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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CELAYA
PROCESOS DE FABRICACIÓN
INGENIERÍA INDUSTRIAL
3° Parcial
Profe.: M.C. Carlos M. Amezcua Álvarez
Andrea Ibarra Delgado
3° Semestre
Celaya, Gto. 20-Noviembre-2015
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INDÍCE
Introducción…………………………………………………….............3
Actividad 3.1…………………………………………………………….4
Actividad 3.2…………………………………………………………...14
Anexo…………………………………………………………………...18
Metacognición………………………………………………………….21
Bibliografía……………………………………………………….….….22
3
INTRODUCCIÓN
En presente trabajo se pretende mostrar las actividades referentes al tercer
parcial mostrando el tema de Procesos de Remoción de Material, así como sus
propiedades, los diferentes tipos de Herramientas de Corte y las características de
los Fluidos de Corte.
Se describe la relación entre los muchos factores involucrados en las
Herramientas de Corte y su importancia recae en tanto su manipulación como su
acabado final para la remoción de material, se lleva a cabo utilizando herramientas
de corte adecuadas a la precisión y a la calidad que se necesite.
El maquinado no es solamente un proceso, es toda una familia de procesos. La
característica común es el uso de una herramienta de corte que forma una viruta,
la cual se remueve de la parte de trabajo. Para realizar la operación, se requiere
de un movimiento relativo entre la herramienta y el material de trabajo.
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ACTIVIDAD 3.1
PRINCIPALES PROPIEDADES DE LAS HERRAMIENTAS DE
CORTE
HERRAMIENTAS DE CORTE
Uno de los componentes más importantes en el proceso de maquinado es la
herramienta de corte o cortador, de cuya función dependerá la eficiencia de la
operación.
Existen dos clases de cortadores: los de punta simple los de punta múltiple o
multipunto.
MATERIALES DE LAS HERRAMIENTAS DE CORTE
Los cortadores o buriles para tomo se fabrican generalmente de cinco materiales:
acero de alta velocidad, aleadones coladas o fundidas (como la llamada estelita).
Carburos cementados, cerámicos y ceníes.
Los materiales de herramienta de corte menos usuales, corno el nitruro de boro de
boro cúbico policristalino (pcbn), conocido comúnmente como borazos. y el
diamante policristalino (pcd), están siendo muy utilizados en la industria del trabajo
de metales debido a la mayor productividad que ofrecen.
Las propiedades que poseen estos materiales son diferentes, y la aplicación de
cada uno depende del material por maquinar y del estado de la maquina
Los cortadores (o buriles) para tomo deben ser como sigue:
Duros
Resistentes al desgaste
Capaces de mantener una dureza al rojo durante la operación del maquinado (la
dureza al rojo es la capacidad del material de la herramienta para mantener un
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borde cortante afilado, aun cuando se enrojezca debido al alto calor producido
durante la operación de corte
Deben ser capaces de soportar impactos durante la operación de corte.
Deben tener una forma tal de arista afilada para que puedan penetrar
debidamente en la pieza.
Revestimiento
Revestimiento de alta densidad de carburo de tungsteno distribuido
uniformemente, alta resistencia al desgaste con tasas de desgaste predecibles y
funcionamiento continúo a temperaturas de hasta 1900°F
Sin porosidad interconectada - resistencia superior a la corrosión ya los impactos.
Línea de unión
Una verdadera unión metalúrgica (>70.000 psi) con un fuerte vínculo entre las
partículas - provee una resistencia sin paralelo e impide el desprendimiento de
material, el dislocamiento y el agrietamiento
Zona de difusión
Dilución mínima - En la zona de difusión el sustrato conserva uniformemente sus
propiedades
Sustrato
Templable - se puede someter a tratamientos térmicos después del proceso de
revestimiento para restaurar las propiedades mecánicas del sustrato.
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CORTADORES DE ACERO DE ALTA VELOCIDAD
Los aceros de tal clase pueden contener combinaciones de tungsteno, cromo,
vanadio, molibdeno y cobalto. Son capaces de realizar cortes gruesos, soportar
impactos y mantener la arista o borde de corte afilado a un a altas temperaturas
Los cortadores de alta velocidad son generalmente de dos tipos: con base de
molibdeno (grupo m) y con base de tungsteno grupo.
