Revisó Aprobó Autorizó Ing. Emir Loria Yah Arq. José Ramiro Horta M.A. Dr. Miguel Ángel Cohuo 20

21 21 de 54 Dirección Académica DE M.A.D.N. RICARDO REYES-MÁRQUEZ HERNÁNDEZ 2 de 22 ÍNDICE CONCEPTO PÁGINAS PRESENTACIÓN OBJETIVO GENERAL....3 SEGURIDAD PRÁCTICA No. 1 CONOCIMIENTO GENERAL DEL FUNDIDOR...4 PRACTICA No. 2 CONOCIMIENTO GENERAL DE LOS MOLDES PARA FUNDICION..11 PRÁCTICA No. 3 PROCESO DDE FUNDICION PRACTICA No. 4 PRUEBAS NO DESTRUCTIVAS EN SOLDADURA. PRACTICA No. 5 PRUEBAS DESTRUCTIVAS EN SOLDADURA 21

22 22 de 54 Dirección Académica DE M.A.D.N. RICARDO REYES-MÁRQUEZ HERNÁNDEZ 3 de 22 PRESENTACIÓN El proceso de fundición es el proceso más antiguo que se utiliza para dar forma a los metales y convertirlos en productos útiles. Se dice que el proceso de fundición se utilizó por primera vez alrededor de 4000 años a.c. para la manufactura de ornamentos, puntas de flechas de cobre y otros objetos. Los procesos de fundición son los que se seleccionan más a menudo, en comparación con otros métodos de manufactura, debido a las siguientes razones: Se pueden fundir una amplia diversidad de productos, incluso aquellas que cuentan con cavidades internas. Pueden producirse piezas muy grandes. Laboratorio de Procesos de Manufactura / Pueden utilizarse materiales para la pieza de trabajo que serían difíciles o no económicos de producir utilizando otros procesos. La fundición es competitiva en comparación con otros métodos. Se pueden fundir mucho una gran diversidad de metales. OBJETIVO GENERAL Al término de las prácticas, el alumno conocerá los fundamentos físicos, de utilización y la normatividad vigente para el soldado de piezas con estación de soldadura por arco, asimismo realizara el soldado de varias placas metálicas y finalmente interpretara los resultados después de la comprobación con pruebas no destructivas y pruebas destructivas. SEGURIDAD 22

23 23 de 54 La fundición de piezas podría representar riesgos a los estudiantes, prestar atención y seguir las indicaciones del personal a cargo del equipo y del maestro en turno, así como seguir las reglas de seguridad establecidas en el laboratorio y el uso apropiado de los protectores, guantes y caretas antes de comenzar con la realización del trabajo de fundicion. 23

24 24 de 54 Dirección Académica DE M.A.D.N. RICARDO REYES-MÁRQUEZ HERNÁNDEZ 4 de 22 24

25 5 de 54 Dirección Académica DE M.A.D.N. RICARDO REYES-MÁRQUEZ HERNÁNDEZ 5 de 22 PRACTICA 1: CONOCIMIENTO GENERAL DEL FUNDIDOR -INTRODUCCIÓN Las primeras formas de la fusión de metales se dieron en hornos rudimentarios para lograr temperaturas elevadas, y los moldes siempre fueron manufacturados en piedra blanda y en esta tallaron la cavidad de la pieza a fabricar. Hoy en día todos los procesos de fundición, debe calentarse el metal hasta el estado fundido para poder vaciarlo en el molde. El calentamiento y la fusión se realizan en hornos; los hornos que se emplean con mayor frecuencia en los talleres de fundición son: Hornos de crisol: En estos hornos se funde el metal, sin entrar en contacto directo con los gases de combustión. Por esta razón se llaman algunas veces hornos calentados indirectamente. Hay tres tipos de hornos de crisol que se usan en los talleres de fundición: a) Horno de crisol móvil: El crisol se coloca en un horno que usa aceite, gas o carbón pulverizado para fundir la carga metálica. Cuando el metal se funde, el crisol se levanta del horno y se usa como cuchara de colada. b) Horno de crisol estacionario con quemador integrado, el horno es estacionario y el metal fundido se cucharea fuera del recipiente. c) El horno de crisol basculante con quemador integrado: El dispositivo entero se puede inclinar para vaciar la carga. Los hornos de crisol se usan para metales no ferrosos como el bronce, el latón y las aleaciones de zinc y de aluminio. 5

