INFORME DE TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES

Composicin qumica del agua

El agua es la sustancia ms abundante en los seres vivos. Aunque conviene matizar esta afirmacin: una semilla, puede tener slo un 20% de agua y el tejido llamado dentina presente en nuestros dientes cuenta con apenas un 10% de agua. En el extremo opuesto en las algas puede representar el 95% de su peso, lo mismo que en el cerebro humano.

Composicin.El agua est formada por dos tomos de hidrgeno (H) y un tomo de oxgeno (O) unidos mediante sendos enlaces covalentes, de manera que la molcula tiene una forma triangular plana. Adems el agua se comporta como un dipolo, es decir tiene dos regiones con una cierta carga elctrica. Una de ellas es positiva y la otra negativa.El hecho de que el agua sea un dipolo se debe a que el hidrgeno y el oxgeno son tomos muy distintos desde el punto de vista de laelectronegatividad. Es esta una propiedad atmica que indica la forma en que un tomo atrae hacia si los electrones que comparte con otro en un enlace covalente.

En el caso del agua, el oxgeno es un tomo muy electronegativo. El hidrgeno es un tomo muy poco electronegativo. Los electrones que comparten en los dos enlaces covalentes que presenta la molcula de agua estn desplazados hacia la regin ocupada por el oxgeno. Esto implica que esa zona tenga un poco ms (un diferencial) de carga negativa, mientras que los hidrgenos tienen diferenciales de carga positiva. Decimos que tiene diferenciales de carga para resaltar que el agua NO es una molcula cargada elctricamente, el agua NO ES UN IN. El agua, muchas otras, es una molcula polar. Esta polaridad es fundamental para entender las propiedades del agua, porqu el agua se comporta qumicamente como lo hace y por extensin su importancia dentro de los seres vivos.

1.1. DEFINICIN DEL ACERO:El acero es una aleacin de hierro y carbono, donde el carbono no supera el 3.5% que le otorga mayor resistencia y pureza, alcanzando normalmente porcentajes entre el 0.2% y el 0.3% para aceros de bajo carbono, que son los utilizados para las construcciones. Porcentajes mayores al 3.5% de carbono dan lugar a las fundiciones, aleaciones que al ser frgiles y no poderse forjar, se moldean. Algunas veces otros elementos de aleacin especficos tales como el Cr (Cromo) o Ni (Nquel) se agregan con propsitos determinados.

No se debe confundir el hierro con el acero, dado que el hierro es un metal en estado puro al que se le mejoran sus propiedades fsico-qumicas con la adicin de carbono y dems elementos.La gran variedad de aceros llev a Siemens a definirlo como un compuesto de hierro y otra sustancia que incrementa su resistencia.Por la variedad y disponibilidad de los elementos primordiales que abundan en la naturaleza ayudan facilitando de su produccin en cantidades industriales, los aceros son las aleaciones ms utilizadas en la construccin de maquinarias, herramientas, edificios y obras pblicas, habiendo contribuido al alto nivel de desarrollo tecnolgico de las sociedades industriales.

COMPOSICIN QUMICA DEL ACERO:Es una aleacin de diversos elementos, entre ellas estn el carbono, magnesio, silicio, cromo, nquel y vanadio. El carbono: es el que determina sus propiedades mecnicas. A mayor contenido de carbono la dureza, la resistencia, la traccin y el lmite elstico aumentan. Por el contrario, disminuye la ductibilidad y la tenacidad. El magnesio es adicionado en forma de ferro magnesio, aumenta la forjabilidad del acero, su templacidad y resistencia al impacto, as como disminuye en su ductibilidad. El silicio se adiciona en proporciones que varan de 0.05% a 0.5%. Se incluyen la aleacin para propsitos de oxidacin, pues se combinan con oxgeno disuelto en la mezcla. El cromo incrementa la resistencia a la abrasin y a la templacidad. El nquel mejora la resistencia al impacto y calidad superficial. El vanadio mejora la templacidad. El fsforo, al igual que el Azufre, en algunos tipos de aceros se agrega deliberadamente para aumentar su resistencia a la tensin y mejorar la maquinabilidad; pero reduce la ductilidad y la resistencia al impacto.

1.2. TIPOS:Los aceros se clasifican en cinco grupos principales: Aceros al carbono Aceros aleados Aceros de baja aleacin ultra resistente Aceros inoxidables Aceros de herramientas. 1.3. PROPIEDADES DEL ACERO:4450 kg/cm2 Lmite de fluencia (fy) 5100 kg/cm2Resistencia a la traccin: 6450 kg/cm2

1.3.1. PROPIEDADES FSICAS DEL ACERO:Aunque es difcil establecer las propiedades fsicas y mecnicas del acero debido a que estas varan con los ajustes en su composicin y los diversos tratamientos trmicos, qumicos o mecnicos, con los que pueden conseguirse aceros con combinaciones de caractersticas adecuadas para infinidad de aplicaciones, se pueden citar algunas propiedades genricas: Su densidad media es de 7850kg/m. En funcin de la temperatura el acero se puede contraer, dilatar o fundir. El punto de fusin del acero depende del tipo de aleacin y los porcentajes de elementos aleantes. El de su componente principal, el hierro es de alrededor de 1.510C en estado puro (sin alear), sin embargo el acero presenta frecuentemente temperaturas de fusin de alrededor de 1.375C, y en general la temperatura necesaria para la fusin aumenta a medida que se aumenta el porcentaje de carbono y de otros aleantes, (excepto las aleaciones autnticas que funden de golpe). Por otra parte el acero rpido funde a 1.650C. Su punto de ebullicin es de alrededor de 3.000C.

