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https://www.innovacioneducativa.unam.mx:8443/jspui/handle/123456789/5363| Título : | Laboratorio de deterioro de materiales |
| Autor : | Cueva Guitron, Ignacio |
| Fecha de publicación : | 2012 |
| Resumen : | El conocimiento de los mecanismos del deterioro de los materiales es importante en la formación de casi todas las especialidades de la ingeniería, tomando especial relevancia en las áreas de Ingeniería Mecánica, Industrial y Mecatrónica ya que los sistemas y equipos presentan fallas debidas a problemas de corrosión y desgaste; razón por la cual es de primordial importancia que en la curricula se cuente con las facilidades necesarias para que los alumnos comprendan los fenómenos y las variables de las que estos dependen. Es importante entonces que los estudiantes tengan la posibilidad de experimentar y analizar los mecanismos que rigen los procesos de degradación que se presentan en los materiales. En la Facultad de Ingeniería, dentro de los planes de estudio de las carreras de Ingeniería Mecánica, Mecatrónica e Industrial, los temas relacionados con el deterioro de materiales se estudian en las asignaturas de ciencia, tecnología , ingeniería, y deterioro de materiales. Sin embargo, en estas, la parte experimental del estudio de los mecanismos de deterioro es nula siendo necesario implementar prácticas de laboratorio en donde los estudiantes de licenciatura puedan conocer los fenómenos que ocasionan el deterioro, logrando con esto que cuente con los elementos conceptuales mínimos que en un futuro le permiten prevenir, controlar y corregir los inconvenientes que se presentan en los productos, componentes o sistemas bajo su responsabilidad. En este sentido se plantea el desarrollo de prácticas en donde se puedan estudiar diversos ámbitos de deterioro, en torno a los procesos de corrosión y desgaste. Cubriendo aspectos como la corrosión húmeda, atmosférica, microbiológica y el análisis de desgaste. En concreto las prácticas a desarrollar son las siguientes: 1. Naturaleza electroquímica de la corrosión 2. Técnicas para el análisis del deterioro 3. Corrosión atmosférica 4. Corrosión en suelos 5. Corrosión en agua 6. Desgaste en perno sobre disco 7. Análisis de desgaste en sistemas metálicos 8. Análisis de desgaste en biomateriales 9. Efecto de recubrimientos orgánicos en el deterioro de los materiales 10. Corrosión microbiológica Es de hacer notar que el trabajo no solo implica el desarrollo de protocolos experimentales, ya que se requiere de la fabricación de diversos accesorios y dispositivos necesarios para la implementación de las prácticas. Por otra parte, es necesario mencionar que para desarrollar este proyecto, no se parte de cero, debido a que se cuenta con amplia experiencia en el área por parte del grupo proponente, de hecho el responsable desarrolló su tesis de maestría en el planteamiento de protocolos para el estudio del efecto de la corrosión atmosférica en equipo electrónico, y también participó en el diseño de dispositivos para el análisis de desgaste de pernos sobre disco en un microtribómetro. Asimismo en el grupo se ha desarrollado un libro de apuntes sobre Corrosión y protección, se han generado 25 tesis de licenciatura, 8 de maestría y dos de doctorado en temas relativos al deterioro, 7 artículos internacionales, 32 nacionales. En lo que respecta a proyectos se tienen más de 20 estudios para la industria y 4 proyectos PAPIIT. En cuanto a infraestructura ya se cuenta con equipo que será utilizado, destacando una cámara para la simulación acelerada de corrosión atmosférica construida por el grupo de trabajo y una cámara de niebla salina la cual fue adquirida como complemento. También se cuenta con un tribómetro desarrollado por el grupo de trabajo. En la Facultad de Ingeniería se beneficiará a más de 250 estudiantes inscritos por semestre, además de que los protocolos y dispositivos desarrollados podrán ser útiles para tesistas de licenciatura y posgrado, lo que representa otra vertiente adicional en cuanto a la formación de recursos humanos. Si bien las prácticas que integran este laboratorio, se orientan fundamentalmente a beneficiar a los estudiantes de las carre |
| URI : | http://132.248.161.133:8080/jspui/handle/123456789/5363 |
| metadata.dc.contributor.responsible: | Cueva Guitron, Ignacio |
| metadata.dcterms.callforproject: | 2012 |
| metadata.dc.coverage.temporal: | 2012-2014 |
| metadata.dcterms.educationLevel.SEP: | Licenciatura nivel superior |
| metadata.dc.description.objective: | #¿NOMBRE? |
| metadata.dc.description.hypothesis: | Mejorar la preparación de los egresados (ingeniería mecánica, mecatrónica e industrial) a través de un mayor aprendizaje, mediante la experimentación, de los fenómenos de deterioro (corrosión y desgaste), lo que permitirá un análisis más preciso y profundo de los mecanismos que provocan los procesos de degradación de los materiales. Lo anterior le permitirá tener los elementos mínimos para prevenir, controlar y corregir los problemas que se presentan por el deterioro de materiales y componentes. |
