TRAZADO SOBRE SUPERFICIE METALIZA 1-2

SALIDA OCUPACIONAL: CALDERERO
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO PARA LA ECONOMÍA POPULAR
INSTITUTO NACIONAL DE COOPERACIÓN EDUCATIVA
MÓDULO DE APRENDIZAJE
CICLO DE FORMACIÓN: BÁSICO
COMPONENTE: TÉCNICO PRODUCTIVO
MAB - TP - 1
CUADERNO DE ESTUDIO 1/2
VENEZUELA, 2005
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO PARA LA ECONOMÍA POPULAR
INSTITUTO NACIONAL DE COOPERACIÓN EDUCATIVA
Abril, 2005
Especialistas en Contenido
Jesús Antonio Henríquez Durán (Instructor – Gerencia Regional INCE Aragua)
Juan Bautista Marcano (Instructor – Gerencia Regional INCE Aragua – La Victoria)
Daniel Franquines (Instructor – Gerencia Regional INCE Aragua – La Victoria)
Carlos Montero (Instructor – Gerencia Regional INCE Carabobo – Puerto Cabello)
Elaboración, Diagramación y Diseño
Wolfgang Rafael Crespo (Supervisor de Formación Profesional – Gerencia Regional INCE Táchira)
Emiro Contreras (Analista Ocupacional – Gerencia Regional INCE Barinas)
Edinson Figueroa (Analista productor de medios – Gerencia Regional INCE Yaracuy)
Wilfredo Alvarado (analista productor de medios – Gerencia Regional INCE Portuguesa)
Validadores
José Belisario (Instructor – Gerencia Regional INCE Aragua – La Victoria)
Mariela Luna (Analista – Gerencia Regional INCE Barinas)
Celina Humbría (Analista Productor de Medios – Gerencia Regional INCE Barinas)
Coordinación Técnica Estructural
División de Recursos para el Aprendizaje
Coordinación General
Gerencia General de Formación Profesional
Gerencia de Tecnología Educativa
1ra Edición 2005
Copyright INCE
INDICE
Pág.
INTRODUCCIÓN
CALDERERÍA ............................................................. 3
Función.................................................................... 3
OPERACIONES MATEMÁTICAS............................... 4
Operaciones Básicas............................................... 4
Regla de tres ......................................................... 14
Despeje de ecuaciones simple................................ 6
Trigonometría .......................................................... 7
CONVERSIONES DE UNIDADES............................ 13
Sistemas de unidades de medidas........................ 13
TECNOLOGÍA DE LOS METALES........................... 18
Metalografía (Metalurgia Física)............................ 18
Terminología Básica para el Calderero ................. 19
Deformación de los Metales .................................. 21
Diagrama de Fases ............................................... 22
Propiedades de los Metales .................................. 23
Aleaciones............................................................. 29
NORMAS APLICADAS A LA CALDERERÍA............. 34
Normas Covenin (Comité Venezolano de Normas
Industriales)........................................................... 34
GLOSARIO ............................................................... 35
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS………………….37
INTRODUCCIÓN
diseñado según los requerimientos de la Salida
Ocupacional, donde los temas o puntos específicos
El cuaderno de estudio correspondiente a la Salida
Ocupacional “Calderero”,
comprende el módulo de
aprendizaje
de
del
Componente
Ciclo
Formación
Técnico-Productivo
Básico,
presentan ilustraciones y
que
serán
utilizadas
referencias bibliográficas,
como
insumo
para
la
Construcción Colectiva de la Acción Docente.
denominado:
Se recomienda que investigue en otras fuentes de
Trazado Sobre Superficie Metálica.
estudio y comparta experiencias con sus compañeros;
Éste tiene como fin, la adquisición de conocimientos y
valores; el desarrollo de habilidades, destrezas y
actitudes del sujeto de aprendizaje, en lo que respecta
a: Calderero, operaciones matemáticas, conversión de
unidades,
normas
aplicadas
a
la
calderería
y
tecnología de los metales.
El
contenido que a través de este material se
presenta, ofrece los conocimientos
básicos que
requiere el sujeto de aprendizaje en su formación; Así
como el de orientar la tarea de enseñanza que tiene el
facilitador como responsable de una formación que va
más allá de la participación y métodos activos.
Es importante resaltar que los diversos ejes temáticos
tratados, se ajustan al programa de formación
a fin de consolidar y enriquecer los conocimientos
adquiridos.
CALDERERÍA
2.- Construye estructuras metálicas, recipientes y
Es la persona encargada de realizar las operaciones
de fabricación, montaje y reparación de elementos de
construcciones metálicas tanto fijas como móviles, en
condiciones y normas de seguridad, realizando el
mantenimiento de primer nivel de equipos y medios
auxiliares que utiliza aplicando los procedimientos
tuberías con chapas de distintos espesores y perfiles
normalizados en acero al carbono e inoxidable. Así
mismo elabora conductos cilíndricos, conos, tolvas y
depósitos
conformado,
utilizando
utilizando
maquinas
equipos
de
de
corte
y
soldaduras
eléctricas.
establecidos de control de calidad.
3.- Trabaja bajo el proceso de Soldadura Eléctrica al
Así mismo actúa como trazador, soldador, calderero;
carpintero metálico, montador de tuberías y de
Arco
con
electrodo
revestido
y
Soldadura
Oxiacetilénica (OAW).
productos metálicos estructurales y reparador de
estructuras de acero en taller y obra. Se ubica en el
4.- Taladra, roscas, conforma perfiles y chapas con las
sector mecánico de construcciones metálicas en el
condiciones de calidad que facilite su posterior
área de fabricación, montaje y reparación.
ensamblaje.
Función
5.- Organiza el equipo de trabajo para la obtención de
productos en las condiciones de seguridad, con los
1.- Interpreta planos, desarrolla croquis empleando las
parámetros y características de calidad requeridas.
técnicas de trazado que permite el desarrollo de corte
y conformado de las estructuras metálicas.
6.- Cumple con las normas de higiene y seguridad
industrial.
Trazado sobre Superficies Metálicas
3
OPERACIONES MATEMÁTICAS
El
número
24
es
un
entero
positivo,
puedo
representarlo como 24 o como +24
Operaciones Básicas
Los números 11, +32, +7, 35 son todos enteros
NÚMEROS ENTEROS
Rápidamente
limitado,
nuestro
pues
no
positivos (no es necesario anteponer +).
sistema
nos
numérico
permitía
quedo
b) Números Enteros Negativos:
representar
numéricamente muchas cosas, como por ejemplo, una
Los enteros negativos representan una cantidad en
deuda, una temperatura bajo cero o un saldo en
contra o algo que no tenemos y necesariamente
contra. Para solucionar este problema aparecen los
debemos anteponerle el signo -.
números enteros, mismos que pueden ser positivos o
negativos
C Números Enteros Positivos y Negativos
El número -8 es un entero negativo.
El número -24 es un entero negativo.
Los números -11, -32, -7, -35 son todos enteros
a) Números Enteros Positivos:
negativos y por ello llevaran necesariamente el signo.
Se llaman así a todos los números que representen
una cantidad. Los números naturales son los enteros
C Comparación de Números Enteros
positivos, con la única diferencia que a la hora de
Para comparar números enteros debemos tener en
representar un entero positivo podemos anteponerle el
cuenta que:
signo +.
a) Cualquier número positivo es mayor que cualquier
El número 8 es un entero positivo, puedo representarlo
número negativo.
como 8 o como +8
4
Trazado sobre Superficies Metálicas
-2 es mayor que -5, ya que 2 representa menor
Por ejemplo:
4 es mayor que -1, ya que 4 es un entero positivo y -1
cantidad que 5.
-11 es mayor que -13, ya que 11 representa menor
es un entero negativo.
+3 es mayor que -18, ya que +3 es un entero positivo
cantidad que 13
C Adición y Sustracción de Números Enteros
y -18 es un entero negativo.
b) Entre números positivos será mayor el que
Tendremos dos posibilidades, las cuales son:
represente mayor cantidad.
a) Si tenemos números de igual signo:
Por ejemplo:
Cuando tengamos dos o más números de igual signo,
+5 es mayor que +3, ya que 5 representa mayor
lo que tendremos que hacer es sumar las cantidades y
cantidad que 3.
al resultado anteponerle el mismo signo.
16 es mayor que 8, ya que 16 representa mayor
Observemos el siguiente caso: 35 +46 +11
cantidad que 8.
