I
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
LABORATORIO DE METALOGRAFÌA,
DESGASTE Y FALLA
Guía de
Prácticas
Desgaste y
Falla
Laboratorio de Desgaste y Falla
Desgaste y Falla
Periodo 2023-A
II
Guía de Prácticas Desgaste y Falla
Ing. Carlos Díaz
Jefe del Laboratorio
carlos.diaz@epn.edu.ec
Jefe de Laboratorio
metalografia@epn.edu.ec
Guía de Prácticas
Escuela Politécnica Nacional
Facultad de Ingeniería Mecánica
Laboratorio de Metalografía Desgaste y Falla
022976300 / 3010
Planta Baja del Ex ICB-Ed. 14
Varios Autores
Sexta edición 2023
Proceso: DC-6 Gestión de Prácticas
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DATOS GENERALES DEL LABORATORIO
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REVISIÓN N˚06
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CONTENIDO
PRESENTACIÓN DEL LABORATORIO DE METALOGRAFÍA DESGASTE Y FALLA
..................................................................................................................................... 4
PRÓLOGO ................................................................................................................... 5
EQUIPOS PRINCIPALES DEL LMDF .......................................................................... 6
NORMAS DE USO DEL LABORATORIO: ................................................................. 11
NORMAS DEL APRENDIZAJE PRÁCTICO: ............................................................. 13
PRÁCTICA 1: DEFECTOS EN LOS MATERIALES ................................................... 15
PRÁCTICA 2: CORROSIÓN GALVÁNICA ................................................................ 25
PRÁCTICA 3: ENSAYOS DE CORROSIÓN: EVALUACIÓN DEL ESPESOR DE
GALVANIZADO DE ZINC-ALUMINIO POR EL MÉTODO DE PÉRDIDA DE MASA
(ASTM A-90) Y POR MEDICIÓN MICROSCÓPICA (ASTM B-487) ........................... 34
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Presentación del Laboratorio de Metalografía Desgaste y Falla
El laboratorio de Metalografía, Desgaste y Falla de la Escuela Politécnica Nacional es
un laboratorio de carácter docente, prestación de servicio e investigativo, destinado a
realizar pruebas de materiales, ingeniería y consultoría; ofrece una amplia gama de
servicios incluyendo análisis de fallas, investigación de causas de corrosión, pruebas de
corrosión, análisis de materiales, ensayos de recubrimientos, en base a requerimientos
establecidos, en evaluaciones de conformidad, control de calidad, entre otros. Mediante
pruebas establecidas en normas nacionales e internacionales y/o procedimientos internos
del LMDF, con la utilización de equipos confiables y patrones de referencia trazables.
El Laboratorio de Metalografía, Desgaste y Falla de la Escuela Politécnica Nacional, tiene
como misión ser el soporte de la actividad académica, en temas de caracterización,
análisis de materiales metálicos y recubrimientos, a través de la capacitación teóricopráctica y prestación de servicios científico-técnicos a la comunidad politécnica y otras
poblaciones de interés institucional, así como también a empresas tanto nacionales e
internacionales, con la utilización de equipos que emiten resultados confiables y
profesionales especializados que trabajan con eficacia en la administración de los
recursos tanto propios como de los clientes y eficacia en los métodos de trabajo, sin
olvidar la calidad, respeto y trabajo en equipo; cuyos precios son competitivos en el
mercado, contribuyendo de esta manera a la transformación de la sociedad a través de
sus aportaciones e innovaciones científicas y tecnológicas.
El Laboratorio de Metalografía, Desgaste y Falla se convertirá 2024 en un referente
nacional en su área de análisis de materiales metálicos y recubrimientos, con la
acreditación del 30% de los ensayos correspondientes a su área de servicio, que
satisfagan las necesidades de las empresas nacionales e internacionales, con la emisión
de resultados confiables y garantizados pensando siempre en contribuir la satisfacción
del cliente y necesidades del país, así como también desarrollar proyectos científicotécnicos que contribuyan a la creación de folletos y/o publicaciones de impacto social,
llegando de esta manera a ser el laboratorio más confiable y líder en el Ecuador.
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Prólogo
En general los materiales han acompañado al desarrollo de los seres humanos, desde
la edad de piedra hasta la actualidad y están presentes en nuestro diario vivir. De
acuerdo a las propiedades mecánicas, químicas y físicas, así como de las necesidades
de la sociedad, estos han ido evolucionando periódicamente.
El desarrollo de materiales ha tenido y tiene una relación muy cercana con aspectos
sociales. Así, por ejemplo, muchos nuevos materiales se han generado, para cubrir una
necesidad específica, y lamentablemente se ha incrementado su desarrollo en
situaciones de conflicto armado entre países. En otro sentido, la fabricación y el
procesamiento de materiales son actividades que provocan preocupación social en
términos de las necesidades de ahorro y uso de energías renovables o en el ámbito de
la protección ambiental.
El proceso de enseñanza-aprendizaje de Materiales, en este contexto, también ha
evolucionado e incorpora nuevas herramientas y recursos para la docencia en la
conciencia de que el ingeniero del Siglo XXI tiene ante sí el reto de poseer un
conocimiento adecuado y actualizado de los principios que regulan y explican los
fenómenos y reacciones en que participan materiales, las formas de evaluar y medir sus
propiedades y las tecnologías disponibles para modificarlas y lograr mejorar así su
respuesta y desempeño, al menor costo, de forma cada vez más amigable con el medio
ambiente y con la búsqueda constante de incrementar su vida útil.
La presente guía reúne una serie de ensayos a través de los cuales se podrán conocer
y comprender fenómenos, así como familiarizarse con varios equipos, materiales e
insumos, por medio de los cuales se pueden evaluar y caracterizar materiales y
representan un punto de partida para que los estudiantes puedan profundizar en los
conceptos y en la interpretación de los resultados que arrojen dichos ensayos y pruebas.
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Equipos principales del LMDF