26 6 de 54 Dirección Académica DE M.A.D.N. RICARDO REYES-MÁRQUEZ HERNÁNDEZ 6 de 22 -OBJETIVO Al término de la práctica el alumno, conocerá las partes más importantes de la máquina y el funcionamiento de la fundición. -LUGAR Laboratorio de pruebas Mecánicas -SEMANA DE EJECUCIÓN Semana 8 - MATERIAL Y EQUIPO Fundidor -DESARROLLO DE LA PRÁCTICA 1.- El profesor mostrara la maquina junto el manual del equipo para indicar los sistemas con los que cuenta a maquina 2.- En base a los diagramas mecánicos, eléctricos y de control del equipo, el profesor explicara el funcionamiento general del sistema 6

27 7 de En base a al instructivo, se explicara el proceso de ajuste y preparación de la maquina antes de su operación 7

28 8 de 54 Dirección Académica DE M.A.D.N. RICARDO REYES-MÁRQUEZ HERNÁNDEZ 7 de El alumno desarrollar análisis de la información relevante realizando un mapa conceptual de los sistemas del equipo 5.- El alumno en base a la información relevante realizara el análisis del modo de falla de la operación del equipo y su método de diagnostico - EVALUACIÓN Y RESULTADOS El alumno deberá entregar los siguientes materiales para su evaluación 1.- Mapas conceptuales donde se resume el funcionamiento del equipo 2.- Una guía de solución de defectos donde se describan las principales fallas del equipo y sus métodos de detección y corrección -REFERENCIAS Procesos industriales para materiales metálicos. J. Rodriguez. ISBN: Tecnología de la fundición. G. Gilli. ISBN: Moldeo y conformación: libro de consulta acerca de los procedimientos de fabricación. H. Gerling. ISBN: ANEXOS FORMATO PARA GUIA DE SOLUCION DE PROBLEMAS (Troube Shooting) DESCRIPCION DEL PROBABLES METODO DE METODO DE PROBLEMA CAUSAS VERIFICACION DE CORRECCION CADA CAUSA 8

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30 10 de 54 Dirección Académica DE M.A.D.N. RICARDO REYES-MÁRQUEZ HERNÁNDEZ 8 de 22 PRACTICA 2: CONOCIMIENTO GENERAL DE LOS MOLDES PARA FUNDICION -INTRODUCCIÓN El proceso general de la fundición en arena comienza con la fabricación del modelo de la pieza a fundir, luego este modelo se coloca entre la arena para generar una cavidad negativa y se ubican los sistemas de alimentación que guiaran el metal fundido hacia las cavidades del molde. Una vez el metal se solidifica al interior de la cavidad, se destruye el molde y se extrae la pieza terminada; si se requiere se puede realizar el proceso de tratamiento térmico a la pieza fundida o realizar los procesos adicionales de acabados y controles necesarios. El siguiente es un esquema que muestra de forma esquemática el proceso de fundición en arena: Los modelos para fundición en arena serán los encargados de generar la cavidad en la arena para posteriormente fundir el metal en ella. 10

31 11 de 54 El tamaño de los modelos debe contemplar los valores de contracción del metal fundido y los excesos de material para procesos de maquinados posteriores. La selección del material para el modelo dependerá de factores como: tamaño y forma de la fundición, precisión dimensional y la 11

32 12 de 54 Dirección Académica DE M.A.D.N. RICARDO REYES-MÁRQUEZ HERNÁNDEZ 9 de 22 cantidad de ciclos que se quiera utilizar el modelo. En la siguiente tabla se aprecian características de diferentes materiales para ser usados como modelos. Clasificación de los Modelos para fundición en arena Modelos de una sola pieza. También llamados modelos sólidos, tienen la misma forma que el producto y un extra de material para contrarrestar la contracción del material y los procesos de maquinados posteriores. Se utilizan para piezas simples y producción de bajas cantidades. Modelos divididos. Son modelos en dos piezas donde cada una de las piezas forma cada una de las mitades de la cavidad. El plano donde se parten las piezas del modelo coincide con el plano de partición del molde usado para la fundición. Placas Modelo. Este procedimiento se utiliza para volúmenes de producción mayores. En este los modelos partidos se adhieren a una placa de acoplamiento; la placa cuenta con guías para lograr hacer coincidir las mitades que harán las cavidades en la arena. En ocasiones las placas modelo cuentan con partes como los sistemas de vaciado, canales o mazarotas. 12