+13 es mayor que +12, ya que 13 representa mayor
cantidad que 12.
c) Entre números negativos será mayor el que
represente menor cantidad.
Por ejemplo:
35
+46
+11
35
+46
+11
+92 =
92
En esta operación tenemos tres números
positivos: +35, +46 y +11
Entonces lo que debemos hacer es sumar los
tres números, nos dará: 92
El resultado también será positivo.
Trazado sobre Superficies Metálicas
5
multiplicar los números sin importarnos el signo que
Otro ejemplo podría ser: -12 -28 -21
-12 28 -21
-12 28 -21
-61
estos tengan. Una vez que hemos hallado el resultado,
En esta operación tenemos tres números
negativos: -12, -28 y -21
Entonces lo que debemos hacer es sumar los
tres números, nos dará: 61
El resultado también será negativo,
necesariamente le antepondremos -.
b) Si tenemos números de signos diferentes:
Si tenemos números de diferentes signos, restamos el
número mayor menos el número menor y el resultado
llevara el signo del número mayor.
recién colocaremos el signo que corresponda de
acuerdo a la siguiente Ley de Signos:
(+) x (+)
= (+)
(+) x (-)
= (-)
(-) x (+)
= (-)
(-) x (-) =
(+)
Veamos: 35 -46
En esta operación tenemos un número
positivo y otro negativo.
El mayor es 46 y el menor 35, entonces: 46 35 -46
35 = 11
Como el número mayor es 46, y este es
-11
negativo, el resultado será también negativo.
El resultado de multiplicar dos números
positivos es un número positivo
El resultado de multiplicar un número
positivo por otro negativo es un número
negativo
El resultado de multiplicar un número
negativo por otro positivo es un número
negativo
El resultado de multiplicar dos números
negativos es un número positivo
35 -46
División de Números Enteros
Cuando tengamos que dividir números enteros, lo
primero que debemos hacer es proceder a dividir los
números sin importarnos el signo que estos tengan.
Una vez que hemos hallado el resultado, recién
Multiplicación de Números Enteros
colocaremos el signo que corresponda de acuerdo a la
siguiente Ley de Signos (que es prácticamente la
Cuando tengamos que multiplicar dos o más números
enteros, lo primero que debemos hacer es proceder a
misma que la que utilizamos en multiplicación):
6
Trazado sobre Superficies Metálicas
(+) ÷ (+)
= (+)
(+) ÷ (-)
= (-)
(-) ÷ (+)
= (-)
(-) ÷ (-) =
(+)
El resultado de dividir dos números
positivos es un número positivo
El resultado de dividir un número positivo
entre otro negativo es un número negativo
El resultado de dividir un número negativo
entre otro positivo es un número negativo
El resultado de dividir dos números
negativos es un número positivo
3,5 + 0,0049 + 2.514,8
3,5
+
0,0049
2.514,8
2.518,3049
Resta
Como en los números cardinales, es la operación
inversa de la adición. Sus elementos son:
NÚMEROS DECIMALES
Suma
Minuendo - Sustraendo = Resta o Diferencia
Los elementos de la adición son:
El minuendo debe ser mayor que el sustraendo
Sumando + Sumando = Suma
La suma de los números decimales se obtiene en
Para
resolver
operaciones
de
sustracción
de
forma semejante a la de los números cardinales.
decimales, además de colocar ordenadamente los
números de acuerdo a su columna de posición, es
Los sumandos deben ubicarse, de tal forma, que
conveniente igualar el número de cifras decimales del
coincidan
minuendo y el sustraendo, mediante ceros.
las
columnas
de
posición:
unidades,
decenas y las demás columnas de la parte entera y
décimos, centésimos y otros, por la parte decimal.
Lo mismo se realiza cuando uno de ellos es entero.
Por ejemplo, la forma de solución si se resta:
En la suma, la coma debe colocarse en el lugar
correspondiente. Ejemplo:
Trazado sobre Superficies Metálicas
7
Se coloca la coma en el producto, contando de
derecha a izquierda, la cantidad de decimales de sus
factores.
a)
Multiplicación
La multiplicación es una suma repetida
y sus
elementos son:
Factor X Factor = Producto.
La multiplicación de decimales puede presentar sus
b)
dos factores decimales o uno de ellos puede ser
entero.
En ambos casos se obtiene el producto de la misma
forma:
Ÿ
Se multiplica como si no tuviera coma ningún
factor.
Ÿ
Se cuenta el número de decimales de ambos
factores.
8
Trazado sobre Superficies Metálicas
c)
Recuerde que los enteros son decimales periódicos:
Para continuar dividiendo, se baja el primer 0 decimal
al lado del 3, se coloca la coma en el cuociente y se
sigue dividiendo. Así:
División
La división tiene como elementos:
Dividendo: Divisor = Cociente
Cuando el divisor no cabe exactamente en el
dividendo, queda un resto o residuo debajo de él.
En este ejemplo se tuvo que sacar dos cifras
decimales para lograr un decimal exacto. Es más
específico el cuociente 8,75 que 8.
Cuando se llega al milésimo y todavía no se tiene un
Es división inexacta; quedó de residuo el 3.
decimal exacto, por acuerdo, no se continúa la
división.
¿Cómo seguir dividiendo si no hay más cifras en el
divisor?
Trazado sobre Superficies Metálicas
9
Sólo debe multiplicar el cociente por el divisor, luego
se le adiciona el residuo (si hay) y la suma deberá
coincidir con el dividendo.
Revise el ejemplo anterior de 38: 17. Su cuociente era
Algunas veces se presenta un dividendo menor al
divisor. Entonces, inmediatamente se coloca 0 en el
2,235 y el residuo, 5.
Entonces, multiplicamos:
cuociente, la coma y se escribe la parte decimal del
dividendo para continuar.
Vea qué sucede con: 2:8
2< 8, entonces
20 : 8 = 0,25
40
0
Cuando haya aprendido la forma de solución, no será
CON FRACCIONES
necesario escribir la parte decimal con ceros; lo hará
Fracciones: Se llaman así a todos los números que
mentalmente.
representen una división inexacta, por ejemplo:
Observación General
8 ÷ 5 = 1,6 El resultado de esta división es inexacto y
La división es la operación inversa de la multiplicación.
tiene como resultado un número decimal, que se
Entonces, se puede recurrir a ella para comprobar
puede representar como un número fraccionario.
resultados.
10
Trazado sobre Superficies Metálicas
Ahora, este número fraccionario, o simplemente
denominador, entonces la de mayor numerador será la
fracción tendrá sus partes definidas:
mayor. Por ejemplo:
4y5
7 7
8 ~> es el numerador
5 ~> es el denominador
Además cabe resaltar que la raya o división central
representa el operador matemático de división.
La mayor de ellas es 5/7 porque tiene igual
denominador pero mayor numerador.
Pero por lo general se trabaja con fracciones de
Fracciones equivalentes: Es cuando se tienen
diferentes denominadores, entonces tendrá que hacer
fracciones que valen exactamente lo mismo, aunque
un par de multiplicaciones para determinar cuál es
se escriban de diferente manera.
mayor, cuál es menor, o si son iguales:
Para ver si dos fracciones son equivalentes, se
3 y 5
multiplica el numerador de una con el denominador de
4
6
otra y si el resultado es igual, las fracciones son
equivalentes. Ejemplo:
En este caso se debe determinar cuál de estas
fracciones representa mayor cantidad.
4 y 6
6
9
6 x 6 = 36
3 y 5
4 x 9 = 36
4
6
Comparación de números fraccionarios: En el caso
ideal de comparación se tienen fracciones de igual
Multiplicar en forma cruzada los numeradores con los
denominadores. Así se tendrá: 3 x 6 = 18 y 5 x 4 = 20
Trazado sobre Superficies Metálicas
11
3 y 5
El mínimo común múltiplo de 4, 3 y 9 es 36. Este
4
número pasara a ser el denominador de la fracción
6
18 <20
resultante-
Observe los resultados abajo de las fracciones. En
este caso en particular resulta que el número 20 es
3+5-2=
4 3 9
mayor que el número 18, pro lo tanto 5/6 es mayor que
3/4.
