Laboratorio 3de tecnologia_de_materiales[1]

TECNOLOGIA DE
MATERIALES

LABORATORIO 3

1

TECNOLOGIA DE
MATERIALES

OBJETIVOS

Diferenciar e identificar los diferentes propiedades de los materialesmetálicos
mas utilizados en el mundo industrial para sus diferentes aplicaciones
Realizar sus respectivas pruebas de cada uno de los metales según sus respectivas
composiciones moleculares
Comprobar mediante métodos físicos la diferencia y cualidades de cada metal al
ser sometido por distintas pruebas de ensayos.

1. IMPLEMENTOS DE SEGURIDAD

2. HERRAMIENTAS Y EQUIPOS
Martillo de peña. Tornillo de banco
Desarmadores planos. Balanza
Mesas de trabajo. Probeta graduada
Cocina eléctrica Transportado

3. MATERIALES
Módulos con muestras de diversos materiales metálicos para
realizar sus respectivas pruebas
Probetas para el ensayo de las distintas pruebas que pide la guía

2

TECNOLOGIA DE
MATERIALES

3

TECNOLOGIA DE
MATERIALES

INSTRUCCIONES DE TRABAJO
!

Trabajar en forma ordenada. Nunca juntar instrumentos de comprobación
y medición con otras herramientas.

4. TAREAS A DESARROLLARSE EN EL LABORATORIO

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES
Estos materiales pueden tener diferentes propiedades: térmicas,
eléctricas, químicas, mecánicas y tecnológicas.

4.1. OBJETIVOS:

Reconocer las principales propiedades de los diversos materiales, por la
cual se utilizan más en la industria.

Las propiedades a examinar serán las siguientes:

Densidad
Dureza
Magnetismo
Conductividad térmica
Fatiga
Elasticidad
Tracción

4

TECNOLOGIA DE
MATERIALES

PROPIEDAD DE DENSIDAD

4.1.1. Equipos y materiales

Probeta graduada Muestra de plomo
Balanza digital Muestra de bronce
Muestras de acero Muestra de latón
de construcción Muestra de
corriente aluminio
Muestra de cobre

4.1.2. CONOCIMIENTOS RELACIONADOS CON LA TAREA
La densidad es la relación que hay entre la masa y el volumen de un
cuerpo y se puede determinar mediante la expresión:

La masa es numéricamente igual al peso cuando se mide en gramos
y dentro de nuestro planeta.
El principio de Arquímedes nos enseña que el volumen desalojado
por los cuerpos pesados sobre un líquido determina el volumen de
dicho cuerpo.

4.1.3. PROCEDIMIENTO
Seguridad
RIESGO DESCRIPCIÓN DEL PELIGRO
Posibles cortes por no usar guantes de seguridad o fracturas
cortes en el cuerpo por mala manipulación de los materiales
Posible caídas de materiales por no tener orden y limpieza
Orden y limpieza

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TECNOLOGIA DE
MATERIALES

Determinar la masa de cada uno de los materiales de ensayo
(utilizando la balanza).
Determinar el volumen del material de ensayo (por diferencia
de volúmenes, utilizando la probeta graduada).
Calcular la densidad.
Buscar en tablas la densidad del material ensayado
(comparar ambos valores de densidad).
Repetir los mismos pasos para los otros materiales.

material M V Densidad
(g) ensayo

Cobre 33 3.8 8.68 8.93
Bronce 27 3.7 7.29 7.40 – 8.90
Aluminio 19 7.0 2.71 2.70
Latón 8 0.9 0.889 8.40 – 8.70
plomo 6 1 6 11.30

5.1.4. Análisis de resultados

Densidad de los Materiales
0.889
5

4 2.71

3 6

2 7.29

1 8.68
Series1
( / ^3)
0 2 4 6 8 10
Cu Cu-Sn Pb Al Cu-Zn

1 2 3 4 5

5.1.5. Conclusiones

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TECNOLOGIA DE
MATERIALES

El método de ensayo para determinar la densidad ¿se puede
aplicar a todos los materiales? ¿a cuales cree usted que no seria
posible de realizarla? Fundamente sus respuestas.
Si, por que todo material tiene un volumen y masa correspondiente
(excepto los gaseosos) y solo materiales con mayor densidad del
agua.
Con ayuda de la tabla de densidades y de los resultados obtenidos:
¿para que materiales son validas las siguientes afirmaciones?
 El cobre tiene aproximadamente 3 veces la densidad delatón
 El material con mayor densidad es el plomo y con la menor
densidad es aluminio.