Base tungsteno ti. Que a veces se designan como 18-4-1; debido a que contienen
18% de tungsteno. 4% de cromo y 1% de vanadio
Base molibdeno= ml. o bien 8-4-1 debido a que contienen aproximadamente 8%
de molibdeno. 4% de cromo y 1% de vanadio
Estos dos tipos de herramientas para uso general: si se desea una mayor dureza
al rojo, debe seleccionarse una herramienta que contenga más cobalto.
CORTADORES DE ALEACION FUNDIDOS
Estas herramientas de corte (estelita o stellite) contienen usualmente dc 25% a
35% de cromo. De 4% a 25% de tungsteno, y de 1% a 3% de carbono: el resto es
cobalto. Estos cortadores tienen alta fuerza, elevada resistencia al desgaste y
excelentes cualidades de dureza al rojo. Debido a que son fundidos, resultan más
débiles y frágiles que los de acero de alta velocidad.
Los buriles de estelita sirven para altas velocidades y avances para cortes
profundos e interrumpidos.
CORTADORES DE CARBURO CEMENTADO
Las herramientas de carburo cementado son capaces de velocidades de corte tras
o cuatro veces mayores que las correspondientes a cortadores de acero de alta
velocidad.
Tienen baja tenacidad, pero alta dureza y excelentes cualidades de dureza al rojo
El carburo cementado consiste en carburo de tungsteno sinterizado en una matriz
de cobalto.
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Los cortadores de carburo de tungsteno sirven para maquilar hierro colado y
materiales no ferrosos ya que forman cráteres con facilidad y se desgastan
fácilmente, no son adecuados para & acero.
CORTADORES DE CARBURO RECUBIERTO
Estas herramientas de corte se fabrican depositando una capa delgada de nitruro
de titanio resistente al desbaste, o de carburo de titanio o bien oxido de aluminio
(cerámico) en la arista cortante de la herramienta. Dicha capa aumenta la
lubricación, reduce el porcentaje de ruptura y es mayor la resistencia al desgaste
CORTADORES DE CERÁMICO
Un cerámico es un material resistente al calor, producido sin un agente de
adhesión metálico. Como el cobalto. El óxido de aluminio es el más utilizado en
herramientas de corte cerámicas.
Los buriles de cerámico permiten mayores velocidades de corle, aumentan la
duración de la herramienta y dan un mejor acabado superficial que los de carburo.
CORTADORES DE CERMET
Un cermet es un inserto o pastilla para herramienta de corte compuesto de
material metálico metal.
La mayoría de los cermet están compuestos de oxido de aluminio, carburo de
titanio y oxido de zirconio compactado y comprimido bajo calor intenso.
Ventajas: tienen duraciones de herramientas mayores.
Pueden utilizarse para el maquilado a altas temperaturas
Producen un acabado superficial mejorado que elimina la necesidad del rectificado
Puede usarse para maquinar aceros con grado de dureza hasta de 66 re
(rockwell).
CORTADORES DE DIAMANTE
Las herramientas de corte hechas de diamante se utilizan principalmente para
maquinar metales no ferrosos y materiales no metálicos abrasivos.
Son hechos con diamantes policristalinos consiste en diminutos diamantes
fabricados por fusión entre si y unidos aun substrato de carburo adecuado.
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NOMENCLATURADE LA HERRAMIENTA DE CORTE
La base es la superficie interior del cuerpo de la herramienta
El filo (o arista cortante) es el borde frontal del buril. que realiza el corte.
La cara es la superficie superior contra la que empuja la viruta conforme se separa
de la pieza de trabajo.
El flanco es la superficie lateral de la herramienta adyacente y situada debajo de la
arista afilada
La punta es el extremo filoso de la herramienta de corte, formado en la unión del
flanco y la superficie frontal.