36
Ahora se divide el mínimo común múltiplo entre el
primer denominador, es decir, 36 ÷ 4 = 9
Adición y sustracción de números fraccionarios:
Los números fraccionarios ofrecen la ventaja de poder
trabajar sumas y restas al mismo tiempo. Para
Ese resultado se multiplica ahora por el primer
numerador, es decir, 9 x 3 = 27
resolver una suma o resta se deben seguir los
El 27 se colocamos en el numerador y como después
siguientes pasos:
viene el signo más (+) en la operación también se
coloca.
3+5-2
4
3 + 5 - 2 = 27+
4 3 9
36
3 9
En este ejemplo e tiene suma y resta a la vez. Lo
Ahora se trabaja de manera similar para la segunda
primero que se hace es hallar el mínimo común
fracción. Se divide el mínimo común múltiplo entre el
múltiplo de los denominadores.
segundo denominador: 36 ÷ 3 = 12
3+5-2
4 3 9
Ese resultado se multiplica ahora por el segundo
numerador, es decir, 12 x 5 = 60
12
Trazado sobre Superficies Metálicas
Se Coloca el 60 en el numerador y el signo que viene
Multiplicación de números fraccionarios: Cuando
a continuación, es decir, menos (-)
se tengan que multiplicar dos o más números
fraccionarios, simplemente se deben multiplicar todos
3 + 5 - 2 = 27+604 3 9
36
los numeradores y todos los denominadores por
ejemplo:
Se repite el mismo trabajo para la tercera fracción.
Primero se divide el mínimo común múltiplo entre el
tercer denominador: 36 ÷ 9 = 4
El resultado se multiplica ahora por el tercer
numerador, es decir, 4 x 2 = 8
2 x 3 x 5 se tiene que multiplicar:
5 4 3
El resultado se puede simplificar dividiendo el
numerador y el denominador entre 30, así se obtiene
Finalmente colocamos 8 en el numerador.
3 + 5 - 2 = 27+60 -8
4 3 9
36
la fracción equivalente 1/2.
División de números fraccionarios: Cuando se
tienen que dividir números fraccionarios, en realidad lo
Solo faltara resolver la operación que se presenta en
que se pide es hacer una multiplicación cruzada. Por
ejemplo:
el numerador: 27 + 60 -8 = 79
2÷3=8
5 4 15
3 + 5 - 2 = 79
4
3 9
2 x 3 x 5 = 30
5x4x3
60
36
Se multiplica 2 x 4 para hallar el numerador 8 y se
El resultado de la operación será el que dejo indicado.
multiplica 5 x 3 para hallar el denominador 15.
En este caso no se puede simplificar.
Trazado sobre Superficies Metálicas
13
También
se
puede
convertir
la
división
a
multiplicación, para esto cada vez que se tenga una
siempre y cuando invierta la fracción que viene
después del operador.
operador ÷ se puede reemplazar por un operador x
a) Regla de tres simple directa: Ésta se utiliza para
Ejemplo:
magnitudes directamente proporcionales. Por ejemplo,
2÷3= 2x4=8
5 4 5 3 15
si se tiene que 5 libros cuestan 26 Bs. Y se quiere
saber cuánto costaran 15 libros, entonces:
Lo más recomendable es llevar las divisiones a
multiplicación, ya que así la operación se puede hacer
directamente sin importar la cantidad de fracciones
Supuesto
5 libros
~>
Pregunta
15 libros ~>
26 Bs.
x
que se tengan y además puede simplificarse antes de
Para hallar el valor de x, se multiplican de forma
multiplicar.
cruzada los datos que se tienen:
15 x 26 Bs. = 390 Bs.
Solamente se puede simplificar antes
de operar en la multiplicación.
Y se divide la cantidad obtenida entre el número que
aún no se ha empleado:
390 Bs. ÷ 5 = 78 Bs.
Regla de tres
Finalmente se dice que 15 libros costaran 78
REGLA DE TRES SIMPLE
Bolívares.
La regla de tres simple se apoya en los criterios de las
magnitudes proporcionales, se tienen dos clases:
b) Regla de tres simple inversa: Ésta
para
magnitudes
14
Trazado sobre Superficies Metálicas
se
utiliza
inversamente proporcionales.
Por ejemplo, si 4 obreros hacen una pequeña
Si 3 hombres avanzan 80 metros de una obra en 15
construcción en 12 días, ¿cuántos días demoraran 6
días, ¿cuantos días necesitaran 5 hombres para
obreros?
avanzar 60 metros de la misma obra?
Supuesto
4 obreros
~>
12 días
Pregunta
6 obreros
~>
x
Se distingue en nuestro ejemplo:
Para hallar el valor de x, se multiplican directamente
los datos que si tenemos:
Supuesto 3 hombres
~>
80 metros
~>
15 días
Pregunta 5 hombres
~>
60 metros
~>
x
Se puede decir que la relación entre cantidad de
4 x 12 días = 48 días
hombres y días trabajados, está formando una regla
Y ahora se divide la cantidad obtenida entre el número
de tres simple inversa (a mayor cantidad de hombres
que aún no se ha empleado:
menos días), entonces e pudría expresar así: 3 x 15
5
48 días ÷ 6 = 8 días
Finalmente se dice que 6 obreros completaran su
Además se sabe que la cantidad de hombres y la
trabajo en 8 días.
cantidad de trabajo avanzada forman una regla de tres
simple directa (a mayor cantidad de hombres, más
REGLA DE TRES COMPUESTA
trabajo se puede realizar, entonces:
Es una aplicación sucesiva de la regla de tres simple.
Se debe tener mucho cuidado al ver si se está
trabajando con una regla de tres simple o una regla de
tres compuesta, por ello es recomendable hacerlo por
partes. Ejemplo:
3 x 15 x 60 = 2700 = 6,75
5 x 80
400
Entonces se dirá que el trabajo se realizara en 7 días
(haciendo una aproximación por exceso).
4
Trazado sobre Superficies Metálicas
5
Trazado sobre Superficies Metálicas
Despeje de ecuaciones simple
El despeje final de la ecuación da como un resultado
(2) que para ser considerado verdaderamente solución
DESPEJE DE ECUACIONES
debe satisfacer la ecuación. (3)
Una ecuación es una igualdad en la que existen
cantidades conocidas y una cantidad desconocida que
se acostumbra llamar incógnita. La forma general de
una ecuación de primer grado (o lineal) es:
ax + b = 0
Ejemplo, si se tiene la ecuación 6X – 16 = 17,
entonces:
6X – 16 = 17 " 6X = 17 + 16 " X = (17 + 16) / 6
Los
rectángulos
simbolizan
las
expresiones
matemáticas ubicadas al lado izquierdo y derecho. La
igualdad
(=)
es
un
símbolo
de
orden (o
un
X = 33 / 6 " X = 11 / 2
Remplazando X = 11/2 en la ecuación resulta:
comparador).
6 (11/2) – 16 = (66/2) – 16 = 33 – 16 = 17
El proceso de resolución (1) consiste en someter la
Como X = 11/2 satisface la ecuación, entonces es la
ecuación a sucesivos pasos algebraicos, consistentes
solución.
en aislar en uno de sus miembros todos los términos
que contiene la incógnita y al otro lado de la ecuación
todos los números.
6
Trazado sobre Superficies Metálicas
Trigonometría
Debido a que un triángulo tiene tres lados, se pueden
establecer seis razones, dos entre cada pareja de
TEOREMA DE PITÁGORAS
estos lados. Las razones trigonométricas de un ángulo
"En todo triángulo rectángulo, el cuadrado de la
agudo en un triángulo rectángulo son las siguientes:
hipotenusa es igual a la suma de los cuadrados de los
catetos". Y, "En todo triángulo rectángulo, el cuadrado
de uno de los catetos es igual a la diferencia entre el
cuadrado de la hipotenusa y el cuadrado del otro
cateto".
CÁLCULO DEL SENO
∆ ABC, rectángulo en A
a: hipotenusa.
El Seno es la razón entre el cateto opuesto al ángulo y
la hipotenusa.
b: cateto.
c: cateto
a2 = b2 + c2
b2 = a2 + c2
7
Trazado sobre Superficies Metálicas
Formula:
Fórmula:
CÁLCULO DEL COSENO
El coseno es la razón entre el cateto adyacente al
CÁLCULO DE ARCO, CUERDA Y FLECHA
ángulo y la hipotenusa.
Formula:
CÁLCULO DE LA TANGENTE
La tangente es la razón entre el cateto opuesto al
ángulo y el cateto adyacente.
