Estructuras y carrocerías de vehículos

Buenas chavales, espero que os haya ido muy bien, en esta nueva entrada vamos a comentar los tipos de estructuras y las carrocerías de los vehículos. También de como han ido evolucionando a lo largo de la historia hasta el día de hoy. Antes de comenzar, vamos a ver una breve introducción de que es chasis o carrocería.

El chasis es la estructura interna que sujeta, da forma y aporta rigidez a un vehículo, es decir, la base esencial de todo vehículo, sujeta todos los componentes mecánicos tales como, suspensión, ruedas y el motor propulsor.

-Existen diferentes tipos de estructuras, a continuación pasaremos a definir las mas importantes;

Chasis en H o en escalera:

Consiste en dos largueros laterales de chapa laminada con perfil cajeado , paralelos o no, unidos mediante una serie de travesaños. Este tipo se ha convertido en el estándar para la mayoría de los tipos de automóviles.
Su diseño es muy básico, pero mayor desventaja es que hay poca profundidad a la estructura general dándole un centro de gravedad muy bajo. Lo podemos encontrar en la mayoría de los autos clásicos y en camiones, debido a su gran solidez.




Chasis-plataforma:

Una solución intermedia entre la carrocería autoportante y la instalada sobre un chasis es un proyecto consistente en lo que se llamó carrocería con plataforma de chasis. En este diseño se construye como un chasis de plancha al que se le sujeta el resto de la carrocería.
Este proyecto tuvo un aceptable éxito al ser aplicado a algunos modelos de turismos construidos para dar un servicio intermedio y poder ser utilizados en carretera y también en malos caminos de bosque o campo.
Nos referimos, desde luego, a una época muy anterior a la de los llamados todoterreno 4x4 que vinieron a solucionar esta ambivalencia con la máxima eficacia.



Chasis supperleggera o tubular:

La carrocería tubular o superleggera , es un tipo de carrocería utilizado en vehículos clásicos deportivos de mediados del siglo XX y por los grupos B de los años 80. Fue creada por el carrocero italiano Touring en 1937 y se utiliza como estructura del vehículo una red de finos tubos metálicos soldados, recubierta después con láminas metálicas, frecuentemente de metales exóticos tales como aluminio o magnesio.
Esta técnica consigue una carrocería de gran rigidez y resistencia con muy poco peso. Por otra parte, la fabricación es muy cara y laboriosa. La técnica todavía se utiliza en modelos deportivos hechos a mano.
Este diseño se emplea sobre todo en vehículos de competición, en los que la carrocería exterior tiene una misión estética y aerodinámica.




Chasis wishbone o columnar:

Tiene el propósito de conectar el eje delantero con el trasero, se utiliza sobre todo en los roadsters.

Presentan grandes desventajas entre ellas la mas importante es que son muy pesados para poder ser usados en autos deportivos y demasiado caros para ser producidos en masa.

Chasis autoportante:

Es la carrocería más empleada en automóviles, es una técnica de construcción de chasis en la cual la chapa externa del vehículo soporta parte o toda la carga estructural del vehículo, se compone de un conjunto de bastidor y carrocería unidos entre sí remachados o soldados que forman la carrocería completa.

Se parte del concepto de hacer una estructura metálica envolvente constituida por la unión de elementos de chapa de diferentes formas y espesores, es decir, se construye una caja resistente que se soporta a si misma y a los elementos mecánicos que se fijen sobre ella. El primer automóvil que utilizó este sistema, fue el Lancia Lambda, después se unieron el Chrysler Airflow y el Citroën Traction Avant.

-Existen diferentes distribuciones mecánicas, entre ellas podemos destacar las siguientes;

La distribución mecánica de los vehículos es el lugar donde va situado el motor del vehículo, podemos encontrar tres grandes grupos:delantera, trasera y central.

La distribución mecánica delantera es la posición más habitual, ya que debido a esta localización se permite un mayor espacio del habitáculo para pasajeros e incluso ampliando el espacio del maletero. 

Además de mejorar la amplitud y la comodidad, dicha situación permite mejorar la refigeración del motor por el acto del aire incidiendo en el frontal del vehículo. 

Aunque encontremos el motor, transmisión en la parte frontal del vehículo, podemos encontrar tracción delantera, trasera o total.

La distribución mecánica con motor trasero también llamado, tracción trasera es el sistema en el que la transmisión del movimiento del motor de un vehículo se realiza sobre el eje trasero y va situado en la parte trasera del vehículo. 

Este motor tiene como ventajas, mejor adherencia de las ruedas en la fase de aceleración debido a la transferencia de peso, mejor reparto de pesos que permite situar el centro de gravedad lo más cerca posible del centro de las 4 ruedas. 

Como desventajas podemos citar las siguientes, un mayor coste constructivo, menos espacio disponible en habitáculo, mayor peso, mayor facilidad de perder adherencia en curva (especialmente con vehículos muy potentes) por la componente centrífuga de las fuerzas sobre el neumático.

Otra de las principales desventajas es la falta de refrigeración, ya que no ocurre lo mismo que los de disposición delantera y por lo tanto hay que abrir unas tomas de aire en la zona del motor para ayudar a su refrigeración, recordad, que son motores que funcionan en unos regímenes de vueltas elevados.

Se denomina motor central, cuando el mismo se encuentra entre el eje delantero y el eje trasero del vehículo.

