Grafeno Final

5/21/2018 Grafeno Final

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Ingeniera Mecnica

Taller de Investigacin II

FABRICACIN DE ENGRANES DE GRAFENO

Presentado por:

Equipo 1

Edgar Mireles Torres

Alan Fernando Gutirre !idrogo

Eduardo "e#allos Pallares

Asesor de investigacin:

$alvador %lascoaga Gonales &lque

"'i'ua'ua( "'i') *+,*1,-*1.


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Tabla de contenido

ndice de figuras y tablas...1

Resumen..2

Antecedentes...2

Planteamiento..6

Objetivos Generales y s!ec"ficos..#

$i!%tesis......#

&ustificaci%n.#

'arco (e%rico.)

'*todo.)

+ronograma.,

Referencias..,

Glosario de (*rminos......1-

Fabricacin de engranes de grafeno / TI II / Equipo 1


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1

ndice de tablas y figuras

Figura

1.1

.3

Figura

1.2

.4

Figura

1.3.4

Figura

1.4

.5



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2

Resumen

l Grafeno es un Al%tro!o del carbono un teselado /e0agonal !lano como un !anal de abeja

formado !or 3tomos de carbono y enlaces covalentes 4ue se forman a !artir de la su!er!osici%n de

los /"bridos s!2 de los carbonos enla5ados. ntre las !ro!iedades m3s sobresalientes se

encuentran 4ue es trans!arente fle0ible e0traordinariamente resistente im!ermeable abundante

econ%mico y conduce la electricidad mejor 4ue ningn otro metal conocido el Grafeno tiene muc/as

!ro!iedades 4ue no se /ab"an encontrado antes en ningn otro material en la actualidad el Grafeno

tiene fascinados a cient"ficos y a la industria debido a sus fant3sticas !ro!iedades.

Antecedentes.

Cmo surge la idea de la investigacin?

l reciente aumento en la informaci%n acerca de este material cultiv% muc/as dudas acerca de 4ue

maneras se !uede utili5ar ya 4ue el desarrollo de este material se /i5o con fines electr%nicos !ero a

!esar de 4ue tiene muy buenas !ro!iedades el*ctricas se a/ encontrado 4ue es un material con

e0celentes !ro!iedades mec3nicas. 7os engranes de acero re4uieren mantenimiento y si no se eligeel acero adecuado !ara el trabajo 4ue va a reali5ar tienden a da8arse r3!ido o a fallar en alguna

o!eraci%n y esto !uede averiar la ma4uina en los 4ue est*n montados.

Perspectiva principal

n vista de 4ue se debe llevar a cabo un !roceso !ara la selecci%n del material de fabricaci%n de un

acero en cuanto a las fuer5as 4ue se va a someter tambi*n en cuanto a los !recios de los metales

!ara la aleaci%n de la fabricaci%n del engrane la !ers!ectiva ser3 fabricar engranes de este material

!ara !oder a/orrar dinero y tiem!o en c3lculos de esfuer5os.

Historia del rafeno.

Aun4ue fue sinteti5ado !or !rimera ve5 en 2--9 salt% a la fama en 2-1- cuando sus descubridores

los investigadores de origen rusoAndre Geim !"oc#i$ %&'() y :onstantin ;ovoselov !*i+#ny Tagil$

%&,-)recibieron el Premio ;obel de


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3

(odos /ablan de este material aun4ue !ocos lo /an visto. = es 4ue !ese a sus !rometedoras

a!licaciones todav"a se encuentra en fase de desarrollo. l Grafeno es una l3mina e0tremadamente

delgada com!uesta de carbono s%lo tiene un 3tomo de grosor. l grafito del 4ue se obtiene es el

mismo 4ue se e0trae de las minas de carb%n y se usa !ara fabricar l3!ices frenos de coc/es o

aceros !or lo 4ue se trata de una materia !rima muy abundante en la naturale5a. Para conseguir

Grafeno se !uede !artir del grafito natural las minas es!a8olas son ricas en este mineral o del

grafito sint*tico.