El cálculo del arco, la cuerda y la flecha que
componen una parte de la circunferencia es de suma
utilidad en aquellos casos donde se desee determinar
que tan curva debería quedar una lamina
para
completar, por ejemplo la fabricación de un tanque de
8
Trazado sobre Superficies Metálicas
grandes dimensiones o simplemente la porción
Para calcular la cuerda, se considera que la suma de
superior de una puerta. Reja o protector, requerido en
los ángulos internos de un
un trabajo de herrería.
utilizando la ley de los senos, se tiene que:
triangulo es de 180˚, y
Supóngase que se requiere fabricar un tanque de
diámetro total de seis metros con lámina comercial de
(1.5m x 2m), sabiendo que el perímetro de la
circunferencia es de 18,84 m se puede iniciar el
cálculo de la manera siguiente:
Calculando el valor del ángulo alfa (α), utilizando la
ecuación:
α / 360˚ = arco/ perímetro
Seno 38.19˚/ cuerda = seno 70,9˚/ radio
Donde:
Cuerda = radio x seno 70.9˚/ seno 38.19˚
Arco = longitud comercial de la lamina.
Cuerda = 3m x seno 70.9˚ / seno 38.19˚
Perímetro = perímetro del tanque.
Cuerda = 4.58m
α = ángulo
α = Arco X 360˚ / Perímetro.
α = 2 m X 360˚ / 18,84 = 38.19˚
9
Trazado sobre Superficies Metálicas
CALCULO DEL PERÍMETRO
Ecuación:
Es la longitud total en el plano que al ser cerrado de
A = π. r 2 = 3,1416 x r2
manera circular conforma el diámetro total de una
Volumen
circunferencia. La ecuación utilizada es:
Ecuación:
P=ΠXD
Calculase el perímetro de la circunferencia del tanque,
utilizando la ecuación anterior. Donde:
P = Perímetro de la circunferencia.
V = 4 π.r3 / 3 = 4,1888x r3
Sector Circular:
Ecuación:
Π = 3.1416
D = diámetro de la circunferencia (tanque)
P = Π X D = 3.1416 X 6m = 18.84 m
CÁLCULO DEL ÁREA Y VOLUMEN
Área
A= ½ r.l = 0,008727 x α x r2
α = 57,296 x l
r
L = r. α. π
180
10
Trazado sobre Superficies Metálicas
Segmento circular
Ecuación:
A= ½ (( r.l – c (r-h))
C=2( (h. (2r-h))
1/2
GENERATRIZ, BISECTRIZ Y MEDIATRIZ
Bisectriz: La bisectriz, de un ángulo, es la semirrecta
que lo divide en dos ángulos iguales. También se
puede definir la bisectriz de un ángulo, como el lugar
geométrico de los puntos del plano que equidistan
(están a la misma distancia) de los lados del ángulo.
Calculo del volumen de un cilindro hueco
Ecuación:
V= π ( R2 – r2 ) x h
11
Trazado sobre Superficies Metálicas
Mediatriz: En un segmento, es la recta perpendicular
al segmento en su punto medio.
También se puede definir la mediatriz de un segmento
como el lugar geométrico de los puntos del plano que
equidistan de los extremos del segmento.
TÉCNICA DE TRABAJO
Resolución de triángulos rectángulos: Resolver un
triángulo significa encontrar el valor numérico de cada
uno de sus tres lados y sus tres ángulos. En esta clase
Generatriz: Cono (geometría), o cono circular recto,
es el cuerpo de revolución engendrado por un
triángulo rectángulo al girar alrededor de uno de sus
de problemas siempre se nos dan los valores de tres
elementos, uno de los cuales es uno de los lados, y se
nos pide hallar los otros tres. De la geometría plana
elemental sabemos que "la suma de las medidas de
catetos.
los tres ángulos interiores en cualquier triángulo es
La hipotenusa del triangulo es la generatriz es, g, del
igual a 180 grados". Así, para encontrar el valor del
cono. El cateto sobre el cual se gira es la altura, h. El
tercer ángulo, conocidos los otros dos, basta con
otro cateto es el radio, r, de la base.
utilizar la siguiente fórmula: A = 180º - (B + C).
12
Trazado sobre Superficies Metálicas
CONVERSIONES DE UNIDADES
productos fabricados con especificaciones en este
sistema. Ejemplos de ello son los productos de
Sistemas de unidades de medidas
madera, tornillería, cables conductores y perfiles
El Sistema Internacional de Unidades se fundamenta
en siete unidades de base correspondientes a las
magnitudes de longitud, masa, tiempo, corriente
eléctrica,
temperatura,
cantidad
de
materia,
e
intensidad luminosa.
kilogramo, el segundo, el ampere, el kelvin, el mol y la
candela, respectivamente. A partir de estas siete
unidades de base se establecen las demás unidades
de uso práctico, conocidas como unidades derivadas,
aceleración,
13
a
magnitudes
fuerza,
de presión para neumáticos automotrices y otros tipos
de manómetros frecuentemente emplean escalas en el
sistema inglés.
A diferencia de este último, no existe una autoridad
Estas unidades son conocidas como el metro, el
asociadas
metálicos. Algunos instrumentos como los medidores
tales
presión,
como
energía,
velocidad,
tensión,
única en el mundo que tome decisiones sobre los
valores de las unidades en el sistema inglés. De
hecho, algunas unidades tienen valores diferentes en
diversos países. Para el usuario venezolano, tal vez la
referencia más conveniente es la aceptada. Por ese
motivo, la metrología nacional.
En el sistema métrico decimal (S.M.D.) la unidad es el
resistencia eléctrica, entre otros.
metro.
El sistema inglés de unidades o sistema imperial, es
El metro es la longitud a 0º Centígrado del prototipo
aún usado ampliamente en América y, cada vez en
internacional de platino e Iridio que se conserva en el
menor medida, en algunos países con tradición
museo de Servres en la ciudad de París, según el
británica. Debido a la intensa relación comercial que
acuerdo de C.G.P.M. celebrado en París en el año
tiene Venezuela
1889.
con el resto del mundo, muchos
Trazado sobre Superficies Metálicas
SISTEMA INGLES A SISTEMA INTERNACIONAL
Unidades de Volumen
Medidas de Longitud
Pulgadas cúbicas
3
(pulg. )
x
16.3871
= Mililitros (ml)
Pulgadas cúbicas
3
(pulg. )
x
16.3871
=
Centímetros cúbicos
3
(cm )
3
x
28,317
=
Centímetros cúbicos
3
(cm )
3
x
0.028317
= Metros cúbicos (m )
3
x
28.317
= Litros (lt)
Yardas cúbicas (yd )
x
0.7646
= Metros cúbicos (m )
Acre–Pie (Ac-Pie)
x
1233.53
= Metros cúbicos (m3)
Onzas fluidas (US)(oz)
x
0.029573
= Litros (lt)
Cuarto (qt)
x
946.9
=
Cuarto (qt)
x
0.9463
= Litros (lt)
Galones (gal)
x
3.7854
= Litros (lt)
Galones (gal)
x
0.0037854 = Metros cúbicos (m3)
Pulgadas (pulg.)
x 25.4
=
Milímetros (mm)
Pulgadas (pulg.)
x 2.54
=
Centímetros (cm)
Pies (pie)
x 304.8
=
Milímetros (mm)
Pies (pie)
x 30.48
=
Centímetros (cm)
Pies cúbicos (pie )
Pies (pie)
x 0.3048
=
Metros (m)
Pies cúbicos (pie )
Yardas (yda)
x 0.9144
=
Metros (m)
Pies cúbicos (pie )
Millas (mi)
x 1,609.3
=
Metros (m)
Millas (mi)
x 1.6093
=
Kilómetros (k)
Medidas de Área o Superficie
Centímetros
=
cuadrados (cm2)
3
3
3
Milímetros cúbicos
(mm3)
Pulgadas cuadradas
(pulg.2)
x 6.4516
Pies cuadrados (pie2)
x 0.092903 =
Metros cuadrados
(m2)
Galones (gal)
x
3785
=
Yardas cuadradas (yd2)
x 0.8361
Metros cuadrados
(m2)
Pecks (pk)
x
0.881
= Decalitros (DL)
Bushels (bu)
x
0.3524
= Hectolitros (HL)
Cucharada
x
5
= Mililitros (ml)
Cucharadita
x
15
= Mililitros (ml)
Taza
x
0.24
= Litros (lt)
Pinta
x
0.47
= Litros (lt)
=
Kilómetros
cuadrados (km2)
Acres (Ac)
x 0.004047 =
Acres (Ac)
x 0.4047
= Hectáreas (ha)
x 2.59
=
2
Millas cuadradas (mi )
Kilómetros
2
cuadrados (km )
Centímetros cúbicos
(cm3)
14
Trazado sobre Superficies Metálicas
Sistema Internacional al Sistema Ingles Medidas de Longitud
Milímetros (mm)
x 0.03937 = Pulgadas (pulg.)