Corte
CORTADORA
Encargado de manejo de Equipo
LMDF-AP-E-14
Elevar el disco mediante la manivela de elevación hasta
que llegue al punto más alto.
INICIO
Colocar la muestra entre los elementos de fijación
(mordazas).
Fijar el espécimen y bajar el disco de corte a una posición
prudencial entre la disco y el espécimen
Encender el equipo oprimiendo el botón negro Start
que se encuentra ubicado en el panel de control.
Abrir la llave del refrigerante (agua)
Realizar pequeños avances del disco, mientras mueve el
equipo empujando y halando con firmeza, hasta que se
produzca el contacto entre disco y espécimen.
Una vez producido el contacto empezar a cortar el
espécimen empujando y halando de acuerdo a las
especificaciones requeridas
Después de terminar de cortar, levante el disco de corte
hasta el punto más alto.
Cierre la llave del refrigerante (agua).
Presione el boto rojo stop de parada, para finalizar la
operación
FIN
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
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Desbaste
DESBASTADORA
Encargado de manejo de Equipo
LMDF-AP-E-15
Verificar el estado y sujeción de la lija.
Verificar que la tapa de protección de la lija se encuentre
bien asegurada
INICIO
Prender la pulidora mediante los pulsadores On (negro) y
Off (rojo) y abrirla alimentación de agua, de tal manera
que ingrese al centro de la lija.
Colocar la probeta a desbastar sujetándolo de una
manera adecuada para no soltar el elemento
Rotar la probeta un ángulo de 90º cada 3 min
aproximadamente y realizar giros continuos con la
probeta sobre la lija.
Cuando la superficie en proceso de desbaste tenga el
acabado requerido detener el pulido.
Apagar el equipo y cerrar la llave de paso de agua
Limpiar el equipo y sus alrededores con el fin de que
quede en óptimo estado para su posterior
funcionamiento.
FIN
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
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Pulidoras
Equipo para preparacion y pulido de
muestras
Encargado de manejo de Equipo
LMDF-AP-E-21
Encender el equipo presionando el interruptor de
encendido ubicado en la parte posterior del equipo.
Ajustar la fuerza con la que el equipo va a trabajar.
INICIO
Colocar la lija o el paño en el plato que le corresponda,
para ser utilizado de acuerdo al requerimiento de la
probeta.
Bajar el cabezal, girando la manija hacia abajo para bajar
la unidad. Y girar el mango hacia abajo para bloquear la
cabeza en su posición
Ubicar las muestras en el porta muestras, previamente
preparadas con las dimensiones del porta muestras.
Seleccione la dirección de giro de los discos, presionando
el botón en el cual se desea la rotación.
En modo automático, el DOSIONE se iniciará
automáticamente
Ajustar las RPM de la amoladora / pulidora FORCIPOL-V,
con ayuda de los botones destinados para esta actividad,
con los cuales se puede ajustar las RPM des 50 hasta 600
RPM.
Ponga el interruptor de paso de agua en I para que el
agua pueda llegar a las llaves de agua.
Abrir la llave del agua para que se lubrique los platos y
Presionar "START" desde el cabezal FORCIMAT y
FORCIPOL
Cuando se termine el ciclo de trabajo del equipo, se debe
presionar "STOP", poner el interruptor de paso de agua
en 0 y cerrar las llaves de agua.
Extraer las muestras del porta muestras, colocar el
cabezal en su altura inicial, apagar el equipo,
limpiar y cubir el equipo con su respectivo protector.
FIN
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
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Microscopio Metalográfico
MICROSCOPIO METALOGRÁFICO MEIJI
Encargado de manejo de Equipo
LMDF-AA-E-11
Encender el microscopio del interruptor que se
encuentra en el lado inferior izquierdo.
INICIO
Encender la computadora y abrir el programa STREAM
BASIC
Escoger el porta muestra según la probeta a ser
observada y colocarla la probeta bajo el lente del
microscopio
Seleccionar el aumento al cual se desea observar 5X
(rojo), 10X (amarillo), 20X (verde), 50X (azul) y 100X
(blanco).
Gire el mando de control del brillo en el sentido de las
agujas del reloj para subir el voltaje e incrementar la
intensidad de la luz y poder ubicar la muestra
manipulando los controles de enfoque con ambas
manos.
Una vez enfocado tomar, las imágenes con el Programa
Stream Basic con el aumento adecuado.
Retirar la muestra, bajar la intensidad de la luz
Apagar el microscopio presionando el interruptor del
lado inferior izquierdo
FIN
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
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Durómetro
Durómetro HR-150
Encargado de manejo de Equipo
LMDF-AA-E-08
Verificar que el volante de carga se encuentre
descargado para manipular el equipo.
INICIO
Seleccionar la escala deseada girando la perilla del lado
derecho del durómetro en sentido horario. (Rockwell A,
B o C)
Colocar el indentador adecuado (HRA, HRB, HRC),
dependiendo de la escala, en el durómetro
Coloque el yunque de prueba de acuerdo al diámetro de
muestra.
Colocar la probeta sobre el yunque y proceda a girar el
volante de elevación hasta que la punta del indentador
establezca contacto con la muestra, y coloque la aguja
más larga (negra) en la posición C o B (cero).
Establecido dicho contacto, mover lentamente el volante
a velocidad constante, hasta que la aguja larga realice
tres vueltas y la ajuga corta apunte la marca roja.
Después de realizar los pasos previos se debe proceder a
aplicar la precarga, moviendo con cuidado el volante de
carga hacia adelante, hasta la posición limite.
Se regresa la manilla lateral lentamente a la marca de
descargando y se lee el valor de dureza en la escala del
marcador.
Se retira la muestra de la placa soporte del indentador,
girando previamente la manija en forma de cruz.
FIN
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Normas de Uso del Laboratorio:
Los estudiantes durante las prácticas de las asignaturas deben observar las siguientes
disposiciones:

Únicamente pueden realizar las prácticas de laboratorio los estudiantes que han
tomado los créditos respectivos al inicio de cada periodo de clases.

