UNIDAD 1 de materiales - auladetecno.xarxatic.com

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Propiedades y ensayosde materiales1

studiar la estructura

interna de los mate-

riales, su composición

química y sus enlaces atómicos

nos ayuda a entender sus

propiedades características y la

forma en que se puede actuar

para modificar estas propiedades

y adaptarlos a las aplicaciones

a las que van a ser destinados.

Las exigencias de calidad que

se imponen en la industria son

muy elevadas. Es necesario, por

tanto, cumplir con esas exigen-

cias y predecir el comportamiento

de los materiales, detectar posi-

bles defectos o explicar los fallos

que se produzcan para lograr una mejora continua, pues cada vez es más común diseñar materiales

a medida para desempeñar trabajos concretos. El conocimiento y predicción de fenómenos como

la corrosión permite adoptar soluciones preventivas que la minimicen evitando así, en la medida

de lo posible, las pérdidas económicas que produce.

Los objetos fabricados por el hombre se convierten en residuos cuando acaban su vida útil.

Estos residuos deben ser gestionados adecuadamente para minimizar sus efectos nocivos. En

el caso de los metales, se opta por un tratamiento de reciclaje para incorporarlos de nuevo al

sistema productivo.

Los objetivos que nos proponemos alcanzar con el estudio de esta unidad son los siguientes:

1. Conocer la estructura interna de los metales y la relación con sus propiedades características.

2. Conocer los tratamientos que permiten modificar las propiedades mecánicas de los metales

para adaptarlos a las solicitaciones a que van a estar sometidos.

3. Conocer los ensayos para comprobar las propiedades mecánicas de los materiales, para

detectar posibles defectos y determinar si son aptos para someterse a un proceso de

fabricación determinado.

4. Conocer el fenómeno de la corrosión, las causas que la producen y los métodos para

evitar o minimizar dicho fenómeno.

5. Conocer los tipos de residuos que producimos con nuestra actividad y la manera de

procesarlos para minimizar su impacto negativo.

E

UNIDAD

Laboratorio de ensayos de una planta siderúrgica. (ITE)

11

1. CONSTITUCIÓN DE LA MATERIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

1.1. Estructura electrónica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

1.2. Enlaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

1.3. Estructura cristalina y estado metálico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

1.4. Redes cristalinas de los metales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2. PROPIEDADES Y ENSAYOS DE LOS MATERIALES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.1. Propiedades mecánicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.2. Tipos de ensayos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

2.3. Conceptos de elasticidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

2.4. Ensayo de tracción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

2.5. Ensayos de dureza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

2.6. Ensayo de resiliencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

2.7. Ensayo de fatiga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

2.8. Ensayos tecnológicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

2.9. Ensayos de defectos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

3. OXIDACIÓN Y CORROSIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

3.1. Tipos de corrosión y sus efectos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

3.2. Protección contra la corrosión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

4. PROCEDIMIENTOS DE RECICLAJE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

4.1. Tipos de residuos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

4.2. Tratamiento de los residuos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

4.3. Reciclaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

Í N D I C E D E C O N T E N I D O S

CONSTITUCIÓNDE LA MATERIA

● Estructura electrónica● Enlaces● Estructura cristalina● Estado metálico● Redes Cristalinas

OXIDACIÓN YCORROSIÓN

ENSAYOS● Tracción● Dureza● Resiliencia● Fatiga● Tecnológicos

○ Doblado, embutición● De defecto

○ Líquidos penetrantes○ Partículas magnéticas○ Radiografía y gammagrafía○ Ultrasonidos

PROPIEDADESMECÁNICAS

● Cohesión○ Dureza

● Elasticidad● Plasticidad

○ Maleabilidad○ Ductilidad

● Tenacidad● Fragilidad● Resiliencia● Resistencia a fatiga

RECICLAJE

MATERIALES

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PROPIEDADES Y ENSAYOS DE MATERIALES

1UNIDAD

1. Constitución de la materiaLas partículas más pequeñas de un elemento simple que conservan

las características propias del elemento son los átomos, que a su vezestán constituidos por partículas menores, llamadas subatómicas. Parala iniciación del estudio básico de los metales es suficiente con considerarlas partículas subatómicas fundamentales, protones, neutrones y electrones.

En la parte central del átomo, donde se concentra la masa, está elnúcleo, formado por protones, con carga positiva, y neutrones, queson partículas sin carga. En la corteza se encuentran orbitando loselectrones, partículas con carga negativa y masa despreciable.

En la tabla periódica los elementos están ordenados según su númeroatómico Z, que es el número de protones que tiene el átomo y quecoincide con el número de electrones, siempre que el átomo mantengasu neutralidad eléctrica.

1.1. Estructura electrónicaLos electrones están distribuidos en distintos niveles energéticos u órbitas, de tal manera que ocupan preferentemente

las capas más cercanas al núcleo, y no pasan a ocupar la siguiente órbita hasta no completar las anteriores.

Las propiedades químicas de los átomos dependen de la configuración electrónica del nivel más externo.

Según la tendencia a ceder o captar electrones los materiales se clasifican en tres grupos.

● Gases nobles. Son elementos inertes, es decir, que no reaccionan con otros elementos. Ello se debe aque la configuración electrónica de su capa más externa es estable, pues contiene todos los electronesque pueden ocupar ese nivel, lo que significa que no tiene tendencia a ganar electrones ni a perder losque ya tiene. Pertenecen a este grupo el helio (He), el neón (Ne) y el argón (Ar) entre otros.

● Metales. Son elementos cuyos átomos son electropositivos, es decir, tienen tendencia a perder electronesperiféricos formando iones positivos o cationes. Ello se debe a que los electrones de sus capas másexternas están débilmente ligados al núcleo, por lo que pueden desplazarse con facilidad de un átomo aotro. Son buenos conductores del la electricidad y el calor.

● No metales. Los átomos de estos elementos son electronegativos, es decir, tienen tendencia a adquirirelectrones para convertirse en iones negativos o aniones. Son malos conductores de la electricidad.

Los diferentes valores de electronegatividad de los átomos determinan el tipo de enlace que se formará entreellos para constituir una molécula.

● Átomo de litio con neutralidad eléctrica: en el núcleotiene 3 protones y tres neutrones y en la corteza 3electrones, (J. A. E.-A.A.)

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1.2. EnlacesLas moléculas están formadas por dos o más átomos y constituyen la partícula más pequeña de un compuesto

químico.