Milímetros (mm)
x 0.00328 = Pies (pie)
Centímetros (cm)
x 0.3937
= Pulgadas (pulg.)
Centímetros (cm)
x 0.0328
= Pies (pie)
Metros (m)
x 39.3701 = Pulgadas (pulg.)
Metros (m)
x 3.2808
= Pies (pie)
Metros (m)
x 1.0936
= Yardas (yda)
Kilómetros (k)
x 0.6214
= Millas (mi)
Unidades de Peso
15
Granos (troy)
x 0.0648
= Gramos (g)
Granos (troy)
x 64.8
= Miligramos (mg)
Onzas (oz)
x 28.3495 = Gramos (g)
Libras (lb)
x 453.59
= Gramos (g)
Libras (lb)
x 0.4536
= Kilogramos (kg)
Toneladas (cortas:
2,000 lb)
x 0.9072
=
Libras/pies cúbicos
(lb/pie3)
x 16.02
= Gramos/litro (g/lt)
Unidades de Peso
Miligramos (mg)
x 0.01543 = Granos (troy)
Gramos (g)
x 15.4324 = Granos (troy)
Gramos (g)
x 0.0353
= Onzas (oz)
Gramos (g)
x 0.0022
= Libras (lb)
Kilogramos (kg)
x 2.2046
= Libras (lb)
Kilogramos (kg)
x 0.0011
=
Toneladas (cortas:
2,000 lb)
Megagramos (tonelada
métrica)
x 1.1023
=
Toneladas (cortas:
2,000 lb)
Gramos/litro (g/lt)
x 0.0624
=
Libras/pies cúbicos
(lb/pie3)
Gramos/metros cúbicos
(g/m 3)
x 8.3454
=
Libras/mil-galón
(lb/milgal.)
Libras/mil-galón
(lb/milgal.)
Megagramos (tonelada
métrica)
Trazado sobre Superficies Metálicas
x 0.1198
=
Gramos/metros cúbicos
(g/m 3)
Unidades de Volumen
Medidas de Área o Superficie
Mililitros (ml)
x 0.03
= Onzas fluidas (oz)
Mililitros (ml)
x 0.0610
=
Pulgadas cúbicas
3
(pulg. )
Centímetros cúbicos
3
(cm )
x 0.061
Centímetros cúbicos
3
(cm )
x 0.002113 = Pintas (Pt)
=
Pulgadas cúbicas
3
(pulg. )
3
x 35.3183
= Pies cúbicos (pie )
3
x 1.3079
= Yardas cúbicas (yd )
Metros cúbicos (m )
3
x 264.2
= Galones (gal)
Metros cúbicos (m3)
x 0.000811 = Acre–Pie (Ac-Pie)
Litros (lt)
x 1.0567
= Cuarto (qt)
Litros (lt)
x 0.264
= Galones (gal)
Litros (lt)
x 61.024
=
Litros (lt)
x 0.0353
= Pies cúbicos (pie3)
Decalitros (DL)
x 2.6417
= Galones (gal)
Decalitros (DL)
x 1.135
= Pecks (pk)
Hectolitros (HL)
x 3.531
= Pies cúbicos (pie3)
Hectolitros (HL)
x 2.84
= Bushels (bu)
Hectolitros (HL)
x 0.131
= Yardas cúbicas (yd3)
Hectolitros (HL)
x 26.42
= Galones (gal)
Metros cúbicos (m )
Metros cúbicos (m )
Centímetros
2
cuadrados (cm )
x 0.16
=
Pulgadas cuadradas
2
(pulg. )
Metros cuadrados
2
(m )
x 10.7639
=
Pies cuadrados (pie )
Metros cuadrados
2
(m )
x 1.1960
=
Yardas cuadradas
2
(yd )
Hectáreas (ha)
x 2.471
=
Acres (Ac)
Kilómetros
2
cuadrados (km )
x 247.1054 =
Acres (Ac)
Kilómetros
2
cuadrados (km )
x 0.3861
Millas cuadradas
2
(mi )
2
3
3
=
Pulgadas cúbicas
(pulg.3)
16
Trazado sobre Superficies Metálicas
Equivalencia métrica del sistema inglés en
tamaños de tuberías
La intención es de eventualmente convertir todas las
mediciones al sistema métrico. Las siguientes
equivalencias métricas han sido obtenidas del
sistema convencional inglés.
17
Pulgadas
Milímetros
Pulgadas
Milímetros
1/4
8
16
400
3/8
10
18
450
1/2
15
20
500
3/4
20
24
600
1
25
28
700
1-1/4
32
30
750
1-1/2
40
32
800
2
50
36
900
2-1/2
65
40
1000
3
80
42
1050
3-1/2
90
48
1200
4
100
54
1400
6
150
60
1500
8
200
64
1600
10
250
72
1800
12
300
78
1950
14
350
84
2100
Trazado sobre Superficies Metálicas
TECNOLOGÍA DE LOS METALES
* Acero: Aleación de hierro y carbono, en la que el
carbono se encuentra presente en un porcentaje
Metalografía (Metalurgia Física)
inferior al 2%.
Es la ciencia que estudia la estructura molecular de los
metales,
las
propiedades
físicas,
químicas
Para obtener acero, se toma como materia prima el
y
arrabio, eliminando al máximo las impurezas de este, y
mecánicas de los materiales.
reduciendo el porcentaje del principal componente de
la aleación que es el carbón. Esto de hace con el
CLASIFICACIÓN DE LOS METALES
proceso de combustión en el que se producen muchas
Ferrosos: Los metales férricos son los derivados de
reacciones químicas.
hierro.
No ferrosos: las aleaciones no ferrosas tienen un
* Hierro: El hierro es muy abundante en la naturaleza
metal distinto del hierro.
(forma parte del núcleo
de la corteza terrestre) y
es el metal más utilizado.
Elemento
químico,
símbolo
Fe,
atómico
26
número
y
peso
atómico 55.847.
El hierro se encuentra en diferentes minerales:
pirita, hematites, siderita.
NOTA:
Investiga
sobre
Clasificación
de
los
metales
no
ferrosos
http://html.rincondelvago.com/clasificacion-de-los-metales-no-ferricos.html
18
Trazado sobre Superficies Metálicas
Elasticidad: Es la capacidad que tienen los materiales
Terminología Básica para el Calderero
de permitir que los átomos, recuperen su posición de
Tenacidad: Es la capacidad que tiene un material de
soportar
o
adsorber
impactos
y
equilibrio cuando se retiran las fuerzas expuestas.
deformarse
plásticamente antes de fracturarse.
FASE E INTERPRETACIÓN
Ductilidad: Es la capacidad que tiene un material de
Un sistema de aleaciones es la unión de dos o más
deformarse
metales en todas sus combinaciones posibles, es
plásticamente,
bajo
condiciones
de
esfuerzos de fusión.
decir,
Maleabilidad: Es la capacidad que tienen los
considerando
las
concentraciones
posibles del metal A con el metal B.
materiales para ser deformados plásticamente, bajo un
Un diagrama de fase es un esquema que muestra las
proceso de fabricación.
fases y sus composiciones en cada temperatura y
Dureza: Resistencia que tiene un material al ser
penetrado por otro.
composición de la aleación. Cuando en la aleación
sólo están presentes dos elementos se puede elaborar
un diagrama de fases binario.
Alotropía: Fenómeno reversible mediante el cual
ciertos metales pueden existir, en más de una
estructura cristalina. Si no es reversible el fenómeno
se llama “polimorfismo”
Cada fase tiene una composición expresada en
porcentajes de cada uno de los elementos, expresado
en peso.