PROPIEDAD DE DUREZA

5.2.1. EQUIPOS Y MATERIALES

Probetas de materiales de:

Aluminio
Cobre
Acero
Vidrio
Acrílico
Latón


DUREZA: es el grado de opción de un material a ser rayado o penetrado de
cualquier forma por otro material.


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TECNOLOGIA DE
MATERIALES

Seguridad
Al momento de probar la dureza de cada metal usar guantes
Cortes punzante y mucha concentración para evitar un accidente
El no usar protección visual conlleva a una caída de viruta
Daño a la vista metálica en la vista
Determinar mediante el rayado sucesivo de uno contra otro, la dureza
de los materiales de ensayo.
Ordenarlos de manera decreciente en el cuadro respectivo

Nº MATERIAL
1º Vidrio
2º Acero Más duro
3º Latón
4º Cobre
5º
6º Acrílico Más blando
7º aluminio

5.2.4. ANALISIS DEL RESULTADOS
En la experiencia se observa la dureza de diversos tipos de metales. ¿Si
realizamos la experiencia con diversos tipos de materiales sintéticos
obtendremos un resultado similar o todos los materiales sintéticos
tienen la misma dureza?

Respuesta: Parcialmente correcto

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TECNOLOGIA DE
MATERIALES

5.2.5 Conclusiones
¿un material no metálico puede ser mas duro que un metal?
Explique con ejemplos.
Si ponemos de ejemplo el aluminio como un material metálico
y el vidrio como un material no metálico, en este caso el
material más duro vendría a ser el vidrio, también si
comparamos el cobre con el diamante acá el material más
duro vendría ser el diamante puesto el diamante es un no metal
esta compuesto de carbono.

¿Cual es el metal más duro. De los que usted ha ensayado? Y el
¿metal menos duro?
Metal más duro es el acero y el menos duro es el aluminio

¿se toma en cuenta la propiedad de la dureza cuando se
construyen partes industriales? Mencione un ejemplo
Si, por ejemplo en la fabricación de puentes, molinos, muelles de
automóviles, etc.

PROPIEDAD DE MAGNETISMO


Imán
Regla graduada
Probetas de aluminio, bronce, hierro fundido, acero de construcción


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TECNOLOGIA DE
MATERIALES

El magnetismo es una propiedad de varios metales, el que se utiliza
para diversas aplicaciones tecnológicas sobre todo en la electrotecnia.
También puede ser una propiedad no deseada en algunos casos, por
que se le debe eliminar las propiedades magnéticas de determinados
componentes, utilizando equipos especiales.


Seguridad


Determinar cual de los materiales de ensayo son o no son
magnéticos
Para los materiales no magnéticos, indicar con una aspa en la
alternativa que corresponda
Para los materiales magnéticos, medir la distancia máxima desde
la cual el material es atraído por el imán
Anotar la distancia del paso anterior en el recuadro
correspondiente
Identificar específicamente, en función de las distancias
obtenidas, el nombre de los materiales magnéticos.

Nº Materiales Magnético

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TECNOLOGIA DE
MATERIALES

Distancia SI
(mm)
1 aluminio 
2 Bronce 
3 Fierro fundido 40 
4 Acero de construcción 55 
5 Acero inoxidable 

5.3.4. ANALICIS DE RESULTADOS
¿Se puede afirmar que existe un grupo de metales que tienen
propiedades magnéticas? ¿Cuáles son?

Si, los metales que contienen fe y otros como son el ferro magnético
como el hierro (Fe), cobalto (Co), níquel Ni, acero suave.