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34 14 de 54 Dirección Académica DE M.A.D.N. RICARDO REYES-MÁRQUEZ HERNÁNDEZ 10 de 22 Arena. Para los procesos de fundición en arena se utiliza arena de sílice (SiO2), debido a su economía y resistencia a altas temperaturas. El molde. Los componentes principales de un molde para fundición en arena son: El molde esta soportado por una caja de moldeo: existe un molde superior e inferior, y la unión entre los dos forma la línea de partición. El bebedero es el conducto que recibe el metal y lo lleva hacia el interior del molde; el extremo del bebedero tiene forma de cóno para facilitar el proceso de verter el metal fundido. Figura 2. Partes de las placas modelo. 9 Escuela Colombiana de Ingeniería. Laboratorio de Producción Julio Garavito La mazarota es una cavidad que se llena de metal fundido y suministra el metal adicional necesario para contrarrestar el proceso de contracción durante la solidificación del metal. Los canales de llenado llevan el metal fundido desde la mazarota hasta la cavidad del molde. Los insertos hechos en arena que permiten generar cavidades huecas dentro de la pieza fundida reciben el nombre de corazones. En ocasiones requieren de sujetadores para permanecer en la posición adecuada durante el proceso de verter el metal líquido. Los respiraderos tiene como función permitir el flujo hacia el exterior del aíre y gases que se acumulan durante el proceso de fundición en el interior del molde. Permiten que se realice un buen proceso de llenado de la cavidad. 14

35 15 de 54 Dirección Académica DE M.A.D.N. RICARDO REYES-MÁRQUEZ HERNÁNDEZ 11 de 22 -OBJETIVO 1.-Al término de la práctica el alumno, tendrá un conocimiento previo a la práctica de fundición en donde tendrá los conocimientos para la elaboración de moldes y calificara la prueba. -LUGAR Laboratorio de pruebas Mecánicas -SEMANA DE EJECUCIÓN Semana 10 - MATERIAL Y EQUIPO Herramientas de medición para verificación de nivel y medición de caratula. -DESARROLLO DE LA PRÁCTICA 1.- Compara el desarrollo de la prueba contra la normatividad es vigentes 2.- Encontrara las diferencias entre el desarrollo de la práctica realizada y la normatividad vigente - EVALUACIÓN Y RESULTADOS El alumno deberá entregar los siguientes materiales para su evaluación 1.- La fuente bibliografica 3.- Tabla comparativa de la técnica empleada y la normativdades. 4.- Conclusiones a partir de los resultados -REFERENCIAS 15

36 16 de 54 Procesos industriales para materiales metálicos. J. Rodriguez. ISBN:

37 17 de 54 Dirección Académica DE M.A.D.N. RICARDO REYES-MÁRQUEZ HERNÁNDEZ 12 de 22 Tecnología de la fundición. G. Gilli. ISBN: Moldeo y conformación: libro de consulta acerca de los procedimientos de fabricación. H. Gerling. ISBN: ANEXOS Ninguno 17

38 18 de 54 Dirección Académica DE M.A.D.N. RICARDO REYES-MÁRQUEZ HERNÁNDEZ 13 de 22 PRACTICA 3: PROCESO DDE FUNDICION -INTRODUCCIÓN Para realizar la fundición en arena se deben llevar a cabo tres procesos básicos, como preparar la arena, preparar el molde y fundir el metal. A continuación se describen cada uno de los procesos. Preparar Arena a) Arena burda: esta arena puede ser una mezcla de 10 % de arena pura con 90% arena que ha sido utilizada en otras fundiciones. b) Arena de contacto: La arena de contacto debe ser arena pura y sin grumos mezclado con 5% de Bentonita. Preparar Molde: Limpiar la placa modelo, buscando que el modelo a fundir quede totalmente limpio, retirando residuos de arena. Preparar cajas: Las cajas para moldear se dividen en dos partes: 1- Caja base y caja cavidad. Revisar las cajas, limpiar las cajas y revisar tornillos para su ajuste. Preparar cuatro guías para el proceso de moldeo. 18