Llamamos enlace a la manera en la que los átomos se unen para formar las moléculas. Las propiedades dela materia no solo dependen de los elementos que configuran su molécula, sino también de la forma en la quelos átomos de estos elementos se enlazan. Por ejemplo, la resistencia y la dureza de un acero vienen determinadaspor la gran cohesión entre sus átomos.

● Enlace iónico. Es el que se produce entre iones con distinta carga debidoa fuerzas electrostáticas de atracción. Es frecuente entre un metal(electropositivo), con tendencia a ceder electrones y convertirse en un catión,y un no metal (electronegativo), con tendencia a captar electrones y convertirseen un anión. Un ejemplo característico de este enlace es el cloruro sódico(NaCl), en el que el sodio cede un electrón quedando ionizado con cargapositiva Na+, mientras que el cloro capta el electrón cedido y queda ionizadocon carga negativa Cl–, como resultado de lo cual aparece entre ellos unafuerza de atracción eléctrica por tener cargas de distinto signo.

● Enlace covalente. Se produce entre átomos con una configuraciónelectrónica similar. En este tipo de enlaces, los átomos comparten loselectrones externos para alcanzar una configuración estable. Los electronescomunes a los dos átomos forman un orbital molecular que provoca fuerzasde unión muy intensas, ya que la trayectoria de los electrones rodea aambos átomos, actuando como un “envoltorio” que los engloba y confiereuna gran cohesión al enlace. Este enlace es frecuente entre no metales(H2, NH3, H2O, etc).

● Enlace metálico. Los metales, elementos electropositivos, tienen en sucapa más externa electrones que pueden ser compartidos. El enlace seproduce entre agrupaciones de átomos consecutivos por ser los electronesde valencia comunes a todos ellos, formando una nube de electronesque rodea a los iones positivos. Este enlace produce una estructurageométrica muy rígida.

1.3. Estructura cristalina y estado metálicoUna estructura cristalina se produce cuando al solidificarse una sustancia sus átomos se agrupan formando

retículas tridimensionales que se repiten.Los materiales que no tienen sus átomos ordenados formando una estructura cristalina se dice que son

amorfos.Los materiales tienen una red cristalina que se caracteriza por la forma y el

tamaño de los cristales y por la posición que ocupan sus átomos.El estado metálico, que distingue a los metales de los otros materiales sólidos,

se caracteriza por la existencia de un enlace metálico entre sus átomos, y de unaestructura cristalina. Estas dos características son las responsables de las propiedadesespeciales comunes, en general, a todos ellos: dureza, opacidad, brillo, ductilidad,maleabilidad, tenacidad, conductividad eléctrica y conductividad térmica.

● Enlace iónico (J. A. E.-A.A.)

● Enlace covalente (J. A. E.-A.A.)

● Enlace metálico. (ITE)

● Magnetita (Fe3O4). Es el mineral con más contenidoen hierro (72%). (ITE)

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1.4. Redes cristalinas de los metalesLas redes cristalinas son estructuras formadas por un patrón tridimensional (también llamado “retículo” o

“celdilla”) que se repite indefinidamente en las tres direcciones del espacio. Puede demostrarse matemáticamenteque pueden existir como máximo catorce configuraciones geométricas de redes cristalinas. De todas ellas, lasmás comunes entre los metales son las siguientes:

● Cúbica centrada (B.C.C.). También denominada C.C. En cada patrón geométrico elemental, los átomosestán dispuestos en los vértices y en el centro de un cubo.

● Cúbica centrada en las caras (F.C.C.). También denominada C.C.C. Los átomos están dispuestos en losvértices y centros de las caras de un cubo.

● Hexagonal compacta (H.C.P.). También denominada H.C. En esta disposición los átomos se sitúan enlos vértices de las bases de un prisma hexagonal y en los centros de estas bases, así como en los trestriángulos no adyacentes de la base media.

Alotropía

Los estados alotrópicos de designan con las letras griegas: α, β, δ, etc. Los metales pasan de un estadoalotrópico a otro a una temperatura fija, llamada punto crítico, que puede variar con la composición en el casode las aleaciones.

Hay substancias que pueden presentar dos o más redes cristalinas dependiendo de las condiciones depresión y temperatura. A esta propiedad, común entre los metales, se la conoce con el nombre de alotropía.Debido a este fenómeno, los metales pueden variar sus propiedades físicas sin cambiar su composiciónquímica.


1UNIDAD

● Redes cristalinas de los metales (J. A. E.-A.A.)

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REDES CRISTALINAS DE LOS METALES

REDMETALES

Temperatura ambiente A otras temperaturas

Cúbica centrada (B.C.C.) Fe, Na, Cr, W Ca, Ti

Cúbica centrada en las caras (F.C.C.) Ca, Al, Cu, Ni Co, Fe

Hexagonal compacta (H.C.P.) Co, Ti, Zn, Mg Na

A c t i v i d a d e sA c t i v i d a d e s

1. Define el concepto de electronegatividad

2. ¿Cómo se llama un átomo que tiene más electrones que protones? ¿Y si tiene mas protones que electrones?

3. ¿Qué son fuerzas electrostáticas de atracción?

4. ¿Qué son los electrones de valencia?

5. ¿Cuáles son las condiciones y las características del estado metálico?

6. Identifica y representa los sistemas más comunes de cristalización de los metales.

7. Indica los sistemas de cristalización de los siguientes metales: Fe, Ti, Al, Co.

R e c u e r d aR e c u e r d a

ü La estructura cristalina y el enlace metálico hacen que los metales tengan unas características comunes a todosellos: dureza, opacidad, brillo, ductilidad, maleabilidad, tenacidad, conductividad térmica y eléctrica.

ü Hay metales que pueden presentar más de una estructura cristalina dependiendo de la presión y temperatura;estos metales son polimorfos.

ü El átomo es la partícula más pequeña de un elemento simple y está constituido por protones y neutrones en elnúcleo y electrones en la corteza.

ü El número atómico Z, por el que se ordenan los elementos en la tabla periódica, indica el número de protones delátomo.

ü Los metales son electropositivos, tienen tendencia a perder electrones formando iones positivos o cationes.

ü En el enlace metálico los átomos comparten una nube de electrones que los rodea.

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2. Propiedades y ensayos de los materialesComo ya se estudió en el primer curso, es necesario conocer las propiedades de los materiales de uso técnico

para seleccionar aquellos que mejor se adapten a los productos que queremos elaborar.

De las propiedades estudiadas, químicas, físicas, mecánicas y sensoriales, para los metales las más interesantesson las mecánicas, ya que nos definen su comportamiento ante fuerzas exteriores y conocerlas nos permiteelegir con garantías el metal que mejor se adapta a una aplicación determinada.