Pueden ingresar al laboratorio solo en el horario establecido para la práctica.

Ingresar puntualmente al laboratorio.

Guardar las prendas y los objetos personales en los sitios designados para esto.

Utilizar el equipo de seguridad de acuerdo con la práctica que van a realizar
(mandil, gafas de seguridad transparentes, guantes, entre otros). El uso de
mandil u overol y mascarilla es obligatorio para todas las prácticas.

El estudiante debe estar siempre atento a las indicaciones de sus docentes y
comenzar el trabajo sólo con la autorización del docente a cargo del Laboratorio.

Mantener un buen comportamiento durante el desarrollo de la práctica. El
estudiante será retirado por faltar a la disciplina o seguridad del laboratorio.

Cada grupo de trabajo es responsable del material y los equipos que se les
asignen. En caso de pérdida o daño, serán responsables para reponerlo.

Al finalizar cada sesión de práctica, el material, los equipos e instrumentos
asignados del laboratorio deben dejarse perfectamente limpios, ordenados y en
el caso de que sea necesario llenar las hojas de utilización que se encuentra en
los equipos.

En caso de detectar alguna anomalía durante el funcionamiento de cualquier
equipo e instrumento, se avisará al responsable del área del laboratorio.

No fumar, comer o beber dentro del laboratorio.

No se permitirá la utilización de equipos electrónicos a mas que el responsable
de la practica indique lo contrario.

El estudiante deberá realizar el 100% de las prácticas de laboratorio planificadas
durante el periodo académico. La carrera brindará las facilidades para que el
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estudiante recupere hasta el 20% de las prácticas de laboratorio; si no realiza el
100% de las prácticas de laboratorio, reprobará la asignatura.

Los estudiantes deben asistir obligatoria y puntualmente a los eventos de
evaluación y prácticas de laboratorio en las fechas establecidas; en caso de no
hacerlo, deberán presentar al profesor de la asignatura una solicitud para rendir
o cumplir con dichas actividades, adjuntando los documentos justificativos
debidamente certificados por la Unidad de Bienestar Estudiantil y Social, dentro
de los tres días laborables siguientes a la fecha de terminación del motivo que
impidió su asistencia1. Si la solicitud está debidamente justificada se la aprobará
y no existirá sanción. En caso de no justificar debidamente la inasistencia a la
práctica de laboratorio, el profesor negará la solicitud. Es obligación del profesor
fijar la fecha y hora para la realización de las referidas prácticas de laboratorio.
Las solicitudes presentadas fuera de este plazo serán negadas.

La recepción de los informes será 7 días después de haber realizado la práctica
en el mismo horario del laboratorio, caso contrario posterior a la fecha tendrá una
reducción del 10% del total de la nota por cada día laborable de retraso.

La evaluación de la práctica contemplará al menos 3 criterios los cuales son:
coloquio, informe y defensa.

Todo aquel informe copiado parcial o totalmente será sancionado con una
calificación de cero para los todos los estudiantes que se encuentren
involucrados.

Tanto las guías como los informes de prácticas deberán utilizar de preferencia
unidades del sistema internacional (S.I.).

Dependiendo del número de estudiantes, los informes podrán ser presentados
en forma individual o por grupos a criterio del profesor de laboratorio.

Estar siempre alerta a lo publicado en la cartelera y cumplir con las normas de
seguridad que cuenta el laboratorio.
1
Art 61 Reglamento del Sistema de Estudios de las Carreras de Formación Profesional y de Postgrado de la
Escuela Politécnica Nacional.
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
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En el caso de emergencia mantener la calma y salir ordenadamente del
laboratorio.

El laboratorio no es responsable por objetos olvidados dentro de sus
instalaciones.
Normas del aprendizaje práctico:

La sesión práctica es obligatoria para todos los estudiantes.

El estudiante que no asista a la sesión práctica, no podrá entregar el informe de
resultados de práctica.

Es responsabilidad del estudiante y del profesor registrar su práctica de acuerdo
con las indicaciones del técnico o responsable del laboratorio.

Cualquier inquietud o sugerencia debe dirigirse al profesor o al responsable del
laboratorio.

Las conclusiones realizadas por los estudiantes deben ser claras y concretas de
acuerdo a los temas tratados en cada clase.
Código de Ética de la EPN
La tradición y el prestigio de la Politécnica exigen que el comportamiento de sus
miembros se encuadre en el respeto mutuo, la honestidad, el apego a la verdad y el
compromiso con la institución.
Con tal antecedente, el presente Código de Ética define la norma de conducta de los
miembros de la Escuela Politécnica Nacional:
Respeto hacia sí mismo y hacia los demás

Fomentar la solidaridad entre los miembros de la comunidad.

Comportarse de manera recta, que afirme la autoestima y contribuya al
prestigio institucional, que sea ejemplo y referente para los demás.

Respetar a los demás y en particular la honra ajena y rechazar todo tipo de
acusaciones o denuncias infundadas
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
Respetar el pensamiento, visión y criterio ajenos.

Excluir toda forma de violencia y actitudes discriminatorias.

Apoyar un ambiente pluralista y respetuoso de las diferencias.

Convertir la puntualidad en norma de conducta

Evitar el consumo de bebidas alcohólicas, tabaco, substancias psicotrópicas
o estupefacientes.
Honestidad
 Hacer de la honestidad el principio básico de comportamiento en todos los
actos.

Actuar con justicia, probidad y diligencia.

Actuar de acuerdo a la conciencia, sin que presiones o aspiraciones
particulares vulneren los intereses institucionales.

Velar por el cumplimiento de las garantías, derechos y deberes de los
miembros de la Comunidad Politécnica

Tomar oportunamente las medidas correctivas necesarias para superar las
irregularidades que pudieren ocurrir.
Verdad

Hacer una mística de la prosecución de la verdad, tanto en la actividad
académica como en lo cotidiano.

Informar con transparencia y en forma completa.

