Seleccion de materiales

PROYECTO FINAL

Metodología para la selección de Materiales
Tecnología de Materiales
Dr. Antonio Vallejo
26/noviembre/2010

Introducción
Mediante la aplicación de la metodología de Ashby se pretende encontrar un material que presente características de bajo coeficiente de dilatación y alta conductividad térmica, que permita diseñar un soporte para el tubo receptor de un colector solarparabólico. El material del soporte se expone a temperaturas que van desde los 150° hasta los 200° al estar expuesto a la irradiación solar durante la operación del colector solar, por lo que las características antes mencionadas son de suma importancia para evitar dañar el tuvo a causa de dilataciones y contracciones de los materiales que componen el soporte del mismo.
Sumado a esto, el materialdebe tener la resistencia mecánica adecuada, rigidez, dureza, resistencia al desgaste, disponibilidad, resistencia a altas temperaturas, ser ligero, fácil de maquinar (torneado, fresado, roscado, aserrado, barrenado, escariado, cepillado, etc.) y a un costo razonable; De forma tal que sea posible seleccionar el material óptimo que permita cumplir en forma satisfactoria la función del soporte.
Seutilizará la metodología de Ashby para la selección de materiales para hacer este proyecto, la cual se presenta a continuación.
1 Traducción de los requerimientos de diseño.
AQUÍ VA OTRA COSA
* FUNCION: EL COMPONENTE DEBE SOSTENER UN VIDRIO SIN EXPANDISE Y CONDUCIENDO CALOR
* RESTRICCIONES: MAX EXPANSION TERMICA Y MINIMA CONDUCTIVIDAD TERMICA QUE DEBE TENER… PARA ESO HAY QUE VER LOQUE TIENE EL NYLOMAQ PARA NO PONER DE MAS….. también lo del diámetro y eso
* OBJETIVO: MINIMIZAR LA EXPANSION TERMICA A LA VEZ DE MAXIMIZAR LA CONDUCCION TERMICA
* VARIABLES LIBRES: COLOR, DISEÑO
Nuestro cliente necesita un producto (soporte) que sea capaz de sostener un vidrio templado de tal manera que este no se vea afectado por la dilatación del soporte cuidando a la vez que tengaconductividad térmica. Esto es que el nuevo producto debe ser buen conductor térmico con la finalidad de mantener lo mejor posible la funcionalidad del vidrio y tubo de la celda solar, soportar temperaturas elevadas alrededor de los 250 a 300 grados centígrados para que no se dilate en demasía y logre romper el vidrio, evitar que quede muy flojo y que no existan combustiones dentro del vidrio asostener y el tubo interior. Por lo que nos daremos a la tarea de buscar un material que se acerque a los requerimientos antes mencionados añadiendo factores importantes como precio bajo y disponibilidad del material en el mercado. Buscando obtener en uno o varios materiales las características deseadas para el mejor funcionamiento del producto a proponer.
2 Desarrollo matemático para calcular lafunción objetivo y el índice de desempeño del material.
Hace falta rollo
La ley de Fourier dice que:
Donde q es el flujo de valor, es la conductividad térmica y es el gradiente de temperatura resultante.
La deformación está ligada a la temperatura mediante la siguiente ecuación:

Donde es la conductividad térmica y T0 es la temperatura ambiente.
De ahí se obtiene:

Debido a unageometría y un flujo de calor especificados, la distorsión es minimizada al seleccionar los materiales con grandes valores del siguiente indicador:

3 Selección de la carta para la búsqueda del material. Separación de los materiales que no cumplan las restricciones o límites de diseño.
Se debe encontrar una carta de Ashby en la cual se encuentren representadas las dos características que sebuscan en el material. Además la carta también debe tener el indicador que estamos utilizando. Para esto utilizaremos la carta de Expansión-Conductividad, la cual es la más apropiada para la investigación que se está realizando.

Como se puede observar en la carta, hay algunos materiales que quedan totalmente fuera del rango de las restricciones. Se debe tener mayor énfasis en los materiales que...