Los ensayos de materiales son las pruebas que se realizan para conocer o contrastar sus propiedades químicas,físicas, mecánicas, etc.

Cuando trabajamos con metales, es muy importante conocer sus características mecánicas y asegurarnos dela ausencia de defectos en las piezas terminadas. Así podremos garantizar que el material es idóneo para lascondiciones en las que va a trabajar.

A continuación se resumen las propiedades mecánicas de los metales, la mayoría de las cuales fueron estudiadasen primer curso.

2.1. Propiedades mecánicas● Cohesión. Es la resistencia que oponen los átomos a separarse unos de otros.

○ Dureza. Es la oposición que presenta un material a ser rayado o penetrado por otro. La dureza de unmaterial determina su resistencia al desgaste y es directamente proporcional a la cohesión entre susátomos.

● Elasticidad. Es la capacidad que tiene un material para recuperar su forma primitiva una vez que hadesaparecido el esfuerzo que lo deformaba.

● Plasticidad. Es la capacidad que tiene un material para conservar su nueva forma una vez deformado.Es la propiedad opuesta a la elasticidad. De la plasticidad derivan la maleabilidad y la ductilidad.

○ Maleabilidad. Capacidad que tiene un material de extenderse en láminas delgadas.

○ Ductilidad. Capacidad que tiene un material de estirarse en hilos.

● Tenacidad. Es la capacidad de un material de soportar esfuerzos y golpes sin romperse. Un materialtenaz se deformará como consecuencia de los esfuerzos aplicados antes de romperse.

● Fragilidad. Es la propiedad opuesta a la tenacidad, se dice que un material es frágil cuando se rompe, alaplicarle un esfuerzo o un golpe, sin apenas sufrir deformación.

● Resiliencia. Es la energía que es capaz de absorber un material al recibir un golpe brusco que provocasu rotura.

● Resistencia a la fatiga. Es la resistencia que opone un material a romperse por esfuerzos repetitivosinferiores a la tensión de rotura.


1UNIDAD

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2.2. Tipos de ensayos

Los ensayos destructivos se realizan sobre probetas normalizadas y tienen como finalidad conocer lascaracterísticas mecánicas de los materiales. Los no destructivos se realizan sobre piezas terminadas y su objetivoes detectar defectos en el material, que pueden ser superficiales o internos. Los ensayos metalográficos yespectrográficos se realizan para conocer la composición del material, sus constituyentes y su estructura.

2.3. Conceptos de elasticidad

σ = Tensión

F = Fuerza

Ao = Sección transversal

Para la tensión, las unidades del sistema internacional son N/m2 = Pascales, aunque también es comúnemplear kgf/mm2 y N/mm2

Tipos deensayos

Físicos

Físico-Químicos

Destructivos

No destructivos

Metalográficos

Espectrográficos

Estáticos

Dinámicos

Tecnológicos

Líquidos penetrantesPartículas magnéticasRayos XUltrasonidos

TracciónCompresiónDureza

ChoqueFatiga

PlegadoEmbutición

Llamamos tensión a la carga unitaria, que es igual al cociente entre la fuerza a la que sometemos unapieza y la sección transversal de esta.

σ = FAo

(A. L.)

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Δl = Alargamiento totallo = Longitud iniciall1 = Longitud finalε = Alargamiento unitario (adimensional)

Módulo de elasticidadEn el proceso de deformación del material hay una fase llamada de proporcionalidad, a la que hace referencia

la ley de Hooke, que dice:

La relación entre las tensiones aplicadas y las deformaciones que producen es constante para un mismomaterial. A esta constante se le conoce como módulo de elasticidad o módulo de Young.

Para los aceros al carbono normalizados, el módulo de elasticidad está en torno a 20000 kgf/mm2

E = Módulo de elasticidadσ = Tensiónε = Alargamiento unitario

Las unidades del módulo de elasticidad en el sistema internacional son N/m2 = Pascales, aunque es muycomún emplear kgf/mm2

Valores de E para algunos materiales

Δ Δl l l ll

l llo

o

o

o

= − = = −1

1; ε

En la zona de proporcionalidad las deformaciones unitarias producidas en el material son proporcionalesa las tensiones que las producen.

E = σε

Deformación es el alargamiento que sufre una pieza sometida a un esfuerzo de tracción.

MATERIAL E (kgf/mm2)

Acero (0,15-0,30 % C) 2,1·104

Acero (3-3,5 % C) 2,1·104

Fundición gris 1,05·104

Hormigón (1 : 2 : 3,5) 1,76·103

Madera (pino) 1,27·103

Madera (roble) 1,12·103

1 1 10 1

1 9 8

1 1

26

2

2 2

Nmm

Nm

pascales MPa

kgfmm

Nmm

kgf kp

= ⋅ =

=

=

( )

,


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(A. L.)

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2.4. Ensayo de tracciónNormas: UNE 7-474-92 y EN 10002-1

El ensayo de tracción consiste en someter a unaprobeta de forma y dimensiones normalizadas a unesfuerzo lento de tracción en sentido longitudinal hastaromperla.

Las probetas en general son de sección circular oprismática dependiendo de la forma de los productosmetálicos cuyas características se desean determinar.Las probetas cilíndricas son las más utilizadas.

La máquina del ensayo de tracción está provista dedos mordazas que sujetan la probeta y la someten a unesfuerzo de tracción por medio de mecanismos mecánicoso hidráulicos, mientras registran el valor de la carga y el alargamiento correspondiente en cada instante. En lasmáquinas tradicionales, este registro se realizaba de forma mecánica trazando directamente el diagrama detracción sobre un papel milimetrado; en las máquinas actuales se realiza un registro electrónico de los valores delas cargas y alargamientos durante todo el ensayo.

Diagrama del ensayo de tracciónEn un diagrama de tracción se distinguen dos zonas características:

● Zona elástica (OE): En esta zona, las deformaciones que se producen son elásticas, es decir, que elmaterial recupera su longitud inicial cuando cesa la carga.

● Zona plástica (ES): Cuando sometemos al material a una tensión por encima del punto E, este sufredeformaciones permanentes, que se mantienen incluso una vez cesada la aplicación de la carga.

Los puntos característicos de la gráfica son:

● σP = Límite de proporcionalidad. Por debajo de esta tensión se encuentra la zona de proporcionalidadOP. En esta zona, la gráfica es una línea recta en la que las tensiones son proporcionales a los alargamientos.Como se comentó con anterioridad, esta es la zona a la que hace referencia la ley de Hooke.

