PROBLEMAS RESUELTOS DE INGENIERÍA DE MATERIALES

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CapΓ­tulo 15 PROBLEMA 15-21 La gravedad especΓ­fica del 2 3 es 3.96 / 3 . Mediante el sintetizado del polvo de alΓΊmina se produce una pieza cerΓ‘mica. Cuando estΓ‘ seca, pesa 80 g; despuΓ©s de sumergirla en agua, 92 g, y 58 g cuando estΓ‘ suspendida en agua. Calcule la porosidad aparente, la porosidad verdadera y la porosidad cerrada. Datos = 3.96/ 3 = 80g = 58g = 92g SoluciΓ³n Porosidad aparente = βˆ’ βˆ’ βˆ— 100 Porosidad aparente = 92βˆ’80 92βˆ’58 βˆ— 100 = 35.3 % Porosidad verdadera = βˆ’ βˆ— 100 ………. (1) = βˆ’ B: DENSIDAD VOLUMΓ‰TRICA B = 80 92βˆ’58 = 2.35 En (1) Porosidad verdadera = 3.96βˆ’2.35 3.96 βˆ— 100 Porosidad verdadera = 40.66 % . El porcentaje de poros cerrados es la porosidad verdadera menos la porosidad aparente, o sea 40.66-35.3 = 5.36 %. Entonces, FracciΓ³n de poros cerrados = 5.36 40.66 = 0.132

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PROBLEMAS RESUELTOS - CIENCIA E INGENIERÍA DE MATERIALES - DONALD R. ASKELAND -PRADEEP P. FUKAY - WENDELIN J. WRIGTH- SEXTA EDICION

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CapΓ­ tulo 15

PROBLEMA 15-21

La gravedad especΓ­fica del 𝐴𝑙2𝑂3 es 3.96 𝑔/π‘π‘š3. Mediante el sintetizado del polvo

de alΓΊmina se produce una pieza cerΓ‘mica. Cuando estΓ‘ seca, pesa 80 g;

despuΓ©s de sumergirla en agua, 92 g, y 58 g cuando estΓ‘ suspendida en agua.

Calcule la porosidad aparente, la porosidad verdadera y la porosidad cerrada.

Datos

𝜌 = 3.96𝑔/π‘π‘š3 π‘Šπ‘‘= 80g π‘Šπ‘  = 58g π‘Šπ‘€ = 92g

SoluciΓ³n

Porosidad aparente = π‘Šπ‘€βˆ’π‘Šπ‘‘

π‘Šπ‘€βˆ’π‘Šπ‘ βˆ— 100

Porosidad aparente = 92βˆ’80

92βˆ’58βˆ— 100 = 35.3 %

Porosidad verdadera = πœŒβˆ’π΅

πœŒβˆ— 100 ………. (1)

𝐡 =π‘Šπ‘‘

π‘Šπ‘€βˆ’π‘Šπ‘ 

B: DENSIDAD VOLUMÉTRICA

B = 80

92βˆ’58= 2.35

En (1)

Porosidad verdadera = 3.96βˆ’2.35

3.96βˆ— 100

Porosidad verdadera = 40.66 %

. El porcentaje de poros cerrados es la porosidad verdadera menos la porosidad

aparente, o sea 40.66-35.3 = 5.36 %. Entonces,

FracciΓ³n de poros cerrados = 5.36

40.66= 0.132

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PROBLEMA 15-22

El carburo de silicio (SiC) tiene un peso especΓ­fico de 3,1 g / cmΒ³. Se produce una

pieza de SiC sintetizada, que ocupa un volumen de 500 cmΒ³ y que pesa 1.200 g.

DespuΓ©s de sumergirse en agua, la pieza pesa 1250 g. Calcule la densidad

volumΓ©trica, la porosidad verdadera, y la fracciΓ³n de volumen de la porosidad total

formada por poros cerrados.

