TEMA 1 ENSAYOS ES EL TEMARIO DE SEGUNDO DE BACHILLERATO DE TECNOLOGIA INDUSTRIAL ii

1. Subdirección General de Aprendizaje a lo largo de la vida
CIDEAD Centro para la Innovación y Desarrollo
de la Educación a Distancia
1. Propiedades y ensayos de materiales
2. Aleaciones. Diagramas de equilibrio
3. Máquinas térmicas (I). Circuitos frigoríficos
4. Máquinas térmicas (II). Motores térmicos
5. Motores eléctricos
6. Circuitos neumáticos y electroneumáticos
7. Automatización neumática y sistemas oleohidráulicos
8. Sistemas de control
9. Circuitos lógicos combinacionales
10. Circuitos lógicos secuenciales
UNIDADES
Introducción
Solucionario
Glosario
Anexos
1. Principios y magnitudes de la mecánica de fluidos
2. Compresores
3. Dispositivos de control
4. Dispositivos auxiliares
5. Circuitos neumáticos e hidráulicos característicos
Bibliografía
Créditos
B
a
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hillerato
a dist
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Tecnología Industrial II
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DIRECCIÓN GENERAL
DE FORMACIÓN PROFESIONAL
GOBIERNO
DE ESPAÑA
MINISTERIO
DE EDUCACIÓN, CULTURA
Y DEPORTE
Bachillerato a distancia

2. Catálogo de publicaciones del Ministerio: www.mecd.gob.es
Catálogo general de publicaciones oficiales: publicacionesoficiales.boe.es
Autores
Valentín Carpintero Rodríguez
Antonio Lomba Baz
José Antonio López Álvarez
Dirección y coordinación editorial
Juan Antonio Olmedo González
Revisión técnica
Ricardo García Muñoz
EmilioToledano del Moral
Ilustraciones
José Alberto Escobar Rodríguez
Mª Luisa Bermejo López
Antonio Lomba Baz
Valentín Carpintero Rodríguez
José Antonio López Álvarez
Antonio Ameijeiras Sánchez
Animaciones
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Programas informáticos:
Crocclip, por cortesía de Crocodile Clips Ltd.
Fluidsim, por cortesía de Festo España.
Tratamiento electrónico
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Y DEPORTE
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Subdirección General de Aprendizaje a lo largo de la vida
Edita:
© SECRETARÍA GENERALTÉCNICA
Subdirección General
de Documentación y Publicaciones
Edición: 2013
NIPO: 030-13-229-5
ISBN: 978-84-369-5508-8

3. 321
Acero.Aleación de Hierro y Carbono en la que el porcentaje de carbono
está entre el 0,1 y 1,76%
Acritud. Se dice que un metal tiene acritud cuando pierde su ductilidad
y maleabilidad y se vuelve frágil.
Aerogenerador. Máquina rotativa formada por unas palas de gran
tamaño conectadas al eje de un alternador, que al girar convierte la
energía mecánica del viento en energía eléctrica.
Álabe. Pala que tiene una forma curva para recibir mejor el impulso
del gas o del vapor e impulsar el movimiento de una turbina.Al conjunto
de todos los álabes se le denomina rodete.
Aletas refrigeradoras. Sirven como superficie secundaria absorbedora
de calor y tienen por efecto aumentar el área intercambiadora de
calor, con lo que mejora la eficiencia de enfriamiento de aire u otros
gases.
Alternador. Generador eléctrico que produce corriente alterna. Funciona
haciendo girar un material conductor en el interior de un campo
magnético e induciendo de esa forma una corriente eléctrica a través
de él.
Aprehensores. Útiles tipo pinzas que pueden coger o sujetar.
Arco eléctrico. Cortocircuito que se produce cuando existe una
diferencia de potencial eléctrico muy elevada entre dos electrodos
que se encuentran muy próximos; el aire se convierte entonces en
conductor de la electricidad provocando una chispa o descarga.