0isten varias formas de !roducir Grafeno. 7a cinta ad/esiva e0foliaci%n mec3nica fue el

m*todo 4ue utili5% Geim !ara aislarlo !or !rimera ve5 y !uede servir !ara algunos e0!erimentos

!ero no es un m*todo v3lido !ara la industria. >3sicamente se comerciali5a de dos maneras? en

formato l3mina y en !olvo. 0isten muc/as em!resas y @niversidades encargadas del desarrollo

y elaboraci%n de Grafeno entre las mas destacadas son?

+arbon olutions Bnc. stados @nidos +ataly0 ;anotec/ Bnc. +;B stados @nidos Georgia (ec/ Researc/ Bnstitute G(RB stados @nidos Grafoid GRAnP$ ;anotec/ s!a8a

Bnstituto (ecnol%gico de 'assac/usetts'B( stados @nidos

@niversidad de +alifornia en 7os Cngeles @+7A stados @nidos

@niversidad de '3nc/ester Reino @nido

@niversidad de Princeton stados @nidos

@niversidad del ur de +alifornia @+ stados @nidos

@niversidad de (e0as en Austinstados @nidos

!2im$ P#ilip$ //()

Propiedades de Aceros utili+ados para la fabricacin de engrana3es.

Acero (i!o (em!lado (i!oenfriamiento

'odulo de=oung =

1-1) )9D +ementar ,2D 2-D GPA

1-9D )2-E)6- AceiteF Agua 2-- GPA92- )#-E,2D +ementar ,2D 2)- GPA)69- )2-E)6- +ementar )6- -) GPA!4ott$ Robert. //5)

http://es.wikipedia.org/wiki/Instituto_Tecnol%C3%B3gico_de_Massachusettshttp://es.wikipedia.org/wiki/Universidad_de_California_en_Los_%C3%81ngeleshttp://es.wikipedia.org/wiki/Universidad_de_M%C3%A1nchesterhttp://es.wikipedia.org/wiki/Universidad_de_Princetonhttp://es.wikipedia.org/wiki/Universidad_del_Sur_de_Californiahttp://es.wikipedia.org/wiki/Universidad_de_Texas_en_Austinhttp://es.wikipedia.org/wiki/Instituto_Tecnol%C3%B3gico_de_Massachusettshttp://es.wikipedia.org/wiki/Universidad_de_California_en_Los_%C3%81ngeleshttp://es.wikipedia.org/wiki/Universidad_de_M%C3%A1nchesterhttp://es.wikipedia.org/wiki/Universidad_de_Princetonhttp://es.wikipedia.org/wiki/Universidad_del_Sur_de_Californiahttp://es.wikipedia.org/wiki/Universidad_de_Texas_en_Austin


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6igura %.% structura del Acero

Propiedades del rafeno7

l Grafeno se es!era 4ue sea el material 4ue sustituya al silicio debido a su elevad"sima

conductividad el*ctrica. in embargo otra de sus caracter"sticas m3s destacables es su elevado

m%dulode =oung H. Iic/o m%dulo /ace referencia a la deformaci%n 4ue ad4uiere un material en

a4uella direcci%n en la 4ue se est3 a!licando una fuer5a es4uema 1 y 4ue da idea de la ca!acidad

de un material !ara so!ortar una determinada fuer5a sin 4ue se deforme de manera !ermanente. n

el caso del Grafeno recientemente se /a com!robado 4ue su m%dulo de =oung es incluso mayor 4ue

el del diamante. (iene un !unto de


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5

6igura %.0 Re!resentaci%n gr3fica donde al formar una esfera con Grafeno se obtiene un


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!

