Clasificación de los Materiales

El tema principal es la clasificación de los materiales en cuatro grandes bloques:

• Metales
• Polímeros (termoplásticos, termoestables, elastómeros)
• Cerámicos (ladrillos, vidrio, porcelana)
• Materiales Compuestos

También se aborda la clasificación según la estructura interna:

• Estructura atómica (enlace atómico, enlace iónico, enlace covalente)
• Estructura cristalina
• Estructura interna (macroestructura, microestructura, arreglos atómicos de corto y largo alcance)

Se incluyen las propiedades físicas (densidad, punto de fusión, calor específico, conductividad térmica) y las propiedades mecánicas (elasticidad, dureza, maleabilidad, fragilidad, resistencia, ductilidad) en relación con la estructura interna.

Aleaciones Ferrosas

Un material ferroso es aquel que contiene hierro (Fe). Se obtiene por imantación o separación por densidad. La aleación más común es la de hierro-carbono, conocida como Acero.

Tipos de aceros:

• Aceros al carbono (hierro dulce, aceros, fundiciones)
• Aceros inoxidables:
  • Austenítico (carbono-0.10%)
  • Ferrítico (carbono 0.10%, cromo 16-18%)
  • Martensítico (carbono 0.10%, cromo 12-14%)
  • Dúplex (cromo 18-38%, níquel 4.5-8%)
• Aleaciones de hierro (Acero al Boro, Acero y Cobre, Acero Molibdeno y Tungsteno, Acero y Titanio Grados 2-5-19, Acero al Silicio)

Se explica cómo identificar aleaciones mediante fluorescencia de rayos X y espectroscopia de emisión óptica.

Aleaciones No Ferrosas

Son los materiales que no contienen hierro, divididos en tres grandes grupos:

• Pesadas (Níquel, Berilio, Cobalto, Oro, Estaño, Plomo, Cinc, Wolframio, Cobre)
• Ligeras (Aluminio y Titanio)
• Ultraligeras (Magnesio)

Procesos de Fabricación

Una técnica principal es la metalurgia de polvos, utilizada para crear desde esferas diminutas hasta partes de automóviles.

• Obtención de los polvos (atomización en estado líquido, electrólisis, reducción de ácidos metálicos, pulverización mecánica, condensación de vapores metálicos)
• Dosificación y mezcla
• Compactación en frío (compactación uniaxial, prensado isostático en frío)
• Sinterizado
• Operaciones de acabado (acuñado, impregnación, tratamientos térmicos, superficiales y mecanizado)

Fabricación de Acero (chatarra en un alto horno, arrabio). Fabricación de Metales no ferrosos (extracción, refinado, fusión, afinado). Fabricación de Aluminio (Bauxita “proceso Bayer”, alúmina “electrólisis). Fabricación de Cobre (Minería, molienda, concentración, tostación, fundición con fundentes, conversión de la mata, moldeo de ánodos, refino electrolítico). Lixiviación SX-EW.

Materiales Polímeros

La principal característica es su estructura constituida por macromoléculas.

• Polímeros (naturales, sintéticos)
• Tipos (termoestables, termoplásticos, elastómeros)
• Clasificación numérica (PET, HDPE, LDPE, PVC, PP, PS, Mezcla)

Materiales Cerámicos y Vítreos

Los materiales cerámicos son inorgánicos, con elementos metálicos y no metálicos enlazados por enlaces iónicos o covalentes. El vidrio es un material inorgánico duro, frágil, transparente y amorfo.

• Cerámicos (Gres cerámico común, gres cerámico fino, porcelana, cerámicos porosos, arcilla cocida, loza italiana, loza inglesa, refractarios, impermeables)
• Vítreos (Sílice vítrea, silicato sódico, vidrio de plomo, vidrio plano, hueco, templado, laminado acústico, laminado anti reflectante)

Materiales Compuestos

Se obtienen por la unión de dos materiales para conseguir propiedades distintas.