Biunívoca. Es una correspondencia en la que cada elemento del
conjunto origen está relacionado con una solo elemento del conjunto
imagen y cada elemento del conjunto imagen está relacionado con
un solo elemento del conjunto origen.
Bus. Conjunto de líneas (cables) utilizado para la transmisión de
datos entre los componentes de un sistema informático. Un bus es
en esencia una ruta compartida que conecta diferentes partes del
sistema como el microprocesador, la controladora de unidad de disco,
la memoria y los puertos de entrada/salida, permitiéndoles transmitir
información entre ellos.
Capas cilíndricas coaxiales. Son superficies cilíndricas que comparten
el mismo eje axial o longitudinal.
Carreras de un cilindro. Son los dos movimientos que describe el
pistón dentro de un cilindro. La carrera de avance es el desplazamiento
del pistón desde la posición de máximo retroceso a la posición de
máximo avance, donde el vástago sale hasta alcanzar su máxima
longitud. La carrera de retroceso es el desplazamiento inverso, donde
el vástago entra hasta alcanzar su longitud de salida mínima.
Cascada (conexión en). Dos dispositivos están conectados en
cascada, si los terminales de salida del primero son los terminales
de entrada del segundo.
CMOS. Acrónimo de la expresión en inglés Complementary Metal
Oxide Semiconductor. Tecnología de fabricación de circuitos integrados
que requiere un mínimo consumo eléctrico. Su bajo consumo de energía
lo hace atractivo para operar en máquinas operadas por baterías y
es común encontrarlos en microcomputadores portátiles.
Compresor centrífugo. Tipo de compresor en el cual la compresión
del fluido se consigue aumentando su velocidad, para convertir su
energía cinética en energía potencial elástica.
Compresor rotativo. Tipo de máquina cuyo funcionamiento se basa
en comprimir el fluido para reducir su volumen, haciendo disminuir,
mediante el giro de un elemento excéntrico, el espacio en el que está
confinado. El ejemplo más característico de este tipo de compresor
es el de paletas.
Concentración eutéctica. Es aquella para la cual la temperatura a
la que se produce el cambio de estado (solidificación o licuefacción)
de una mezcla de dos componentes es la más baja posible, es decir,
que no es posible reducirla más incrementando la concentración de
ninguno de los componentes.
Configuración electrónica. Es la forma en la que los electrones se
organizan en un átomo, estructurados por orbitales, cada uno de los
cuales solo puede llegar a tener un determinado número máximo de
electrones.
Contactor o relé de potencia. Componente electromecánico dotado
de una bobina que tiene por objetivo establecer o interrumpir el paso
de corriente del circuito de potencia. Si controla el circuito de mando
se denomina relé.
Corriente parásita. Corriente inducida en una máquina eléctrica debido
a la interacción entre electricidad y magnetismo que provoca pérdidas
de potencia. Se denomina también corriente de Foucault.
Cortocircuito. Cuando un circuito alimentado con una tensión eléctrica
se cierra con una resistencia muy pequeña, la intensidad que circula
es muy elevada y se dice que ocurre un accidente de cortocircuito.
Cuproníquel. Aleación de cobre y níquel de color plateada que no
se corroe con el agua del mar. Tiene muchas aplicaciones; una de
las más comunes es la fabricación de monedas. Existen algunas
aleaciones comerciales de cobre y níquel como el Constantán y el
Monel.
Detonación. Combustión brusca del combustible antes de que se
produzca la chispa en un motor tipo Otto, lo cual se traduce en una
pequeña explosión que daña el motor. Se conoce también como picado
del motor.
Devanado. En una máquina eléctrica, hilo de cobre enrollado alrededor
de los componentes ferromagnéticos de la máquina por el que pasa
corriente eléctrica.