39 19 de 54 19

40 20 de 54 Dirección Académica DE M.A.D.N. RICARDO REYES-MÁRQUEZ HERNÁNDEZ 14 de 22 Fundir Metal El material seleccionado para fundir, pesar y depositar en el crisol. Llevar el metal hasta su punto de fusión, agregar 10g de Alufun y 10g de Separafun mientras que es calentado y fundido, por ultimo cucharear el metal y quitar la escoria generada. -OBJETIVO Al término de la practica el alumno, el alumno desarrollara el ensayo, tomando en cuenta todas consideraciones necesarias para su buena ejecución y utilizando correctamente el equipo y a través de su sistema de adquisición de datos del equipo se extraerán y organizaran los datos de la prueba. -LUGAR Laboratorio de pruebas Mecánicas -SEMANA DE EJECUCIÓN Semana 9 - MATERIAL Y EQUIPO -DESARROLLO DE LA PRÁCTICA 1.- Ajustar las condiciones de ensayo en función del tipo de material y su tratamiento térmico (tipo de escala, tipo de identador) consultar la Tabla 1 del Anexo 2.- Colocar el Calibrador para verificar el estado del equipo 3.- Colocar la probeta sobre la platina o apoyo 20

41 21 de Analizar las zonas funcionales de la pieza y seleccionar las partes más apropiadas de acuerdo al uso y aplicación de la pieza 21

42 22 de 54 Dirección Académica DE M.A.D.N. RICARDO REYES-MÁRQUEZ HERNÁNDEZ 15 de Desarrollar la prueba e iniciar la adquisición de datos (Observar con cuidado las etapas de Carga Menor Carga total (Menor y Mayor) y Carga Menor) 6.- Repetir el ensayo en 5 veces en zonas cercanas con una distancia de 10 mm entre huella y huella 7.- Repetir el punto 5 en 4 diferentes partes de la pieza indicando en el croquis la ubicación de la muestra 8.- Valida si los valores de la escala de prueba caen dentro de los valores permitidos de la escala, en caso contrario regresar al punto Extraer la información de datos, junto con un croquis de la pieza para su posterior tratamiento en la práctica siguiente - EVALUACIÓN Y RESULTADOS El alumno deberá entregar los siguientes materiales para su evaluación 1.- Fotografías del desarrollo de la práctica 2.- Reporte del desarrollo de la prueba 3.- Base de datos de resultados de la prueba. 4.- Comentarios y conclusiones de las condiciones generales del ensayo -REFERENCIAS Procesos industriales para materiales metálicos. J. Rodriguez. ISBN: Tecnología de la fundición. G. Gilli. ISBN: Moldeo y conformación: libro de consulta acerca de los procedimientos de fabricación. H. Gerling. ISBN: ANEXOS 22

43 23 de 54 Dirección Académica DE M.A.D.N. RICARDO REYES-MÁRQUEZ HERNÁNDEZ 16 de 22 PRACTICA 4: PRUEBAS NO DESTRUCTIVAS EN FUNDICION -INTRODUCCIÓN Los ensayos no destructivos son un método ampliamente utilizado para asegurar la integridad de fundiciones para detectar grietas, porosidades, penetraciones incompletas, inclusiones, socavamientos y defectos similares que pueden comprometer la resistencia de la pieza. Los ensayos por ultrasonidos efectuados con un detector de defectos portátil y un palpador angular es la manera más usada en la inspección de grietas; además, es obligatorio según muchas normas y procedimientos de fundición. Algunos equipos de tecnología de ultrasonidos pueden, además, representar imágenes a colores y de corte transversal de la soldadura para simplificar la interpretación de los resultados. Asimismo, la posibilidad de controlar la angulación y el enfoque dinámico de los haces mejoran la resolución en aplicaciones difíciles. Algunos equipos de ultrasonidos también permiten almacenar datos, inspeccionar soldaduras de manera más rápida y mejorar la reproducibilidad. Los métodos de ensayo no destructivos reconocidos por la sociedad Americana de Ensayos No Destructivos (ASNT), más utilizados son: Ensayo o Inspección Visual (VT) Ensayo o Inspección por Ultrasonido(UT) Ensayo o inspección por líquidos Penetrantes(PT) Ensayo o inspección por partículas Magnéticas(MT) Ensayo o inspección por Radiografía(RT) Inspección Visual. La importancia de la inspección visual se suele pasar por alto. Una prueba visual proporciona una gran cantidad de información acerca de una soldadura. Muchos defectos de fundición tales como la porosidad, grietas, fusión incompleta e inclusiones, se puede observar con sólo un examen visual simple. Ultrasonido. Los ensayos por ultrasonidos se pueden utilizar en materiales ferrosos y no ferrosos y, a menudo es adecuado para la prueba más gruesas secciones accesibles desde un solo lado. En general, se puede detectar defectos lineales o planares más finos de los que detecta el RT. UT 23