• Compuestos (Matriz y refuerzo)
• Matrices (compuestos naturales, clásicos, modernos)
• Refuerzos (con partículas, por dispersión, con fibras, estructurales)
• Estructura (Sándwich, Estructura Monolítica)
• Procesos de aplicación (Moldeo por contacto, moldeo asistido por vacío, moldeo por vía líquida, moldeo con autoclave, enrollamiento filamentico)

Materiales Electrónicos, Magnéticos y Otros Materiales Especiales

• Conductores (sólidos, líquidos y gaseosos)
• Propiedades mecánicas (tracción, compresión, flexión, cortadura, módulo elasticidad, dureza)
• Propiedades térmicas (calor específico, conductividad térmica, dilatación lineal)
• Tipos aislantes (cerámicos, aislantes a base de mica, celulósicos y textiles, elastómeros, siliconas, aceites, plásticos, baquelita, lubricantes)
• Clasificación aislantes (Y90, A105, E120, B130, F155, H180, C+180)
• Propiedades mecánicas (tracción, compresión, flexión, cortadura, choque, dureza, límite elástico, maquinabilidad)
• Propiedades térmicas (calor específica, conductividad térmica, inflamabilidad, temperatura de seguridad)
• Propiedades físicas (Peso específico, porosidad, higroscopicidad)
• Semiconductores (Intrínsecos, extrínsecos tipo N donadores, tipo P aceptores)
• Magnéticos (diamagnéticos, paramagnéticos, ferromagnéticos, superparamagnéticos, ferritas, no magnéticos, antiferromagnéticos)
• Especiales (semiconductores, superconductores, piezoeléctricos, siliconas, coltán, fibra óptica, inteligentes, memoria de forma, híbridos)

Tratamientos Térmicos

Es el cambio o modificación de las propiedades de un material con calentamiento o enfriamiento controlado. Aumenta la resistencia y dureza, mejora la ductilidad, cambia la composición química y modifica propiedades.

• Tipos (Temple, recocido “de ablandamiento, de alivio de tensiones-estabilizado, recristalización”, normalizado, revenido 180º y 220º, 300º y 400º, 500º y 550º)

Tratamientos Termoquímicos de los Materiales

Son tratamientos térmicos que alteran la estructura del acero y producen cambios en la composición química de la superficie de los materiales. Se realiza un calentamiento y enfriamiento controlado en atmósferas especiales.

• Etapas (Disociación, absorción, difusión)
• Tipos (Cementación, nitruración, cianuración, carbonitruración, recubrimiento por cementación “calorización, cromización, silicación”, sulfinización)

Tratamientos Superficiales en Materiales

Es un proceso de fabricación para dar características determinadas a la superficie de un objeto. En algunos casos, logra que el producto entre en especificaciones dimensionales.

• Cincado (recubre la pieza con cinc)
• Revestimiento
• Cromado (capa de cromo sobre las piezas)
• Niquelado (electrólisis con níquel)
• Pavonado (aplicar capa superficial de óxido abrillantado)
• Galvanizado (introducir piezas de acero en zinc fundido)
• Anodizado (proceso electroquímico, solo se puede realizar en aluminio)
• Granallado (lanzar bolas de acero para superar límite elástico, cerrar microgrietas)

Cimentaciones, Bancadas, Anclajes de Máquinas y Sistemas

Son los elementos estructurales que soportan los esfuerzos y los transmiten al suelo.

Tipos de cimentación:

• Por bloque (bloque sólido de hormigón armado cercano al suelo)
• De tipo Marco (losa elevada soportada por pilares)
• Pilotes (pilotes en el suelo de tipo taladro y barrenado)
• De tipo cajón (bloque hueco)
• Tipo muro (un par de muros que dan soporte)
• Tipo bloque de inercia (para máquinas pequeñas)

Tipos de máquinas:

• Reciprocantes (tipo bloque o resortes)
• Rotativas (baja velocidad bloque rígido y alta velocidad tipo marco)
• Impacto (Tipo bloque reforzado)
• Equipos especiales

Estudio analítico del terreno (Pulsos ultrasónicos, Columna Resonante, Péndulo de Torsión, Triaxial Cíclico, Ondas superficiales, refracción sísmica, resonancia vertical)

Bancada: elemento de sustentación, es un sistema estructural fijo.

