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Tema:

Diseño y selección de materiales para una extensión eléctrica y una taza de café

Integrantes:

Berrezueta Cedillo Stalin Ederson Cabezas Ordoñez Erick Alfredo Chacha Cáceres John Xavier Cruz Espinoza Joe Paul Ochoa Márquez Alex Andrés Orellana Fernández Diego Valentino Oviedo Durán Darío Josué

Fundamentos de materiales

1

2014 -2015

Diseño de la

extensión

Análisis del elemento

Por una extensión eléctrica normalmente se necesita tener:

Filamentos conductores: material altamente conductor de corriente, con un diámetro adecuado para cada necesidad, como ejemplo la intensidad (amperios), o tención (voltaje) a conducir.

Aislante: Necesitamos un material de conductivad térmica y eléctrica nula, no inflamable en casos de corto circuito o por saturación de corriente en los filamentos.

Clavija: Un enchufe macho, es una pieza de material aislante de la que sobresalen varillas metálicas que se introducen en el enchufe hembra para establecer la conexión eléctrica. Por lo general se encuentra en el extremo de cable. Su función es establecer una conexión eléctrica con la toma de corriente que se pueda manipular con seguridad. Existen clavijas de distintos tipos y formas que varían según las necesidades y normas de cada producto o país.

Tomacorriente: El enchufe hembra, tomacorriente o toma de corriente generalmente se sitúa en la pared, ya sea colocado de forma superficial (enchufe de superficie) o empotrado en la pared montado en una caja (enchufe de cajillo o tomacorriente empotrado), siendo éste el más común. Constan, como mínimo, de dos piezas metálicas que reciben a su homóloga macho para permitir la circulación de la corriente eléctrica.

PROPIEDADES MECANICAS Y FISICAS

MECANICAS

Tanto el cobre como sus aleaciones tienen una buena maquinabilidad, es decir, son fáciles de mecanizar. El cobre posee muy buena ductilidad y maleabilidad lo que permite producir láminas e hilos muy delgados y finos. Es un metal blando, con un índice de dureza 3 en la escala de Mohs (50 en la escala de Vickers) y su resistencia a la tracción es de 210 MPa, con un límite elástico de 33,3 MPa.2 Admite procesos de fabricación de deformación como laminación o forja, y procesos de soldadura y sus aleaciones adquieren propiedades diferentes con tratamientos térmicos como temple y recocido. En general, sus propiedades mejoran con bajas temperaturas lo que permite utilizarlo en aplicaciones criogénicas.

FISICAS

El cobre posee varias propiedades físicas que propician su uso industrial en múltiples aplicaciones, siendo el tercer metal, después del hierro y del aluminio, más consumido en el mundo. Es de color rojizo y de brillo metálico y, después de la plata, es el elemento con mayor conductividad eléctrica y térmica. Es un material abundante en la naturaleza; tiene un precio accesible y se recicla de forma indefinida; forma aleaciones para mejorar las prestaciones mecánicas y es resistente a la corrosión y oxidación.

Diseño de la

extensión

La conductividad eléctrica del cobre puro fue adoptada por la Comisión Electrotécnica Internacional en 1913 como la referencia estándar para esta magnitud, estableciendo el International Annealed Copper Standard (Estándar Internacional del Cobre Recocido) o IACS. Según esta definición, la conductividad del cobre recocido medida a 20 °C es igual a 5,80 × 107 S/m.43 A este valor de conductividad se le asigna un índice 100 % IACS y la conductividad del resto de los materiales se expresa en porcentaje de IACS. La mayoría de los metales tienen valores de conductividad inferiores a 100 % IACS pero existen excepciones como la plata o los cobres especiales de muy alta conductividad designados C-103 y C-110.44

Selección del material

Filamentos conductores: Elección Cobre su alta conductividad eléctrica, su costo como materia prima y es altamente reciclable por lo cual tiene un impacto ambiental menor en su construcción.

Aislante: PVC especial antillama ultra flexible para recubrimiento altamente aislante de electricidad.

Clavija: En las varillas metálicas se utilizara cobre cromado y para su estructura se utilizara PVC.

Tomacorriente: Su caja principal se fabricad de PVC, los tornillos y contactos internos de cobre cromado.