7os engranes /elicoidales tiene la ventaja de 4ue transmiten mas !otencia 4ue los engranes rectos y

tambi*n !ueden transmitir mayor velocidad son mas silenciosos y mas duraderos adem3s !ueden

transmitir el movimiento de ejes 4ue se corten. Ie sus inconvenientes se !uede decir 4ue se

desgastan m3s 4ue los engranes rectos son m3s caros de fabricar y necesitan generalmente mas

engrase 4ue los rectos.

8ngranes Rectos

7os engranajes cil"ndricos rectos son el ti!o de engranaje m3s sim!le y corriente 4ue e0iste. eutili5an generalmente !ara velocidades !e4ue8as y mediasM a grandes velocidades si no son

rectificados o /a sido corregido su tallado !roducen ruido cuyo nivel de!ende de la velocidad de giro

4ue tengan. ;orton Robert. 2-11

Planteamiento

9enta3as del rafeno.

s muy fle0ible

s trans!arente

Auto enfriamiento

+onductividad t*rmicayel*ctricaaltas.

lasticidad y dure5aelevadas.

'uy alta dure5a?2-- veces mayor 4ue la del acero casi igual a la del diamante.

Reacci%n 4u"mica con otras sustancias !ara !roducir com!uestos de diferentes !ro!iedades.

sto lo dota de gran !otencial de desarrollo.

o!orte de radiaci%n ioni5ante.

Gran ligere5a como lafibra de carbono !ero m3s fle0ible.

'enor efecto &oule? se calienta menos al conducir los electrones.

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Autoenfriamiento&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Conductividad_t%C3%A9rmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Conductividad_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Elasticidad_(mec%C3%A1nica_de_s%C3%B3lidos)http://es.wikipedia.org/wiki/Durezahttp://es.wikipedia.org/wiki/Durezahttp://es.wikipedia.org/wiki/Acerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Diamantehttp://es.wikipedia.org/wiki/Radiaci%C3%B3n_ionizantehttp://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_de_s%C3%B3lidos_deformableshttp://es.wikipedia.org/wiki/Fibra_de_carbonohttp://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_de_s%C3%B3lidos_deformableshttp://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Joulehttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Autoenfriamiento&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Conductividad_t%C3%A9rmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Conductividad_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Elasticidad_(mec%C3%A1nica_de_s%C3%B3lidos)http://es.wikipedia.org/wiki/Durezahttp://es.wikipedia.org/wiki/Durezahttp://es.wikipedia.org/wiki/Acerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Diamantehttp://es.wikipedia.org/wiki/Radiaci%C3%B3n_ionizantehttp://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_de_s%C3%B3lidos_deformableshttp://es.wikipedia.org/wiki/Fibra_de_carbonohttp://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_de_s%C3%B3lidos_deformableshttp://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Joule


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"

Para una misma tarea 4ue el silicio menor consumo de electricidad.

Generaci%n de electricidad al ser alcan5ado !or la lu5.

Ra5%n u!erficieFNolumen muy alto lo 4ue le otorga un buen futuro en el mercado de los

su!ercondensadores.

+uando una l3mina de Grafeno recibe algn da8o 4ue 4uiebra su estructura !roduciendo un

agujero consigue atraer 3tomos de carbono situados en las !ro0imidades !ara as" re!arar los

/uecos se auto re!ara.

!uinea$ 6rancisco. /%)

Pregunta general

e !odr3n fabricar engranes con Grafeno

Pregunta especifica.

Qu* ventajas obtendr"amos sobre los engranes de Acero

:b3etivos

eneral7+rear engranes de Grafeno !ara alcan5ar mayor eficiencia en las ma4uinas 4ue utilicen

engranes.

8spec;ficos7

1.E Iise8ar engranes de Grafeno.

2.E Bnvestigar si se !uede utili5ar en todo ti!o de ma4uinaria.

http://es.wikipedia.org/wiki/Siliciohttp://es.wikipedia.org/wiki/Luzhttp://es.wikipedia.org/wiki/Siliciohttp://es.wikipedia.org/wiki/Luz


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#

Hiptesis

n la ingenier"a mec3nica im!lementar el Grafeno ya 4ue con el tiem!o se est3n /aciendo mas

descubrimientos sobre las !ro!iedades de este material !or lo tanto se esta utili5ando en una mayor

diversidad de a!licaciones. (ratar de sustituir no solo los engranes tambi*n en otro ti!os de

elementos 4ue est*n sometidos a grandes esfuer5os.