● σE = Límite de elasticidad. Es la tensión por debajo de la cual el materialrecupera su forma cuando cesa la carga que lo deformó. Por encimade esta tensión se producen deformaciones permanentes.

● σR = Límite de rotura o tensión de rotura. Es la máxima tensión quesoporta el material, que se corresponde con el punto más alto del diagramade tracción. Se considera que cuando alcanzamos este valor del esfuerzoel material ya está roto, puesto que, si mantenemos esta tensión, o aúndisminuyéndola, el material acaba por separarse.

● S = Punto de rotura efectiva. Este punto, que nos indica la separaciónfísica de las dos partes de la probeta, determina la deformación máximaalcanzada.

● Probeta cilíndrica normalizada para el ensayo de tracción (J. A. E.-A.A.)

● Diagrama del ensayo de tracción (A. L.)

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Diagrama de tracción con fenómeno de fluenciaEs el diagrama típico de algunos aceros. El fenómeno de fluencia consiste en un alargamiento sin causa aparente

cuando la tensión alcanza un determinado valor.σF = Límite de fluencia. Cuando la tensión alcanza este valor se produce un alargamiento sin que aumentela tensión aplicada.

Deformación transversal. Módulo de Poisson

La estricción se expresa como la relación entre la disminución de la sección transversal de la probeta y lasección inicial. Normalmente la estricción se expresa en tanto por ciento.

εt = Estricción (deformación transversal unitaria)Ao = Sección transversal inicialA1 = Sección transversal final

En la zona elástica, la relación ente la deformación transversal unitaria y el alargamiento axial unitario esconstante para cada material. Este valor se denomina módulo de Poisson (µ).

μ = Módulo de Poissonεt = Estricción (deformación transversal unitaria)ε = Deformación longitudinal

Estricción es la disminución de sección transversal que se produce en una probeta sometida al ensayode tracción cuando se alarga.

Con el ensayo de tracción:● Medimos la resistencia del material (R).● Determinamos el módulo de elasticidad (E).● Visualizamos la elasticidad y tenacidad.

ε to

o o

A AA

AA

= − =1 Δ

μεε

= t

● Diagrama del ensayo tracción con fenómeno de fluencia(A. L.)


1UNIDAD

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Otras gráficas de tracciónEn un vistazo rápido, la forma de la gráfica de tracción nos indicará algunas características relevantes del

material ensayado: resistencia, fragilidad, tenacidad, etc.

Tensión admisible y tensión de trabajoEn la práctica, el ensayo de tracción nos puede ayudar, entre otras cosas, a determinar la tensión de trabajo

de una pieza (σt).

Para determinar la tensión de trabajo a tracción es necesario conocer la máxima tensión admisible (σAD). Latensión admisible la obtenemos directamente del ensayo de tracción, y es aquella tensión que no provoca deformacionespermanentes en el material. Es, por tanto, la tensión correspondiente al límite de elasticidad. En la práctica, por lasdificultades para determinar exactamente el límite de elasticidad, se puede adoptar como tensión de referenciapara la tensión admisible el límite de proporcionalidad (σP) o incluso el límite de fluencia (σF).

N = Coeficiente de seguridad; en diseño de máquinas en general se adopta un valor de entre 1,2 y 4.Además del ensayo de tracción, existen otros ensayos estáticos de características similares que se emplean

mucho menos que éste. Citamos a continuación algunos de ellos:Compresión. Es muy semejante al de tracción. En general, se admite que, para los metales, la resistencia a

la compresión es igual a la de tracción. Para realizarlo se emplea también la máquina universal de ensayos.Para realizar el ensayo sometemos a una probeta a un esfuerzo de compresión creciente hasta conseguir la

rotura o aplastamiento. Los ensayos de compresión suelen aplicarse a materiales pétreos, hormigón, fundiciones,etc. Por ejemplo, cuando se vierte hormigón armado para fabricar la estructura de un edificio, suele tomarse unamuestra de la mezcla utilizada para su análisis en laboratorios de la Administración, con objeto de determinar sila calidad del material se ajusta a lo exigido por la legislación. Una de las pruebas que se realizan sobre esamuestra en estos laboratorios son los ensayos de compresión.

Torsión. Estos ensayos se realizan sobre todo para probar la resistencia de ejes o árboles de transmisión.En general, para evitar este ensayo, se admite que la resistencia a torsión está entre 0,6 y 0,8 veces la de tracción.

Flexión estática. Consiste en someter a la probeta, apoyada libremente en los extremos, a una carga variablepara comprobar la flecha que produce. Se realiza para obtener con más precisión el valor del módulo de elasticidad(E). Al ser mayores las deformaciones que en los ensayos de tracción, se consigue más precisión.

Cizalladura. Se somete al material a un esfuerzo de cortadura creciente hasta conseguir romperlo. Se realizasobre remaches, lengüetas, tornillos, etc.

La tensión de trabajo es la tensión máxima a la que podemos someter una pieza respetando lasrecomendaciones y normas de seguridad.

σ σ σ σ σ σ

σσ

AD E AD P AD F

tAD

N

= ≈ ≈

=

; ;

● Gráficas experimentales de ensayos de tracción sobre distintos materiales (A. L.)Ac. bajo en carbono Ac. medio en carbono Aluminio Bronce

22

2.5. Ensayos de durezaComo ya se indicó con anterioridad, la dureza es la resistencia de un material a ser rayado o penetrado. La

propiedad que se mide en el ensayo de dureza es la cohesión.Los primeros ensayos de dureza que se realizaron fueron para clasificar los materiales (minerales) por orden

creciente de dureza, de forma que cada uno rayaba a los anteriores. Así, el geólogo y mineralogista alemánFriedrich Mohs (1773-1839) obtuvo una relación de 10 minerales que comienza con el talco y termina con eldiamante y que se conoce como escala de Mohs.

Para determinar la dureza de los metales fue necesario diseñar métodos que nos aportaran un valor numéricopreciso. Los métodos más utilizados son:

Ensayo de dureza BrinellNormas UNE 7-422-85 y EN 10003-1El ensayo Brinell consiste en hacer una huella comprimiendo con un penetrador (bola de acero templado o

metal duro) de diámetro D la superficie de una probeta durante un tiempo determinado y medir el diámetro dedicha huella después de quitar la carga (F).