-Distribución de volúmenes y clasificación de los vehículos en función de la misma.

Monovolumen: es una carrocería en la que no se diferencia más de un volumen. La zona del motor, la cabina y el maletero están completamente integrados. Generalmente, un monovolumen es más alto que un automóvil de turismo (1,60 a 1,80 metros contra 1,40 a 1,50 metros). Los monovolúmenes grandes y algunos compactos (desde 4,40 metros en adelante) tienen frecuentemente tres filas de asientos, mientras que los más pequeños solo tienen dos filas.

Dos volúmenes: articulan un volumen para el capó con el motor y un volumen que combina el compartimiento de pasajeros y de carga se caracterizan al tener portón para poder acceder al maletero.

Tres volúmenes: se distinguen claramente los tres volúmenes: un volumen para el capó con el motor, otro volumen para el habitáculo y un tercero para el compartimento de carga.

Los sedanes y numerosos cupés también los son. A la hora de acceder al maletero, se caracterizan porque solo se abre una puerta, es decir, no incluye la luna trasera como un portón.

Audi A3 sedan: primer vehículo compacto de 3 volúmenes

- Identificación de vehículos por VIN

El número de bastidor, número de identificación o número VIN (del inglés Vehicle Identification Number) permite la identificación inequívoca de todo vehículo a motor. Este número va impreso o remachado en una placa y puede ir situada en diferentes partes del automóvil (borde inferior del parabrisas del coche, en el vano del motor, en la puerta del conductor, etc.), va a permitir proteger los vehículos de robos, manipulación o falsificación.

Hasta 1980 no había una norma clara que identificase los vehículos de una forma homogénea por parte de todos los fabricantes, sino que cada cual tenía su regla para poder identificar cada vehículo que salía de sus factorías. No fue hasta 1980, cuando la aparición del estándar ISO 3779 sirvió para definir un VIN o código de bastidor de 17 cifras y letras, que no incluyen las letras I, O y Q, y que permitió a todos los fabricantes seguir un mismo criterio a la hora de identificar sus vehículos.

El número VIN, que contiene el WMI, VDS y VIS, está compuesto de distintas partes o secciones. Dependiendo del origen del vehículo su nomenclatura es distinta. El estándar ISO 3779 es el empleado en la Unión Europea, mientras que en Estados Unidos y Canadá se emplea otro sistema distinto. 

En la siguiente tabla se representan en resumen las distintas secciones que conforman al número VIN:

Para Europa, los 17 caracteres que componen el VIN ofrecen la siguiente información:

 

- la primera cifra indica el país de fabricación. Así, por ejemplo si se tiene la numeración del 1 al 4 indica que el vehículo fue fabricado en Estados Unidos, el 2 en Canadá, el 3 en México, o bien pueden aparecer también letras si la procedencia es de otros países, como J para Japón, K para Corea, S para Inglaterra, W para Alemania, Y para Suecia, Z para Italia, entre otros (para más información, ver Apartado 3 de este Tutorial "WMI o Identificador Mundial del Fabricante"); 

- la segunda cifra indica la marca según la siguiente codificación: Audi (A), BMW (B), Buick (4), Cadillac (6), Chevrolet (1), Chrysler (C), Dodge (B), Ford (F), GM Canada (7), General Motors (G), Honda (H), Jaguar (A), Lincon (L), Mercedes Benz (D), Mercury (M), Nissan (N), Oldsmobile (3), Pontiac (2 o 5), Plymounth (P), Saab (S), Saturn (8), Toyota (T), Volvo (V) (para más información, ver Apartado 3 de este Tutorial "WMI o Identificador Mundial del Fabricante"); 

- la tercera cifra indica el fabricante del vehículo (para más información, ver Apartado 3 de este Tutorial "WMI o Identificador Mundial del Fabricante"); 

- las cuatro siguientes identifican el modelo y se asignan en la homologación, según sean las características del vehículo, tipo de chasis, modelo de motor, entre otros; 

- el octavo carácter indica los sistemas de retención que dispone el vehículo: pretensores en los cinturones, número de airbag, etc.; 

- el noveno es un dígito de control o de verificación, que se obtiene con la asignación de valores a las letras del abecedario omitiendo la I, O, Q y Ñ según la norma 3779 de la Organización Internacional para la Estandarización como se muestra la siguiente tabla:

Este número es multiplicado por el valor asignado de acuerdo al peso de vehículo y a través de una ecuación preestablecida se obtiene el número que va en esta posición (ver un ejemplo de cómo calcular este dígito de control en el Apartado 4 de este Tutorial); 

- el décimo, informa del año de fabricación. Desde 1980 a 2000, se indicaba por una letra: 2000 (Y), 1999 (X), 1998 (W), 1997 (V). De 2001 a 2009 por un número: 2001 (1), 2002 (2), 2003 (3). En 2010 la lista se reiniciará cíclicamente; 

- el undécimo identifica la planta en la que fue ensamblado el vehículo; 

- el resto identifica el vehículo individual. Puede tratarse de un simple número o un código del fabricante que indique particularidades como las opciones instaladas, el tipo de motor, transmisión u otras, o ser simplemente la secuencia en la línea de producción del vehículo de acuerdo al fabricante.

¿Qué es la contraseña de homologación?