Emitir mensajes con autenticidad, que no distorsionen eventos ni realidades
Compromiso con la institución
 Hacer una mística de la prosecución de la verdad, tanto en la actividad
académica como en lo cotidiano.

Informar con transparencia y en forma completa.

Emitir mensajes con autenticidad, que no distorsionen eventos ni realidades
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PRACTICA 1 DEFECTOS EN MATERIALES
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PRÁCTICA 1: Defectos en los materiales
1.
OBJETIVOS

Reconocer y clasificar diferentes tipos de discontinuidades según su tipo y según
el proceso de fabricación.

Indagar las causas de cada uno de las discontinuidades encontradas.
2. REVISIÓN TEÓRICA
2.1.
Análisis de defectos en los materiales
Parte del estudio de falla de un elemento es establecer los motivos o causas que
provocaron un desgaste excesivo o la fractura del mismo. Este estudio se denomina
“análisis fractográfico” o “defectología”. Unas de las causas de fallo pueden ser la
presencia de defectos en la fabricación de los materiales, de ahí la importancia de
analizar la homogeneidad del material. Durante la inspección, el inspector busca
discontinuidades en el objeto e identifica su naturaleza y tamaño. Entonces, esas
discontinuidades se evalúan de acuerdo con un criterio de aceptación para determinar
si se consideran o no defectos.
Una discontinuidad se define como una imperfección o interrupción en las
características físicas normales o estructurales de un objeto (fisuras, poros, falta de
homogeneidad, etc.). Por otra parte, un defecto se define como una imperfección que
por su naturaleza o su efecto acumulado inhabilita a un elemento a cumplir con las
normas mínimas de aceptación.
Debe quedar claro que una discontinuidad no es necesariamente un defecto. Cualquier
imperfección detectada por el inspector se llama una discontinuidad hasta que pueda
ser identificado y evaluado su efecto en el servicio de la pieza. Este procedimiento de
determinación si una discontinuidad es o no un defecto se lo realiza contrastando su
forma y tamaño con normas o estándares según el uso de la pieza.
A continuación, se presentan las discontinuidades más comunes según su proceso de
fabricación:
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2.1.1.
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Fundición
Juntas Frías
Las juntas frías ocurren por fusión incompleta entre dos extremos de material fundido
que convergen en un mismo punto pero que llegan con temperatura insuficiente para
que se dé una unión entre ellas en estado líquido. Las causas son:

Fluidez del metal líquido insuficiente

Temperatura de sobrecalentamiento insuficiente

Colado interrumpido o lento

Diseño del molde inadecuado, sección delgada sin alimentadores
Rechupes y Microrechupes
Se produce en la solidificación de los materiales por contracción en el cambio de estados
debido a la diferencia de densidades en estado líquido comparado a su estado sólido.
Por esto se puede producir una depresión en la superficie, subsuperficie o zonas críticas
de los elementos que demoran más en solidificar, como aristas o cambios de secciones.
Los rechupes tienen forma de un cono invertido en la superficie, también se pueden dar
dentro de la superficie cuando los frentes de solidificación provienen de las paredes y el
centro solidifica al último. Los microrechupes se producen cenca de los alimentadores
o en secciones grandes de solidificación.
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Grietas en Caliente
Ocurre generalmente en aleaciones cuando un material de bajo punto de fusión solidifica
después y cuando se contraen se producen grietas ya que el material circundante ya ha
solidificado. También pueden producirse en cambios de secciones, donde la sección
mayor demora más en solidificar, y al hacerlo se crean concentradores y una posterior
grieta.
Porosidad
Los poros son cavidades redondas de aire o gases atrapados en el material que se
encuentran en la superficie o cerca de ella. Pueden ser sopladuras que se deben al aire
que reacciona con el metal caliente o poros, que son gases atrapados que se producen
por la reacción de la temperatura con el aire en el momento de colar. La excesiva
humedad y las reacciones de las aleaciones fomentan la porosidad.
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Inclusiones
Son elementos ajenos al material fundido, de propiedades diferentes al material y forma
irregular. Generalmente son óxidos, sulfuros o silicatos que entran en la colada. Estos
pueden ser inclusiones de escoria, arena u otros metales. Las inclusiones actúan como
concentradores de esfuerzos, por lo que son perjudiciales.
Segregación
La segregación presenta diferencias en la composición del material (y por lo tanto en
sus propiedades mecánicas) causada por la concentración de algunos elementos de
aleación en secciones determinadas del elemento. Estas diferencias en la composición
pueden ser eliminadas en gran parte durante el trabajo en caliente o tratamientos
térmicos.
2.1.2.
Soldadura
Grietas Frías y Calientes
Las grietas frías son grietas superficiales o subsuperficiales inducidas por el hidrógeno
en el material de aporte. Se dan por presencia de humedad en el recubrimiento del
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electrodo, insuficiente protección gaseosa o contaminación del metal base con
hidrocarburos.
Por otro lado, las grietas en caliente ocurren a elevadas temperaturas en el material
base o en la zona afectada por el calor, se dan en aceros aleados o con elevado
contenido de azufre. Pueden ser:

Grietas de solidificación: son causadas por bajos puntos de fusión de los
constituyentes, como sulfitos, que se segregan y precipitan en la solidificación.
Pueden darse en la línea media o en el cráter.