Este tipo de ensayo es adecuado para materiales blandos y semiduros, no se utiliza para durezas superioresa 500 HB, porque se deforman las bolas que sirven de penetrador. Tampoco se emplea para piezas de muy pocoespesor, porque si el material se deforma falsea la lectura de la huella que sirve para calcular la dureza.

El grado de dureza Brinell (HB) se obtiene dividiendo el valor de la carga(F) en Kgf entre el área de la huella (A) en mm2.

Dureza Brinell

HBS designación de la dureza Brinell en el caso de utilizar penetradorde bola de acero templado.

HBW designación de la dureza Brinell en el caso de utilizar penetradorde bola de metal duro.

Para calcular el valor del área de la huella (casquete esférico)

D = Diámetro de la bolah = Profundidad del casquete esféricoPara calcular la profundidad del casquete esférico medimos su diámetro

(d) y aplicamos la fórmula:

= FA

Por penetración

Brinell

Vickers

Rockwell

Por rebote

Ensayos dedureza

Shore

A D h= ⋅ ⋅π

h D D d HB F

D D D= − − =

⋅ ⋅ −

2 2

22; sustituyendo los valores tenemos:

π 22 2−( )d


1UNIDAD

● Ensayo de dureza Brinell (J. A. E.-A.A.)

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Para evitar huellas confusas, debe elegirse la carga de tal manera que el diámetro de la huella esté comprendidoentre: 0,24D < d < 0,6D

El diámetro de la bola de ensayo debe elegirse lo más grande que se pueda, entre los recomendados por lanorma, para conseguir la mayor huella posible.

El tiempo mínimo de aplicación de la carga debe ser de 10 a 15 segundos.La carga aplicada se determina en relación al diámetro de la bola y a una constante que depende del metal

ensayado según recomienda la norma.F = K · D 2

K = Grado de carga dependiente del materialEjemplos de designación del ensayo Brinell:350 HBS 5/750 = Dureza Brinell de 350 obtenida con bola de acero de 5 mm de diámetro, bajo una carga de

750 kgf aplicada durante un tiempo entre 10 y 15 segundos.500 HBW 10/3000/25 = Dureza Brinell de 500 obtenida con bola de metal duro de 10 mm de diámetro, bajo

una carga de 3000 kgf aplicada durante 25 segundos.En los durómetros tradicionales se medía el diámetro del casquete esférico con ayuda de una lupa graduada

para calcular la profundidad de la huella.En los durómetros modernos no es necesario hacer ni la medición del diámetro de la huella ni los cálculos de

la dureza. La máquina es capaz de medir con precisión la profundidad (h) directamente y, en función del diámetrode la bola y del valor de la carga que estemos aplicando, realizar el cálculo de la dureza (HB), mostrándonos elresultado en una pantalla.

Ensayo de dureza VickersNorma UNE 7-423-84El ensayo consiste en hacer, sobre la superficie de una probeta, una huella con un penetrador de diamante

en forma de pirámide de base cuadrada, con un ángulo entre caras de 136º, y medir la diagonal de dicha huelladespués de quitar la carga (F). Con este ensayo podemos medir la dureza de materiales duros y blandos. Suempleo es aconsejable cuando la dureza es superior a 500 HB. Los espesores de las piezas a ensayar puedenser muy pequeños, hasta 0,1 mm. Las cargas que empleamos son también muy pequeñas, entre 5 y 100 kgf.

El tiempo mínimo de mantenimiento de la carga es de 10 a 15 segundos.La dureza Vickers (HV) se define como el cociente entre la carga del ensayo (F) en kgf y el área de la huella (A) en mm2.

Para calcular el valor del área de la huella:

d = Media aritmética de las diagonales de la huella en mmEntonces, sustituyendo el valor de A en la fórmula de HV tenemos:

En los durómetros más simples se determina la dureza midiendo con una lupa las diagonales de la huella yhaciendo los cálculos. En la actualidad hay durómetros automáticos que calculan ellos mismos el área de lahuella en función de la profundidad de penetración y nos muestran en una pantalla el valor de la dureza.

Ejemplo de designación del ensayo Vickers.640 HV 50/20 = Dureza Vickers de 640 aplicando una carga de 50 kgf durante 20 segundos.

HV FA

=

A d=2

1 8543.

HV Fd

= 1 8543 2. ● Ensayo de dureza Vickers (J. A. E.-A.A.)

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Ensayo de dureza RockwellNormas UNE 7-424-89 y EN 10109-1

Este ensayo se diseño para que el durómetro midiera directamente la profundidad de la huella, así, aunque elresultado era menos preciso, la realización del ensayo era menos laboriosa y más rápida.

Para materiales blandos se usa una bola de acero y para materiales duros un cono de diamante de 120o .

Procedimiento:

● Se sitúa el penetrador en contacto con la superficie de la probeta y se aplica una carga inicial Fo.

● Se toma referencia de la profundidad (h1) en este punto y se aumenta la fuerza hasta F manteniendo estadurante un tiempo de 4s. El penetrador avanzará hasta h1+ h2

● Manteniendo la carga inicial Fo, se elimina la carga adicional F1. Al retirar la sobrecarga el material efectúauna recuperación elástica quedando el penetrador a una profundidad h1 + h

El valor de la profundidad remanente de la huella al eliminar la sobrecarga medido en mm (h), nos dará lamedida de la dureza. Cuanto mayor sea, más blando será el material.

Llamando HRC a la dureza Rockwell medida con cono de diamante: HRC = 100 − 500h

Llamando HRB a la dureza Rockwell medida con bola de acero: HRB = 130 − 500h

La carga inicial (Fo), la sobrecarga (F1) y, en el ensayo con bola de acero, el diámetro de ésta, vienen determinadospor la norma en función de la escala de dureza Rockwell.

Ejemplos de designación del ensayo Rockwell.

52 HRC = Indica una dureza de 52 medida en la escala C, que corresponde a un penetrador con cono dediamante y a una carga total de 150 kgf.

70 HR30N = Indica una dureza superficial de 70 medida en la escala 30N, quecorresponde a un penetrador de cono de diamante y una carga total de 30 kgf.

Ensayo de dureza ShoreEn este ensayo la dureza se mide por la altura que alcanza en el rebote una

pequeña pieza metálica que se deja caer desde una altura fija sobre el material quese ensaya. El rebote será menor cuanta más energía absorba la probeta paradeformarse de forma permanente.

● Esquema de la operación del ensayo de dureza Rockwell con bolade acero (J. A. E.-A.A.)

● Esquema de la operación del ensayo de dureza Rockwell con conode diamante (J. A. E.-A.A.)