5.3.5. CONCLUSIONES
¿Qué material no se puede sujetar utilizando la fuerza
magnética?
 Al
 Br
 Cu
 Acero inoxidable
Que aplicaciones técnicas industriales emplean la propiedad
del magnetismo. Mencionar ejemplos
 Grúas de los puertos
 Fajas transportadoras de minerales para separar el fe de otro
metal
 Electroimanes para levantar chatarra
 Maquinas eléctricas (generadores, dinamos )

PROPIEDADES DE CONDUCTIVIDAD TÉRMICA

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TECNOLOGIA DE
MATERIALES


Calentador eléctrico
Termómetro digital
Tenazas
Probeta de acero de construcción, latón, aluminio, cobre
Tabla de conductividad


La conductividad térmica será de importancia para determinadas parte de
equipos y maquinas industriales que requieren de esa propiedad para su
función. También junto a la conductividad térmica se deberá evaluar las
propiedades de algunos materiales, que tiene resistencia a la propagación del
calor o también denominados materiales aislantes térmicos.


Seguridad.

Colocar los materiales de ensayo sobre el calentador eléctrico.
Calentar los materiales de ensayo por un espacio de 5 minutos.
Sin desconectar el calentador eléctrico, calibrar el termómetro digital.
Tomar simultáneamente la temperatura de los materiales en el
extremo opuesto al calentador.
Anotar las temperaturas
Graficar en forma de barras la temperatura vs. Material.

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TECNOLOGIA DE
MATERIALES

TIEMPO Temperatura (°C)
(MINUTOS)

20 94.6 87.0 88.2
95.8
15 89.4 94.8 83.6 82.8

10 85.2 84.2 76.4 76.8

05 77.4 76.4 69.0 72.2

Masa (g) 153 g 54g 177g 165g
material 1 2 3 4
Acero aluminio cobre bronce

NOTA ESTO SE MIDIO APROXIMADAMENTE A 20 CENTIMETROS

5.4.4 ANÁLISIS DE RESULTADOS

Buscar en tablas los valores de conductividad térmica compare sus resultados
con los valores de conductividad térmica de tablas.

material Conductividad calorífica,
λ

1 Acero corriente 0.2 % C 32.2
2 Aluminio 207.2
3 Cobre 379.4
4 bronce 125.3

5.4.5. CONCLUSIONES

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TECNOLOGIA DE
MATERIALES

1. ¿En qué casos utilizaría materiales de buena conductividad térmica?
Se utilizaría en actividades que requieran que el intercambio de calor
de un medio a otro sea rápido, como por ejemplo el intercambiador de
calor.

2. ¿En qué casos utilizaría materiales de mala conductividad térmica?
En actividades que requieran conservar mejor el calor y no se
difundarápidamente, como por ejemplo calderos.

3. El material de la experiencia que, mejor conduce el calor es el cobre y
el pero es el acero de construcción.
4. ¿Si los resultados de pregunta, 3 concuerdan con los suyos? En qué
caso de ser así ¿a qué lo atribuye?
A una mala medición de temperaturas
Al no medir simultáneamente la temperatura de los materiales
A un mal contacto entre las varillas y la cocinilla
A l tener diferentes longitudes de las varillas y tomar la temperatura
almedio de cada una

PROPIEDAD DE RESISTENCIA A LA FATIGA


Dispositivo de ensayo de fatiga
Materiales de prueba de acero de construcción, cobre, aluminio, PVC.


Las partes construidas principalmente con metales pueden ser sometidas a
cargas alternas o constantes por un determinado tiempo y no ser destruidas.

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TECNOLOGIA DE
MATERIALES

Esta propiedad es muy importante para la construcción d estructuras que
soportan este tipo de cargas.

5.5.3. PROCEDIMIENTO.

Seguridad


Colocar el material en la ranura del dispositivo de ensayo.
Ajustar el material de ensayo.
Doblar hasta los topes del dispositivo en ambos lados
repetidamente contando el numero d veces que se dobla.
Determinar el número de veces que se dobló el material hasta
producir su rotura.
Registrar los valores en la tabla y graficar en forma de barras.

