SEMANA 3: conocimiento experimental de los materiales ensayo y selección de materiales

CONOCIMIENTO ,EXPERIMENTAL DE LOS MATERIALES:ENSAYO Y SELECCION DE MATERIALES

 

ESCALA

La representación de objetos a su tamaño natural no es posible cuando éstos son muy grandes o cuando son muy pequeños. En el primer caso, porque requerirían formatos de dimensiones poco manejables y en el segundo, porque faltaría claridad en la definición de los mismos.
          Esta problemática la resuelve la ESCALA, aplicando la ampliación o reducción necesarias en cada caso para que los objetos queden claramente representados en el plano del dibujo.
          Se define la ESCALA como la relación entre la dimensión dibujada respecto de su dimensión real, esto es:

E = dibujo / realidad

          Si el numerador de esta fracción es mayor que el denominador, se trata de una escala de ampliación, y será de reducción en caso contrario. La escala 1:1 corresponde a un objeto dibujado a su tamaño real (escala natural).

Nuevas técnicas experimentales para el estudio de los materiales a escala molecular

En los últimos años se han desarrollado nuevas técnicas, que complementan y superan las prestaciones de las que se vienen utilizando tradicionalmente en el estudio de los materiales a una escala nano-métrica (1 nm = 10^-9 m) y molecular. Estas nuevas técnicas entreabren la puerta a un conocimiento preciso de la nano-estructura de los materiales.

Estas técnicas son:

1.    La tomografía computarizada a nano-escala (nCT)

2.    El microscopio de efecto túnel con rayos X (STXM)

3.    La micro-difracción de rayos X (mXRD)

4.    La difracción de rayos X de alta precisión (HPXR.D)

Método de observación directa

El método de observación directa es uno de los más utilizados, por su eficacia. Su aplicación resulta mucho más eficaz cuando se consideran estudios de micro-movimientos, y de tiempos y métodos. El análisis del cargo se efectúa observando al ocupante del cargo, de manera directa y dinámica, en pleno ejercicio de sus funciones, mientras el analista de cargos  anota los datos clave  de su observación en la hoja de análisis de cargos. Es más recomendable  para aplicarlo a los trabajos  que comprenden operaciones manuales o que sean sencillos o repetitivos. Algunos cargos rutinarios permiten la observación directa, pues el volumen del contenido manual puede verificarse con facilidad mediante la observación. Dado que no en todos los casos la observación responde todas las preguntas ni disipa todas las dudas, por lo general va acompañado  de entrevistas y análisis  con el ocupante del cargo  o con el supervisor.

Características:

·                     El analista de cargos recolecta los datos acerca de un cargo mediante la observación  de las actividades  que realiza el ocupante de éste.

·                     La participación del analista  de cargos en la recolección  de la información es activa; la del ocupante es pasiva.

Ventajas:

·                     Veracidad de los datos obtenidos, debido a que se originan en una sola fuente (analista de cargos) y al hecho de que ésta sea ajena  a los intereses de quien ejecuta el trabajo.

·                     No requiere que el ocupante de cargo deje de realizar sus labores.

·                     Método ideal para aplicarlo en cargos sencillos y repetitivos.

·                     Correspondencia adecuada entre los datos obtenidos y la fórmula básica del análisis  de cargos (qué hace, cómo lo hace, y por qué lo hace).

Desventajas:

·                     Costo elevado por que el analista de cargos requiere  invertir bastante tiempo para que el método sea completo.

·                     La simple observación, sin el contacto directo y verbal con el ocupante del cargo, no permite obtener datos importantes para el análisis.

·                     No se recomienda aplicarlo  en cargos  que no sean sencillos ni repetitivos.

Se aconseja que este método se aplique en combinación  con otros para que el análisis sea más completo y preciso.

La observacion experimental

La observacion experimental, también llamada estudio de intervención o estudio experimental, es un analisis prospectivo, el cual se caracteriza por la manipulación indirecta, superficial de un factor de estudio por el investigador. Esta observación es estudiada y dividida por los casos o sujetos en dos grupos llamados control y experimental. La caracteristica de la aleatorización no es imprescindible en el estudio experimental, llamándose entonces estudio cuasi experimental.

Las técnicas del estudio de intervención hacen referencia a la población a la que van a aplicarse los resultados a través de los siguientes, pasos:

– Selección de la población experimental por muestreo aleatorio.
– Identificacion de la población participante.
– Distribucion leatoria de los sujetos en los grupos a comparar bien sea en el grupo de experimentación o el grupo de control.
– Puesta en marcha del estudio. Administracion del elemento o factor de estudio en el grupo experimental y del grupo control.
– Observación y medida de las variables dependientes según los criterios elegidos en el diseño del estudio.
– Según la cooperación o no de los sujetos en ambos grupos, se crean cuatro subgrupos, al subdividir el grupo experimental y el grupo control.
– Lectura del resultado del estudio y comparacion de los resultados de los grupos. Los cuatro subgrupos se transforman en ocho al subdividirlos según conozcan el resultado o no.

