Selección de Materiales en Ingeniería: Criterios y Metodologías Eficaces
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Problemas de selección de materiales
Tipos de problemas
- Corrosión y desgaste: Deterioro superficial o estructural.
- Corrosión química: Reacciones directas con el medio.
- Corrosión electroquímica: Procesos galvánicos y de oxidación.
- Desgaste y erosión: Pérdida de material por fricción o impacto.
Factores a considerar en la selección de material
- Físicos: Tamaño, forma y peso del material, así como el espacio disponible para el componente, lo cual guarda relación con el tratamiento del material.
- Mecánicos: Capacidad del material para soportar los tipos de esfuerzos a los que será sometido.
- Procesamiento y posibilidad de fabricación: Relacionados con la capacidad de dar forma al material.
- Duración de los componentes: Tiempo durante el cual los materiales desempeñan las funciones para las que han sido destinados, según el ambiente al que están expuestos.
- Costos y disponibilidad: En una economía impulsada por el mercado, estos dos factores son inseparables.
- Códigos y factores estatutarios:
- Códigos: Conjuntos de requisitos impuestos al material y a otros componentes (ASME, ASTM, SAE).
- Factores estatutarios: Reglamentos locales, estatales y gubernamentales referentes a los materiales, los procedimientos utilizados o la gestión de residuos.
Método de selección
- Método tradicional: El ingeniero o diseñador escoge el material que considera más adecuado basándose en la experiencia con piezas de funcionamiento similar que han mostrado buenos resultados. Este método es conocido como selección por partes similares.
- Método gráfico: Se apoya en gráficas conocidas como mapas de materiales, donde se relacionan por pares ciertas propiedades. Diseñado para la etapa conceptual, permite aproximar el material más adecuado (según su familia) basándose en la relación de las propiedades críticas del componente.
Propiedades de entrada para la identificación de materiales
Para determinar el tipo de material, se deben evaluar tres propiedades fundamentales: físicas, químicas y mecánicas.
Nota: Los proveedores son quienes poseen el conocimiento técnico profundo sobre las especificaciones de los materiales.
Diagrama de relación
A mayor densidad del material (mayor cantidad de masa en su volumen), mayor es su capacidad para absorber esfuerzos (mayor resistencia en MPa).