Preguntas

CUESTIONES PRÁCTICAS CORRESPONDIENTES AL TEMA 1:

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...

Debería ser un material que fuese una mezcla de plástico y vidrio que reúna la ligereza del plástico y soporte bien los cambios de temperatura y presión como le sucede al vidrio. El contener algo de plástico también evita algo de peso en dicho material.

También podría pensarse en los llamados vidrios de seguridad que se componen de dos hojas de vidrio y entre ambas una red metálica muy fina e imperceptible a simple vista.

E incluso podría usarse el llamado metacrilato.

(comisión C del GRUPO 7)

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

Los materiales son muy buenos conductores del calor debido a que existe un número muy elevado de electrones libres que participan en la conducción térmica. Esto provoca que la espiral metálica se dilate una cantidad específica con un pequeño aumento de temperatura. El material indicado podría ser un metal de alta pureza, o bien aleaciones Fe-Co o Fe-Ni, las cuales tienen un coeficiente de dilatación elevado y evitan las tensiones térmicas y las roturas.

(comisión C del GRUPO 1)

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. ¿ Que 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 y en su interior se encuentran transmisores de radio para enviar datos y circuitos electrónicos para almacenarlos.

Por tanto para la fabricación de estos grandes paneles se requirirán materiales con propiedades ópticas adecuadas(fotoconductores) que interaccionarán con la radiación para cambiar la configuración electrónica de sus átomos. Cuando la energía luminosa incide en la célula fotoeléctrica, existe un desprendimiento de electrones de los átomos que comienzan a circular libremente en el material.

Un material adecuado para la fabricación de estas células es el silicio(extraído de la arena común). A partir de barras con estructura no cristalina se genera una barra con estructura monocristalina mediante un proceso electrónico, que además le confiere propiedades de aislante eléctrico y luego se pone en forma de obleas(para proceso de fotoconducción visitar www.iespana.es/naturaeduca/energ-fotovol.htm). El procesado en obleas es sumamente adecuado para aplicaciones aeroespaciales por su ligereza.

El principal inconveniente de este sistema es que la técnica de fabricación de obleas es costosa y compleja, ya que la energía solar es inagotable y la materia prima para la obtención de Si es arena común.

Para el almacenamiento de datos se requiere la creación de microcircuitos electrónicos formados por materiales con alta conductividad eléctrica y bastante ligeros. En este caso también se usan obleas de Si, por sus adecuadas propiedades electrónicas. Se logra así, colocar circuitos muy complejos en un chip de pequeñísimo tamaño y espesor. Los circuitos se encapsulan mediante aislantes como polímeros epóxicos que además de gran dureza y resistencia al impacto confieren una gran protección frente a la humedad.

(comisión C del GRUPO 3)

4) El casco de un trasbordador espacial esta formado por tejas cerámicas adheridas a un recubrimiento de aluminio. Analiza los requerimientos de diseño de dicho casco que llevaron a utilizar esta combinación de materiales. ¿Qué problemas tuvieron que tratar los fabricantes para el diseño previo y la posterior fabricación del casco?

Requerimientos:

El casco debe construirse de un material resistente a los grandes cambios de temperatura, al impacto mecánico y a la corrosión que se producen a la entrada y salida de la atmósfera. Además de un bajo peso que conlleva un menor consumo de combustible en el despegue y menor atracción gravitatoria en el aterrizaje. Lo que indica que debe usarse un composite, pero también hay que tener en cuenta que el material debe ser de bajo coste pues el casco es de gran superficie, de forma que se rechaza este material en favor de la combinación de materiales.

Problemas:

Al no poder usar el composite sería lógico elegir un material cerámico, ya que es el siguiente material más adecuado de acuerdo con los requerimientos, pero estos son poco dúctiles (moldeables) y frágiles, de ahí que se construyan tejas y se soporten sobre un armazón de aluminio que es un metal resistente y poco pesado.

(comisión C del GRUPO 4)

5) Se necesita separar físicamente distintos materiales en una planta de reciclaje de chatarra. Describe algunos métodos posibles que se podrían utilizar para separar polímeros, aleaciones de aluminio y acero ,según las propiedades físicas de estos materiales.

Aprovechando las propiedades físicas distintas entre polímeros, aleaciones de Al y acero, podemos ver diferentes formas de separación:

a) Propiedades magnéticas

Pasando un imán sobre los desechos materiales, podemos separar el acero del resto ya que éste contiene Fe en su composición y, en muchos casos, le proporciona propiedades magnéticas. Los otros dos materiales no son magnéticos pero

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