El radio de punta (o nariz) es el de curvatura de punta. El tamaño del mismo
afectara al acabado. Para desbaste, se utiliza un radio de punta pequeña de
aprox. 1/16” a /8.
La cabeza cortante es el extremo de la herramienta (buril) con afilado para hacer
el corte.
El cuerpo (o vástago) es el soporte extremo del cortador, y es la parte sujetada por
un porta buril o portaherramientas
ANGULOS Y CLAROS EN BURILES PARA TORNO
El funcionamiento adecuado de un cortador depende de los ángulos de alivio y de
ataque, que deben de formarse en la herramienta.
El ángulo del filo del corte frontal es e! que forma la arista cortante y una línea
perpendicular al costado de la herramienta.
Este ángulo puede variar entre 5 y 30 grados dependiendo el tipo de corte y
acabado deseado.
Un ángulo de 5° a 150 es satisfactorio para cortes de desbastes; !os ángulos entre
150 y 300 se utilizan en buriles de uso general.
El ángulo de incidencia lateral es el formado en e! flanco de la herramienta, debajo
de la arista cortante.
Este ángulo generalmente va de de 6° a !0°. El claro latera! en un buril cortador
permite que !a herramienta avance !longitudinalmente hacia !a pieza de trabajo
giratoria.
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E! ángulo de incidencia frontal es e! que se tiene debajo de !a nariz y la parte
inferior de! buril !o que permite a !a herramienta de corte penetrar la pieza de
trabajo.
E! ángulo de ataque lateral es el que se forma en !a cara a partir de la arista
cortante.
La inclinación positiva de ataque, donde la punta de la herramienta de corte y el
filo entran en contacto primero con el metal, hacen que la viruta se mueva hacia
abajo por la cara del cortador.
La inclinación negativa de ataque. Donde la cara de la herramienta hace contacto
con & metal origina que la ‘ruta sea forzada hacia arriba por la cara del buril.
Angulo de ataque positivo
Es considerado como el mejor para la eliminación eficiente del metal.
Los buriles con inclinación positiva de ataque se utilizan generalmente para cortes
continuos en materiales dúctiles, no demasiado duros abrasivos
Es generalmente de 10° a 150 para herramientas de uso general.
Para determinar el tipo y el valor del ángulo de ataque debe considerarse:
1.-La dureza del material a cortar
2.-El tipo de operación de corte
(continuo o interrumpido)
3-El material y forma de la
herramienta de corte.
4.-a resistencia al borde del corte.
Angulo de ataque negativo
Se utiliza en cortes interrumpidos y cuando el metal es duro o abrasivo.
Aunque el aumento de calor puede parecer una desventaja, es deseable cuando
se maquila metales duros con buriles de carburo.
Las ventajas de la inclinación negativas son:
-La dura capa exterior del metal no hace contacto con la arista cortante.
-Pueden maquinarse fácilmente superficies con cortes interrumpidos.
-Se pueden utilizar mayores velocidades de corte.
Forma de la herramienta de corte
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La forma de la herramienta de corte es muy importante para la eliminación del
material.
La vida de una herramienta de corte generalmente se expresa como:
El tiempo en minutos durante el cual la herramienta ha estado cortando.
2.- la longitud del corte del material.
La cantidad en pulgadas cúbicas, o en centímetros cúbicos, del material eliminado.
El ángulo de ataque en las herramientas de corte permite a las virutas fluir
libremente y reduce la fricción.
Si se forma un gran ángulo de ataque en el buril, se crea un gran ángulo de corte
en el metal durante la acción del maquinado.
Los resultados de un ángulo grande de corte son:
1.-se produce una viruta delgada.
2.-la zona de corte es relativamente
reducida.
3.-se crea menor calidad en dicha
zona.
4.- se produce un buen acabado
superficial.
Un ángulo de ataque pequeño crea un menor ángulo de corte en el metal durante
el proceso de maquinado, con los siguientes resultados:
1 -se produce una viruta gruesa.
2.-la zona de corte es amplia
3.-se produce más calor.
4.-se requiere más potencia mecánica para la operación de maquinado.
El desgaste o abrasión de la herramienta de corte determinara su duración.