1UNIDAD

● Ensayo Shore (J. A. E.-A.A.)

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2.6. Ensayo de resilienciaNorma EN 10045-1

También llamado ensayo de flexión por choque sobre probeta Charpy. Este ensayo sirve para determinar laenergía necesaria para romper de un solo golpe, con una masa pendular, una probeta entallada (es decir, adelgazadaen una de sus caras con una ranura, llamada entalla) y apoyada en sus extremos. Esa energía recibe el nombrede resiliencia, y la máquina para realizar en ensayo se llama péndulo de Charpy.

Procedimiento:

La realización del ensayo consiste en dejar caer un péndulo de masa conocida desde una altura determinada,romper la probeta golpeando la cara opuesta a la entalla y medir la altura que alcanza después de la rotura. Ladiferencia entre las alturas inicial y final nos permite calcular la energía que el péndulo descargó en la probeta.

Resiliencia = KU ó KV = Ep0 − Ep1

KU = Resiliencia para probetas con entalla en U (julios)KV = Resiliencia para probetas con entalla en V (julios)Ep0 = Energía inicial del péndulo; en el ensayo normal, su valor es de 300 JEp1 = Energía final del pénduloF = Peso del pénduloEp0 = F · h ; Ep1 = F · h'Es muy común manejar la resiliencia unitaria:

ρ = Resiliencia unitaria Ep = Energía absorbida por la probeta (J)A = Sección de la probeta en la zona de rotura (mm2)Ejemplo de designación de ensayos de resiliencia:KU = 132 J; ensayo con una energía nominal de 300 J, sobre probeta con entalla en U y una energía absorbida

en la rotura de 132 J.KV100 = 65 J; ensayo con una energía nominal de 100 J, sobre una probeta con entalla en V y una energía

absorbida en la rotura de 65 J.

● Ensayo de resiliencia. Péndulo de Charpy. Operativa y probetas normalizadas (J. A. E.-A.A.)

ρ = = ⎛⎝⎜

⎞⎠⎟

EA

Jmm

p2

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1UNIDAD

2.7. Ensayo de fatigaNorma UNE 7117-58

Se dice que una pieza está sometida a fatiga si soporta aplicaciones repetidas de un esfuerzo, variable enmagnitud y sentido, inferior al límite elástico del material. Este esfuerzo puede provocar la rotura del material si elnúmero de ciclos es muy grande y su valor es superior al límite de fatiga. De hecho, la fatiga es la primera causade rotura de los materiales.

El objetivo del ensayo de fatiga es determinar el límite práctico de fatiga, que es el valor de tensión que noproduce rotura después de un número determinado de ciclos (por ejemplo 107 para metales férreos).

En la figura se observa un ensayo de fatiga por flexión rotativa, uno de los ensayos de fatiga más comunes.En este montaje hacemos girar la pieza a la vez que la cargamos en un extremo, de tal forma que cada giro de180º equivale a un cambio en el sentido de la aplicación de la fuerza.

● Ensayo de fatiga por flexión rotativa y esquema equivalente del esfuerzo de flexión (J. A. E.-A.A.)

● Gráfica del ensayo de fatiga. (J. A. E.-A.A.)

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2.8. Ensayos tecnológicosEl objeto de los ensayos tecnológicos es conocer el comportamiento de los materiales cuando se les somete

a los mismos procedimientos que sufren durante la fabricación. Algunos de los ensayos tecnológicos más habitualesson: plegado, embutición, forja, corte, punzonado, soldadura, etc. En los siguientes apartados estudiaremos losmás representativos de estos ensayos.

Ensayo de doblado simpleNorma UNE 7-427-89

Consiste en someter una probeta normalizada a un plegado hasta un ángulo determinado con objeto deconocer sus características de plasticidad, observando la aparición de grietas por la cara exterior. Las probetaspueden ser de sección circular, cuadrada, rectangular o poligonal.

La interpretación de los resultados estará recogida en las normas, pero en general consideramos que elresultado del ensayo es satisfactorio si no aparecen grietas apreciables a simple vista.

En las figuras podemos observar distintos tipos de doblado.

Ensayo de embuticiónEs uno de los ensayos tecnológicos más utilizados, tiene por objeto conocer

el grado de embutido que admite una chapa.

El ensayo consiste en medir elavance de un vástago de embutición conla punta redondeada desde que toca lachapa hasta que aparece la primeragrieta. La profundidad de penetracióndel vástago nos indicará el grado deembutición del material.

● Ensayos de plegado. Ensayo hasta un ángulo α. Ensayo de plegado paralelo con separación. Ensayo a tope (J. A. E.-A.A.)

● Probeta para comprobar la resistencia de una soldaduraal doblado (A. L.)● Ensayo de embutición (J. A. E.-A.A.)

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2.9. Ensayos de defectos

Los ensayos de defectos se realizan para localizar discontinuidades en el material, fisuras o defectos que puedenestar situados en la superficie o en el interior de las piezas. Este tipo de ensayos no dañan las piezas ni dejan ningunahuella; se realizan sobre piezas y operaciones terminadas y para revisiones periódicas de piezas en servicio.

Líquidos penetrantesCon el ensayo de líquidos penetrantes podemos detectar discontinuidades en materiales no porosos cuando

éstas estén abiertas a la superficie. Se puede aplicar tanto a metales férreos como no férreos, siendo su campode aplicación más importante en los materiales no magnéticos, ya que en los magnéticos resulta más adecuadoel método de las partículas magnéticas.

La realización de este ensayo no requiere ningún aparato, por lo que es un método muy simple y barato.

El líquido utilizado debe tener unas características que le permitan fluir sobre la superficie de un sólido ypenetrar en el interior de las discontinuidades.

Procedimiento:● Limpieza de la superficie● Aplicación del líquido penetrante● Aplicación del eliminador. Pasado el tiempo de penetración, se elimina el exceso de penetrante.● Aplicación del revelador. Se aplica para conseguir que el líquido penetrante contraste con la superficie de

la pieza y se vuelva visible.● Observación. Se realiza una revisión de la superficie a simple vista.

Partículas magnéticasCon este método se consigue localizar discontinuidades

superficiales y subsuperficiales en materiales ferromagnéticos.

Cuando hay una discontinuidad en un material ferromagnéticoal que aplicamos un campo magnético, sobre todo si este esnormal a la discontinuidad, las líneas de fuerza del campo sedistorsionan formando un campo de fuga. Si aplicamos partículasmagnéticas sobre la pieza, estas se orientan según la direcciónde las líneas de fuerza del campo y se acumulan en la zonadonde se produce el campo de fuga, indicando que existe unadiscontinuidad.