Dígito. Cada una de las cifras que componen un número en un sistema
determinado. En el sistema decimal son diez: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 y
9. En el sistema binario son dos: 0 y 1.
Domótica. Conjunto de sistemas capaces de automatizar una vivienda,
aportando servicios de gestión energética, seguridad, bienestar y
comunicación, y que pueden estar integrados por medio de redes de
comunicación.
Durómetro. Aparato que se emplea para medir la dureza de los
materiales.
E/S. Entrada/Salida.
Ecuación característica. Denominador de la función de transferencia
de un sistema de control. Se trata de una función polinómica cuyos
polos o raíces nos dan una idea de la estabilidad del sistema.
Efecto Doppler. Variación de frecuencia que experimenta una onda
al reflejarse contra un objeto en movimiento. Si el objeto se está alejando
de la fuente, la frecuencia de la onda reflejada disminuye; y si el objeto
se acerca a la fuente, la frecuencia aumenta. La variación de frecuencia
es proporcional a la velocidad relativa del objeto con respecto a la
fuente.
Efecto Joule. Pérdida de energía y potencia en un circuito eléctrico
a causa del calor generado en las resistencias del circuito al ser
atravesadas por la corriente eléctrica. La pérdida de potencia por
efecto Joule es igual al producto de la resistencia por la intensidad
de corriente elevada al cuadrado.
Electrones de valencia. Son los electrones que se encuentran en
los niveles de mayor energía del átomo. Son los responsables de la
interacción entre átomos, y a los que se debe la mayor o menor facilidad
de cada elemento para formar enlaces.
GLOSARIO
GLOSARIO

4. 322
Electroquímica. Es la rama de la química que estudia la transformación
entre la energía eléctrica y la química. Estudia las reacciones químicas
entre un conductor eléctrico llamado electrodo y la disolución en la
que está inmerso, llamada electrolito.
Embutición. Procedimiento de conformación por deformación que
consiste en obtener, con la ayuda de una matriz, una superficie
ahuecada en una chapa.
Emular. Capacidad de un dispositivo de funcionar en modalidad distinta
a la original para la cual fue fabricado imitando el funcionamiento de
otro dispositivo.
Ensacadora. Máquina automática que llena sacos o bolsas con un
peso determinado de material y los cierra.
Ensayo espectrográfico. Se realiza para conocer la composición
de los materiales. Se basa en el análisis del espectro descompuesto
mediante un prisma (banda luminosa) que refleja el material cuando
emitimos sobre él rayos luminosos.
EPROM. Memoria de solo lectura programable y borrable.
Estator. Parte fija de una máquina eléctrica.
Eutéctico. Mezcla de dos componentes cuyo punto de solidificación
o licuefacción es inferior al correspondiente a cada uno de los
componentes en estado puro. Etimológicamente, significa “fusión
perfecta”.
Factor de potencia. Coseno del ángulo de desfase entre la tensión
y la intensidad en un circuito de corriente alterna. Se le llama factor
de potencia porque permite calcular la potencia real o activa del circuito
a partir del producto V · I, que sería la potencia aparente.
Fase. Cada una de las porciones de un sistema que presentan una
composición química y unas propiedades físicas homogéneas. Cada
fase se presenta en un determinado estado de agrupación de la materia
(sólido, líquido o gaseoso). En muchos casos, las distintas fases de
un material corresponden a distintos estados de agrupación, pero
también puede haber fases diferentes de un material que tengan el
mismo estado de agrupación (por ejemplo, dos fases sólidas con
composiciones o estructura cristalográfica distintas).
Fototransistor. Transistor sensible a la luz, normalmente a los
infrarrojos. La luz incide sobre la región de base, generando portadores
en ella. Esta carga de base lleva el transistor al estado de conducción.
Fototriac. Triac sensible a la luz. Cuando la luz incide sobre él, el
triac pasa al estado de conducción.
Función de transferencia. Relación entre la salida y la entrada de
un sistema. Matemáticamente es el cociente entre las transformadas
de Laplace de ambas funciones.