Los siguientes factores afectan la vida útil de una herramienta de corte:
1.-la clase de material que se corta.
2.- el micro estructura del material.
3.- La dureza del material.
4.- el material de la herramienta de
corte.
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ACTIVIDAD 3.1
PRINCIPALES HERRAMIENTAS DE CORTE UTILIZADAS EN EL
PROCESO DE REMOCIÓN DE MATERIAL
Las herramientas de corte son, de un solo filo o de filos múltiples.
Una herramienta de corte tiene uno o más filos cortantes. El filo cortante sirve para
separar una viruta del material de trabajo. Ligadas al filo cortante hay dos
superficies de herramienta: la superficie de ataque y el flanco o superficie de
incidencia. La superficie de incidencia de ataque que dirige el flujo de la viruta
resultante se orienta en cierto ángulo, llamado ángulo de ataque α.
El ángulo se mide con respecto a un plano perpendicular a la superficie de trabajo.
El ángulo de ataque puede ser positivo, o negativo. El flanco de la herramienta
provee un claro entre la herramienta y la superficie del trabajo recién generada, de
esta forma protege a la
superficie de la abrasión
que pudiera degradar el
acabado. Esta superficie
del flanco o de incidencia
se orienta en un ángulo
llamado ángulo de
incidencia o de relieve.
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HERRAMIENTAS DE CORTE
Las herramientas se pueden clasificar de diferentes maneras, las más comunes
responden al número de filos, el material del que están fabricadas, al tipo de
movimiento que efectúa la herramienta, al tipo de viruta generada o al tipo de
máquina en la que se utiliza. A continuación se presenta un ejemplo de algunas
herramientas y como pueden ser agrupadas para su clasificación.
DE ACUERDO AL NÚMERO DE FILOS
1. De un filo, como los buriles de corte de los tornos o cepillos.
2. De doble filo en hélice, como las brocas utilizadas para los taladros. Ver
3. De filos múltiples, como las fresas o las seguetas indefinidos
DE ACUERDO AL TIPO DE MATERIAL CON QUE ESTÁN FABRICADAS
1. WS. Acero de herramientas no aleado. 0.5 a 1.5% de contenido de carbón.
Soportan sin deformación o pérdida de filo 250°C. También se les conoce
como acero al carbono.
2. SS. Aceros de herramienta aleados con wolframio, cromo, vanadio,
molibdeno y otros. Soporta hasta 600°C. También se les conoce como
aceros rápidos.
3. HS. Metales duros aleados con cobalto, carburo de carbono, tungsteno,
wolframio y molibdeno. Son pequeñas plaquitas que se unen a metales
corrientes para que los soporten. Soportan hasta 900°C.
4. Diamante. Material natural que soporta hasta 1800°C. Se utiliza como punta
de algunas barrenas o como polvo abrasivo.
5. Materiales cerámicos. Se aplica en herramientas de arcilla que soportan
hasta 1500°C. Por lo regular se utilizan para terminados.
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POR EL TIPO DE MOVIMIENTO DE CORTE
1. Fijo. La herramienta se encuentra fija mientras el material a trabajar se
incrusta debido a su movimiento. Por ejemplo los tornos, en los que la pieza
gira y la herramienta está relativamente fija desprendiendo viruta.
2. Contra el material. La herramienta se mueve en contra del material,
mientras este se encuentra relativamente fijo, como en los cepillos.
3. En contra dirección. La herramienta y el material se mueven un en contra
una del otro, como en el esmerilado sobre torno.
POR EL TIPO DE VIRUTA QUE GENERA
1. Viruta continua, en forma de espiral.
2. En forma de coma.
3. Polvo sin forma definida.
POR EL TIPO DE MÁQUINA EN LA QUE SE UTILIZA
1. Torno
2. Taladro
3. Fresa
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ACTIVIDAD 3.2
PRINCIPALES FLUIDOS DE CORTE Y SUS CARACTERÍSTICAS
Principales fluidos de corte
Un fluido es una sustancia que puede fluir. Una definición más formal es: “un fluido
es una sustancia que se deforma continuamente cuando se le somete a un
esfuerzo cortante, sin importar lo pequeño que sea dicho esfuerzo”. Así, un fluido
es incapaz de resistir fuerzas o esfuerzos de cizalla sin desplazarse, mientras que
un sólido sí puede hacerlo. El término fluido incluye a gases y líquidos.