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9

1esarrollo7

l Grafeno se !uede obtener de dos maneras en Placas o en Polvo. Iebido a su dure5a es muy

costoso ma4uinarlo ya 4ue es mas duro 4ue el diamante tambi*n seria un !roceso sumamente

costoso. e utili5ara un m*todo !arecido al de la elaboraci%n de com!onentes !or el m*todo demoldeo en el cual se fabrica un molde de la !ie5a deseada y se calienta el Acero /asta su !unto de


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1(

'ott Robert 2--6. (ablas ABB de Aceros al +arbono del libro? Iise8o de lementos de 'a4uinas.

)rap$eme Info * 2(13+ ,esearc$ of )rap$ene- de' siio eb %

$p%//.grap$ene&info.com/

;orton Robert 2-11.ngranes Rectos y $elicoidales del libro? Iise8o de 'a4uinas.

:im P/ili! 2--). Bnvestigaci%n y +iencia del sitio eb?

$p%//.inesigacion0ciencia.es/inesigacion&0&

ciencia/numeros/2((#/!/grafeno&1#(

Guinea


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1eformacin77a deformaci%n es el cambio en el tama8o o forma de un cuer!o debido a esfuer5os

internos!roducidos !or una o m3sfuer5as a!licadas sobre el mismo o la ocurrencia dedilataci%n

t*rmica.

1ure+a77a dure5a es la o!osici%n 4ue ofrecen los materiales a alteraciones como la !enetraci%n la

abrasi%n el rayado la cortadura las deformaciones !ermanentesM entre otras. Por ejem!lo? la madera

!uede rayarse con facilidad esto significa 4ue no tiene muc/a dure5a mientras 4ue el vidrio es

muc/o m3s dif"cil de rayar.

8lasticidad7n f"sica el t*rmino elasticidad designa la !ro!iedad mec3nica de ciertos materiales de

sufrir deformacionesreversibles cuando se encuentran sujetos a la acci%n de fuer5as e0teriores y de

recu!erar la forma original si estas fuer5as e0teriores se eliminan.

6le@ibilidad7 relaci%n entre los esfuer5os a!licados y los des!la5amientos obtenidos en un s%lido

deformable. Puede ser tambi*n referido a la ca!acidad de algunos materiales !ara deformarse y

retomar su forma original.

4ecanismo7e le llama mecanismo a la m34uina sim!le en un conjunto 4ue a trav*s de la

mec3nica de s%lidos resistentes elementos el3sticos unidos entre s" mediante diferentes ti!os de

uniones llamadas mecanismo.

Rectificacin7o!eraci%n consistente en corregir todas las im!erfecciones de naturale5a geom*trica

e0centricidad rugosidad etc. y !ara !ulir y lograr !ie5as con tolerancias del orden de las mil*simas

de mil"metro.

http://es.wikipedia.org/wiki/Esfuerzo_internohttp://es.wikipedia.org/wiki/Esfuerzo_internohttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerzahttp://es.wikipedia.org/wiki/Dilataci%C3%B3n_t%C3%A9rmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Dilataci%C3%B3n_t%C3%A9rmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Deformaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%B3lido_deformablehttp://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%B3lido_deformablehttp://es.wikipedia.org/wiki/Esfuerzo_internohttp://es.wikipedia.org/wiki/Esfuerzo_internohttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerzahttp://es.wikipedia.org/wiki/Dilataci%C3%B3n_t%C3%A9rmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Dilataci%C3%B3n_t%C3%A9rmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Deformaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%B3lido_deformablehttp://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%B3lido_deformable

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