Grietas en la ZAC: se dan posterior a la fusión del material base y debido a un
enfriamiento brusco se inician grietas en los bordes de grano, debido a su
pequeño tamaño.
Falta de Fusión
La falta de fusión es la incapacidad del metal de aporte para fundir el metal base
adyacente (o metal de aporte del paso anterior). Esto ocurre normalmente cuando se
suelda planchas de gran espesor que podrían disipar el calor rápidamente,
especialmente cuando se está a una temperatura relativamente baja antes de la
soldadura. La falta de fusión se ve a menudo en el primer pase.
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Falta de Penetración
La falta de penetración (menor que la especificada) del metal de aporte tiene lugar en
la raíz de la junta. Esto se debe principalmente a los parámetros de soldadura
inadecuados como; bajo amperaje, electrodos de gran tamaño o ángulo incorrecto, alta
velocidad de avance, o inadecuada limpieza superficial.
Porosidad
La porosidad son pequeñas cavidades u orificios, que en su mayoría tienen forma
esférica, y se encuentran en la superficie o subsuperficie de la soldadura. La porosidad
se produce cuando algunos constituyentes del metal fundido generan gases que quedan
atrapados en el metal a medida que se solidifica. También se deben a excesiva
humedad o mal recubrimiento al soldar.
Inclusiones
Las inclusiones se refieren a la presencia de algún material, que no se supone que deba
estar presente en el metal de aporte. Pueden ser inclusiones de escoria, de tungsteno
(TIG) u óxidos.
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Mordeduras
Es una reducción en el espesor del metal de base en el borde de la soldadura. Esto es
causado por un charco de soldadura fundida de gran tamaño que puede resultar por
exceso de amperaje o electrodo de gran tamaño.
Sobremonta Excesiva
La sobremonta es un concentrador de tensiones y, además, un exceso de ésta aumenta
las tensiones residuales, presentes en cualquier soldadura, debido al aporte sobrante.
2.1.3. Conformado Sin Arranque De Viruta
Sobremonta
Esta discontinuidad se presenta cuando existe material que sobresale a una forma
propia establecida.
Grietas
Son producidas cuando la temperatura de forja es muy baja.
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Costras
Este tipo de discontinuidades se da cuando el martinete de forja tiene restos de material
o impurezas, provocando la unión de estos a la pieza de trabajo.
Desalineamiento
Como su nombre lo indica, se generan por el mal alineamiento del material, produciendo
dos lugares propensos a la falla.
3. MATERIALES Y/O EQUIPOS NECESARIOS
 Elementos o Probetas
 Calibrador Pie de Rey
 Lupa
 Cámara de fotos o celular
4. DESARROLLO DE LA PRACTICA
Para realizar el examen metalográfico, es necesario aplicar el siguiente método.
•Tomar cada uno de los elementos entregados.
•Observar e identificar el o los defectos presentes en cada uno de los
elementos o probetas.
•Con el calibrador, tomar medidas de los defectos.
•Con la cámara de fotos o el celular, capturar los defectos presentes en
los elementos o probetas
Figura 1. 1. Procedimiento para analizar los defectos en materiales.
Fuente: Propia
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PRACTICA 1 DEFECTOS EN MATERIALES
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5. PREPARATORIO (Máximo dos páginas)
1. Consultar que son los rechupes, las sopladuras en fundiciones y como se
originan cada una de ellas.
2. Consultar que son las mordeduras, las inclusiones en soldadura y como se
originan cada una de ellas.
3. Consultar que son la sobremonta, las grietas en conformado sin arranque de
viruta y como se originan cada una de ellas.
6. RESULTADOS
Muestra
¿Qué tipo de
material es?
¿Qué tipo de defectos
presenta ?
1
2
…
…
7. ACTIVIDADES POR DESARROLLAR (Máximo 4 páginas/2 hojas)
1. Tema.
2. Objetivos (los mismos de la práctica y uno desarrollado por el estudiante y/o
grupo)
3. Resultados Obtenidos

Enlistar e indicar las discontinuidades encontradas en la(s) probeta(s) o
elemento(s) analizado(s) (adjuntar fotos)
4. Análisis de resultados

¿Por qué se generaron cada uno de los defectos encontrados?
5. Aplicaciones Industriales

¿Consultar soluciones para prevenir o para evitar la formación de las
discontinuidades encontradas?

¿Consultar cómo se podría saber si las discontinuidades encontradas
son defectos? Basarse en una norma y liste cada una de las condiciones
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que determinara si se acepta o no el material en función de las
discontinuidades detectadas
6. Conclusiones y recomendaciones
Elaborar las conclusiones y comentarios de acuerdo con el estudio que se realizó
colocar el nombre del estudiante en el caso de que la práctica se realice en
grupo.
7. Bibliografía consultada
8. REFERENCIAS
[1] API, Estándar 1104 “Soldadura de tuberías o instalaciones relacionadas”, 2005
[2] ASM, Metals Handbook. Vol. 11:” Failure Analysis and Prevention”
[3] Rescatado de https://metfusion.com
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PRÁCTICA 2: Corrosión Galvánica
1.
2.
OBJETIVOS

Conocer los principios básicos de la corrosión.

Identificar las reacciones de oxidación/reducción

Elaborar serie galvánica
REVISIÓN TEÓRICA
2.1
Generalidades De La Corrosión
La corrosión es el deterioro gradual de un material, usualmente metal, por una reacción
química con su medio ambiente, esto es, una reacción electroquímica de oxidación de
un metal con un oxidante como el oxígeno.
La corrosión puede además ocurrir en otros tipos de materiales tales como: cerámicos
o polímeros, aunque en este contexto el termino degradación es más común. La
corrosión degrada las propiedades útiles de materiales y estructuras incluyendo:
resistencia mecánica, dureza, tenacidad, límite de fluencia, etc.
La oxidación es la formación de óxidos o sales del metal original, un ejemplo muy bien
conocido es la oxidación del hierro el cual es un tipo de corrosión electroquímica. La
corrosión un proceso de oxidación, se convierte en un proceso inevitable ya que todos
los metales tienden a buscar su estado de menor energía.
Debido a que el acero es el material con mayor injerencia dentro de la industria, se
distinguen las etapas por las que este material atraviesa durante un proceso fabricación.

Para la fabricación del acero, en el alto horno se utiliza el mineral Fe2O3

Cuando Fe2O3 se encuentra con el CO (coque más O2) reacciona formando así
Fe3O4 y CO2 el cual sigue su camino hacia los recuperadores.

Fe3O4 al continuar descendiendo por el alto horno, reacciona con el CO
formando así el óxido (FeO) más CO2 que igualmente va hacia los
recuperadores.