La Contraseña de Homologación aparece en la Tarjeta ITV de los vehículos que es expedida por una estación ITV española. También aparece en el Certificado de Conformidad si el vehículo es importado, y cuyo documento es muy recomendable disponer de él si se pretende legalizar el vehículo importado en España. 

La estructura de una contraseña de homologación es la siguiente: 

e6*93/81*0023*00 

donde: 

e: significa Unión Europea; 

6: identifica el país de homologación, según la lista adjunta: 

1 Alemania, 2 Francia, 3 Italia, 4 Países Bajos, 5 Suecia, 6 Bélgica, 9 España, 11 Reino Unido, 12 Austria, 13 Luxemburgo, 17 Finlandia, 18 Dinamarca, 21 Portugal, 23 Grecia, 24 Irlanda 

93/81: es la directiva de aplicación (también puede ser 92/53); 

0023: es el número de homologación; 

00: número de modificación o de la revisión desde la homologación inicial

Bueno chavales y eso es todo por hoy, como siempre cualquier duda me dejáis un comentario, hasta la próxima entrada un saludo y a cuidarse!

Proyecto Nivelador de Motores

Buenas chavales, pues si como veis hemos comenzado a bajar al taller y empezar hacer cositas. Tengo pensado empezar a subir todos los días que bajemos al taller una nueva entrada para que vayáis viendo como va pillando forma y lo que va haciendo mi equipo día a día.

Os estaréis peguntando, vale si bajar al taller, ¿pero a que?, pues nuestro equipo de trabajo se encarga de elaborar un nivelador de motores. La verdad que es bastante modesto y le vamos aportar una serie de innovaciones que van a conseguir de él una herramienta hecha a la medida para que después podamos disfrutar y trabajar con ella para la nivelación de motores y poder sacarles perfectamente de los vehículos.

El nivelador de motores que nos hemos propuesto elaborar, tendría un aspecto muy similar a este;



De hecho llevamos ya tres días trabajando en este proyecto y no he podido subir nada antes pero me encargaré de ir subiendo los días anteriores para que no os perdáis nada de este intrigante e interesante trabajo.

Cabe decir que el primer día estábamos muy verdes y no aprovechamos bien el tiempo y encima cometimos equivocaciones que nos retrasaron aún más, teniendo que hacer cosas de nuevo.

El segundo día nos pusimos las pilas y nos organizamos el equipo para dividirnos el trabajo y ganar de esta manera todo el tiempo que habíamos malgastado el día anterior.
Rápidamente nos dimos cuenta que fue algo fundamental, pues empezamos a ver resultados ese mismo día , de que las cosas iban mejorando y nuestro producto final era cada vez más posible.

El segundo día estuvimos utilizando la radial para cortar todas las chapas que iban a formar posteriormente nuestro nivelador y nos dedicamos a hacer un poco de mecanizado básico y empezamos a limar y dejar sin imperfecciones las superficies de nuestro nivelador.

El tercer día que es del cual se trata esta entrada, fue el lunes 5 de diciembre y me toco básicamente
junto al soldador del equipo (Héctor Ruiz), dedicarnos a realizar todas las soldaduras necesarias para el proyecto.
La verdad que como todos los días dedicamos 5 minutos para organizarnos todo el trabajo que tenemos que realizar y quien se va a encargar de cada cosa. Dado que siempre me ha llamado la atención la cosa de soldar y se me presento la oportunidad de ayudar al soldador del equipo sin dudarlo me lo adjudique.

Para el trabajo que teníamos que realizar usamos el tipo de soldadura MIG/MAG, también denominada GMAW,es un proceso de soldadura por arco bajo gas protector con electrodo consumible. El arco se produce mediante un electrodo formado por un hilo continuo y las piezas a unir, quedando este protegido por un gas inerte.






Dicho y hecho, nos pusimos manos a la obra, pillamos caretas y material necesario para soldar y Héctor comenzó a explicarme lo básico, sistemas que lleva, conexión eléctrica, manómetro para el gas, potencia para el diferente tipo de soldadura, etc...
La verdad que me encanto la experiencia y al ver como lo hacía y me iba explicando me engancho totalmente, y estoy deseando tener que realizar mas soldaduras para echarles mano.

Mientras nos encargábamos de soldar, el resto del equipo tenía unas tareas ya comentadas y trabajaban en la barra central del nivelador.
Fue un día muy productivo y vimos que la cosa iba totalmente hacía delante, al contrario que el primer día. Además se notaba un contento general en el equipo al ver que las cosas van saliendo y esos resultados gustan, sin duda es una de las mayores recompensas en este proyecto, ver como un equipo pone toda la carne en el asador y cumple un objetivo.

Tenemos una ganas tremendas de acabar y tener el nivelador de motores listo para ser utilizado en el taller, nos hemos propuesto tenerlo acabado para dentro de dos semanas, esperando bajar al taller por lo menos una vez por semana.

Lo dicho chavales, subiré nuevas entradas sobre este tema y contando un poco los días anteriores de manera más específica, hasta entonces un saludo y a cuidarse!

El taller de carrocería

Buenas amigos en esta nueva entrada comentaremos los distintos espacios que constituyen "El taller de carrocería".

Espacios del taller de carrocería

El primer espacio del que hablaremos será de la zona de recepción de vehículos, en este lugar se lleva acabo la entrada de vehículos y se realiza un primer diagnóstico valorando los daños, así como un avance del presupuesto de la reparación.