Plasticidad: Es la propiedad que tiene un material de
La curva superior en el diagrama es la temperatura de
ser deformado periódicamente, al haber sido excedida
líquidos para las distintas aleaciones. Esto significa
su capacidad elástica.
que la aleación debe calentarse por encima de la
temperatura
19
todas
Trazado sobre Superficies Metálicas
acotada
por
líquidos
para
hacerla
completamente líquida y que empezará a solidificarse
Las reacciones eutécticas, peritéctica y monotéctica
cuando se la enfríe hasta la temperatura marcada por
forman parte del proceso de solidificación. Las
líquidos.
aleaciones que se utilizan para fundición o soldadura
aprovechan el bajo punto de fusión de la reacción
La temperatura de sólidos es generalmente la curva
inferior. Una aleación no estará totalmente sólida sino
hasta que se enfríe por debajo de la temperatura de
sólidos.
monotécticas
se denomina rango de solidificación. Dentro de este
rango coexistirán dos fases: una líquida y otra sólida.
El diagrama de fases es muy útil cuando se desea
saber que fases están presentes a cierta temperatura,
en el momento de diseñar un proceso de fabricación
Varias combinaciones de dos elementos producen
fase
complejos
un
domo
llamado
zona
de
reacciones
peritécticas
conducen
a
la
solidificación fuera de equilibrio y a la segregación.
Las
reacciones
eutectoide
y
peritectoide
son
exclusivas del estado sólido. La reacción eutectoide
forma la base del tratamiento térmico de varios
sistemas de aleaciones, incluyendo el acero. La
reacción peritectoide es extremadamente lenta y
produce indeseables estructuras fuera de equilibrio.
para un producto metálico.
de
tiene
miscibilidad, en donde coexisten dos fases líquidas..
Las
La diferencia de temperatura entre líquidos y sólidos
diagramas
eutéctica. El diagrama de fases de las aleaciones
que
contienen
reacciones que implican tres fases independientes.
Existen cinco reacciones de tres fases de mayor
importancia en los diagramas binarios y son: eutéctica,
peritéctica, monotéctica, eutectoide y peritectoide.
Fase acuosa: una solución rica de lixiviación, es la
fase portadora del metal, usualmente se le denomina
PLS (pregnant leaching solution), usado en proceso de
SX.
Fase extracto: fase relacionada con la fase orgánica
en procesos de SX.
20
Trazado sobre Superficies Metálicas
Fase orgánica: el reactivo extractante disuelto en un
tranca el tránsito, por lo que debido a esto aumentará
los requerimientos de esfuerzo para poder deformar
diluyente orgánico, usado en proceso de SX.
más a la red cristalina.
Fases líquidas: es la zona en que se reúnen los
elementos en estado líquido.
Maclado: Es un proceso de deformación a elevadas
velocidades que esta determinada por la velocidad del
Deformación de los Metales
sonido; las maclas no endurece el material tanto como
Son cambios que experimentan los materiales para
las dislocaciones puesto que guardan coherencia con
ser
la red cristalina vecina, por lo que las dislocaciones
deformados
plásticamente
bajo
un
proceso
podrán moverse a través de ellas sin mucho esfuerzo.
determinado bien sea manual o mecánico.
La deformación por maclado es
TIPOS
Metales con estructura cristalina hexagonal compacta
Deslizamiento: Es el movimiento de un plano sobre
otro,
en
otras
palabras
la
deformación
movimientos de dislocaciones se basa además
por
en
que durante el proceso se crean dislocaciones en el
interior de los granos
y que, si cada una de ellas
requiere de cierto esfuerzo para moverse, a medida
que se deforma se requerirá más energía, entendida
como esfuerzo para poder seguir deformando.
Así mismo las dislocaciones se acumulan entre si, de
la misma forma como un choque en una autopista
21
común en los
(HCP) y cúbica centrada en el cuerpo (BCC).
Las deformaciones por maclado son, al igual que el
caso de las dislocaciones, difícil de seguir al
microscopio, debido a que ocurre a la velocidad del
sonido en el material, lo que hace imposible estudiar
su evolución.
Deformación frío y caliente: Al deformar un material
lo endurecemos, pero al calentarlo lo ablandamos; se
podría pensar en la existencia de una temperatura
para la cual el endurecimiento que logramos del
Trazado sobre Superficies Metálicas
material, a través de la deformación plástica que le
w
BCC (Cúbicas Centrada en
el cuerpo) estructura
aplicamos, es contrarestado en endurecimiento por la
cristalina que se encuentra entre un rango de
recristalización del grano que nuclea y crece al ser
temperatura comprendida entre 1.400 º C
calentada la pieza.
1.539 º C.
y
Esta temperatura existe de hecho y es típica de cada
material, si se deforma un material por encima de ella,
decimos que se está trabajando en caliente, mientras
que si el proceso ocurre a una temperatura menor se
está trabajado en frío.
Estructura cristalina: Es el ordenamiento atómico
que
se
observa
en
los
metales
temperaturas. Algunos tipos de
a
distintas
ordenamientos
atómicos más conocidos son:
w
w
HCP
(Hexagonal Compacta): Esta estructura
cristalina se presenta comúnmente en aquellos
materiales en que se observa la formación por
maclado.
FCC (Cúbicas centrada en las caras): Esta
estructura cristalina se encuentra entre una rango
de
temperatura comprendida entre 910 º C
y
1.400 º C.
Diagrama de Fases
Con representaciones gráficas de las fases que están
presentes en un sistema de materiales a varias
temperaturas,
presiones
y
composiciones. La
22
Trazado sobre Superficies Metálicas
mayoría de
construidos
los
diagramas
según
de
fase
condiciones
de
sido
1. Conocer que fases están presentes a diferentes
equilibrio
composiciones y temperaturas bajo condiciones de
han
(condiciones de enfriamiento lento), siendo utilizadas
por ingenieros y científicos para entender y predecir
muchos
aspectos
del
comportamiento
de
los
materiales. Los diagramas de fases más comunes
involucran temperatura versus composición.
A menudo, en una aleación a una temperatura en
particular interesa saber qué fases están presentes. Si
se planea fabricar una pieza por fundición, debe
quedar seguro que inicialmente todo el metal esté
líquido; si se planea efectuar un tratamiento térmico de
un componente, se debe procurar que durante el
enfriamiento lento (equilibrio).
2. Averiguar la solubilidad, en el estado sólido y en
el
equilibrio, de un elemento (o compuesto) en
otro.
3. Determinar
la
temperatura
a
la
cual una
aleación enfriada bajo condiciones de equilibrio
comienza a solidificar y la temperatura a
la
cual ocurre la solidificación.
4. Conocer la temperatura a la cual comienzan a
fundirse diferentes fases.
proceso no se forme líquido. El diagrama de fases
puede ser tratado como un mapa de carreteras; si se
sabe cuáles son las coordenadas, temperatura y
composición de la aleación, se podrán determinar las
fases presentes.
23
PROPIEDADES FÍSICAS
Los metales muestran un amplio margen en sus
La información que se puede obtener de los
diagramas de fase es:
Propiedades de los Metales
propiedades físicas. La mayoría de ellos son de color
grisáceo, pero algunos presentan colores distintos; el
bismuto (Bi) es rosáceo, el cobre (Cu) rojizo y el oro
Trazado sobre Superficies Metálicas
(Au) amarillo. En otros metales aparece más de un
a.- Resistencia: Capacidad de soportar una carga
color, y este fenómeno se denomina pleocroismo.
externa si el metal debe soportarla sin romperse se
denomina carga de rotura y puede producirse por
Otras propiedades serían:
tracción,
a. Densidad: relación entre la masa del volumen
de un cuerpo y la masa del mismo volumen de
agua.
b. Estado físico: todos son sólidos a temperatura
por
compresión,
por
torsión
o
por
cizallamiento, habrá una resistencia a la rotura
(kg/mm²)
para
cada
uno
de
estos
esfuerzos.
b.- Dureza: Propiedad que expresa el grado de
deformación permanente que sufre un metal bajo la
ambiente, excepto el Hg.
acción directa de una carga determinada. Los ensayos
c. Brillo: reflejan la luz.
d. Maleabilidad: capacidad de lo metales de
más importantes para designar la dureza de los
metales, son los de penetración, en que se aplica un
hacerse láminas.
e. Ductilidad: propiedad de los metales de
penetrador (de bola, cono o diamante) sobre la
superficie del metal, con una presión y un tiempo
moldearse en alambre e hilos.
f. Tenacidad: resistencia que presentan los
determinados, a fin de dejar una huella que depende
de de la dureza del metal, los métodos más utilizados
metales a romperse por tracción.
g. Conductividad: son buenos conductores de
electricidad y calor.
son los de Brinell, Rockwell y Vickers.
c.- Elasticidad: Capacidad de un material elástico
para recobrar su forma al cesar la carga que lo ha
PROPIEDADES MECÁNICAS
deformado. Se llama límite elástico a la carga máxima
Son aquellas que expresan el comportamiento de los
que
puede
soportar
un
metal
sin
sufrir
una
metales frente a esfuerzos o cargas que tienden a
deformación permanente. Su determinación tiene gran
alterar su forma.
importancia en el diseño de toda clase de elementos
24
Trazado sobre Superficies Metálicas
mecánicos, ya que se debe tener en cuenta que las
piezas deben trabajar siempre por debajo del límite
i.- Fatiga: Si se somete una pieza a la acción de
elástico, se expresa en Kg/mm².
cargas periódicas (alternativas o intermitentes), se
puede llegar a producir su rotura con cargas menores
d.-
Plasticidad:
Capacidad
de
deformación
a las que producirían deformaciones.
permanente de un metal sin que llegue a romperse.