FeO se combina con CO formando Fe líquido más CO2.
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
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El Fe líquido reacciona con C formando una solución líquida que en la industria
es conocido como arrabio.

El arrabio debe ser insuflado con oxígeno reacciona formando así acero.
De acuerdo a esta descripción se puede establecer que el estado más crítico de la
corrosión del acero es cuando se forma el Fe2O3
La mayoría de los elementos utilizados en la industria, pasan por una serie de procesos,
los cuales entregan energía (energía de libre de Gibbs) para poder transformarlos, lo
que a su vez hace que el elemento o producto obtenido sea más propenso a la corrosión.
Un ejemplo de esto, es cuando un material que ha pasado por un proceso de soldadura,
la probabilidad de corrosión es mayor en el área del cordón que en el metal base, lo
mismo ocurre para elementos que han sido trabajados en frío, en zonas determinadas.
Es importante conocer que cuando un metal se corroe, su espesor puede disminuir de
modo uniforme o local; esto altera la confiabilidad de cualquier componente o estructura
que utiliza el metal.
Los principios básicos de la corrosión son:

Todos los metales siempre tienden a regresar a su forma mineral.

Corrosión electroquímica (celda galvánica)
2.2 Corrosión Galvánica
La corrosión galvánica es un tipo de corrosión, pero a la vez un mecanismo mediante el
cual se generan la gran mayoría de los diferentes tipos de corrosión.
Para que se produzca la corrosión es necesaria la presencia de cuatro condiciones
básicas que son:
1. Ánodo
2. Cátodo
3. Ruta metálica
4. Electrolito
Para impedir la corrosión, basta con eliminar uno de estos cuatro elementos.
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Celda Galvánica
Es una celda en la cual el cambio químico es la fuente de energía eléctrica. Esto
usualmente consiste de dos conductores disímiles en contacto con la presencia de un
electrolito, o también puede obtenerse de conductores similares en contacto con
electrolitos diferentes.
Fig. 2.1 Celda galvánica o electroquímica
Ánodo. Es el electrodo en el cual, o a través del cual, la corriente positiva pasa hacia el
electrolito. Sobre este material ocurre la oxidación (se corroe). El metal de se disuelve
en el electrolito.
Cátodo. Es el electrodo que recibe la corriente positiva proveniente del electrolito, en
este caso existirá una reducción. El metal capta electrones.
Electrolito. Sustancia química o mezcla (conductor iónico) usualmente líquida, que
transporta corriente eléctrica.
Ruta metálica. La ruta metálica conduce los electrones de los sitios anódicos a los sitios
catódicos.
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2.3 Tipos De Corrosión
La corrosión puede ser clasificada en formas de corrosión que se caracterizan y
diferencian unas de otras por su apariencia, formas de generarse y a menudo esto se
combina con las condiciones en las que los elementos trabajan.
Poder identificar los tipos de corrosión permite tomar decisiones más certeras en cuanto
a la reparación y prevención de la misma, ya que esta puede ocasionar grandes
pérdidas económicas, contaminación ambiental y fallas que pueden atentar contra la
seguridad operativa y personal.
Corrosión Generalizada
El ataque uniforme resulta de la acción local de una celda de corrosión, que posee
múltiples ánodos y cátodos operando sobre la superficie del metal por algún tiempo. Las
áreas anódicas y catódicas continúan su movimiento por sobre la superficie, dando
como resultado una corrosión uniforme. Este tipo de corrosión con frecuencia resulta
por la exposición a la atmosfera (especialmente en medioambientes con contaminación
industrial), salmuera, agua dulce, agua de mar o a la exposición de suelos y químicos.
Corrosión por picadura (Pitting)
La corrosión por picadura es un tipo de corrosión localizada que ocurre en defectos
microscópicos localizados sobre la superficie del metal. La picadura se desarrolla
cuando el ánodo o el área corroída es pequeña con relación al cátodo o área protegida,
por ejemplo, la corrosión puede ocurrir cuando grandes áreas de la superficie están
cubiertas por depósitos de fábrica, recubrimientos aplicados o depósitos de varios tipos,
donde al romperse pierde la continuidad del recubrimiento protector. Las picaduras
pueden desarrollarse al desnudo, en metales con superficies limpias, debido a las
irregularidades físicas y químicas en la estructura del metal. Condiciones disímiles en la
superficie del metal puede crear también condiciones para promover la corrosión, Figura
2.2 y 2.3.
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Figura 2.2. Corrosión por picadura
Figura 2.3 Varias formas de picaduras
La cantidad de picaduras y su tamaño varían de acuerdo al material e incluso varían de
una zona a otra existente en el material.
Los métodos utilizados como protección para este tipo de corrosión son de protección
catódica y con corrientes impresas. Pero si el proceso ya se está llevando a cabo es
conveniente secar el electrolito y así detener la corrosión.
Corrosión por hendidura, solapada o tapada
La corrosión solapada (Figura 2.4) es la producida en la región de contacto de metalmetal o metal-no metal. Esto puede ocurrir en arandelas, bajo fauna marina, granos de
arena, bajo las películas de recubrimiento y en depósitos formados bajo las juntas
roscadas.
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Figura 2.4. Corrosión por hendidura
Corrosión bajo tensión
Como su nombre lo indica este tipo de corrosión se produce debido a la existencia de
esfuerzos de tensión ya sean externos (por diseño u operación) o internos.
Los esfuerzos internos se producen durante los procesos de fabricación en frío. Mientras
que los esfuerzos externos pueden ser por cargas externas aplicadas.
Se caracteriza por:

La formación (por picadura) de fisuras en cuyos extremos presentan
ramificaciones.

La fisura principal es perpendicular a los esfuerzos mientras que las secundarias
(ramificaciones) se forman en dirección de los mismos.