44 24 de 54 hace uso de las vibraciones mecánicas similares a las ondas sonoras pero con mayor frecuencia. Un haz de energía ultrasónica se dirige hacia el objeto a analizar. Este rayo viaja a través del objeto con pérdida de energía insignificante, excepto cuando es interceptada y reflejada por una discontinuidad. 24

45 25 de 54 Dirección Académica DE M.A.D.N. RICARDO REYES-MÁRQUEZ HERNÁNDEZ 17 de 22 Cuando el pulso de ondas ultrasónicas golpea una discontinuidad en la pieza de ensayo, esta se refleja de vuelta a su punto de origen. Así, la energía vuelve al transductor. El transductor ahora sirve como receptor de la energía reflejada. La detección, localización y evaluación de discontinuidades es posible gracias a que la velocidad del sonido a través de un material es casi constante, lo que hace posible la medición de distancias, y la amplitud relativa de un pulso reflejado es más o menos proporcional al tamaño del reflector. Líquidos penetrantes. Mediante la inspección con líquido penetrante o técnica de tinte penetrante, pueden detectarse discontinuidades como grietas que entran en la superficie. Un tinte líquido es atraído por acción capilar hacia una grieta delgada, que de otra manera resultaría invisible. Hay cuatro etapas en este proceso. La superficie primero se limpia completamente; se rocía sobre ella un tinte líquido y se le deja durante un periodo durante el cual el tinte es atraído hacia cualquier discontinuidad superficial. La tinta excedente entonces se limpia retirándola de la superficie del metal. Finalmente, sobre ésta se rocía una solución reveladora, la cual reacciona c on cualquier tinte que haya quedado y extrayendo el de las grietas. Entonces la pintura ya puede ser observada, debido a los cambios de color del revelador o porque se vuelve fluorescente bajo luz ultravioleta. Partículas magnéticas. Las discontinuidades cerca de la superficie los materiales ferro magnéticos se pueden detectar mediante pruebas con partículas magnéticas. Se induce un campo magnético en el material a probar produciendo líneas de flujo. Si en el material está presente alguna discontinuidad, la reducción en permeabilidad magnética del material debida a la discontinuidad altera la densidad de flujo del campo magnético. Las fugas de las líneas de flujo hacia la atmósfera circundante crean polos norte y locales, que atraen partículas de polvo magnético. Para un mejor movimiento, las partículas se pueden agregar en seco o en un fluido como agua o aceite ligero. También, para ayudar detección, pueden teñirse o recubrirse de un material fluorescente Radiografía Industrial. La radiografía (rayos X) es uno de los métodos de inspección no destructivos más importante, versátil y con mayor aceptación actual. A menudo se utiliza el término calidad rayos X para indicar soldaduras de alta calidad que han sido analizadas por este método de inspección. La radiografía se basa en la propiedad de los rayos X y gamma de atravesar metales y otros materiales opacos a la luz, produciendo una impresión fotográfica de la energía radiante transmitida. El material que está expuesto, absorberá una cantidad de energía radiante conocida, y por tanto los rayos X y gamma (Cobalto 60 e Iridium 192) pueden ser utilizados para mostrar discontinuidades e inclusiones localizadas dentro del material. 25

46 26 de 54 -OBJETIVO 26

47 27 de 54 Dirección Académica DE M.A.D.N. RICARDO REYES-MÁRQUEZ HERNÁNDEZ 18 de 22 Al término de la práctica el alumno, concluirá su trabajo especificando las irregularidades que encontró en su fundicion -LUGAR Laboratorio de pruebas Mecánicas -SEMANA DE EJECUCIÓN Semana 8 - MATERIAL Y EQUIPO Torno -DESARROLLO DE LA PRÁCTICA 1.- El profesor mostrara la maquina junto el manual del equipo para indicar los sistemas con los que cuenta a maquina 2.- En base a los diagramas mecánicos, eléctricos y de control del equipo, el profesor explicara el funcionamiento general del sistema 3.- En base a al instructivo, se explicara el proceso de ajuste y preparación de la ma quina antes de su operación 4.- El alumno desarrollar análisis de la información relevante realizando un mapa conceptual de los sistemas del equipo 5.- El alumno en base a la información relevante realizara el análisis del modo de falla de la operación del equipo y su método de diagnostico - EVALUACIÓN Y RESULTADOS El alumno deberá entregar los siguientes materiales para su evaluación 1.- Mapas conceptuales donde se resume el funcionamiento del equipo 2.- Una guía de solución de defectos donde se describan las principales fallas del equipo y sus métodos de detección y corrección 27