Problemas principales que atienden los fluidos para corte son:
Generación de calor en las zonas de corte y fricción.
Fricción en las interfaces herramienta-viruta y herramienta-pieza de trabajo.
Remoción de viruta
Además de la remoción del calor y reducción de la fricción, los fluidos para corte
brindan beneficios adicionales como: remover virutas, reducir la temperatura de la
pieza de trabajo para un manejo más fácil, disminuir las fuerzas de corte y los
requerimientos de potencia, mejorar la estabilidad dimensional de la parte de
trabajo y optimizar el acabado superficial.
Tipos de fluidos de corte: De acuerdo con la generación de calor y fricción hay
dos categorías generales de fluidos de corte: los refrigerantes y los lubricantes.
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REFRIGERANTES
Los refrigerantes son fluidos para corte diseñados para reducir los efectos del
calor en las operaciones de maquinado. Tiene efecto limitado sobre la magnitud
de energía calorífica generada durante el corte; pero extraen el calor que se
genera, de esta manera se reduce la temperatura de la herramienta y de la pieza
de trabajo, y ayuda a prolongar la vida de la herramienta de corte. La capacidad
de un fluido para corte de reducir la temperatura del maquinado depende de sus
propiedades térmicas, como el calor específico y la conductividad térmica. El agua
se utiliza como refrigerante.
Los fluidos para corte tipo refrigerante parecen ser más efectivos a velocidades de
corte relativamente altas, donde la generación de calor y las altas temperaturas
son un problema. Por lo general los refrigerantes son soluciones o emulsiones en
agua debido a que ésta tiene propiedades térmicas ideales para estos fluidos para
corte y son utilizados sobretodo en procesos de maquinado como el torneado y el
fresado.
LUBRICANTES
Los lubricantes son fluidos basados generalmente en aceite, formulados para
reducir la fricción en las interfaces herramienta-viruta y herramienta-pieza de
trabajo. Los fluidos lubricantes de corte operan por lubricación de presión extrema,
una forma de lubricación en el límite que involucra la formación de una capa
delgada de sales sólidas sobre la superficie caliente y limpia del metal a través de
reacciones químicas con el lubricante. Los compuestos de azufre, cloro y fósforo
del lubricante causan la formación de estas capas superficiales, que actúan para
separar las dos superficies metálicas (de la viruta y de la herramienta).
Los fluidos para procesos de corte tipo lubricante son más efectivos a velocidades
bajas de corte; tienden a perder su efectividad a altas velocidades, arriba de 400
pies/min debido a que el movimiento de la viruta a estas velocidades previene que
el fluido para corte alcance la interface herramienta-viruta. Las operaciones de
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maquinado como el taladrado y el roscado se benefician por lo general de los
lubricantes, los cuales pueden tratarse con sistemas de recirculación para
máquinas-herramientas individuales o instalaciones integradas muy grandes para
una planta completa. En cualquier caso, la calidad del lubricante se debe
monitorear cuidadosamente, así como mantener una cantidad adecuada.
Métodos de aplicación de los fluidos de corte
Para que un fluido de corte cumpla su función para reducir temperatura y fricción,
existen métodos de aplicación. El método más común es la inundación, llamada
algunas veces enfriamiento por inundación, debido a que se usa generalmente
con fluidos de enfriamiento. En este método, se dirige una corriente constante del
fluido hacia la interface herramienta-trabajo o herramienta-viruta de la operación
de maquinado.
Un segundo método, consiste en la aplicación de niebla, usada principalmente
para fluidos de corte basados en agua. En este método se dirige el fluido hacia la
operación en forma de niebla acarreada por una corriente de aire presurizado.