PROPIEDADES QUÍMICAS
e.- Tenacidad: Resistencia a la rotura por esfuerzos
de impacto que deforman el metal. La tenacidad
requiere la existencia de resistencia y plasticidad.
Para determinar la composición de cada una de las
fases a una temperatura deseada, se debe proseguir
de la siguiente forma:
f.- Fragilidad: Propiedad que expresa falta de
1. Trazar por la temperatura deseada una línea
plasticidad, y por tanto, de tenacidad. Los materiales
horizontal que corte a las líneas de la solubilidad
frágiles se rompen en el límite elástico, es decir su
(en este caso la línea a-b).
rotura se produce espontáneamente al rebasar la
elástico.
2. En los puntos a y b trazamos líneas verticales que
g.- Resiliencia: Resistencia de un metal a su rotura
corten el eje de las abcisas (composiciones); el
por choque, se determina en el ensayo Charpy.
punto (a) así proyectado nos dará la composición
carga
correspondiente
al
límite
de la fase.
h.- Fluencia: Propiedad de algunos metales de
deformarse lenta y espontáneamente bajo la acción de
su propio peso o de cargas muy pequeñas. Esta
deformación lenta, se denomina también creep.
25
Trazado sobre Superficies Metálicas
Se puede utilizar la regla de la palanca en cualquier
región bifásica de un diagrama de fases binario. En
Regla de la palanca: Finalmente, el interés se enfoca
regiones de una fase no se usa el cálculo de la regla
en las cantidades relativas de cada fase, presentes
de la palanca puesto que la respuesta es obvia (existe
dentro de la aleación. Estas cantidades normalmente
un 100% de dicha fase presente).
se expresan como porcentaje del peso (% peso).
En regiones de una sola fase, la cantidad de la fase
simple es 100%. En regiones bifásicas, sin embargo,
DIAGRAMA ALOTRÓPICO DEL HIERRO PURO
El mismo permite identificar el cambio de la estructura
cristalina del hierro a distinta temperatura.
se deberá calcular la cantidad de cada fase. Una
técnica es hacer un balance de materiales.
Para calcular las cantidades de líquido y de sólido, se
construye una palanca sobre la isoterma con su punto
de apoyo en la composición original de la aleación
(punto dado). El brazo de la palanca, opuesto a la
composición de la fase cuya cantidad se calcula se
divide por la longitud total de la palanca, para obtener
la cantidad de dicha fase.
En general la regla de la palanca se puede escribir de
esta forma:
Porcentaje de fase = brazo opuesto de palanca x 100
Longitud total de la isoterma
26
Trazado sobre Superficies Metálicas
En el diagrama aparecen tres líneas horizontales, las
DIAGRAMA HIERRO CARBONO
cuales indican reacciones isotérmicas. La parte del
diagrama situada en el ángulo superior izquierdo de la
figura se denomina región delta. En ella se reconocerá
la horizontal correspondiente a la temperatura de
1493ºC como la típica línea de una reacción
peritéctica. La ecuación de esta reacción puede
escribirse en la forma.
La adición de elementos de aleación al hierro influye
en
las
temperaturas
a
que
se
producen
las
transformaciones alotrópicas. Entre estos elementos,
el más importante es el carbono.
La máxima solubilidad del carbono en el hierro delta
(de red cúbica centrado en el cuerpo) es 0,10 % de C,
mientras que el Fe gamma (de red cúbica centrado en
las caras) disuelve al carbono en una proporción
mucho mayor. En cuanto al valor industrial de esta
El diagrama hierro-carbono, aun cuando teóricamente
región es muy pequeño ya que no se efectúa ningún
representa unas condiciones metastables, se puede
tratamiento térmico en este intervalo de temperaturas.
considerar que en condiciones de calentamiento y
enfriamiento relativamente lentas representa cambios
de equilibrio.
27
Trazado sobre Superficies Metálicas
La siguiente línea horizontal corresponde a una
temperatura de 1129ºC, esta temperatura es la de
solidificación del eutéctico y la reacción que en ella se
desarrolla es:
En función del contenido de carbono suele dividirse el
diagrama de hierro-carbono en dos partes: una que
comprende las aleaciones con menos del 2 % de
carbono y que se llaman aceros, y otra integrada por
La mezcla eutéctica, por lo general, no se ve al
las aleaciones con más de un 2 % de carbono, las
microscopio, ya que a la temperatura ambiente la fase
cuales se llaman fundiciones.
gamma
no
es
estable
y
experimenta
otra
A su vez, la región de los aceros se subdivide en otras
transformación durante el enfriamiento.
dos: una formada por los aceros cuyo contenido en
La última línea horizontal, se presenta a los 722ºC,
carbono
esta línea corresponde a la temperatura de formación
composición eutectoide (0,77 %C) los cuales se
del eutectoide, y al alcanzarse en un enfriamiento
llaman aceros hipoeutectoides, y la otra compuesta
lento la fase gamma debe desaparecer. La ecuación
por los aceros cuyo contenido se encuentra entre 0,77
de la reacción eutectoide que se desarrolla puede
y 2 %, y que se conocen por aceros hipereutectoides.
es
inferior
al
correspondiente
a
la
expresarse por:
28
Trazado sobre Superficies Metálicas
Aleaciones
Este hecho limita
la cantidad de carbono que pueda
existir en solución sólida intersticial en el hierro a
ACERO
grandes temperatura.
El acero es una aleación de hierro y carbono; El
TIPOS DE ACERO
carbono puede existir en solución sólida o bien puede
w
estar formado por carburo de hierro (Fe3C).
Carbono: El acero al carbono es una aleación
de composición química compleja. Además de hierro,
El carbono puede existir en la austenita como
elemento
intersticial
en
solución
sólida
hasta
contenidos de 2%, dependiendo de la temperatura.
cuyo contenido puede oscilar entre 97,0-99,5%-, hay
en él muchos elementos cuya presencia se debe a los
procesos de su producción (manganeso y silicio), a la
En la austenita el hierro se aloja en los sitios
dificultad de excluirlos totalmente del metal (azufre,
intersticiales de la estructura CCC (cúbica central),
fósforo,
Que son un poco más pequeños que el propio átomo
circunstancias casuales (cromo, níquel, cobre y otros).
oxígeno,
nitrógeno
e
hidrógeno)
o
a
de carbono, por lo que se tiene una distorsión de la
estructura.
En tal sentido, el aumento del contenido de carbono en
En la ferrita el carbono también se aloja en los sitios
el acero eleva su resistencia a la tracción, incrementa
intersticiales, pero éstos son considerablemente más
el índice de fragilidad en frío y hace que disminuya la
pequeños que el átomo de carbono y se produce
tenacidad y la ductilidad.
una fuerte distorsión.
Los aceros se clasifican teniendo en cuenta sus
propiedades y utilización, en tres grandes grupos:
aceros de construcción, aceros de herramientas y
aceros inoxidables.
29
Trazado sobre Superficies Metálicas
Inoxidable: Los Aceros Inoxidables son una
cocinas y zonas de preparación de alimentos los
gama de aleaciones que contienen un mínimo de 11%
utensilios son a menudo de acero inoxidable, ya que
de Cromo. El Cromo forma en la superficie del acero
no oscurece los alimentos y pueden limpiarse con
una película pasivante, extremadamente delgada,
facilidad.
w
continua y estable. Esta película deja la superficie
inerte
a
las
reacciones
químicas.