MATRIAL ACERO COBRE ALUMINIO BRONCE PVC
3 
5 
7  
12 

1.5.4. ANÁLISIS DE RESULTADOS
El material metálico con mayor resistencia a la fatiga es: el cobre
El material metálico con menor resistencia a la fatiga es:el
aluminio

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TECNOLOGIA DE
MATERIALES

¿qué entiende por “fatiga” de un material?
La fatiga es un mecanismo de desgaste que se presentan en
elementos mecánicos tales como por ejemplo en los engranajes,
rodamientos, entre otros.
¿qué materiales son los más apropiados para la fabricación de
partes dobladas a las cuales se les debe aplicar fuerza variable?
El cobre, el pvc, etc.

5.5.5. CONCLUSIONES

Lafatiga en los metales seproduce por la acción de las cargas
variables y la concentración de tensiones
Las cargas en su mayoría son variables, solo que en algunos casos,
su frecuencia de variación es tan pequeña que se puede decir que
el componente trabaja en condiciones estáticas.

PROPIEDAD DE LA ELASTICIDAD


Dispositivo de ensayo de elasticidad.
16

TECNOLOGIA DE
MATERIALES

Martillo de goma
Probetas de cobre, acero de aleado, latón y aluminio.
Llave hexagonal.


La elasticidad de un material representa la capacidad para que una vez que
una fuerza deja de actuar sobre un material, éste regresa a su posición inicial
sin haber sufrido una deformación.

La propiedad de elasticidad se aplica en muchos componentes industriales.


Seguridad


Sujetar el dispositivo de ensayo en el tornillo de banco
Enderezar el material utilizando el martillo de goma.
Colocar el material en el dispositivo de ensayo.
Ajustar manualmente el tornillo hasta lograr la verticalidad del
material.
Doblar hasta el tope del dispositivo, empujando dese la base.
Determinar el ángulo de retroceso debido a la elasticidad.
Retirar el material
Registrar los valores en la tabla y graficar en barras verticales.

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TECNOLOGIA DE
MATERIALES

NOTA: El ángulo entre la vertical y
el tope en el dispositivo es de 45°
(si hubiese)
RESULTADOS

Ángulo de
retroceso (°)
12 20, 40
11 30, 50
10 60
9 80
8 70
7 40 10
6 50, 30, 60
5 20 90
4 70 20, 50 50
3 10 10,40,60,90 10,20,30,40
2 30,70 60, 70
1 80 80, 90
0 90
material latón cobre acero aluminio

5.6.5. ANÁLISIS D RESULTADOS

1. La elasticidad es:Capacidad de un material para retornar a su posición
original

18

TECNOLOGIA DE
MATERIALES

2. El material con mayor elasticidad es: el cobre
3. El material menos elástico es: el aluminio
4. ¿los materiales blandos tienen mayor retroceso elástico qué los
duros?
5. ¿es lo mismo elasticidad que plasticidad?
No; plasticidad es cuando un material cambia su forma
permanentemente sin llegar a la ruptura.
6. Mencione ejemplos en los cuales un material se encuentra sometido
a elasticidad.
Están los resortes, muelles de los automóviles, las columnas de los
edificios, etc.

5.6.6. CONCLUSIONES

Se logro diferenciar las densidades de las masas de cada uno de los
materiales que se utilizo comparando con la tabla de densidades según
la guía nos arrojó casi un promedio de margen de error un 0.1 a 0.3 %
excepto el plomo que su volumen y su peso varia mucho mas de lo
normal con un margen de error de casi un 20%.
Se observo que el cobre es el más denso y el zinc es el metal que tiene
menos densidad según la tabla que se aprecia en el análisis de
resultados.
Se analizo cada uno de los materiales para comprobar su dureza dando
como resultado final que el vidrio es el material más duro pero no
resistente y el aluminio es el material mas blando pero si el más
resistente.
Comprobamos que de todos los metales trabajados en el taller el Fe y
el acero de construcción tienen mayor atracción magnética en poca
distancia; mientras el bronce, el aluminio, acero inoxidable no son
atraídos magnéticamente por el imán.
Según su conductividad térmica de estos materiales:
19

TECNOLOGIA DE
MATERIALES

El acero y el aluminio son los que rápidamente sus moléculas se
excitan más que los del cobre y bronce. A esto deducimos que el acero
y el aluminio son más rápidos en poder ser fundidos y nuevamente
procesados con mayor facilidad.
Comprobando la fatiga de ciertos materiales se logro hallar una gran
diferencia entre el cobre, acero y aluminio con respecto al PVC que su
punto de fatiga de este ultimo fue de mayor resistencia que los
demás.
En la elasticidad el cobre fue comprobadamente el más elástico que los
demás materiales.