Ensayos de defectos(no destructivos)

Líquidos penetrantes

Partículas magnéticas

Radiografía y Gammagrafía

Defectos superficiales

Defectos superficiales

Defectos internos


1UNIDAD

● Ensayo de partículas magnéticas (J. A. E.-A.A.)

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Radiografía y gammagrafía

Los rayos X y gamma son radiaciones electromagnéticas invisibles de corta longitud de onda, capaces deatravesar materiales opacos a la luz y producir alteraciones sobre películas fotográficas.

Si un material presenta defectos internos, la intensidad de salida de las radiaciones será distinta por la partesana y por la parte defectuosa, y esta diferencia de intensidad provocará sombras en la película.

Ultrasonidos

Los ultrasonidos son ondas de mayor frecuencia que las ondas audibles,que se emplean en las ecografías médicas y en el sónar de los barcos. Losultrasonidos penetran en el material y son reflejados por los defectos ydiscontinuidades de la pieza sometida a ensayo, son captados por el receptor yse convierten en impulsos eléctricos que aparecen en la pantalla de un osciloscopio.

Los defectos pueden quedar localizados por la posición de la señal en lapantalla del osciloscopio y se puede hacer una estimación del tamaño por laaltura de la señal. ● Ensayo de ultrasonidos (J. A. E.-A.A.)


8. ¿Qué es el módulo de elasticidad? ¿Cuándo se puede utilizar este módulo?9. Una pieza cilíndrica de 1,5 cm de diámetro está sometida a una carga de tracción de 2500 kp. Determina la

tensión de la pieza en MPa.10. Una pieza de acero de sección circular de 20 mm de diámetro está sometida a una carga de tracción de 40000N.

Determina:a) Tensión de la pieza.b) Alargamiento unitario suponiendo que trabaja en la zona elástica.

11. Representa una gráfica de tracción tipo de un material tenaz y otra de un material frágil.12. ¿Qué es la estricción?13. ¿Cuál fue el primer sistema de determinación de la dureza de los materiales? ¿En qué se basaba?14. Indica los nombres de los ensayos de dureza por penetración y los penetradores correspondientes para cada uno

de ellos.15. ¿En que se basa el ensayo de dureza Shore?16. Determina el valor de la dureza Vickers en un ensayo realizado con una carga de 50 kgf en el que la diagonal del

ensayo mide 0,32 mm.17. ¿En qué consiste el ensayo de resiliencia?18. ¿Qué se determina en el ensayo de fatiga?19. En un ensayo de resiliencia sobre una probeta normalizada con entalla en U de 8 mm de lado, la carga del péndulo

es de 30 kgf, la altura de partida es de 0,5 m y la altura después de romper la probeta es de 0,2 m. Determina laresiliencia unitaria.

20. ¿Para qué se realizan los ensayos tecnológicos?21. ¿Qué ensayos se utilizarían para determinar defectos internos? Justifica la respuesta.

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1UNIDAD


ü Las propiedades mecánicas definen el comportamiento de los materiales cuando actúan sobre ellos fuerzasexteriores.

ü Los ensayos destructivos sirven para conocer las propiedades mecánicas de los materiales, los no destructivospara comprobar si las piezas tienen defectos, y los físico-químicos para conocer su composición.

ü El ensayo de dureza Brinell se realiza con una bola de acero o metal duro en piezas de gran espesor, sobremateriales blandos y semiduros.

ü El ensayo de dureza Vickers se realiza con una pirámide de diamante de base cuadrada sobre materiales durosen piezas de cualquier espesor.

ü El ensayo de dureza Rockwell se puede realizar en materiales duros (HRC) con un penetrador de cono de diamantey en materiales blandos (HRB) con una bola de acero

ü En el ensayo de resiliencia se mide la energía necesaria para romper la probeta de un solo golpe

ü El límite práctico de fatiga es una tensión, inferior al límite elástico, que no provoca rotura del material después deun número determinado de repeticiones.

ü Los ensayos tecnológicos son fundamentales para saber si un material es apto para someterlo a una determinadaoperación o proceso de fabricación.

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3. Oxidación y corrosiónDesde el punto de vista químico, la oxidación es una reacción en la que el elemento que se oxida cede electrones

al elemento oxidante. El caso más común de oxidación es la reacción del oxígeno en una atmósfera seca. Siesta reacción se produce en presencia de humedad, aparece el fenómeno de la corrosión.

3.1. Tipos de corrosión y sus efectosDesde el punto de vista económico, la corrosión es un factor muy importante, pues ocasiona pérdidas muy

elevadas y resulta muy cara de prevenir.

La corrosión en la mayoría de los casos tiene un carácter electroquímico. Se puede realizar un modelo conuna celda electroquímica que explica los distintos tipos de corrosión.

En la celda electroquímica se observa lo que sucede cuando se produce el fenómeno de la corrosión. Haydos metales en contacto en un medio húmedo. Uno de ellos, el ánodo que es más electropositivo, tiene tendenciaa perder electrones por la zona de contacto, quedando con carga positiva. El otro, el cátodo que es máselectronegativo, tiene tendencia a captar electrones, quedando con carga negativa. Para equilibrar su carga sedesprenden iones positivos del ánodo, produciéndose la corrosión.

Este fenómeno se produce de forma muy similar en los distintos tipos de corrosión. Una celda electroquímicapuede surgir entre distintos materiales, entre distintos constituyentes de un mismo material, e incluso se puedengenerar microceldas en distintos puntos de un mismo material por diversos motivos.

Corrosión. En general se define como la destrucción lenta y progresiva de un metal por la acción del medioque lo rodea. La corrosión atmosférica es la producida por la acción combinada del oxígeno y la humedad.

Oxidación. Se produce en los metales debido a la acción del oxígeno. Se forma en la superficie de laspiezas una fina capa de óxido que impermeabiliza el metal y que acaba ejerciendo una acción protectora.

● Modelo de celda electroquímica, a la izquierda. Corrosión de un tubo de acero unido con un racor de cobre, a la derecha. (J. A. E.-A.A.)

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3.2. Protección contra la corrosiónSe puede evitar o paliar la corrosión mediante diversos procedimientos:

Inhibidores. Se pueden utilizar cuando se trabaja en ambientes cerrados y aislados. En estos casos, podemoseliminar el oxígeno o añadir substancias que se depositen en las superficies del metal evitando que se produzcael fenómeno electroquímico.