El taller deberá tener un lugar acondicionado para la espera de clientes, mientras se efectúa el arreglo del vehículo o finalizando la preparación para la entrega.

La zona de lavado de vehículos es un espacio dedicado y acondicionado tanto a la limpieza exterior como a la limpieza interior del vehículo. Después de haber llevado acabo la operación de reparado se deberá entregar el vehículo al cliente totalmente limpio.

El almacén es el espacio del taller en el cual se depositaran las piezas y elementos que se necesiten desmontar para la reparación del vehículo. Nunca se deberá dejar material por los suelos ni mesas de trabajo sino es un trabajo que se va a realizar en ese momento y mucho menos dejar dichos elementos dentro de los propios vehículos.

El área o zona de recambios  es un espacio destinado para el almacenamiento de una gran cantidad de piezas y productos, los cuales son las más utilizadas o las más demandadas por los clientes.

Área o zona de elevadores, dónde se produce el desmontaje de todas las piezas que afectan a la reparación, para verificar el estado de las mismas y acceder a las partes ocultas, para su verificación y posterior reparación.

Este área está destinada para trabajar con mayor comodidad y no tener que estar agachado en el suelo ni emplear malas posturas que no son beneficiosas para la salud. 

Comprobaremos si el coche ha sufrido daños estructurales,para ello utilizaremos maquinaria de precisión como puede ser la bancada, para devolver cada pieza a su lugar de origen y que quede con los parámetros que define el fabricante.

El área o zona de reparación, esta destinada para llevar acabo una serie de procesos anteriores al pintado del vehículo. Es necesario reparar la chapa, quitar bollos, lijar imperfecciones, enmasillar , aplicar el material anticorrosivo y la imprimación para mejorar el agarre de la pintura en la superficie.

Debe de estar equipada con dispositivos de extracción ya que en su interior se va a generar gran cantidad de polvo.

Cada día más vehículos, generalmente de alta gama, emplean el aluminio en su carrocería.Motivo por el cual es necesario disponer de un box especial para el tratamiento del aluminio con herramientas exclusivas.

Muchos vehículos emplean plásticos en aletas, portones, etcétera, y la inmensa mayoría en parachoques. De esta forma, se mejora la absorción de impactos y se aligera el peso del vehículo lo que favorece un menor consumo y una mayor eficacia.

No todos los plásticos tienen la misma composición, por ello tampoco son iguales los productos químicos que han de emplearse en la reparación de parachoques con plástico. 

En cada caso se aporta la cantidad y tipo de plástico necesario para cada pieza. Es necesario tener herramientas y materiales exclusivos.

Zona o área de soldadura y mecánica es el espacio destinado a la necesidad de utilizar una máquina de soldar o realizar un trabajo mecánico como cambio de ruedas, electricidad del automóvil, climatización ,direcciones, etc.

Área de preparación y aplicación de la pintura, es un espacio destinado a preparar y embellecer la superficie de la carrocería. Debe estar aislado del resto del taller y con un sistema que impida que el polvo o suciedad se queden en las superficies de los elementos a pintar.

En la cabina de pintura se embellece la superficie de la carrocería,se aplica la pintura y se procede al secado final mediante los medios que disponga el taller.debe estar perfectamente limpia y disponer de sistemas adecuados para filtrar los vapores.

En el laboratorio de mezclas se almacenan las pinturas,productos auxiliares,y se preparan los colores necesarios para su aplicación.

El laboratorio de mezclas es una zona con alta peligrosidad debido a la emisión de vapores tóxicos, además la zona debe estar correctamente equipada con un equipo de aspiración de gases con filtros para no trasladar ese riesgo al resto del taller.

Por último cabe decir que el taller tiene que disponer de una zona dedicada al reciclado y limpieza, zona dedicada la exhaustiva limpieza de útiles que se han utilizado como pistolas,recipientes espátulas.

Para realizar esta operación se necesita disolvente que produce vapores tóxicos y inflamables,por lo que esta zona debe estar bien acondicionada para evitar posibles accidentes.

Una adecuada organización del espacio físico del taller determinará la eficacia de su sistema productivo. La distribución de las áreas y de los puestos de trabajo debe ser realizada analizando los procesos y trabajos que se van a llevar acabo en el taller.

Es necesario esta planificación de todas las zonas del taller pues va a haber mucho equipo fijo como bancada, elevadores, cabina de pintura, etc...

Mediante esta distribución de las zonas del taller optimizaremos los espacios y no se acumularan vehículos ni trabajadores en zonas pequeñas sin apenas poder moverse.

Además como siempre decimos la etiqueta es muy importante y esta distribución hara ver el taller mucho mas ordenado y nos sera mucho más fácil, más cómodo y más apetecible trabajar en él.

Equipamientos auxiliares y herramientas

En el taller se utilizaran dos circuitos aprovechando dos fuentes de energía; la corriente eléctrica y un circuito neumático suministrado por el trabajo de un compresor.

Ambas energías se llevan por las diferentes zonas del taller que nos interesen, por ejemplo la red eléctrica se puede necesitar en cualquier zona del taller por lo tanto sera más necesaria que la red neumática,

La red neumática que consta de  un compresor de gran potencia y a su vez un depósito lo bastante grande como para poder almacenar aire comprimido suficiente para todo el taller será utilizada la cabina de pintura y el área de mecánica para utilizar por ejemplo las pistolas de impacto.