Esta
es
la
característica principal de resistencia a la corrosión de
los aceros inoxidables.
Los aceros inoxidables contienen cromo, níquel y otros
elementos de aleación, que los mantienen brillantes y
El extenso rango de propiedades y características
secundarias, presentes en los aceros inoxidables
hacen de ellos un grupo de aceros muy versátiles.
La selección de los aceros inoxidables puede
realizarse de acuerdo con sus características:
resistentes a la herrumbre y oxidación a pesar de la
o Resistencia a la corrosión y a la oxidación a
acción de la humedad o de ácidos y gases corrosivos.
temperaturas elevadas. Propiedades mecánicas
Algunos aceros inoxidables son muy duros; otros son
del acero.
muy resistentes y mantienen esa resistencia durante
o Características
largos periodos a temperaturas extremas. Debido a
muchas veces con fines decorativos. El acero
También se usa para fabricar instrumentos y equipos
quirúrgicos, o para fijar o sustituir huesos rotos, ya que
resiste a la acción de los fluidos corporales. En
procesos
de
o Costo total (reposición y mantenimiento)
inoxidable se utiliza para las tuberías y tanques de
fuselajes de los aviones o para cápsulas espaciales.
los
transformación a que será sometido.
sus superficies brillantes, en arquitectura se emplean
refinerías de petróleo o plantas químicas, para los
de
CLASIFICACIÓN DE LOS ACEROS INOXIDABLES
w
Aceros aleados: Estos aceros contienen un
proporción determinada de vanadio, molibdeno y otros
elementos,
además
de
cantidades
mayores
de
30
Trazado sobre Superficies Metálicas
Aceros de baja aleación ultrarresistentes:
manganeso, silicio y cobre que los aceros al carbono
w
normales. Estos aceros de aleación se pueden
Esta familia es la más reciente de las cuatro grandes
subclasificar en:
clases de acero. Los aceros de baja aleación son más
baratos que los aceros aleados convencionales ya que
Son aquellos aceros que se emplean para
diversas partes de máquinas, tales como
engranajes, ejes y palancas. Además se
contienen
cantidades
menores
de
los costosos
elementos de aleación. Sin embargo, reciben un
Estructurales utilizan en las estructuras de edificios,
tratamiento especial que les da una resistencia mucho
construcción de chasis de automóviles,
mayor que la del acero al carbono. Por ejemplo, los
puentes, barcos y semejantes. El contenido
vagones de mercancías fabricados con aceros de baja
de la aleación varía desde 0,25% a un 6%.
Aceros de alta calidad que se emplean en
herramientas para cortar y modelar metales
y no-metales. Por lo tanto, son materiales
porque sus paredes son más delgadas que lo que
sería necesario en caso de emplear acero al carbono.
construir
Además, como los vagones de acero de baja aleación
taladros,
pesan menos, las cargas pueden ser más pesadas. En
escariadores, fresas, terrajas y machos de
la actualidad se construyen muchos edificios con
roscar.
estructuras de aceros de baja aleación. Las vigas
Para
empleados
Herramientas
herramientas
para
cortar
tales
y
como
Los Aceros de Aleación especiales son los
aceros inoxidables y
aquellos con
un
contenido de cromo generalmente superior al
Especiales
aleación pueden transportar cargas más grandes
12%. Estos aceros de gran dureza y alta
resistencia a las altas temperaturas y a la
corrosión, se emplean en turbinas de vapor,
engranajes, y ejes.
pueden ser más delgadas sin disminuir su resistencia,
logrando un mayor espacio interior en los edificios.
PROPIEDADES DEL ACERO
Los aceros inoxidables tienen una resistencia a la
corrosión natural que se forma automáticamente, es
decir no se adiciona. Tienen una gran resistencia
31
Trazado sobre Superficies Metálicas
mecánica, de al menos dos veces la del acero al
• Dureza: Es la resistencia que ofrece un acero para
carbono, son resistentes a temperaturas elevadas y a
dejarse penetrar. Se mide en unidades BRINELL (HB)
temperaturas criogénicas. Son fáciles de transformar
ó unidades ROCKWEL C (HRC), mediante test del
en gran variedad de productos y tiene una apariencia
mismo nombre
estética, que puede variarse sometiendo el acero a
diferentes tratamientos superficiales para obtener
acabado a espejo, satinado, coloreado, texturizado,
CALIBRE DE LÁMINAS
entre otros.
Son aquellas que están referidas a los distintos
espesores de láminas y planchas que se encuentran
en el mercado. De acuerdo a las especificaciones las
Mecánicas del Acero
láminas y planchas que existen en el mercado son:
• Resistencia al desgaste: Es la resistencia que ofrece
un material a dejarse erosionar cuando esta en
contacto de fricción con otro material.
• Tenacidad: Es la capacidad que tiene un material de
absorber energía sin producir Fisuras (resistencia al
impacto).
• Maquinabilidad: Es la facilidad que posee un material
de permitir el proceso de mecanizado por arranque de
viruta.
32
Trazado sobre Superficies Metálicas
33
Trazado sobre Superficies Metálicas
NORMAS APLICADAS A LA CALDERERÍA
Normas AISI (Instituto Americano del Hierro y el
Acero)
Normas Covenin (Comité Venezolano de
Normas
Normas Industriales)
SAE
(Sociedad
de
Ingenieros
Automotrices)
Es el organismo encargado de programar y coordinar
las actividades de normalización y calidad en el país.
Normas ASTM (Sociedad americana de ensayos
de materiales)
Para llevar a cabo el trabajo de elaboración de
normas, COVENIN constituye comités y comisiones
Normas ASME (Sociedad americana de ingenieros
técnicas
mecánicos)
de
normalización,
donde
participan
comisiones gubernamentales y no gubernamentales
relacionadas con un área específica.
NOTA: Investiga sobre las Diferentes Normas aplicadas
Las normas que se aplican en esta área son:
w
2517-98: ISO 8323-85: Contenedores de carga
aire-superficie.
w
a la calderería en:
:www.monografias.com/trabajos/aceros/aceros.shtml -
30k - 27 Sep 2005,
0813-89: Materiales ferrosos. Fundiciones férreas.
http://www.latimer.com.ar/legisutil/legis-2001-1/res_4032001_me.htm
w
0803-89: Aceros. Definiciones y clasificación.
w
3029-93: Láminas de acero de aleación cromo
http://www.google.co.ve/search?hl=es&q
http://www.astm.org/FAQ/whatisaastmspanish_index.html
molibdeno para la fabricación de recipientes de
presión.
34
Trazado sobre Superficies Metálicas
GLOSARIO
carbono amorfo y cristalino en forma de grafito o
diamante.
& Acero: Es básicamente una aleación de hierro y
carbono, donde el % de carbono es igual o menor
& Elasticidad: Propiedad que tienen los materiales
de recobrar la forma y dimensiones primitivas
a 2,11%.
cuando
& Aleación: Es la combinación de dos o más
cesa
el
esfuerzo
que
causo
tal
deformación.
elementos, de los cuales al menos uno debe ser un
& Eutectoide:
metal.
Contenido
de
carbono
del
8%
microestructura todo perlita.
& Aleación ferrosa: Es aquella donde el elemento
& Esfuerzo: Es la carga aplicada sobre un cuerpo
principal es el hierro.
por unidad de área.
& Aleación no ferrosa: Es aquella
donde el
& Hiper-eutectoides: Contenido de carbono mayor
elemento principal no es el hierro.
al 0,8 por menor al 2,11% micro estructura perlita +
& Alotropía: Es la propiedad de los materiales de
cementita.
modificar su forma cristalina por cambios de
& Hipo-eutectoide: Contenido de carbono menor al
temperatura.
0,8% micro-estructura de perrita y perlita.
& Carbono
como
elemento
químico:
es
un
elemento químico de número atómico 6 y símbolo
C. Es sólido a temperatura ambiente. Dependiendo
& Metalurgia: Es la ciencia y tecnología de los
metales.
de las condiciones de formación puede encontrarse
en la naturaleza en distintas formas alotrópicas,
Trazado sobre Superficies Metálicas
35
& Plasticidad: Propiedad que tienen los materiales,
de adquirir deformaciones permanentes bajo la
acción de un esfuerzo externo.
36
Trazado sobre Superficies Metálicas
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Trazado sobre Superficies Metálicas
37