DIFICULTADES HALLADAS DURANTE EL DESARROLLO DEL LABORATORIO

Al instante de encontrar los materiales como por ejemplo el plomo que
esta totalmente escaso en el taller
Solo uno constaba de una balanza para realizar sus respectivos pesos
lo cual atrasaba un poco el trabajo que se realizaba en equipo
De la misma manera el que había solo una cocina eléctrica para realizar
las mediciones de las varillas metálicas.

OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES:

Que al momento de tomar las medidas de los ángulos no era de mucha
precisión por que esta no estaba totalmente fijo.

PROPIEDADES

20
FÍSICAS QUÍMICAS ECOLÓGICAS

TECNOLOGIA DE
MATERIALES

PROPIEDADES QUÍMICAS.

Una propiedad química es cualquier propiedad evidente durante
una reacción química; es decir, cualquier cualidad que puede ser establecida
solamente al cambiar la identidad o estructura química de una sustancia. En
otras palabras, las propiedades químicas no se determinan simplemente por

21

TECNOLOGIA DE
MATERIALES

ver o tocar la sustancia, la estructura interna debe ser afectada para que sus
propiedades hayan sido modificadas.
Las propiedades químicas pueden ser contrarrestadas con las propiedades
físicas, las cuales pueden discernirse sin cambiar la estructura de la sustancia.
Las propiedades químicas pueden ser usadas para crear clasificaciones de los
elementos químicos y para la nomenclatura de los compuestos químicos.

EJEMPLO DE PROPIEDADES QUIMICAS

La solubilidad es una medida de la capacidad de disolverse una
determinada sustancia (soluto) en un determinado medio (solvente);
implícitamente se corresponde con la máxima cantidad de soluto disuelto en
una dada cantidad de solvente a una temperatura fija y en dicho caso se
establece que la solución está saturada. Su concentración puede expresarse
en moles por litro, engramos por litro, o también en porcentaje
de soluto (m(g)/100 mL) . El método preferido para hacer que el soluto se
disuelva en esta clase de soluciones es calentar la muestra y enfriar hasta
temperatura ambiente (normalmente 25 C). En algunas condiciones la
solubilidad se puede sobrepasar de ese máximo y pasan a denominarse
como soluciones sobresaturadas

LAS DENSIDADES DE LOS MATERIALES METÁLICOS Y NO METÁLICOS

PROPIEDADES TÉRMICAS DE MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN Y
AISLANTES

22

TECNOLOGIA DE
MATERIALES

Difusividad
Calor Conductividad
Material Densidad(kg/m3) térmica(m2/s)
específico(J/(kg·K)) térmica(W/(m·K))
(x10-6)

Acero 7850 460 47-58 13,01-16,06
Agua 1000 4186 0,58 0,139
Aire 1,2 1000 0,026 21,67
Alpaca 8,72 398 29,1 8384,8
Densidad de
Aluminio los materiales
2700 metálicos
909 y no 209-232 85,16-94,53
Amianto metálicos
383-400 816 0,078-0,113 0,250-0,346
Arcilla
2000 879 0,46 0,261
refractaria
Arena
1640 - 1,13 -
húmeda
Arena seca 1400 795 0,33-0,58 0,296-0,521
Asfalto 2120 1700 0,74-0,76 0,205-0,211
Baldosas
1750 - 0,81 -
cerámicas
Baquelita 1270 900 0,233 0,201
Bitumen
1000 - 0,198 -
asfáltico
Bloques
730 - 0,37 -
cerámicos
Bronce 8000 360 116-186 40,28-64,58
Carbón
1370 1260 0,238 0,139
(antracita)
Cartón - - 0,14-0,35 -
Cemento
- - 1,047 -
(duro)
Cinc 7140 389 106-140 38,16-50,41
Cobre 8900 389 372-385 107,45-111,20