Tipos (hierro fundido, soldadura, granito epóxico)

Elaboración (fundición, soldadura, moldeado, elementos de unión)

Anclajes: Correcta sujeción para cubrir requisitos de alineación, nivel, resistencia, disipación.

Tipos de fijaciones (Metálicas, Químicas, Plásticas, De amarre industrial)

Elementos de Transmisión de Movimiento y Elementos de Apoyo

Existen 4 tipos de movimientos que se pueden realizar con ayudas de mecanismos:

• Discrecional (movimiento no uniforme)
• Rectilíneo (uniforme varía su sentido, pero no dirección)
• Circular (movimiento circular de rotación)
• Helicoidal (circular y direccional, forma muelle)

Estos engranajes están sostenidos por árboles o ejes. Se disponen de muchas formas dependiendo como se tenga que transmitir el movimiento. Así distinguimos 4 grupos principales:

• Ejes paralelos (ruedas fricción, correa-polea, dientes rectos, cadena-piñones)
• Ejes que se cruzan (correas y poleas, rueda dentada-sin fin, helicoidales)
• Ejes alineados (acoplamientos, embragues, junta cardan)
• Ejes que se cortan (correas-poleas, ruedas fricción, engranajes cónicos)

Transformación de movimiento (Biela-manivela, piñón-cremallera, tornillo-tuerca, leva)

Ejes (ejes, árboles nervados, árboles estriados, enchavetado)

Rodamientos (rodamientos de bolas, rodillos, cojinetes cilíndricos fijos, ajustables, elásticos)

Elementos de Instalaciones Neumáticas

Se definen todos los componentes para montar un circuito neumático o electroneumático, como por ejemplo:

Compresor – Tanque o depósito – Secador y filtro – Válvulas – Actuador

• Relés
• Finales de carreras
• Compresores (émbolo, émbolo de dos etapas, émbolo con membrana, radial de paletas)
• Electroválvulas
• Elementos de actuación (cilindros, cilindro de palpación sin contacto, motor de láminas)

Elementos de Instalaciones Eléctricas

Describe todas las partes y elementos que tiene una instalación eléctrica desde la acometida, caja general de protección, línea repartidora, centralización de contadores, interruptor de control de potencia, CGMP, toma de tierra, salidas e interruptores.

También nos habla sobre principales elementos de salida como puede ser:

• Detectores (Presostato, Termostato, Nivostato)
• Lámparas de señalización
• Elementos PLCs

Mantenimiento Mecánico, Eléctrico y Electrónico

Avería: incapacidad de realizar la función requerida. Falla: evento que hace cesar la funcionalidad. Esporádicas o crónicas:

• Método de los seis pasos
• Método de la búsqueda de condiciones
• Método del desempate

También nos señala los modelos de mantenimiento:

• Mantenimiento basado en la rotura (MBR)
• Mantenimiento basado en el tiempo (MBT)
• Mantenimiento basado en la condición (MBC)

Pasos para elaborar un plan de mantenimiento industrial:

• Planificar las tareas de mantenimiento
• Priorizar los motivos de los tiempo de inactividad
• Adoptar un estrategia personalizada
• Invertir en un sistema GMAO
• Sincronizar órdenes de trabajo, recambios y programas de mantenimiento.
• Realizar ajustes en el plan de gestión de mantenimiento basado en datos(2 simultáneos)

Proyecto Industrial

Memoria, Memoria descriptiva, Cálculos, Anexos, Planos, Pliego de condiciones, Presupuesto.