El diseño de ambos circuitos es muy importante dado que la instalación supone una gran cantidad de dinero y tendremos que ver cual es la manera que se adapta a nuestras necesidades y a nuestros presupuestos.

En cuanto a la red eléctrica, no suele suponer grandes problemas, sin embargo la red neumática deberá tener un diseño en las tuberías (curvatura y longitudes), los conocidos cuellos de cisnes utilizados para evitar el paso de aire turbulento por dichas tuberías perdiendo presión y eficacia en el circuito.

La situación del compresor suele ser cerca de las cabinas de pintura ya que si se queda sin aire el deposito del compresor accidentalmente no se pare el pintado que es un trabajo mas delicado que quitar una rueda con la pistola de impacto por ejemplo.

- Cabe destacar tambien los planos aspirantes que son el complemento ideal a los equipos de lijado con aspiración (plenum). Evita que las nieblas de polvo que se crean al lijar se dispersen por el taller. Además crea corrientes de aire que succionan todas las partículas que se encuentran suspendidas en el mismo.

- Los extractores de humos  cuya misión principal es recoger los gases de escape de los vehículos y de los procesos de soldadura y enviarlos al exterior, siempre que se este realizando una soldadura o que se tenga un coche con el motor arrancado debemos de tener el extractor encendido.


A continuación veremos diversas herramientas que nos podemos encontrar en el taller de carrocería para realizar distintos procesos en las reparaciones;

Dentro de las herramientas mas utilizadas podemos resaltar las siguientes; lijadora, sierra de vaivén, despunteadora, bancos de trabajo, martillos, taladros, la radial, remachadora, esmeril, etc...

Radial

Sierra de vaivén

Lijadora orbital

Despunteadora

Remachadora

La red neumática y la red eléctrica deben tener tomas de alimentación por las diferentes zonas o áreas del taller, para eso se destribuyen mangueras retráctiles que permiten desplazar el cable para utilizar las redes de energía y que vuelvan a su posición y queden recogidas despues del trabajo realizado.




Además el taller de carrocería también dispone de sus herramientas de soldadura y sus utiles para realizar el trabajo de pintado.




Equipamiento de seguridad y normativas de salud

En los trabajos de reparación y pintado de vehículos, el trabajador se encuentra sometido a los riesgos propios del trabajo en un taller de automoción: ruidos, sobreesfuerzos, proyección de partículas, quemaduras, etc. Estos riesgos se suman a los añadidos del manejo de productos químicos, nocivos y peligrosos, como los disolventes, los catalizadores, las pinturas, etc.

Los riesgos que se derivan del manejo de los productos químicos son los siguientes:

-Inhalación de productos tóxicos (pintar y limpiar,etc...)
-Inhalación de polvo de lijado
-Irritaciones por contacto con la piel
-Incendio y explosión.

Las medidas de protección colectiva son las más eficaces y, como principio básico de seguridad, se deben anteponer a las medidas de protección individual. Con ellas se reducen al máximo los riesgos de todos los trabajadores.
Esto no quiere decir que no hagamos un uso de nuestros famosos EPIS, (elementos de protección individual de seguridad) los cuales ya nos han salvado a alguno mas de una vez... :)

Las medidas de seguridad colectiva más importantes del taller de pintura son;

                                                                                                                                                      

Los tipos de EPI más empleados en los trabajos de pintura son los siguientes: 

-Protectores de las vías respiratorias: mascarillas de carbón activado. 

-Protectores de la piel: guantes. 

-Protectores de los ojos y de la cara: gafas y mascarillas.

-Botas de seguridad con puntas de acero

Además la utilización de señales son muy beneficiosas para que los trabajadores se fijen las advertencias y prohibiciones que conllevan las mismas en el área de trabajo.

Bueno chavales y con esto acabamos con el tema de esta nueva entrada, como os digo siempre cualquier duda me decis por comentarios y os intento ayudar, hasta la próxima entrada, un saludo y a cuidarse.

Características de los Materiales

En esta nueva entrada, vamos a realizar una clasificación y las características de los materiales y más en concreto en el ámbito que más nos incumbe, que es en el del módulo de Elementos amovibles y fijos no estructurales.

Los metales comparten tantas propiedades importantes que resulta muy interesante hacer una clasificación de los materiales que separa a los metálicos de los no metálicos:

Dentro de los materiales metálicos, podemos hacer una diferencia entre metales ferrosos y no ferrosos.Entre los metales ferrosos podemos encontrarnos con los aceros; cuyo porcentaje en carbono (C), es menor al 2%.

Además también nos encontramos con las fundiciones cuyo contenido en carbono se encuentra entre el 2% y 4%.

Dentro de los materiales metálicos no ferrosos podemos realizar una clasificación según la densidad de los mismos; si su densidad supera los 4Kg/dm*3 se considerarían metales pesados, de no ser así estaríamos hablando de metales ligeros.

Pesados: Cobre, Plomo, Mercurio, Titanio, Cadmio, Cromo, etc...

Ligeros: Aluminio y Magnesio

Dentro de los materiales no metálicos podemos realizar una división entre materiales orgánicos y materiales no orgánicos.

Los materiales orgánicos; son así considerados, cuando contienen células de vegetales o animales.Estos materiales pueden usualmente disolverse en líquidos orgánicos como el alcohol o los tetracloruros, no se disuelven en el agua y no soportan altas temperaturas.