Recubrimientos. Se utilizan como aislantes del ánodo y el cátodo; pueden ser temporales, como aceites ograsas, de duración media, como pinturas y barnices, y de larga duración, como los recubrimientos metálicos,cromado, niquelado, galvanizado, etc.

Protección anódica. Con este sistema se cubre el ánodo (metal que se oxida) con una fina capa de óxidoimpermeable, que evita la formación de celdas galvánicas. Por ejemplo, con el pavonado para el acero o elanodizado para el aluminio.

Protección catódica. Se trata de forzar al material que se desea proteger a que actúe como cátodo, para locual puede emplearse lo que se denomina un ánodo de sacrificio, formado por un material más electropositivoque el que se quiere proteger, o bien haciendo circular una corriente en sentido opuesto a la que provoca laoxidación.


1UNIDAD


22. ¿Qué tipo de protección contra la corrosión se suele aplicar a las farolas del alumbrado público?

23. ¿Qué tipo de protección contra la corrosión se utiliza en el casco de un barco para protegerlo en la zona de lahélice? Justifica la respuesta.


ü La corrosión electroquímica se produce por una reacción de oxidación continuada en un medio húmedo queprovoca la destrucción progresiva de la pieza.

ü Los sistemas de protección contra la corrosión actúan:

● Aislando las superficies a proteger del oxígeno, evitando la formación de celdas galvánicas.

● Convirtiendo el material a proteger en cátodo para que actúe como oxidante.

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4. Procedimientos de reciclajeLos residuos generados por el hombre constituyen uno de los mayores problemas ambientales de las sociedades

modernas, sobre todo de las más industrializadas.

La cantidad de residuos que el hombre genera con su actividad, tanto doméstica como industrial, no deja deaumentar a medida que mejora su nivel de renta y calidad de vida.

De todos los métodos de tratamiento de residuos, es el reciclaje el que mejor se adapta a los materialesartificiales. En el caso de los metales, el reciclaje es un método sencillo y rentable, que permite deshacerse delresiduo y obtener beneficios económicos.

4.1. Tipos de residuosLos residuos pueden clasificarse dependiendo de su procedencia, grado de toxicidad, tipo de material,

tratamiento, etc.

4.2. Tratamiento de los residuosTanto los residuos urbanos como los industriales deben ser gestionados de forma adecuada para evitar o

minimizar las posibles consecuencias negativas para las personas y el medio ambiente.

Los objetivos que se deben tener en cuenta en un tratamiento integral de los residuos para minimizar suimpacto son:

● Reducción.

● Reutilización.

● Reciclado.

● Valorización energética

● Eliminación en vertedero.

Para conseguir estos objetivos se diseñanplanes de actuación que contemplen sucumplimiento teniendo en cuenta el orden deprioridad.

Residuos

DomésticosVoluminososDe construcciónComercialesSanitarios

R.S.U.

IndustrialesAsimilables a urbanosInertesR.T.P.

● Clasificación de los residuos por su procedencia

● Esquema de la gestión integral de residuos

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1UNIDAD

4.3. ReciclajeTanto la separación en origen como la recogida selectiva para su

posterior tratamiento se realizan por tipos de residuos. En ambas fasesde la gestión de los desechos, se tienen en cuenta los procesos de reciclajecon una mayor utilidad industrial: el papel, el plástico, el vidrio y la chatarra.

En el año 2006 se destinó a reciclaje el 10% de los residuos urbanos,el 13% se sometió a tratamientos biológicos, el 9% se incineró y el restante68% se llevó a vertederos.

Reciclaje de metalesLa recogida de chatarra fue uno de los primeros aprovechamientos de residuos que existió. Resulta rentable,

aunque la cantidad reciclada sea pequeña, debido al elevado precio de los metales. Es muy sencilla de realizar;en el caso de los metales férricos, se añade directamente la chatarra al horno eléctrico para la obtención deaceros. La industria de la automoción es de donde más metales reciclables se obtienen, ya que un 70% de losmateriales de un coche son metálicos.

Reciclaje de papelEl papel representa el 21% del total de los residuos urbanos. De estos, casi un 85% del papel consumido se

recicla. Es el material más rentable para recuperar.Los beneficios del reciclado del papel respecto del papel nuevo son, principalmente, la reducción de la

contaminación ambiental y la disminución del consumo de la madera, lo que favorece el mantenimiento de lasmasas forestales.

Reciclaje de plásticoLos plásticos representan un 11% de los residuos urbanos, porcentaje que se va incrementando cada año

debido a su bajo coste. Los plásticos termoplásticos, es decir, aquellos que se ablandan cuando les aplicamos calor, se separan y se

vuelven a convertir en materia prima para fabricar piezas plásticas. Los termoestables se someten a un recicladomecánico, se trituran y se utilizan como cargas en materiales compuestos, por ejemplo, pavimentos.

Para que el separado de los plásticos sea más fácil y eficiente, los fabricantes incorporan a los objetos,dentro del símbolo del reciclado, un número o acrónimo que los identifica.

Sin embargo, la reciclabilidad del plástico se ve limitada por dos factores principalmente: ● La gran diversidad química de los distintos tipos de plásticos existentes en el mercado, que dificulta la

aplicación de técnicas de recogida y reciclado uniformes como las que se utilizan para el plástico, el metalo el vidrio

● El tratarse de un material muy económico y ligero, es necesario recuperar grandes cantidades para que elproceso de reciclaje resulte rentable

● Símbolos correspondientes a plásticos reciclables con calor. (A. L.)

● Composición media de los residuos urbanos. Año 2004(Fuente: Plan Nacional Integrado de Residuos) (A. L.)

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Reciclaje del vidrioEl vidrio se puede reutilizar si el envase se devuelve al envasador, es decir, si es retornable. La reutilización

tiene un coste muy bajo, simplemente transporte e higienización. En el caso de que los envases no sean retornables,se realiza un reciclaje indirecto volviendo a fundir el material después de triturado.

En la obtención del vidrio se consume mucha energía. El reciclado del vidrio supone, por tanto, un importanteahorro energético, aunque mucho menor que el de la reutilización.


24. ¿De qué colores son los contenedores para separar los residuos?

25. ¿Qué empleo se le da al papel reciclado?

26. ¿A qué plásticos corresponden los acrónimos: PET, PE-AD, PS?

27. ¿En qué consiste el compostaje?


En la actualidad los criterios de sostenibilidad recomiendan centrar la gestión de residuos en torno a las cuatro “R”:

ü Reducción.

ü Reutilización

ü Reciclaje.

ü Recuperación.

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