| metadata.dc.description.strategies: | Metodología de trabajo A. MODELO DE PRÁCTICA 1. Definición del modelo de práctica de laboratorio. Se estructurará el modelo de cada práctica en cuanto a edición y rubros de contenido. B. ELABORACIÓN DE PRÁCTICAS 2. Práctica "Naturaleza electroquímica de la corrosión" En esta se pretende llevar a cabo un estudio comparativo del poder oxidante de distintos pares redox, a través de la construcción de pilas galvánicas preparadas a partir de distintos pares redox, o semiceldas. Esto permitirá construir una escala de potenciales normales a partir de los datos obtenidos experimentalmente. En segundo lugar se tratará de estudiar un proceso electrolítico que permitirá aplicar las leyes de Faraday. 3. Práctica "Técnicas para el análisis del deterioro". En esta práctica ´se le proporcionarán al estudiante diversas técnicas para analizar deterioro: Técnicas de simulación acelerada de corrosión (niebla salina y cámara atmosférica), Técnicas potenciostáticas, Técnica de alambre sobre tornillo, Uso de microscopía electrónica 4. Práctica "Corrosión atmosférica". Está práctica se llevará a efecto en una cámara de pruebas aceleradas de corrosión. El objetivo es dar a conocer los mecanismos que intervienen en el fenómeno de la corrosión atmosférica así el cálculo de las velocidades de corrosión según agentes contaminantes más representativos en la atmosfera, así como las alternativas de prevención. 5. Práctica "Corrosión en suelos" En está práctica se simulará los efectos de la corrosión en suelos, para lo cual se construirá un dispositivo. Entre las variables que se deben considerar en el protocolo están: Naturaleza y tamaño de partícula, Humedad, contenido en sales, aireación, acidez y alcalinidad, materia orgánica, presencia de bacterias anaerobias. Lo anterior deberá aplicarse para llevar a efecto una predicción de la corrosividad de los suelos. 6. Práctica "Corrosión en agua" En esta práctica se comprobará el efecto de la agresividad del agua como parte importante en una pila de corrosión. La agresividad del agua depende de su capacidad para conducir la corriente eléctrica. Un agua dulce y una de mar constituyen casos extremos, y entre ambos existen una gran variedad de aguas cuya agresividad frente a los metales varía en función de su composición y factores como la concentración de oxígeno disuelto, pH, temperatura, concentración de cloruros y sulfatos, agitación y velocidad del medio, etcétera. 7. Práctica "Desgaste en pernos sobre discos" Para la prueba de desgaste con este método se necesitan dos probetas; un perno cuyo tamaño es muy reducido, el cual es posicionado perpendicularmente a un disco circular. el equipo produce el movimiento relativo entre perno y disco. El desgaste se analiza en términos de pérdida de volumen. 8. Práctica "Análisis de desgaste en sistemas metálicos acoplamiento escocés". Se construirá el dispositivo de acoplamiento escocés. En esta práctica se observan los cambios en la cinemática del mecanismo y se analiza la modificación de la geometría que se da por el desgaste de las piezas, el eje y la ranura. Después de un cierto número de ciclos de las superficies de cada muestra se analizan y se cuantifica el desgaste. Tanto el eje y las muestras se pueden cambiar para probar diferentes combinaciones de materiales. 9. Práctica "Análisis de desgaste en biomateriales". Para la experimentación a desarrollar en esta práctica se tomará la idea del sistema de perno en disco y se adaptará el tribómetro mencionado en infraestructura. 10. Práctica "Efecto de recubrimientos orgánicos en el deterioro de los materiales". En esta práctica se evaluarán las propiedades protectoras de los recubrimientos orgánicos, considerando los factores principales, cómo una adecuada selección de sus componentes y/o diseño del sistema de protección, formulación del método de empleo para su curado y de su aplicación sobre el sustrato, sin olvidar la preparación superficial de éste. Se hará notar que los re |
| metadata.dc.description.goals: | METAS PRIMER AÑO -Se elaborarán las primeras cinco Prácticas: 1. Naturaleza electroquímica de la corrosión 2. Técnicas para el análisis del deterioro 3. Corrosión atmosférica 4. Corrosión en suelos 5. Corrosión en agua -Se impartirá la conferencia "Importancia del conocimiento de los mecanismos de deterioro" -Elaboración de una artículo "Metodología experimental para evaluar la tendencia a la fragilización por hidrógeno de tubos de acero" -Adaptación de sistema de luz ultravioleta -Construcción de celdas electroquímicas -Construcción de celdas para ensayos de fragilización en aceros -Desarrollo de un dispositivo para simulación de corrosión en suelos METAS SEGUNDO AÑO - Se elaborarán las cinco prácticas restantes: 6. Desgaste en pernos sobre discos 7. Análisis de desgaste en sistemas metálicos acoplamiento escocés 8. Análisis de desgaste en biomateriales 9. Efecto de recubrimientos orgánicos en el deterioro de los materiales 10. Corrosión microbiológica -Instrumentación de sistema para ensayos de desgaste de pernos sobre disco -Elaboración del artículo "Experiencias de la implementación de prácticas de deterioro de materiales -Elaboración del artículo "La importancia de la formación en temas de deterioro dentro de la currícula de Ingeniería Mecánica" |