Proceso de manufactura Costos

CONDUCTOR TREFILADO

El primer proceso de fabricación de un conductor es el trefilado. Consiste en reducir el diámetro del alambre de cobre, de manera progresiva, hasta el diámetro final, para aumentar su ductilidad y conductividad.

El cobre llega desde la fundición a las fábricas en grandes rollos de 5 toneladas de peso. A este cobre, de 8 mm de diámetro, se le denomina técnicamente “alambrón”.El cobre llega desde la fundición a las fábricas en grandes rollos de 5 toneladas de peso. A este cobre, de 8 mm de diámetro, se le denomina técnicamente “alambrón”.El cobre llega desde la fundición a las fábricas en grandes rollos de 5 toneladas de peso. A este cobre, de 8 mm de diámetro, se le denomina técnicamente “alambrón”.El cobre llega desde la fundición a las fábricas en grandes rollos de 5 toneladas de peso. A este cobre, de 8 mm de diámetro, se le denomina técnicamente “alambrón”.El cobre llega desde la fundición a las fábricas en grandes rollos de 5 toneladas de peso. A este cobre, de 8 mm de diámetro, se le denomina técnicamente “alambrón”.El cobre llega desde la fundición a las fábricas en grandes rollos de 5 toneladas de peso. A este cobre, de 8 mm de diámetro, se le denomina técnicamente “alambrón”.

CABLEADO

Después del trefilado, los hilos de cobre recocido obtenidos se agrupan para formar los conductores. Este proceso se denomina cableado.

La primera fase del trefilado se denomina desbaste. En este proceso se rebaja el diámetro del alambrón hasta 2 mm.

A partir de este alambre de 2 mm se entra en el trefila- do fino, donde se reduce el diámetro del alambre hasta la medida de hilo definida para cada tipo de conductor.

En la última fase del trefilado fino, todos los hilos se someten a un tratamiento térmico denominado recocido. La finalidad de esta etapa es aumentar la ductilidad y conductividad del

En el cableado, se forman con- ductores de secciones muy di- versas, por ejemplo desde una sección tan pequeña como 0,5 mm2

hasta otra, para circuitos de alta potencia, de 240 mm2, 400 mm2 o más.

La primera fase del trefilado se denomina desbaste. En este proceso se rebaja el diámetro del alambrón hasta 2 mm.

La primera fase del trefilado se denomina desbaste. En este proceso se rebaja el diámetro del alambrón hasta 2 mm.

La primera fase del trefilado se denomina desbaste. En este proceso se rebaja el diámetro del alambrón hasta 2 mm.

La primera fase del trefilado se denomina desbaste. En este proceso se rebaja el diámetro del alambrón hasta 2 mm.

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A partir de este alambre de 2 mm se entra en el trefila- do fino, donde se reduce el diámetro del alambre hasta la medida de hilo definida para cada tipo de conductor.

A partir de este alambre de 2 mm se entra en el trefila- do fino, donde se reduce el diámetro del alambre hasta la medida de hilo definida para cada tipo de conductor.

A partir de este alambre de 2 mm se entra en el trefila- do fino, donde se reduce el diámetro del alambre hasta la medida de hilo definida para cada tipo de conductor.

A partir de este alambre de 2 mm se entra en el trefila- do fino, donde se reduce el diámetro del alambre hasta la medida de hilo definida para cada tipo de conductor.

A partir de este alambre de 2 mm se entra en el trefila- do fino, donde se reduce el diámetro del alambre hasta la medida de hilo definida para cada tipo de conductor.

En la última fase del trefilado fino, todos los hilos se someten a un tratamiento térmico denominado recocido. La finalidad de esta etapa es aumentar la ductilidad y conductividad del En la última fase del trefilado fino, todos los hilos se someten a un tratamiento térmico denominado recocido. La finalidad de esta etapa es aumentar la ductilidad y conductividad del En la última fase del trefilado fino, todos los hilos se someten a un tratamiento térmico denominado recocido. La finalidad de esta etapa es aumentar la ductilidad y conductividad del En la última fase del trefilado fino, todos los hilos se someten a un tratamiento térmico denominado recocido. La finalidad de esta etapa es aumentar la ductilidad y conductividad del En la última fase del trefilado fino, todos los hilos se someten a un tratamiento térmico denominado recocido. La finalidad de esta etapa es aumentar la ductilidad y conductividad del

En el cableado, se forman con- ductores de secciones muy di- versas, por ejemplo desde una sección tan pequeña como 0,5 mm2

hasta otra, para circuitos de alta potencia, de 240 mm2, 400 mm2 o más.