Datos:

𝜌 = 3.1 𝑔/π‘π‘š3 𝑉 = 500 π‘π‘š3 π‘Šπ‘‘ = 1200 𝑔 π‘Šπ‘  = 1250 𝑔

SoluciΓ³n:

Hallando 𝛽

𝛽 =π‘Šπ‘‘

𝑉=

1200

500

𝜷 = 𝟐. πŸ’ π’ˆ/π’„π’ŽπŸ‘

Hallando la porosidad verdadera

Porosidad verdadera =πœŒβˆ’π›½

𝜌π‘₯100% =

3.1βˆ’2.4

3.1π‘₯100%

Porosidad verdadera = 22.58%

Hallando la fracciΓ³n de volumen de la porosidad total formada por poros

cerrados

𝛽 =π‘Šπ‘‘

π‘Šπ‘€βˆ’π‘Šπ‘ 

2.4 =1200

1250βˆ’π‘Šπ‘  π‘Šπ‘  = 750

Page 3: PROBLEMAS RESUELTOS DE INGENIERÍA DE MATERIALES

π‘ƒπ‘œπ‘Ÿπ‘œπ‘ π‘–π‘‘π‘Žπ‘‘ π‘Žπ‘π‘Žπ‘Ÿπ‘’π‘›π‘‘π‘’ =π‘Šπ‘€ βˆ’ π‘Šπ‘‘

π‘Šπ‘€ βˆ’ π‘Šπ‘  =

1250 βˆ’ 1200

1250 βˆ’ 750π‘₯100% = 10%

π‘ƒπ‘œπ‘Ÿπ‘œπ‘  π‘π‘’π‘Ÿπ‘Ÿπ‘Žπ‘‘π‘œπ‘  = π‘ƒπ‘œπ‘Ÿπ‘œπ‘ π‘–π‘‘π‘Žπ‘‘ π‘£π‘’π‘Ÿπ‘‘π‘Žπ‘‘π‘’π‘Ÿπ‘Ž – π‘π‘œπ‘Ÿπ‘œπ‘ π‘–π‘‘π‘Žπ‘‘ π‘Žπ‘π‘Žπ‘Ÿπ‘’π‘›π‘‘π‘’

π‘ƒπ‘œπ‘Ÿπ‘œπ‘  π‘π‘’π‘Ÿπ‘Ÿπ‘Žπ‘‘π‘œπ‘  = 22.58% βˆ’ 10% = 12.58%

π‘“π‘π‘œπ‘Ÿπ‘œπ‘  π‘π‘’π‘Ÿπ‘Ÿπ‘Žπ‘‘π‘œπ‘  =π‘π‘œπ‘Ÿπ‘œπ‘  π‘π‘’π‘Ÿπ‘Ÿπ‘Žπ‘‘π‘œπ‘ 

π‘π‘œπ‘Ÿπ‘œπ‘ π‘–π‘‘π‘Žπ‘‘ π‘£π‘’π‘Ÿπ‘‘π‘Žπ‘‘π‘’π‘Ÿπ‘Ž=

12.58%

22.58%

𝒇𝒑𝒐𝒓𝒐𝒔 𝒄𝒆𝒓𝒓𝒂𝒅𝒐𝒔 = 𝟎. πŸ“πŸ“πŸ•

Problema 15-29

Calcule la relaciΓ³n O:Si cuando se agrega SiO2 30% en peso de Y2O3. ΒΏEste

material tendrΓ‘ buenas tendencias de formaciΓ³n de vidrio?

SoluciΓ³n:

π‘€π‘–π‘‘π‘Ÿπ‘–π‘Ž = 2(88.91) + 3(16) = 225.82𝑔

π‘šπ‘œπ‘™

π‘€π‘ π‘–π‘™π‘–π‘π‘Ž = (28.08) + 2(16) = 60.08𝑔

π‘šπ‘œπ‘™

La fracciΓ³n molar de itria es (suponiendo 100 gr de cerΓ‘mica):

