Ciencia De Los Materiales

CUESTIONES PRÁCTICAS CORRESPONDIENTES AL TEMA 1

(CURSO 05-06)

1) Se desea construir una cabina transparente para una aeronave. Indique el material mas adecuado para su fabricación teniendo en cuenta, entre otros, los siguientes condicionamientos: resistencia a golpes y diferencias de presión, temperatura, peso...

- Metales: podría utilizarse en un principio porque su coste es medio, es dúctil y a la vez duro. Sin embargo tienen baja resistencia a alta temperatura y a la corrosión, aparte de ser muy pesados. Se desprecia.

- Cerámico: son resistentes a las altas temperaturas y a la corrosión. Sin embargo no pueden utilizarse debido a su poca manejabilidad, baja tenacidad y fragilidad (presencia de pequeñas grietas)

- Polímeros: son muy manejables y resistentes a la corrosión. Sin embargo se desprecian debido a su baja resistencia a las temperaturas altas y baja resistencia mecánica

- Eléctricos: se desprecian pues su uso es básicamente para dispositivos electrónicos

- Superconductores: rechazados por fragilidad, inestabilidad química y condiciones de trabajo

- Compuestos: especialmente indicados debido a su gran resistencia mecánica, bajo peso, ductilidad y manejabilidad.

(comisión C del GRUPO 5)

2) Algunos indicadores de temperatura se fabrican a partir de una tira de metal en espiral, la cual se dilata una cantidad específica cuando se incrementa la temperatura. Explicar detalladamente su funcionamiento. ¿Que material elegiría para la fabricación del indicador por qué y por qué no otros?

El indicador de temperatura está fabricado de una tira metálica enrollada en espiral y en cuyo extremo exterior está una aguja señalizadota en una escala graduada. Al calentarse la espira, el calor dilata el metal y la espira se desenrolla. Debido a este efecto, la aguja cambia de posición marcando un valor tabulado de la temperatura. Se utilizan tiras metálicas porque estos materiales se dilatan notablemente con la temperatura, poseen el mayor coeficiente de dilatación respecto a todas las demás clases de materiales.

Para la carcasa que rodea a la espira metálica se debería elegir un material compuesto pues es resistente mecánicamente, resistente a los cambios bruscos de temperatura y fácilmente moldeable para las distintas formas de la carcasa. A altas temperaturas los polímeros y, en menor medida, los metales se deforman luego no son adecuados. Los cerámicos no son moldeables y los eléctricos se usan sólo en electrónica.

(comisión C del GRUPO 4)

3) S e desea colocar en orbita un microsatélite de telecomunicaciones de 1 m de diámetro que sirva para enviar y recibir señales de radio desde la tierra. Dicho microsatélite contendrá equipo electrónico muy delicado. ¿Qué propiedades se requerirán y que materiales podrán ser seleccionados para la fabricación de la carcasa externa y del interior?

Los satélites están alimentados por células fotoeléctricas que se colocan en la carcasa exterior en grandes paneles, mientras que en el interior, se encuentran transmisores de radio para enviar datos y circuitos electrónicos para almacenarlos.

Por tanto para la fabricación de la carcasa exterior se utilizarán materiales con propiedades optoelectrónicas, por ejemplo fotoconductores (materiales eléctricos). En la carcasa interior se almacenan aparatos eléctricos con dispositivos microelectrónicos, para éstos se necesitarán materiales con alta conductividad eléctrica y bastante ligeros (basados en el silicio). Para proteger dichos aparatos de los posibles golpes o vibraciones, se emplean recubrimientos de materiales aislantes como polímeros que aportan dureza, resistencia, protección a la humedad y bajo peso.

(comisión C del GRUPO 3)

4) Describe con detalle algunas propiedades físicas y mecánicas cuya consideración es fundamental a la hora de diseñar el material para el ala de un avión. Explique brevemente los materiales empleados durante la historia de la aeronáutica y que adelantos han ido introduciendo.

Las propiedades físicas y químicas de los materiales empleados en la fabricación del ala de un avión son: resistencia a la presión, a la temperatura, al desgaste y a la corrosión; rigidez; poco pesados; duros y aislantes

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