Corcho
120 - 0,036 -
(expandido)

23

TECNOLOGIA DE
MATERIALES

Corcho (tableros) 120 1880 0,042 0,186

Espuma de
40 1674 0,029 0,433
poliuretano

Espuma de vidrio 100 - 0,047 -

Estaño 7400 251 64 34,46

Fibra de vidrio 220 795 0,035 0,200

Densidad de los materiales metálicos y no55,8
Fundición 7500 - -
Glicerina 1270 2430 0,29 0,094
Goma dura
metálicos
1150 2009 0,163 0,070

Goma esponjosa 224 - 0,055 -

Granito 2750 837 3 1,303
Hierro 7870 473 72 19,34
Hormigón 2200 837 1,4 0,761
Hormigón de
1600-1800 - 0,75-0,93 -
cascote

Láminas de fibra
200 - 0,047 -
de madera

Ladrillo al cromo 3000 840 2,32 0,921

Ladrillo común 1800 840 0,8 0,529

Ladrillo de
3600 - 2,44 -
circonio
Ladrillo de
2000 1130 2,68 1,186
magnesita

Ladrillo de
1700 837 0,658 0,462
mampostería

Ladrillo de sílice 1900 - 1,070 -

Lana de vidrio 100-200 670 0,036-0,040 0,537-0,299

24

TECNOLOGIA DE
MATERIALES

Latón 8550 394 81-116 24,04-34,43

Linóleo 535 - 0,081 -
Litio 530 360 301,2 1578,61
Madera 840 1381 0,13 0,112
Madera de
650 1884 0,142 0,116
abedul

Madera de alerce 650 1298 0,116 0,137

Densidad arce los materiales metálicos y no
Madera de
de 750 1591 0,349 0,292
metálicos
Madera de chopo 650 1340 0,152 0,175

Madera de
750 1591 0,349 0,292
fresno

Madera de haya 800 1340 0,143 0,133

Madera de haya
700 1340 0,143 0,152
blanca

Madera de pino 650 1298 0,163 0,193

Madera de pino
550 1465 0,116 0,144
blanco

Madera de roble 850 2386 0,209 0,103

Mármol 2400 879 2,09 0,991
Mica 2900 - 0,523 -

Mortero de cal y
1900 - 0,7 -
cemento

Mortero de
2100 - 1,4 -
cemento
Mortero de
300-650 - 0,14-0,26 -
vermiculita

25

TECNOLOGIA DE
MATERIALES

Mortero de yeso 1000 - 0,76 -

Mortero para
1800-2000 - 1,16 -
revoques

Níquel 8800 460 52,3 12,92
Oro 19330 130 308,2 122,65
Densidad de los materiales metálicos y no
Pizarra 2650 758 0,42 0,209
metálicos
Placas de yeso 600-1200 - 0,29-0,58 -

Plata 10500 234 418 170,13
Plexiglás 1180 - 0,195 -
Plomo 11340 130 35 23,74

Poliestireno 1050 1200 0,157 0,125

Porcelana 2350 921 0,81 0,374
Serrín 215 - 0,071 -
Tierra de
466 879 0,126 0,308
diatomeas

Tejas cerámicas 1650 - 0,76 -

Vermiculita
100 837 0,07 0,836
expandida
Vermiculita
150 837 0,08 0,637
suelta
Vidrio 2700 833 0,81 0,360
Yeso 1800 837 0,81 0,538

26

TECNOLOGIA DE
MATERIALES

BIBLIOGRAFÍA

 Guía de laboratorio 3, tecnología
 http://www.slideshare.net/areatecnologia/propiedades-de-los-materiales-
1574982
 http://www.miliarium.com/Prontuario/Tablas/Quimica/PropiedadesTermica
s.asp

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