π‘“π‘–π‘‘π‘Ÿπ‘–π‘Ž =

30 𝑔225.82 𝑔/π‘šπ‘œπ‘™β„

30 𝑔225.82 𝑔/π‘šπ‘œπ‘™β„ +

70 𝑔60.08 𝑔/π‘šπ‘œπ‘™β„

= 0.102

Entonces la relaciΓ³n O:Si es:

𝑂

𝑆𝑖=

(3π‘–π‘œπ‘›π‘’π‘  𝑂

π‘Œ2𝑂3 ) (0.102) + (2π‘–π‘œπ‘›π‘’π‘  𝑂

𝑆𝑖𝑂2 )(0.898)

(1π‘–π‘œπ‘› 𝑆𝑖𝑆𝑖𝑂2 )(0.898)

= 2.34

El material producirΓ‘ vidrio.

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CapΓ­ tulo 16

Problema 16-11

Una cuerda de polietileno pesa 0.25 lb por pie. Si cada cadena contiene 7000

unidades de repeticiΓ³n.

a) Calcule el nΓΊmero de cadenas de polietileno en un tramo de 10 pies de

cuerda.

b) Calcule la longitud total de cadenas dentro de la cuerda, suponiendo que

los Γ‘tomos de carbono en cada cadena estΓ‘n separados aproximadamente

0.15 nm y la longitud de una unidad de repeticiΓ³n es 0.24495 nm.

SoluciΓ³n:

El peso molecular de etileno es 28 g/mol, por lo que el peso molecular del

polietileno es 7,000x28=196,000 g/mol.

El peso de la longitud de 10 pies de cadena es

0.25𝑙𝑏

π‘“π‘‘βˆ— 10 𝑓𝑑 βˆ— 454

𝑔

𝑙𝑏= 1,135 𝑔

a) El nΓΊmero de cadenas es:

(1135 𝑔)(6.02 π‘₯1023 π‘π‘Žπ‘‘π‘’π‘›π‘Žπ‘ π‘šπ‘œπ‘™

)

196000𝑔

π‘šπ‘œπ‘™

= 34.86 π‘₯ 1020π‘π‘Žπ‘‘π‘’π‘›π‘Žπ‘ 

b) La longitud por unidad de repeticiΓ³n es 0.24495 nm. por lo tanto la longitud

de cadena que contiene 7000 unidades de repeticiΓ³n es:

π‘ˆπ‘›π‘Ž π‘π‘Žπ‘‘π‘’π‘›π‘Ž = (7000)(0.24495 π‘›π‘š) = 1715 π‘›π‘š = 1.715 π‘₯ 10βˆ’4 π‘π‘š

π‘‡π‘œπ‘‘π‘Žπ‘  π‘™π‘Žπ‘  π‘π‘Žπ‘‘π‘’π‘›π‘Žπ‘  = (1.715 π‘₯ 10βˆ’4π‘π‘š

π‘π‘Žπ‘‘π‘’π‘›π‘Ž) (34.86 π‘₯ 1020 π‘π‘Žπ‘‘π‘’π‘›π‘Žπ‘ )

= 5.978 π‘₯ 1017 π‘π‘š = 3.7 π‘₯ 1012 π‘šπ‘–π‘™π‘™π‘Žπ‘ .

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PROBLEMA 16-25

A un sujetador hecho de un polΓ­mero usado en un ensamblaje complejo se le

aplica un esfuerzo de 2500 psi. A una deformaciΓ³n constante, el esfuerzo se

reduce a 2400 psi despuΓ©s de 100 horas. Si para que la pieza funcione

correctamente es necesario que el esfuerzo se mantenga por arriba de 2100 psi,

determine la vida del ensamble.