En el cableado, se forman con- ductores de secciones muy di- versas, por ejemplo desde una sección tan pequeña como 0,5 mm2

hasta otra, para circuitos de alta potencia, de 240 mm2, 400 mm2 o más.

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hasta otra, para circuitos de alta potencia, de 240 mm2, 400 mm2 o más.

En el cableado, se forman con- ductores de secciones muy di- versas, por ejemplo desde una sección tan pequeña como 0,5 mm2

hasta otra, para circuitos de alta potencia, de 240 mm2, 400 mm2 o más.

En el cableado, se forman con- ductores de secciones muy di- versas, por ejemplo desde una sección tan pequeña como 0,5 mm2

hasta otra, para circuitos de alta potencia, de 240 mm2, 400 mm2 o más.

AISLAMIENTO

El siguiente proceso en la fabricación de un cable eléctrico es el aislamiento. En este proceso, colocaremos un recubrimiento aislante sobre el conductor para evitar fugas de corriente.

En función de la sección de cada conductor, las cableadoras usadas en el proceso varían.

En función de las características del cable, los materiales de aislamiento pueden variar. La calidad de un material de aislamiento viene definida por dos características básicas: su

En función de la sección de cada conductor, las cableadoras usadas en el proceso varían.En función de la sección de cada conductor, las cableadoras usadas en el proceso varían.En función de la sección de cada conductor, las cableadoras usadas en el proceso varían.En función de la sección de cada conductor, las cableadoras usadas en el proceso varían.En función de la sección de cada conductor, las cableadoras usadas en el proceso varían.

En función de las características del cable, los materiales de aislamiento pueden variar. La calidad de un material de aislamiento viene definida por dos características básicas: su En función de las características del cable, los materiales de aislamiento pueden variar. La calidad de un material de aislamiento viene definida por dos características básicas: su En función de las características del cable, los materiales de aislamiento pueden variar. La calidad de un material de aislamiento viene definida por dos características básicas: su En función de las características del cable, los materiales de aislamiento pueden variar. La calidad de un material de aislamiento viene definida por dos características básicas: su En función de las características del cable, los materiales de aislamiento pueden variar. La calidad de un material de aislamiento viene definida por dos características básicas: su

Costos

Filamentos conductores y aislante: Por lo cual en nuestro medio encontramos en un precio aproximado de 0.30 Ctv por un metro de filamento de cobre recubierto de nuestro aislante de PVC súper flexible.

Tomacorriente y clavija: En nuestro medio varían de su construcción para el elegido por nuestro grupo varía entre 2.50$, el juego de clavija y tomacorriente de 2 tomas.

Viabilidad

En consideración de costos y calidad del producto es altamente viable en el comercio de nuestro país se puede encontrar con facilidad en diferentes ferreterías, su fabricación es nacional por lo cual al proceso de manufacturación se lo efectúa en cantidades elevadas por su razón de calidad precio del producto final

En este proceso, el material de aislamiento se funde y aplica sobre el conductor, en continuo, para evitar la fuga de corriente.

Un material de aislamiento de mayor nivel tér- mico permitirá transmitir mayor potencia para una misma

La capacidad de aislamiento del material y su espesor determinarán la tensión máxima de servicio del cable.

Para que los clientes identifiquen correctamente el cable, éste se marca con los datos más relevantes: fabricante, denomina- ción comercial y del cable, número de conduc- tores, sección, norma constructiva, marcado CE y otros datos de interés, como la certificación del producto y el marcaje

Para que los clientes identifiquen correctamente el cable, éste se marca con los datos más relevantes: fabricante, denomina- ción comercial y del cable, número de conduc- tores, sección, norma constructiva, marcado CE y otros datos de interés, como la certificación del producto y el marcaje

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Para que los clientes identifiquen correctamente el cable, éste se marca con los datos más relevantes: fabricante, denomina- ción comercial y del cable, número de conduc- tores, sección, norma constructiva, marcado CE y otros datos de interés, como la certificación del producto y el marcaje

Diseño de la tazaSeleccionamos realizar una taza a base de PVC-( Policlururo de vinilo ).