Su verificación se la realiza con ayuda de un análisis metalográfico.
Figura 2.5. Corrosión bajo tensión
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Una manera de evitar este tipo de corrosión es mediante recocidos de alivio de
esfuerzos.
Corrosión Intergranular
La corrosión intergranular es el ataque preferencial en, o adyacente a las fronteras de
grano de un metal. Ocurre cuando los límites de grano, o las áreas directamente
adyacentes a las fronteras de grano, son anódicas respecto a los granos circundantes.
Las fronteras de grano pueden ser anódicas hacia el material circundante por medio de
muchos mecanismos. Pueden ser anódicas debido a diferencias en los niveles de
impurezas entere los granos y los límites de grano.
Figura 2.6. Corrosión Intergranular
Las fronteras de grano, o áreas adyacentes, pueden ser anódicas debido a la formación
de precipitados producto de un tratamiento térmico inadecuado.
Una manera de evitar este tipo de corrosión es secando el electrolito o realizado un
recocido de homogenización genere una disminución en el tamaño de grano y a la vez
difundir el elemento hacia el interior del grano.
3. MATERIALES Y/O EQUIPOS NECESARIOS
 Multímetro, lagartos
 Probetas, aluminio, cobre, plomo, acero inoxidable, fundición, latón, estaño,
acero al carbono.
 Vaso de precipitación
 Solución salina al 5% / ácido cítrico
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4. DESARROLLO DE LA PRACTICA
Para realizar la práctica, es necesario aplicar el siguiente método.
•Reconocer el equipo de medición, escalas de medición.
•Reconocer cada una de las probetas a ensayar.
•Seleccionar dos probetas y sujetarlas con los lagartos.
•Sumergir las probetas en la solución salina, evitando hacer contacto
entre ellas.
•Identificar ánodo, cátodo, electrolito y ruta metálica.
s
•Establecer la función del electrolito.
Figura 2.7. Procedimiento para realizar la práctica.
Fuente: Propia
Nota: Si el multímetro se conecta en forma tal que el terminal positivo esté conectado al metal más noble
y el terminal negativo al metal más activo, la lectura será positiva.
5. PREPARATORIO (Máximo dos páginas)
1. Consultar cual es la diferencia entre oxidación y corrosión, y cite dos ejemplos
de corrosión.
2. Consultar que es una celda galvánica, y a que se le llama ánodo de sacrificio.
3. Consultar los factores que influyen en la velocidad de corrosión.
6. RESULTADOS
Medición
1
2
….
Ánodo
Cátodo
Diferencia de potencial
(V)
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7. ACTIVIDADES POR DESARROLLAR (Máximo 4 páginas/2 hojas)
1. Tema
2. Objetivos (los mismos de la práctica y uno desarrollado por el estudiante y/o
grupo)
3. Resultados obtenidos

Identificar las reacciones que ocurren al momento de establecer una celda
galvánica.

Ordenar las probetas desde el más anódico hasta el más catódico
4. Análisis de Resultados

¿Qué tipo de reacción tiene lugar en el ánodo y porqué recibe ese nombre?

¿A qué se debe la diferencia de potencial entre las diferentes probetas?
5. Preguntas

Cite formas prácticas para el uso de la serie galvánica obtenida.

Buscar información referente de corrosión en caliente, corrosión selectiva
del latón y del hierro fundido, corrosión filiforme y corrosión microbiológica.
6. Conclusiones y recomendaciones
7. Bibliografía.
8. REFERENCIAS
[1] NACE, Cathodic Protection Tester, NACE INTERNATIONAL, 2000
[2] VERA, M., MONTINEL, G., STOPELLO, M., & GIMENÉZ, L; “Aprendiendo
electroquímica. Un estudio comparativo” Avances en Ciencias e Ingeniería, (2010).
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PRÁCTICA 3: ENSAYOS DE CORROSIÓN: EVALUACIÓN DEL ESPESOR DE
GALVANIZADO DE ZINC-ALUMINIO POR EL MÉTODO DE PÉRDIDA DE MASA
(ASTM A-90) Y POR MEDICIÓN MICROSCÓPICA (ASTM B-487)
1. OBJETIVOS

Determinar la masa del recubrimiento de zinc en probetas normalizadas de acero
o hierro de acuerdo con la norma ASTM A-90.

Determinar el espesor de la capa recubrimiento de zinc utilizando un microscopio
metalográfico en base a la norma ASTM B-487.
2. REVISIÓN TEÓRICA
2.1 Procesos de corrosión
La corrosión es una reacción oxidante en la cual el ánodo se corroe en una celda
electroquímica. Existen cuatro componentes necesarios para iniciar la corrosión. Un
ambiente agresivo (electrolito), un cátodo, un ánodo y un medio por el cual puedan fluir
electrones (ruta metálica) entre el ánodo y el cátodo.
Es de interés ingenieril proteger un elemento mecánico del ataque medio ambiental para
prolongar su vida útil y prevenir su falla. Los métodos de protección se basan en la
eliminación de uno de los componentes necesarios para iniciar la reacción
electroquímica.
Un método de protección consiste en recubrir el elemento mecánico con una delgada
capa compuesta de otro material con mejor resistencia al medio, en el cual el elemento
cumplirá su función. Los recubrimientos imponen una barrera entre el metal (que se
desea proteger) y el medio ambiente, algunos recubrimientos metálicos también actúan
como protección catódica.
2.1.1 Galvanizado
El galvanizado es un tipo de protección en la cual el elemento que se desea proteger es
recubierto con zinc o una aleación de aluminio-zinc por un proceso de inmersión en
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caliente o por electrodeposición electrolítica, estos procesos son inherentemente
simples, lo que brinda una ventaja distintiva en contraste con otros métodos de
protección contra la corrosión.
En el primero proceso, el zinc funciona como una barrera que separa el material que se
desea proteger del oxígeno y la humedad del medio ambiente, durante este proceso las
piezas de acero se sumergen en zinc fundido. La reacción térmica entre el hierro y el
zinc produce una capa de zinc sólido que se adhiere permanentemente al material base,
esta capa de zinc puede tener entre 50 y 300 µm.
El segundo mecanismo es por protección galvánica que protege al elemento incluso
cuando el recubrimiento se ha desgastado. Para que se pueda dar la protección
galvánica el zinc debe ser electroquímicamente más activo que el material del elemento
que se desea proteger. La protección galvánica se da siempre que el metal esté en
contacto con el zinc.
Debido a que existe pérdida de recubrimiento, es necesario especificar la cantidad
(masa) o el espesor de la capa de zinc presente en los elementos. Esto es muy común
cuando se utilizan láminas de acero galvanizado en aplicaciones específicas.
2.2
Métodos de medición de espesor
Método Gravimétrico o Decapado
Este método de prueba permite determinar el peso [masa] del recubrimiento sobre
láminas, alambres y otros artículos de hierro o acero en los que el recubrimiento es zinc
o aluminio-zinc. Este método consiste en someter una muestra, a la acción de un
reactivo con el fin de eliminarlo de manera acelerada (decapado), tal como se puede ver
en la figura 2.1, y así relacionar esta pérdida de masa.
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Figura 3.1. Decapado de alambres galvanizados.
Fuente: Propia
Los reactivos que pueden ser utilizados en este método son:

Ácido Clorhídrico en solución con Cloruro de Antimonio III

Ácido Clorhídrico al 50% + agua reactiva

Ácido Sulfúrico al 25% + agua reactiva
El agua utilizada para preparar soluciones químicas debe ser agua reactiva según lo
definido por el Tipo IV de la Norma ASTM D1193
Método corte micrográfico.
Este método cosiste en realizar un corte transversal a la superficie significativa de la
muestra, luego se prepara la sección trasversal por medio de técnicas adecuadas de
esmerilado, pulido y/o ataque químico en el caso de que el elemento lo requiera. La
preparación de la muestra a evaluar deberá hacerse de tal manera que la superficie en
análisis sea lo más perpendicular posible a la superficie del recubrimiento para disminuir
el porcentaje de error inherente a este método. Finalmente, se procede a la medición
del espesor de recubrimiento en determinados puntos tal como se puede observar en la
figura 3.2.
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Figura 3.2. Medición de espesor corte micrográfico.
Fuente: Propia
3. MATERIALES Y/O EQUIPOS NECESARIOS
3.1 Evaluación por pérdida de masa
 Probeta de acero galvanizado
 Recipiente
 Pinzas
 Guantes de nitrilo
 Solución Ácido Clorhídrico + agua destilada
 Balanza con apreciación de 0.01 g
3.2 Medición del espesor con el microscopio metalográfico
 Probeta de acero galvanizado
 Insumos para realizar el montaje y desbaste fino a la muestra
 Microscopio metalográfico
4. DESARROLLO DE LA PRACTICA
4.1 Evaluación por pérdida de masa
Para realizar la práctica, es necesario aplicar el siguiente método
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•Extraer las probetas.
•Limpiar y lavar las probetas con jabón, enjaguar utilizando agua y alcohol, posterior
secarlas.
•Registrar el peso de las porbetas en la balanza de precisión de 0.01g.
•Sumergir las probeta en la solución preparada (Ácido Clorhidrico + agua destilada).
•Las probetas deben permanecer sumergidas hasta que ya no se observe burbujeo
(evolución del hidrógeno) normalmente esto toma entre 15 a 60 segundos.
•Sacar las probetas, lavar las probetas con jabón, enjaguar utilizando agua y alcohol,
posterior secarlas.
•Registrar el peso final
Figura 3.3. Procedimiento para realizar el decapado.
Fuente: Propia
4.2 Medición del espesor utilizando el microscopio óptico
Para realizar la práctica, es necesario aplicar el siguiente método
•Extraer las probetas.
•Preparar las probetas en base a la norma ASTM E3 (Preparación metaligráfica)
•Desbaste fino: lija 240, 320, 400, 600, 1000.
• Enjaguar las probetas utilizando agua y alcohol,
posterior secarlas.
•Colocar las probetas en el microscopio y tomar
una fotografía del recubrimiento
Figura 3.4. Procedimiento para realizar medición de espesor.
Fuente: Propia
5. PREPARATORIO (Máximo dos páginas)
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
Consultar los procesos de galvanizado existentes, y detallar el proceso de
galvanizado en caliente.

6.
Consultar como se evalúa el galvanizado en los productos: varillas y placas.
RESULTADOS
Evaluación por pérdida de masa
Muestra
1
Dimensiones
Masa inicial
Masa final
2
Medición del espesor con el microscopio metalográfico
Muestra
1
Dimensiones
2
7. ACTIVIDADES POR DESARROLLAR (Máximo 4 páginas/2 hojas)
1. Tema.
2. Objetivos (los mismos de la práctica)
3. Resultados Obtenidos
4. Resultados Calculados
 Determinación de la masa (g/m2) de lámina de acero de acuerdo a la
norma ASTM A90
 Con la ayuda de un Software medir el espesor de galvanizado en la
fotografía adquirida en el microscopio.
5. Análisis de resultados

Comparar el resultado obtenido mediante la determinación de la masa de
recubrimiento con el resultado obtenido por medición directaen el
microscopio (ventajas y desventajas de cada procedimiento).
6. Preguntas
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 Indique qué norma considera mejor para evaluar el recubrimiento de Zinc
en un elemento.
 Cómo se puede mejorar el procedimiento de forma en la que los
resultados sean más precisos.
 Indique otros métodos que permitan evaluar recubrimientos.
7. Conclusiones y Recomendaciones
8. Bibliografía.
8. REFERENCIAS
[1] Rescatado de https://galvanizeit.org
[2] ASTM B487-20 Método de prueba estándar para medir el espesor del recubrimiento de metal
y óxido mediante el examen microscópico de la sección transversal
[3] ASTM A90/A90M-21 Método de prueba estándar para el peso (masa) del revestimiento en
artículos de hierro y acero con revestimientos de zinc o aleaciones de zinc.