Datos:

𝜎0 = 2500 𝑃𝑠𝑖

para 𝜎 = 2400 𝑃𝑠𝑖 𝑑 = 100 β„Žπ‘œπ‘Ÿπ‘Žπ‘ 

πœŽπ‘šπ‘–π‘› = 2100 𝑃𝑠𝑖

SoluciΓ³n:

𝜎 = 𝜎0𝑒(βˆ’π‘‘

πœ†) 2400 = 2500𝑒(βˆ’

100

πœ†) πœ† = 2449.66 β„Žπ‘œπ‘Ÿπ‘Žπ‘ 

Hallando la vida del ensamble:

𝜎 = 𝜎0𝑒(βˆ’π‘‘

πœ†) 2100 = 2500𝑒(βˆ’

𝑑

2449.65) 𝒕 = πŸ’πŸπŸ•. 𝟏𝟏 𝒉𝒐𝒓𝒂𝒔

Page 6: PROBLEMAS RESUELTOS DE INGENIERÍA DE MATERIALES

PROBLEMA 16-26

A un polΓ­mero que opera bajo una deformaciΓ³n constante se le aplica un esfuerzo

de 1000 psi; despuΓ©s de seis meses, el esfuerzo baja a 850 psi. Para una

aplicaciΓ³n especΓ­fica, una pieza fabricada a partir del mismo polΓ­mero debe

conservar un esfuerzo de 900 psi despuΓ©s de transcurrir 12 meses. ΒΏCuΓ‘l deberΓ­a

ser, para esta aplicaciΓ³n, el esfuerzo original que debe aplicΓ‘rsele?

Datos:

𝜎0 = 1000 𝑃𝑠𝑖

Para 𝜎 = 850𝑃𝑠𝑖 𝑑 = 6 π‘šπ‘’π‘ π‘’π‘ 

πœŽπ‘π‘œπ‘›π‘ π‘’π‘Ÿπ‘£π‘Žπ‘‘π‘œ = 900 𝑃𝑠𝑖

SoluciΓ³n:

𝜎 = 𝜎0𝑒(βˆ’π‘‘

πœ†) 850 = 1000𝑒(βˆ’

6

πœ†) πœ† = 37 π‘šπ‘’π‘ π‘’π‘ 

Hallando el esfuerzo original de la pieza fabricada

𝜎 = 𝜎0𝑒(βˆ’π‘‘

πœ†) 900 = 𝜎0𝑒(βˆ’

12

37)

𝜎0 = 1244.8 𝑃𝑠𝑖

El esfuerzo original de la pieza debe fabricarse significativamente

subdimensionada, de manera que pueda deslizarse sobre los materiales que van

a unirse con una tensiΓ³n de 1244.8 Psi, despuΓ©s de 12 meses el esfuerzo sigue

siendo 900 Psi.

Page 7: PROBLEMAS RESUELTOS DE INGENIERÍA DE MATERIALES

CapΓ­ tulo 17

Problema 17-8

Se tiene una muestra que contiene el 2% de peso de Torio y el resto de NΓ­quel,

esta se consolida formando una pieza y luego se sinteriza en presencia de

OxΓ­geno para que todo el Thorio genere esferas de ThO2 de 80 nm de diΓ‘metro.

Calcule el nΓΊmero de esferas de ThO2 por cm3, si se sabe que la densidad del

ThO2 es de 9.69 g/cm3 y la del NΓ­quel es 8.9 g/cm3.

SoluciΓ³n:

Hallando fracciΓ³n volumΓ©trica del diΓ³xido de Thorio:

π‘“π‘‡β„Žπ‘‚2=

π‘‰π‘œπ‘™π‘’π‘šπ‘’π‘› 𝑑𝑒 π‘‡β„Žπ‘‚2

π‘‰π‘œπ‘™π‘’π‘šπ‘’π‘› π‘‘π‘œπ‘‘π‘Žπ‘™=

π‘š π‘‡β„Žπ‘‚2

𝜌 π‘‡β„Žπ‘‚2

π‘š π‘‡β„Žπ‘‚2

𝜌 π‘‡β„Žπ‘‚2

+π‘šπ‘π‘–

πœŒπ‘π‘–

=

29.69

29.69 +

988.9

= 0.0184

Es decir por cada cm3 de material hay 0.0184 cm3 de ThO2.