Algunos de los representantes de este grupo son:

-Caucho

-Plásticos

-Telas

-Madera

Los materiales no orgánicos son todos aquellos que no proceden de células animales o vegetales o relacionadas con el carbón. Por lo regular se pueden disolver en el agua y en general resisten el calor mejor que las sustancias orgánicas.

Algunos de los materiales inorgánicos más utilizados son:

-Vidrio/Cristal

-Cerámica

El átomo es la entidad más pequeña que influye directamente en las propiedades de los materiales. En este trabajo se repasara de qué manera podemos inferir de inmediato algunas de las características químicas y formación de enlaces de los elementos. 

Estas características determinan y tipo y la fuerza de los enlaces que el elemento puede formar con los átomos (elementos). El tipo y la fuerza del enlace determinan las propiedades físicas y mecánicas del material sólido que se forma.

El enlace iónico es el resultado de trasferencia de electrones (o paso de electrones) de un átomo a otro. El enlace iónico se forma entre un átomo electropositivo y uno electronegativo. El átomo electropositivo cede sus electrones y el átomo electronegativo los acepta.

El nombre “covalente” se deriva de la distribución compartida, cooperativa, de electrones de valencia entre dos átomos adyacentes. Una particularidad importante de estos enlaces es que se pueden formar entre átomos del mismo tipo, entre los cuales puede haber muy poca o ninguna formación de enlaces iónicos, el enlace covalente se forma entre átomos con pequeñas diferencias de electronegatividad y ubicados muy próximos en la tabla periódica, generalmente se comparten sus electrones externos s y p con otros átomos, de modo que alcanza la configuración electrónica de gas noble.

En un enlace covalente sencillo, cada uno de los dos átomos contribuye con un electrón a la formación del par de electrones del enlace, y las energías de los dos átomos asociadas con el enlace covalente son menores (mas estables) como consecuencia de la interacción de los electrones. En el enlace covalente, se pueden formar múltiples pares de electrones por un átomo consigo mismo o con otros átomos.

Un tercer tipo de enlace atómico es el enlace metálico, que se presenta en los metales sólidos. En metales en estado sólido, los átomos se encuentran empaquetados relativamente muy juntos es una ordenación sistemática o estructura cristalina. 

El enlace metálico es consecuencia de la facilidad de disociación de los metales en iones positivos y electrones libres. Hay muchos estados cuánticos disponibles en los metales, todos los cuales no pueden ser ocupados por electrones cuando los átomos se acercan unos a otros. Por consiguiente, los metales tienen enlazamiento no saturado y se componen de un gran número de átomos (una macromolécula). Los electrones liberados se desplazan con facilidad de los orbítales de un átomo a los del otro y ya no esta confinados a un par de átomos.

Es por esto que, por lo común, se representa a los metales como un gran agregado de centros iónicos positivos inmersos en una “nube” de electrones.Esta es la clásica y simple “teoría de los electrones libres de los metales”, para distinguir los metales de los no metales, explica las conductividades eléctricas y térmicas extraordinariamente buenas de los metales, también explica la opacidad óptica y la reflectividad.

La oscilación de los electrones libre absorbe la energía de la luz incidente en todas las longitudes de onda, y por tanto, hace que el metal sea opaco. Por otra parte, los electrones oscilantes también emiten ondas luminosas (fotones) y confieren reflectividad al metal.

¿Qué son las propiedades de los materiales?

Las propiedades de los materiales son el conjunto de características que hacen que el material se comporte de una manera determinada ante estímulos externos como la luz, el calor, las fuerzas, etc. También se les puede llamar Propiedades Tecnológicas o Características de los Materiales.

Quizás las más importantes, ya que nos describen el comportamiento de los materiales cuando son sometidos a las acciones de fuerzas exteriores. Una propiedad muy general de este tipo es la resistencia mecánica, que es la resistencia que presenta un material ante fuerzas externas.

Algunas más Concretas son:

Tenacidad: La tenacidad es la energía de deformación total que puede absorber o acumular, un material antes de alcanzar la rotura en condiciones de impacto, por acumulación de dislocaciones. Se debe principalmente al grado de cohesión entre moléculas. En mineralogía la tenacidad es la resistencia que opone un mineral u otro material a ser roto, molido, doblado, desgarrado o suprimido.

Dureza: Es la resistencia que opone un material a dejarse rayar por otro. El más duro es el diamante. Los diamantes solo se pueden rayar con otro diamante. Para medir la dureza de un material se utiliza la escala de Mohs, escala de 1 a 10, correspondiendo la dureza 10 al material más duro.

Elasticidad: Propiedad de los materiales de recuperar su forma original cuando deja de actuar sobre ellos la fuerza que los deformaba. Un material muy elástico, después de hacer una fuerza sobre el y deformarlo, al soltar la fuerza vuelve a su forma original. Lo contrario a esta propiedad sería la plasticidad.

Plasticidad: La plasticidad es un comportamiento mecánico característico de ciertos materiales anelásticos consistente en la aparición de deformarse permanente e irreversiblemente cuando se encuentra sometido a tensiones por encima de su rango elástico, es decir, por encima de su límite elástico.

Fragilidad: La fragilidad es la capacidad de un material de fracturarse con escasa deformación. Por el contrario, los materiales dúctiles o tenaces se rompen tras sufrir acusadas deformaciones, generalmente de tipo plásticas. La fragilidad es lo contrario de la tenacidad y tiene la peculiaridad de absorber relativamente poca energía, a diferencia de la rotura dúctil.