Análisis del elemento

Una taza es un recipiente con una sola asa, usado básicamente para tomar líquidos, por lo general calientes [1], para fabricar tazas de plástico la materia prima se formula de resina y aditivos: Policlururo de vinilo- PVC Ciaquistab PBS-302, Cera Pead, Negro de Humo, Tiza, Bioxido de titanio, el pvc es un material rígido pero se puede hacer más flexible añadiendo plastificantes [2].

La composición del pvc es:

PROPIEDADES MECANICAS Y FISICAS

MECANICAS:

Los materiales polímeros han de ser mejoradas mediante la modificación de la composición o morfología: por ejemplo, cambiar la temperatura a la que los polímeros se ablandan y recuperan el estado de sólido elástico o también el grado global del orden tridimensional.  

La resistencia, la dureza y la ductilidad son sus propiedades. El comportamiento mecánico de los materiales plásticos a través de la deformación de la red de polímeros reticulados y cadenas moleculares enredadas, se considerarán los diferentes tipos de respuesta mostrados por los polímeros sólidos a diferentes niveles de tensión aplicados; elasticidad, visco elasticidad, flujo plástico y fractura.

FISICAS:

Estudios de difracción de rayos X sobre muestras de polietileno comercial, muestran que este material, constituido por moléculas que pueden contener desde 1.000 hasta 150.000 grupos CH2 – CH2 presentan regiones con un cierto ordenamiento cristalino, y otras donde se evidencia un carácter amorfo: a éstas últimas se les considera defectos del cristal. En este caso las fuerzas responsables del ordenamiento cuasicristalino, son las llamadas fuerzas de van der Waals. En otros casos (nylon 66) la responsabilidad del ordenamiento recae en los enlaces de H.

La temperatura tiene mucha importancia en relación al comportamiento de los polímeros. A temperaturas más bajas los polímeros se vuelven más duros y con ciertas características vítreas, debido a la pérdida de movimiento relativo entre las cadenas que forman el material. La temperatura a la que funden las zonas cristalinas se llama temperatura de fusión (Tf). Otra temperatura importante es la de descomposición y es conveniente que sea bastante superior a Tf. [3]

Selección del material

Elegimos estos materiales por los siguientes detalles:

Resina: Policlururo de vinilo- PVC, constituye el 90% en peso del producto terminado.

Ciaquistab PBS-302: Estearato di básico de Plomo- Protege al material de la influencia del calor y la luz.

Cera Pead: Permite que el producto tenga bajo índice de porosidad.

Negro de Humo: Añade consistencia y dureza.

Tiza: Carbonato de calcio- Lo vuelve mas frágil, perdiendo su elasticidad.

Bioxido de titanio: Acelerador de la reacción en el proceso, un buen antioxidante.[2]

Proceso de manufactura

Preparación de materia prima:

Consiste en mezclar la resina y los diversos aditivos mediante un sistema de maquinas denominadas formuladora.

Proceso de moldeado por inyección:

El plástico es colocado dentro de la inyectora en forma de polvo, pequeños gránulos o cargas.

Primero es fundido en la cámara de calor y luego entra al molde perforado con un pistón o embolo, a través de un tornillo transportan el material plástico caliente y lo inyectan en el molde.

Luego se hace circular agua fría por el molde, una vez frio el plástico se lo extrae y se repite el proceso. La taza estará lista para la exportación. Ver figura Nº 2.

[2]

Costos

El 50% de la adquisición de la materia prima proviene de los materiales de pvc reciclados y el otro 50% se lo obtiene por medio de la formuladora. Por lo tanto resulta ser bastante económico y a su vez contribuye con el medio ambiente

Viabilidad

Ventajas:

El reaprovechamiento de residuos de PVC provenientes de cables eléctricos, envases, tuberías, etc. Por lo tanto la adquisición no es muy costosa. Son aislantes de la electricidad, ligeros y fáciles de trabajar.

Desventajas:

El uso del PVC es toxico, en el empaque de los alimentos pues se ha catalogado a las dioxinas como "cancerígeno humano cierto".

Bibliografía[2]BIBLIOGRAPHY(n.d.). Retrieved from

http://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtualdata/publicaciones/indata/vol3_n1/pdf/a01.pdf

[3](n.d.). Retrieved from http://es.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADmero

[1]es.wikipedia.org. (n.d.). Retrieved from http://es.wikipedia.org/wiki/Taza#Taza_y_tecnolog.C3.ADa