Luego hallando el volumen de una esfera de ThO2 :

π‘‰π‘œπ‘™. π‘’π‘ π‘“π‘’π‘Ÿπ‘Ž π‘‡β„Žπ‘‚2 =4

3πœ‹π‘Ÿ3 =

4

3πœ‹ βˆ— (

80 βˆ— 10βˆ’9π‘š

2)

3

= 2.68 βˆ— 10βˆ’16π‘π‘š3

Por lo tanto el nΓΊmero de esferas de ThO2 serΓ‘:

𝑛° 𝑑𝑒 π‘’π‘ π‘“π‘’π‘Ÿπ‘Žπ‘  𝑑𝑒 π‘‡β„Žπ‘‚2 𝑒𝑛 1π‘π‘š3 =π‘‰π‘œπ‘™π‘’π‘šπ‘’π‘› 𝑑𝑒 π‘‡β„Žπ‘‚2 𝑒𝑛 1π‘π‘š3

π‘‰π‘œπ‘™π‘’π‘šπ‘’π‘› 𝑑𝑒 π‘’π‘ π‘“π‘’π‘Ÿπ‘Ž=

0.0184

2.68 βˆ— 10βˆ’16

= 6.86 βˆ— 1013 π‘’π‘ π‘“π‘’π‘Ÿπ‘Žπ‘  𝑑𝑒 π‘‡β„Žπ‘‚2

Page 8: PROBLEMAS RESUELTOS DE INGENIERÍA DE MATERIALES

17-10 Por oxidaciΓ³n interna, se introducen en el tungsteno partΓ­culas de itria

(Y2O3) de 750 Γ… de diΓ‘metro. Las mediciones utilizando un microscopio electrΓ³nico

muestran que hay 5 Γ— 1014 partΓ­culas de Γ³xido por cmΒ³. Calcular el % en peso del

Y que existΓ­a originalmente en la aleaciΓ³n. La densidad de Y2O3 es 5,01 g / cmΒ³.

SoluciΓ³n: El volumen de cada partΓ­cula es:

π‘‰π‘œπ‘₯𝑖𝑑𝑒 = (4𝑒

3) (

750

2βˆ— 10βˆ’8π‘π‘š3) (πœ‹) = 2.209 βˆ— 10βˆ’16π‘π‘š3

El volumen total de partΓ­culas de Γ³xido por cm3 viene dada por:

π‘‰π‘¦π‘‘π‘‘π‘Ÿπ‘–π‘Ž = (2.209 βˆ— 10βˆ’16π‘π‘š3)(5 βˆ— 1014π‘π‘Žπ‘Ÿπ‘‘π‘–π‘π‘™π‘’π‘ ) = 0.11π‘π‘š3

Por consiguiente, la fracciΓ³n de volumen de itria es

π‘“π‘œπ‘₯𝑖𝑑𝑒 = 0.11

Los porcentajes en peso de Γ³xido de tungsteno son:

𝑀𝑑%π‘Œ2𝑂3 =(0.11)(5.01𝑔/π‘π‘š3)

(0.11)(5.01) + (0.89)(19.254)βˆ— 100 = 3.116%

𝑀𝑑%π‘Š = 96.884%

En 1 g de material, hay 0,03116 g de Γ³xido. De la ecuaciΓ³n

2π‘Œ + (3

2) 𝑂2 = π‘Œ2𝑂3

π‘‹π‘”π‘Ÿ π‘Œ 2⁄ (88.91 𝑔 π‘šπ‘œπ‘™β„ ) = 0.03116𝑔 𝑑𝑒 π‘Œ2𝑂3/ 225.82𝑔/π‘šπ‘œπ‘™

π‘₯ = 0.0245𝑔 𝑑𝑒 π‘Œ

El porcentaje en peso Y en la aleaciΓ³n original, por lo tanto:

𝑀𝑑%π‘Œ =0.0245𝑔 π‘Œ

0.0245𝑔 π‘Œ + 0.96884𝑔 π‘Šβˆ— 100 = 2.47%

Page 9: PROBLEMAS RESUELTOS DE INGENIERÍA DE MATERIALES

CapΓ­ tulo 18

18-6 En una sala de 60 x 60 pies se utiliza un piso hecho de tablones de arce de

1 pulg de espesor, 6 pulg de ancho y 16 pies de largo. Los tablones fueron

cortados utilizando un corte tangencial longitudinal. El suelo estΓ‘ establecido

cuando las placas tienen un contenido de humedad del 12%. DespuΓ©s de algunos

dΓ­as particularmente hΓΊmedos, el contenido de humedad aumenta hasta 45%.