Fatiga: En ingeniería y, en especial, en ciencia de los materiales, la renombrada Ley de Telmo se refiere a un fenómeno por el cual la rotura de los materiales bajo cargas dinámicas cíclicas se produce más fácilmente que con cargas estáticas.

Este fenomeno es el causante de roturas incluso bajo cargas mucho inferiores a las que debería poder afrontar siempre; tras el tiempo y la vida util del material sufre una rotura por una carga mucho inferior a las cargas estipuladas que podria soportar.

Resiliencia: Se llama resiliencia de un material a la energía de deformación (por unidad de volumen) que puede ser recuperada de un cuerpo deformado cuando cesa el esfuerzo que causa la deformación. La resiliencia es igual al trabajo externo realizado para deformar un material hasta su límite elástico.

Fusibilidad: Es la facilidad con que un material puede derretirse o fundirse. Es la propiedad que permite obtener piezas fundidas o coladas. Materiales como la soldadura requieren un bajo punto de fusión de forma que cuando el calor es aplicado a la misma, ella se derrita antes que los otros materiales siendo soldados (siendo esto una alta fusibilidad).

Conductividad Térmica: La conductividad térmica es una propiedad física de los materiales que mide la capacidad de conducción de calor. En otras palabras la conductividad térmica es también la capacidad de una sustancia de transferir la energía cinética de sus moléculas a otras adyacentes o a sustancias con las que está en contacto.

Conductividad Eléctrica: Es la medida de la capacidad (o de la aptitud) de un material o sustancia para dejar pasar (o dejar circular) libremente la corriente eléctrica.1 La conductividad depende de la estructura atómica y molecular del material. Los metales son buenos conductores porque tienen una estructura con muchos electrones con vínculos débiles, y esto permite su movimiento. La conductividad también depende de otros factores físicos del propio material, y de la temperatura.

Dilatación: Se denomina dilatación térmica al aumento de longitud, volumen o alguna otra dimensión métrica que sufre un cuerpo físico debido al aumento de temperatura que se provoca en él por cualquier medio. La contracción térmica es la disminución de propiedades métricas por disminución de la misma.

ENSAYO DE TRACCIÓN

El ensayo de tracción de un material consiste en someter a una probeta normalizada a un esfuerzo axial de tracción creciente hasta que se produce la rotura de la misma. Este ensayo mide la resistencia de un material a una fuerza estática o aplicada lentamente. Las velocidades de deformación en un ensayo de tensión suelen ser muy pequeñas.

En el ensayo se mide la deformación de la probeta entre dos puntos fijos de la misma a medida que se incrementa la carga aplicada, y se representa gráficamente en función de la tensión. En general, la curva tensión-deformación así obtenida presenta cuatro zonas diferenciadas:

-Zona Elástica: Hay una zona de la gráfica del ensayo de tracción en la que la relación entre la tensión y la deformación es lineal, es decir hay una proporción entre la tensión aplicada y la deformación producida en el material.

-Punto de fluencia: Es el punto del inicio de la zona de fluencia. Es aquel donde aparece un considerable alargamiento o fluencia del material sin el correspondiente aumento de carga que, incluso puede disminuir la carga mientras dura la fluencia y aumentar de deformación como se ve en la gráfica.

-Zona Plástica: En esta zona los alargamientos son permanentes. Si el ensayo se detiene, por ejemplo en el punto A de la gráfica, se recupera el alargamiento elástico εe sufrido, quedando un alargamiento remanente o plástico llamado ep o εp. La curva en la zona plástica tiene menos pendiente que en la elástica, ya que para conseguir grandes alargamientos no es necesario un incremento de la carga elevado.

-Zona de Estricción: A partir del punto del "esfuerzo último", la deformación se localiza en una zona determinada de la probeta en lugar de hacerlo en toda su longitud. Como resultado, tiende a desarrollarse una estricción o cuello en esta zona a medida que la probeta se alarga cada vez más. La tensión disminuye (curva hacia abajo) y la probeta termina por romperse en esa zona en el punto de fractura.

ENSAYO DE COMPRESIÓN

El ensayo de compresión es un ensayo técnico para determinar la resistencia de un material o su deformación ante un esfuerzo de compresión. En la mayoría de los casos se realiza con hormigones y metales (sobre todo aceros), aunque puede realizarse sobre cualquier material.(Se suele usar en materiales frágiles)

La resistencia en compresión de todos los materiales siempre es mayor o igual que en tracción. Se realiza preparando probetas normalizadas que se someten a compresión en una máquina universal.

                                                                                                                                      


ENSAYO DE DUREZA

La dureza es la resistencia de un material a ser rayado o penetrado, por lo cual estamos midiendo la cohesión entre los átomos del material. Ésto, por tanto, guarda relación con la resistencia a la deformación y a la rotura, y cuanto más duro sea un material, más resistente será también.La escala de Mohs sigue siendo empleada en geología, y consiste en rayar los materiales con una roca de referencia, empezando con el talco, que recibe el número 1, y terminando con el diamante, al que se asigna el número 10.

El método consiste en aplicar una fuerza y medir la huella que queda. Según la forma del penetrador y la forma de aplicar la fuerza tenemos varios ensayos de dureza, entre los que destacan tres: el método Brinell, el método Vickers y los métodos Rockwell. En los dos primeros se trata de calcular el esfuerzo resistente (F/S) y ese será el valor de dureza.