| metadata.dc.description.selfAssessment: | El producto base de este proyecto son las prácticas de laboratorio de deterioro de materiales, en este sentido se comenta que fueron elaboradas un total de 14, es decir cuatro más que las propuestas inicialmente. Es necesario mencionar que algunas de las prácticas que se plantearon realizar en un principio no se pudieron implementar, sin embargo éstas fueron sustituidas por otras que permiten el estudio experimental de los mismos fenómenos de deterioro. Las protocolos desarrollados comprenden aspectos como corrosión, corrosión atmosférica, corrosión en suelos, métodos de protección de la corrosión, análisis de falla y análisis de desgaste mediante rugosimetría. Los fenómenos de deterioro mencionados se estudian a través de las siguientes prácticas: 1. La corrosión como un proceso electroquímico 2. Corrosión atmosférica 3. Fragilización por hidrógeno en acero 4. Espectroscopia de Impedancia Electroquímica 5. Evaluación de Recubrimientos Orgánicos mediante EIS 6. Principios de la protección catódica mediante ánodos de sacrificio 7. Corrosión en Suelos 8. Rugosimetría óptica 9. Rugosimetría Mecánica de Contacto 10. Desgaste Mediante Microscopia de Fuerza Atómica 11. Aplicación del Análisis de Falla en un caso de engranes con fractura 12. Análisis de falla mediante Sistemas Expertos 13. Métodos de protección en metales (Galvanizado) 14. Métodos de protección en metales (Cobrizado) Se cuenta con un manual que contiene estas 14 prácticas. Para elaborar los protocolos se desarrollaron diversos accesorios y adaptaciones tales como: -Celdas electrolíticas para las actividades experimentales. -Paneles para colocación de muestras en cámara de atmósfera controlada para pruebas aceleradas de corrosión -Sistema para ensayo de desgaste de perno sobre disco. Por otra parte es conveniente mencionar que este laboratorio de deterioro se vio fortalecido y beneficiado con equipos de tecnología avanzada adquiridos por el propio grupo de trabajo. Se menciona el empleo de un microscopio de fuerza atómica y el de un profilómetro. Se concluyeron un total de cuatro tesis de maestría, de las cuales una es del programa de ingeniería mecánica y tres del programa de ciencia e ingeniería de materiales. Dos estudiantes ya obtuvieron el grado de maestro y dos están en tramite de obtención de grado. Por todo lo anterior el proyecto ha sido satisfactorio, y se continuaran mejorando de manera permanente los protocolos en función de la retroalimentación de los alumnos y profesores usuarios de estos. Por otra parte se tiene contemplado que el manual de prácticas generado se pondrá a disposición en un repositorio de la Facultad de Ingeniería y se buscará en un futuro su incoporción a TODA LA UNAM EN LÍNEA, por ende la distribución del producto sera muy extensa. También se trabajará para que el producto pueda tener el registro del ISBN |
| metadata.dc.description.goalsAchieved: | -Se elaboraron un total de 14 prácticas (Primer año) 1. La corrosión como un proceso electroquímico 2. Corrosión atmosférica 3. Fragilización por hidrógeno en acero 4. Espectroscopia de Impedancia Electroquímica 5. Evaluación de Recubrimientos Orgánicos mediante EIS (Segundo año) 6. Principios de la protección catódica mediante ánodos de sacrificio 7. Corrosión en Suelos 8. Rugosimetría óptica 9. Rugosimetría Mecánica de Contacto 10. Desgaste Mediante Microscopia de Fuerza Atómica 11. Aplicación del Análisis de Falla en un caso de engranes con fractura 12. Análisis de falla mediante Sistemas Expertos 13. Métodos de protección en metales (Galvanizado) 14. Métodos de protección en metales (Cobrizado) En el segundo año: -Se concluyeron un total de cuatro tesis de maestría, de las cuales una es del programa de ingeniería mecánica y tres del programa de ciencia e ingeniería de materiales. Dos estudiantes ya obtuvieron el grado de maestro y dos están en tramite de obtención de grado - Se elaboraron paneles para evaluación de probetas con recubrimientos orgánicos -Se impartió la conferencia "Evaluación de recubrimientos orgánicos mediante métodos potenciostáticos". -Se logró la adaptación de un sistema para ensayos de desgaste de pernos sobre disco. |
| metadata.dcterms.provenance: | Facultad de Ingeniería |
| metadata.dc.subject.DGAPA: | Ingenierías |
| metadata.dc.type: | Proyecto PAPIME |
| Aparece en las colecciones: | 1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías |
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