Determinar el cambio dimensional en el suelo de forma paralela a las juntas y

perpendicular a las tablas. ΒΏQuΓ© pasarΓ‘ con el suelo? ΒΏCΓ³mo se puede corregir

este problema?

SoluciΓ³n:

Perpendicular:

πΆπ‘‘π‘Žπ‘›π‘”π‘’π‘›π‘π‘–π‘Žπ‘™ = 0.00353 𝑝𝑒𝑙𝑔 𝑝𝑒𝑙𝑔 ⁄ %𝐻2𝑂 𝑑𝑒 π‘Žπ‘Ÿπ‘π‘’

βˆ†π‘₯ = π‘₯π‘œ[𝑐(π‘€π‘“βˆ’π‘€π‘–)] = 6[0.00353(45 βˆ’ 12)] = 0.699𝑝𝑒𝑙𝑔 𝑒𝑛 6𝑝𝑒𝑙𝑔.

En un lapso de 60 pies: βˆ†π‘₯ =(60 𝑝𝑖𝑒𝑠)(12𝑝𝑒𝑙𝑔 𝑝𝑖𝑒𝑠⁄ )(0.699 𝑝𝑒𝑙𝑔)

6 𝑝𝑒𝑙𝑔= 83.9

Por consiguiente, el piso serΓ‘ hebilla debido a la gran cantidad de expansiΓ³n de

las placas perpendiculares al suelo.

Paralelo:

Para la mayorΓ­a de los bosques, sΓ³lo alrededor de un cambio de 0.2% en las

dimensiones se produce longitudinalmente. AsΓ­, el cambio total en la longitud de

los tableros serΓ‘ de unos

βˆ†π‘¦ = (0.002)(60 𝑝𝑖𝑒𝑠)(12 𝑝𝑒𝑙𝑔 𝑝𝑖𝑒𝑠⁄ ) = 1.44 𝑝𝑒𝑙𝑔

Page 10: PROBLEMAS RESUELTOS DE INGENIERÍA DE MATERIALES

18-7 Una pared de 30 pies de largo se construye mediante cortes radiales-

longitudinales de pino de 5 pulgadas de ancho y disponiendo los tablones en

forma vertical. La madera tiene un contenido de humedad del 55%, cuando se

construyΓ³ el muro; sin embargo, el nivel de humedad en el ambiente se mantiene

para dar 45% de humedad en la madera. Determinar los cambios dimensionales

en los tableros de madera y estimar el tamaΓ±o de los huecos que se producen

como consecuencia de estos cambios.

Solution:

πΆπ‘‘π‘Žπ‘›π‘”π‘’π‘›π‘π‘–π‘Žπ‘™ = 0.00141 𝑝𝑒𝑙𝑔. 𝑝𝑒𝑙𝑔.⁄ %𝐻2𝑂 π‘π‘Žπ‘Ÿπ‘Ž 𝑒𝑙 π‘π‘–π‘›π‘œ

βˆ†π‘₯ = (30𝑝𝑖𝑒𝑠)(12 𝑝𝑒𝑙𝑔 𝑝𝑖𝑒𝑠⁄ )[(0.00141 𝑝𝑒𝑙𝑔. 𝑝𝑒𝑙𝑔.⁄ %𝐻2𝑂)(45 βˆ’ 55)]

βˆ†π‘₯ = βˆ’5.076𝑝𝑒𝑙𝑔

El nΓΊmero total de las tablas por el ancho de la pared es:

# 𝑑𝑒 π‘‘π‘Žπ‘π‘™π‘’π‘Ÿπ‘œπ‘  =(30𝑝𝑖𝑒𝑠)(12 𝑝𝑒𝑙𝑔 𝑝𝑖𝑒𝑠⁄ )

5 𝑝𝑒𝑙𝑔 π‘‘π‘Žπ‘π‘™π‘’π‘Ÿπ‘œβ„= 72 π‘‘π‘Žπ‘π‘™π‘’π‘Ÿπ‘œπ‘ 

Por lo tanto hay 71 espacios entre las tablas. La anchura media de los huecos es:

πΊπ‘Žπ‘ = 5.076 𝑝𝑒𝑙𝑔 71π‘”π‘Žπ‘π‘ β„ = 0.0715𝑝𝑒𝑙𝑔.

Gap: brecha

Page 11: PROBLEMAS RESUELTOS DE INGENIERÍA DE MATERIALES

Problema 18-8

Determine usted las cantidades de agua, cemento y arena en 10 m3 de concreto,

si la proporciΓ³n de cemento, arena y agregado es de 1 : 2.5 : 4.5 y la proporciΓ³n

de agua y cemento es de 0.4. Suponga ademΓ‘s que no hay aire atrapado en el

concreto. La arena que se emplea en esta mezcla contiene 4% en de agua y el

agregado contiene 2% en peso de agua. Tome como base para los cΓ‘lculos 1

saco de cemento de 94 lb. Densidad del cemento, arena, grava, y agua 190, 160,

170 y 62.4 lb/ft3 respectivamente.

SoluciΓ³n:

Tomando como base 1 saco de cemento de 94 lb podemos calcular el volumen

requerido para cada material:

π‘£π‘œπ‘™π‘’π‘šπ‘’π‘›π‘π‘’π‘šπ‘’π‘›π‘‘π‘œ = π‘šπ‘π‘’π‘šπ‘’π‘›π‘‘π‘œ

πœŒπ‘π‘’π‘šπ‘’π‘›π‘‘π‘œ=

94 𝑙𝑏

190𝑙𝑏

𝑓𝑑3

= 0.495 𝑓𝑑3

TambiΓ©n se sabe que:

π‘šπ‘Žπ‘Ÿπ‘’π‘›π‘Ž = 2.5 βˆ— π‘šπ‘Žπ‘ π‘Žπ‘π‘’π‘šπ‘’π‘›π‘‘π‘œ

π‘£π‘œπ‘™π‘’π‘šπ‘’π‘›π‘Žπ‘Ÿπ‘’π‘›π‘Ž =2.5 βˆ— π‘šπ‘π‘’π‘šπ‘’π‘›π‘‘π‘œ

πœŒπ‘Žπ‘Ÿπ‘’π‘›π‘Ž

π‘£π‘œπ‘™π‘’π‘šπ‘’π‘›π‘Žπ‘Ÿπ‘’π‘›π‘Ž = 2.5 βˆ— 94 𝑙𝑏

160 𝑙𝑏/𝑓𝑑3= 1.469 𝑓𝑑3

AnΓ‘logamente para la grava y el agua:

π‘£π‘œπ‘™π‘’π‘šπ‘’π‘›π‘”π‘Ÿπ‘Žπ‘£π‘Ž = 4.5 βˆ— 94 𝑙𝑏

170 𝑙𝑏/𝑓𝑑3= 2.488 𝑓𝑑3

π‘£π‘œπ‘™π‘’π‘šπ‘’π‘›π‘Žπ‘”π‘’π‘Ž = 0.4 βˆ— 94 𝑙𝑏

62.4 𝑙𝑏/𝑓𝑑3= 0.603 𝑓𝑑3

Luego en base a un saco de cemento se obtiene un volumen de concreto de 5.055

ft3.