– La identidad de los grupos es revelada. Se analizan los resultados y se elaboran conclusiones.

a) La observación de hechos, consiste en seleccionar hechos e intentar explicarlos y comprenderlos a través de la observación.
b) La creación de hipótesis: son las suposiciones razonadas obtenidas a partir de los datos observados. Las explicaciones de los hechos no se encuentran a la vista; es necesario imaginarlas, suponerlas, antes de descubrirlas.
c) La explicación de sistemas matemáticos a la hipótesis obtenida se le aplicaba un planteamiento para poder dar más sentido a la hipótesis obtenida. Había dos formas comprobar los sistemas matemáticos: Compara que los hechos observados quedan explicados por las hipótesis, al introducir en la comparación conclusiones lógicas.

d) La experimentación: al contrastar las consecuencias de las hipótesis con lo que ocurre en la realidad se pueden plantear tres posibilidades:
– La experimentación confirma la hipótesis: los hechos obtenidos se dan en la realidad por lo tanto se verifican las hipótesis (porque los hechos salen de las hipótesis)
– La experimentación refuta esos hechos: los hechos no tienen sentido respecto a la realidad por lo tanto se anulan las hipótesis.
– Las consecuencias de las hipótesis no pueden obtenerse directamente ni indirectamente, por carecer de medios técnicos.

 ENSAYO DE MATERIALES

Ensayo por liquidos penetrantes:
1. Corte de un material que presenta una grieta.
2. La superficie del material se cubre con penetrante.
3. Se elimina el exceso de penetrante.
4. Se aplica el revelador, volviéndose visible el defecto.

Probeta de cobre fracturada después de un ensayo de traccion.

Se denomina ensayo de materiales a toda prueba cuyo fin es determinar las propiedades mecánicas de un material.

Los ensayos de materiales pueden ser de dos tipos, ensayo destructivos y ensayo no destructivos. Estos últimos permiten realizar la inspección sin perjudicar el posterior empleo del producto, por lo que permiten inspeccionar la totalidad de la producción si fuera necesario.

Los ensayos no destructivos

Entre los ensayos no destructivos se encuentran los siguientes:

·         Ensayo de durezas(en algunos casos no se considera como ensayo no destructivo, especialmente cuando puede comprometer la resistencia de la pieza a cargas estáticas o a fatiga).

·         Inspeccion visual ,microscopica y analisis de acabado superficial.

·         Ensayos por liquidos penetrantes. Inspeccio por particulas magneticas

·         Inspeccion por particulas magneticas

·         Ensayos radiologos.

·         Ensayo por ultrasonidos.

·         Ensayos por corrientes inducidas.

·         Ensayos de fugas: detección acústica, detectores específicos de gases, cromatografias, detección de flujo, espectrometri de masas,manometros, ensayos de burbujas, etc.

ENSAYO DESTRUCTIVOS

Son pruebas que se les hacen a algunos materiales como el acero por ejemplo. Algunas de ellas son ensayo de tensión, flexión, compresión, etc. Se les llama destructivos porque deforman al material.

SELECCIÓN DE MATERIALES

La selección de materiales (SM). Trata de una actividad que involucra una gama de conocimientos técnicos, cuya amplitud difícilmente es cobijada por un solo tipo de profesional; por ser el punto focal de una serie de especialidades tecnológicas que van desde el diseño hasta el análisis de desempeño en campo. En otras palabras, interdisciplinaridad e interactividad son particularmente exigidas en la SM, de la cual la selección del proceso y el diseño del producto también hacen parte, integrando así ingenieros de producción, de materiales y mecánicos, entre otros.

CRITERIO DE SELECCIÓN DE MATERIALES

Los procedimientos de selección de materiales obedecen a diversos criterios. Se enlistan los más conocidos:

• Conocimiento de variables de operación

•Consideraciones dimensionales

• Consideraciones de forma

• Consideraciones de peso

• Consideraciones de resistencia mecánica

• Resistencia al desgaste

• Facilidad de fabricación

• Requisitos de durabilidad Número de unidades

• Disponibilidad del material

• Costo

• Existencia de especificaciones y códigos

• Viabilidad de reciclado

• Valor del desecho

• Grado de normalización