48 28 de 54 -REFERENCIAS 28

49 29 de 54 Dirección Académica DE M.A.D.N. RICARDO REYES-MÁRQUEZ HERNÁNDEZ 19 de 22 Procesos industriales para materiales metálicos. J. Rodriguez. ISBN: Tecnología de la fundición. G. Gilli. ISBN: Moldeo y conformación: libro de consulta acerca de los procedimientos de fabricación. H. Gerling. ISBN: ANEXOS 29

50 30 de 54 Dirección Académica DE M.A.D.N. RICARDO REYES-MÁRQUEZ HERNÁNDEZ 20 de 22 PRACTICA 5: PRUEBAS DESTRUCTIVAS EN FUNDICION -INTRODUCCIÓN Las propiedades mecánicas de los metales fundidos deben ser verificadas con el objeto de asegurar la calidad de la pieza respecto a su diseño. Los ensayos a efectuar dependerán de cada caso en particular. Los ensayos a revisar son los siguientes: 1. Ensayo de resistencia a la tensión 2. Ensayo de resistencia al impacto 3. Ensayo de dureza Ensayo de resistencia a la tensión. Este ensayo consiste en estirar una probeta hasta su rompimiento, en una maquina especial y los resultados obtenidos nos proporcionan una cantidad de información importante, dicha información es la siguiente: Resistencia a la tensión máxima Esfuerzo de cedencia % de elongación % de reducción en área Ensayo de resistencia al impacto. Una propiedad importante de los metales es la tenacidad que se define como la habilidad de un metal para absorber energía. De acuerdo con el ensayo de tensión, la tenacidad de un metal puede describirse como el área bajo la curva. Esfuerzo- Deformación, este es un valor para la cantidad de energía que puede ser absorbida por un metal cuando se aplica una carga gradualmente. 30

51 31 de 54 Cuando se habla de la capacidad de un metal para absorber energía, se debe entender que el metal absorbe la energía por etapas: primero hay una cierta cantidad de energía requerida para iniciar la fractura. Después, es necesaria energía adicional para que la fractura se propague. 31

52 32 de 54 Dirección Académica DE M.A.D.N. RICARDO REYES-MÁRQUEZ HERNÁNDEZ 21 de 22 Ensayo de dureza. Dureza es la habilidad que presentan los metales para resistir a ser penetrados. Consecuentemente el ensayo de dureza utilizando un tipo de penetrador el cual es forzado a penetrar la superficie del objeto a ensayar. Dependiendo del tipo de ensayo de dureza utilizado, se pude medir, ya sea el diámetro o profundidad de la identación realizada. Existen tres grupos básicos de ensayos de dureza: 1. Dureza Brinell 2. Dureza Rockwell 3. Micro dureza -OBJETIVO Al término de la práctica el alumno, concluirá su trabajo especificando las irregularidades que encontró en su pieza de fundicion -LUGAR Laboratorio de pruebas Mecánicas -SEMANA DE EJECUCIÓN Semana 8 - MATERIAL Y EQUIPO Torno -DESARROLLO DE LA PRÁCTICA 32

53 33 de El profesor mostrara la maquina junto el manual del equipo para indicar los sistemas con los que cuenta a maquina 33

54 34 de 54 Dirección Académica DE M.A.D.N. RICARDO REYES-MÁRQUEZ HERNÁNDEZ 22 de En base a los diagramas mecánicos, eléctricos y de control del equipo, el profesor explicara el funcionamiento general del sistema 3.- En base a al instructivo, se explicara el proceso de ajuste y preparación de la maquina antes de su operación 4.- El alumno desarrollar análisis de la información relevante realizando un mapa conceptual de los sistemas del equipo 5.- El alumno en base a la información relevante realizara el análisis del modo de falla de la operación del equipo y su método de diagnostico - EVALUACIÓN Y RESULTADOS El alumno deberá entregar los siguientes materiales para su evaluación 1.- Mapas conceptuales donde se resume el funcionamiento del equipo 2.- Una guía de solución de defectos donde se describan las principales fallas del equipo y sus métodos de detección y corrección -REFERENCIAS Procesos industriales para materiales metálicos. J. Rodriguez. ISBN: Tecnología de la fundición. G. Gilli. ISBN: Moldeo y conformación: libro de consulta acerca de los procedimientos de fabricación. H. Gerling. ISBN: ANEXOS 34

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