Como segundo paso se requiere hallar las cantidades para un volumen de

concreto de 10 m3 , entonces se tiene:

π‘‰π‘œπ‘™π‘’π‘šπ‘’π‘› 𝑑𝑒 π‘π‘œπ‘›π‘π‘Ÿπ‘’π‘‘π‘œ = 10 π‘š3 βˆ—(3.28084 𝑓𝑑)3

1π‘š3= 353.147 𝑓𝑑3

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Luego haciendo una regla de tres simple:

1 π‘ π‘Žπ‘π‘œ 𝑑𝑒 π‘π‘’π‘šπ‘’π‘›π‘‘π‘œ β†’ 5.055 𝑓𝑑3 𝑑𝑒 π‘π‘œπ‘›π‘π‘Ÿπ‘’π‘‘π‘œ

π‘₯ β†’ 353,147 𝑓𝑑3

π‘₯ = 353.147

5.055= 69.861 β‰ˆ 70 π‘ π‘Žπ‘π‘œπ‘  𝑑𝑒 π‘π‘’π‘šπ‘’π‘›π‘‘π‘œ

Ahora calculamos las cantidades de los demΓ‘s componentes:

π‘šπ‘Žπ‘Ÿπ‘’π‘›π‘Ž = 2.5 βˆ— π‘šπ‘π‘’π‘šπ‘’π‘›π‘‘π‘œ = 2.5 βˆ— 𝑛° π‘ π‘Žπ‘π‘œπ‘  βˆ— 94 𝑙𝑏 = 2.5 βˆ— 70 βˆ— 94 = 16450 𝑙𝑏

π‘šπ‘”π‘Ÿπ‘Žπ‘£π‘Ž = 4.5 βˆ— π‘šπ‘π‘’π‘šπ‘’π‘›π‘‘π‘œ = 4.5 βˆ— 𝑛° π‘ π‘Žπ‘π‘œπ‘  βˆ— 94 𝑙𝑏 = 4.5 βˆ— 70 βˆ— 94 = 29610 𝑙𝑏

π‘šπ‘Žπ‘”π‘’π‘Ž = 0.4 βˆ— π‘šπ‘π‘’π‘šπ‘’π‘›π‘‘π‘œ = 0.4 βˆ— 𝑛° π‘ π‘Žπ‘π‘œπ‘  βˆ— 94 𝑙𝑏 = 0.4 βˆ— 70 βˆ— 94 = 2632 𝑙𝑏

Como la arena tiene 4% en peso de agua y la grava 2% se requiere hacer unos

ajustes para hallar las cantidades hΓΊmedas de dichos componentes:

π‘šπ‘Žπ‘ π‘Ž π‘Žπ‘Ÿπ‘’π‘›π‘Ž = 16450 𝑙𝑏 β†’ 96%

π‘šπ‘Žπ‘ π‘Ž π‘Žπ‘Ÿπ‘’π‘›π‘Ž β„ŽΓΊπ‘šπ‘’π‘‘π‘Ž = ? β†’ 100 %

Luego :

π‘šπ‘Žπ‘ π‘Ž π‘Žπ‘Ÿπ‘’π‘›π‘Ž β„ŽΓΊπ‘šπ‘’π‘‘π‘Ž =100 βˆ— 16450

96= 17135 𝑙𝑏 𝑦 π‘Žπ‘”π‘’π‘Ž = 685 𝑙𝑏

Igualmente para la grava:

π‘šπ‘Žπ‘ π‘Ž π‘”π‘Ÿπ‘Žπ‘£π‘Ž β„ŽΓΊπ‘šπ‘’π‘‘π‘Ž =100 βˆ— 16450

98= 30214 𝑙𝑏 𝑦 π‘Žπ‘”π‘’π‘Ž = 604 𝑙𝑏

Por lo tanto realmente se necesita agregar una cantidad de agua de:

π‘šπ‘Žπ‘”π‘’π‘Ž = 2632 βˆ’ 685 βˆ’ 604 = 1343 𝑙𝑏

Finalmente se presenta un cuadro resumen, para una mezcla de concreto

de 10 m3 se requiere:

Agua 4% Arena seca 96%

Arena hΓΊmeda

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Material Cantidad

Cemento 70 sacos

Arena 17135 lb

Grava 30214 lb

Agua 1343 lb