1.3.2. PROPIEDADES MECNICAS DEL ACERO

Tenacidad:Es la capacidad que tiene un material de absorber energa sin producir fisuras (resistencia al impacto). El acero es un material muy tenaz, especialmente en alguna de las aleaciones usadas para fabricar herramientas.

Ductilidad: Es relativamente dctil. Con l se obtienen hilos delgados llamados alambres. Un aumento de la temperatura en un elemento de acero provoca un aumento en la longitud del mismo. Este aumento en la longitud puede valorarse por la expresin: L = t L, siendo a el coeficiente de dilatacin, que para el acero vale aproximadamente 1,2105 (es decir = 0,000012).El acero se dilata y se contrae segn un coeficiente de dilatacin similar al coeficiente de dilatacin del hormign, por lo que resulta muy til su uso simultneo en la construccin, formando un material compuesto que se denomina hormign armado.

Maleable:Se pueden obtener lminas delgadas llamadas hojalata. La hojalata es una lamina de acero, de entre 0,5 y 0,12 mm de espesor, recubierta, generalmente de forma electroltica, por estao.

Resistencia al desgaste:Es la resistencia que ofrece un material a dejarse erosionar cuando est en contacto de friccin con otro material.

Maquinabilidad:Es la facilidad que posee un material que permitir el proceso de mecanizado. Permite una buena mecanizacin en mquinas herramientas antes de recibir un tratamiento trmico.

Dureza:La densidad promedio del acero es 7850 kg/m3. Es la resistencia que ofrece un acero para dejarse penetrar. La dureza de los aceros vara entre la del hierro y la que se puede lograr mediante su aleacin u otros procedimientos trmicos o qumicos entre los cuales quiz el ms conocido sea el templado del acero, aplicable a aceros con alto contenido en carbono, que permite, cuando es superficial, conservar un ncleo tenaz en la pieza que evite fracturas frgiles. Aceros tpicos con un alto grado de dureza superficial son los que se emplean en las herramientas de mecanizado, denominados aceros rpidos que contienen cantidades significativas de cromo, wolframio, molibdeno y vanadio. Los ensayos tecnolgicos para medir la dureza son Brinell, Vickers y Rockwell, entre otros.

Conductividad elctrica:Posee una alta conductividad elctrica en las lneas areas de alta tensin se utilizan con frecuencia conductores de aluminio con alma de acero proporcionando ste ltimo la resistencia mecnica necesaria para incrementar los vanos entre la torres y optimizar el coste de la instalacin.

1.3.3. PROPIEDADES TRMICAS:

Conductividad elctrica: Es la facilidad que presenta un material para dejar pasar a travs de l la corriente elctrica. Este fenmeno se produce por una diferencia de potencial entre los extremos del metal.

Conductividad trmica: Es la facilidad que presenta un material para dejar pasar a travs de l una cantidad de calor. El coeficiente de conductividad trmica k nos da la cantidad de calor que pasara a travs de un determinado metal en funcin de su espesor y seccin.

Dilatacin: Es el aumento de las dimensiones de un metal al incrementarse la temperatura. No es uniforme ni sigue leyes determinadas.

1.3.4. PROPIEDADES QUMICAS.La actividad qumica del metal depende de las impurezas que contenga y de la presencia de elementos que reaccionan con estas, dependiendo tambin en menor medida de la temperatura y zonas de contacto. Distinguimos fundamentalmente dos reacciones: oxidacin y corrosin. Oxidacin: La oxidacin se produce cuando se combina el oxigeno del aire y el metal. La oxidacin es superficial, producindose en la capa ms externa del metal y protegiendo a las capas interiores de la llamada oxidacin total. El xido no es destructivo. Corrosin:Se considera corrosin a toda accin que ejercen los diversos agentes qumicos sobre los metales, primeramente en la capa superficial y posteriormente en el resto. Cuando es producida por el oxgeno y usando como catalizador el agua, la corrosin es progresiva desde la capa superficial hasta el interior del metal lo que provoca su total destruccin.Corrosin general: Cuando es en toda la superficie, se protege con facilidad. Corrosin intercristalina: Se debe a las impurezas y no se advierte a simple vista.Corrosin localizada: Se localiza en sitios poco visibles y pasa desapercibida hasta que se rompe la pieza.

1.4. CARACTERSTICAS DEL ACERO:

1.4.1. CARACTERSTICAS POSITIVAS DEL ACERO:

Trabajabilidad: Se pueden cortar y perforar a pesar de que es muy resistente y aun as siguen manteniendo su eficacia. Soldabilidad:Es un material que se puede unir por medio de soldadura y gracias a esto se pueden componer una serie de estructuras con piezas rectas Forjabilidad: Significa que al calentarse y al darle martillazos se les puede dar cualquier forma deseada Alta resistencia mecnica: Los aceros son materiales con alta resistencia mecnica al someterlos a esfuerzos de traccin y compresin y lo soportan por la contribucin qumica que tienen los aceros. Por medio de los ensayos de laboratorio se determina la resistencia a traccin y a compresin evaluando su lmite elstico y el esfuerzo de rotura. Resistencia al desgaste: Es la resistencia que ofrece un material a dejarse erosionar cuando est en contacto de friccin con otro material.

1.4.2. CARACTERSTICAS NEGATIVAS DEL ACERO:

Oxidacin:Los aceros tienen una alta capacidad de oxidarse si se exponen al aire y al agua simultneamente y se puede producir corrosin del material si se trata de agua salina.

Transmisor de calor y electricidad:El acero es un alto transmisor de corriente y a su vez se debilita mucho a altas temperaturas, por lo que es preferible utilizar aceros al nquel o al aluminio o tratar de protegerlos haciendo ventilados y evitar hacer fbricas de combustible o plsticos con este tipo de material. Estas dos desventajas son manejables teniendo en cuenta la utilizacin de los materiales y el mantenimiento que se les d a los mismos.