Por último, se usa la aplicación manual del fluido por medio de una aceitera o
brocha para aplicar lubricantes. Este método de aplicación no es recomendado
debido a la variabilidad en las dosificaciones del fluido.
PROPIEDADES DE UN FLUIDO
Densidad: es la medida del grado de compactación de un material. Para un fluido
homogéneo se define como la masa por unidad de volumen y depende de factores
tales como su temperatura y la presión a la que está sometido. Sus unidades en el
SI son: kg/m3. Los líquidos son ligeramente compresibles y su densidad varía
poco con la temperatura o la presión.
Compresibilidad: En la mayoría de los casos, un líquido se podría considerar
incompresible, pero cuando la presión cambia bruscamente, la compresibilidad se
hace evidente e importante. Lo mismo ocurre si hay cambios importantes de
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temperatura. La compresibilidad se expresa mediante el módulo elástico de
compresión.
Viscosidad: es una medida de la resistencia del fluido al corte cuando el fluido
está en movimiento. Se le puede ver como una constante de proporcionalidad
entre el esfuerzo de corte y el gradiente de velocidad. Sus unidades en el SI son:
kg s/ m3. La viscosidad de un líquido decrece con el aumento de temperatura,
pero en los gases crece con el aumento de temperatura. Esta diferencia es debido
a las fuerzas de cohesión entre moléculas. Esta propiedad también depende de la
presión.
Tensión superficial: Una molécula dentro del líquido es atraída en todas
direcciones por otras moléculas mediante fuerzas cohesivas. Cuando un líquido
está en contacto con algún otro medio (aire, otro líquido, un sólido) se forma una
superficie de contacto entre el líquido y el otro medio. Dentro del líquido, y lejos de
su superficie de contacto, una molécula se encuentra en equilibrio: la suma de las
fuerzas de atracción es cero. Sin embargo, en la superficie de contacto, la suma
de estas fuerzas tiene como resultante una fuerza neta, perpendicular a la
superficie y con sentido hacia el interior del líquido. Esta fuerza hacia el interior
hace que la superficie de contacto se comporte como una membrana.
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ANEXO
Presentación “Fresado”
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20
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METACOGNICIÓN
Durante este parcial fue de gran impacto el aprender sobre los diferentes procesos
que se utilizan en la industria para la remoción de material, como obtener un
acabado superficial adecuado de acuerdo a las necesidades del cliente.
El maquinado es uno de los procesos más importantes en la manufactura y se
puede aplicar a una amplia variedad de materiales de trabajo. La forma de la
herramienta y su penetración en la superficie de trabajo, combinada con estos
movimientos, produce la forma deseada de la superficie resultante de trabajo.
Puedo destacas que con la aplicación práctica de estos temas es suficiente para
entender lo que se aprendió en el parcial, ya que todos están relacionados y,
aunque cada uno tiene sus características, aprendimos que existen diferencias
para velocidades de corte y avance dependiendo de los materiales, todo para
hacer una pieza de ciertas especificaciones, dándonos cuenta de que nosotros
como Ingenieros Industriales, debemos estar siempre informados respecto de las
especificaciones y tiempos requeridos para fabricar las piezas, controlando así al
capital humando, materia prima, calidad y, por ende, los costos.
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BIBLIOGRAFÍA
Sandra. (24 de 4 de 2010). Mecanica industrial. Recuperado el 27 de 10 de 2015,
de http://equipo1d-4208.blogspot.mx/2010/04/propiedades-de-las-
herramientas-de.html
Universidad Nacional y a Distancia. (s.f.). 1.3.2 FLUIDOS EN EL CORTE.
Recuperado el 29 de 10 de 2015, de
http://datateca.unad.edu.co/contenidos/332571/PROCMANUF/132_____flui
dos_en_el_corte.html
PRACTICA No. 4: PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS. (s.f.). Recuperado el 29 de
10 de 2015, de
http://fcm.ens.uabc.mx/~fisica/FISICA_II/LAB/Propiedades_Fluidos.pdf
PROYECTO. (s.f.). Recuperado el 29 de 10 de 2015, de
http://www.istas.net/risctox/gestion/estructuras/_3087.pdf