DUREZA BRINELL

Este método consiste en aplicar una fuerza a una bola de acero y calcular el cociente entre la fuerza y la superficie de la huella, que viene dada por la expresión S = Π · D · f

El diámetro d de la huella se mide fácilmente con un microscopio, pero la profundidad f no es sencilla. Por lo tanto, se busca la relación matemática entre los valores:




Ahora se divide la fuerza entre la superficie de la huella y se obtiene el valor de la dureza Brinell, que se expresa mediante una expresión normalizada, en la que se escribe el valor de dureza en kp/mm², las letras HB (Hardness Brinell), el diámetro en mm de la bola, la fuerza en kp y el tiempo que dura la aplicación de la fuerza en segundos:

                                                               

                                                               100 HB 5 250 30

Este ensayo se considera correcto cuando el tamaño de la bola no es demasiado pequeño (se clavaría) ni demasiado grande (apenas dejaría marca). Se establece como criterio que el diámetro de la huella obtenida esté comprendido entre la mitad y un cuarto del tamaño de la bola del penetrador:

                                                               

                                                                D/4 < d < D/2

La relación entre la fuerza y el tamaño de la bola recibe el nombre de constante de ensayo K (F = K·D²), que suele rondar el valor de 30. Dos ensayos que tengan la misma constante K darán el mismo valor de dureza.

DUREZA VICKERS 

Este ensayo se utiliza cuando el grosor del material es pequeño o cuando su dureza es muy grande para que una bola de acero deje marca. En este caso el penetrador es una pirámide de diamante con base cuadrada y ángulo en el vértice de 136°.

Al igual que en el caso anterior, se divide el valor de la fuerza entre la superficie dejada por el penetrador, expresada en función de las distancias dejadas en una superficie formada por cuatro triángulos, que se calcula así:

De forma idéntica que en la dureza Brinell, en la escala Vickers también se indica el valor resultante de dividir la fuerza entre la superficie en kp/mm², y la expresión normalizada consiste en escribir este valor, las iniciales HV (Hardness Vickers) y luego la fuerza aplicada en kp: 

                                                                700 HV 30

DUREZA ROCKWELL

En los ensayos anteriores no se tiene en cuenta que el material penetrado tiene una cierta recuperación elástica tras la desaparición de la carga. Para obviar este punto se desarrollaron los métodos Rockwell, en los que además se mide la profundidad de la huella mediante máquinas de precisión llamadas durómetros. Se usan penetradores y fuerzas normalizadas para cubrir un amplio espectro de materiales, y cada combinación recibe una letra, de las cuales las más frecuentes son las escalas Rockwell B (con una bola de acero) y la Rockwell C (con un cono de diamante). 

El proceso es el siguiente: 

1º Se aplica al penetrador una precarga baja de 10 kp para provocar una deformación elástica, y se obtiene una profundidad h0. 

2º A continuación se aplica una carga adicional hasta alcanzar los 100 kp (HRB) o de 150 kp (HRC), con lo cual el penetrador se introduce hasta una profundidad h1 produciendo una deformación plástica. 

3º Por último se retira esta carga adicional y se vuelve hasta el valor de 10 kp de la precarga, con lo cual el penetrador se queda a una profundidad h2.

La diferencia entre la profundidad inicial y la final d = h2 - h0 elimina la componente elástica de la deformación. A continuación se comprueba cuántas veces cabe en esta diferencia "d" la unidad Rockwell de 0,002 mm y éste es el valor de penetración.

Este valor es tanto menor cuanto más duro sea el material. Para que los materiales más duros tengan valores de dureza más altos, se resta la penetración Rockwell de 130 (en la escala HRB) o de 100 (en la escala HRC). 

HRB = 130 - e 

HRC = 100 - e

ENSAYO CHARPY:

El péndulo de Charpy es un péndulo ideado por Georges Charpy que se utiliza en ensayos para determinar la tenacidad de un material. Son ensayos de impacto de una probeta entallada y ensayada a flexión en 3 puntos. El péndulo cae sobre el dorso de la probeta y la parte. La diferencia entre la altura inicial del péndulo (h) y la final tras el impacto (h') permite medir la energía absorbida en el proceso de fracturar la probeta. En estricto rigor se mide la energía absorbida en el área debajo de la curva de carga, desplazamiento que se conoce como resiliencia.

La energía absorbida en el impacto por la probeta usualmente se calcula como la diferencia de alturas inicial y final del péndulo, esto supone, obviamente despreciar algunas pérdidas por rozamiento). La fórmula de cálculo para la energía de impacto es:

                       

donde:

·         τ es la energía empleada en la rotura en Joules

·         P es la masa del péndulo en Kg

·         g es la gravedad (9,8 m/s²)

·         h es la altura inicial del péndulo

·         h' es la altura final del péndulo

·         l es la longitud del péndulo en metros

·         α y β son los ángulos que forma el péndulo con la vertical antes y después de soltarlo, respectivamente

Bueno chavales esto ha sido todo por esta entrada, como os digo siempre, en caso de que tengais alguna duda con el contenido o no me haya expresado del todo correcto, me dejais un comentario e intentare solucionarlo lo antes posible. 

Un saludo y a cuidarse!