Gases nobles. Son un grupo de elementos químicos gaseosos con
propiedades similares. En condiciones normales son gases
monoatómicos, inodoros, incoloros y con baja reactividad. Son siete:
Helio (He), neón (Ne), argón (Ar), kriptón (Kr), xenón (Xe) y radón
(Rd).
Gradiente térmico. Es el flujo de energía que se produce entre dos
ambientes o zonas a distintas temperaturas, de la zona de más
temperatura a la zona de menos temperatura.
GRAFCET. Siglas que corresponden a “GRÁFica de Control de Etapas
de Transición”. Es un grafo o diagrama funcional normalizado que
permite elaborar un modelo del proceso a automatizar, en el que se
tienen en cuenta las entradas, las acciones a realizar, así como los
procesos intermedios que provocan esas acciones.
Granos. Conocidos como granos cristalinos son agrupaciones de
pequeños cristales originados a partir de germinación y crecimiento
de dendrítico de núcleos de cristalización
Higrómetro. Aparato que mide la humedad del aire, del suelo o de
las plantas.
Implosión.Acción de romperse hacia dentro con estruendo las paredes
de una cavidad en cuyo interior existe una presión inferior a la exterior.
Inmiscibles. Que no se mezclan.
Interfaz. Medio con que el usuario puede comunicarse con una
máquina, un equipo o una computadora; comprende todos los puntos
de contacto entre el usuario y el equipo. Normalmente suelen ser
fáciles de entender y fáciles de accionar.
Ión. Es una partícula, átomo o molécula, con carga eléctrica. Si la
carga del ión es positiva, se llama catión; si es negativa recibe el
nombre de anión.
James Watt. (1736-1819) Ingeniero y matemático escocés, fue una
pieza clave en el desarrollo de la máquina de vapor por la gran cantidad
de aportaciones que realizó para mejorarla.
Kilopondímetro o kilográmetro. Trabajo que realiza una fuerza al
desplazar 1 metro una masa de kilogramo.
Lazo cerrado. Ver realimentado.
LED. Nombre que proviene del acrónimo inglés LED (Light-Emitting
Diode o Diodo Emisor de Luz). Un LED o diodo emisor de luz es un
dispositivo semiconductor (diodo) que emite luz de espectro reducido
cuando se polariza de forma directa la unión PN del mismo y circula
por él una corriente eléctrica.
Lengüeta. Pieza prismática que se inserta entre dos elementos para
que uno de ellos transmita el esfuerzo a otro con el objeto de que
giren solidarios.
Leva. Pieza generalmente redondeada con algún tipo de resalte y
con una pieza llamada seguidor que va recorriendo su perfil irregular.
Al girar en torno a su eje (árbol de levas), la leva produce un movimiento
rectilíneo alternativo en el seguidor.
Ley de Biot y Savart. Principio según el cual una carga eléctrica en
movimiento genera un campo magnético de valor
Ley de Lenz. Principio según el cual cuando el flujo magnético que
atraviesa una superficie varía en el tiempo se induce una fuerza
electromotriz en los conductores presentes en dicha superficie que
tiende a oponerse a la variación del flujo que la origina.
Ley de Ohm. La caída de tensión en un elemento pasivo de un circuito
atravesado por una corriente eléctrica es igual al producto de la
intensidad de la corriente por la resistencia del elemento. V = I · R.
Longitud de onda. Es la distancia que recorre una onda en el intervalo
de tiempo transcurrido entre dos máximos consecutivos.
Memoria masiva. Es la denominada memoria auxiliar o memoria
secundaria. Tiene mayor capacidad que la Memoria Principal, pero
es más lenta tanto en velocidad de acceso como de transferencia de
datos.
Metal duro (sinterizado). Compuesto que se obtiene sometiendo a
altas presiones y temperaturas materiales en polvo, carburo de
tungsteno y cobalto, entre otros, para conseguir un material muy duro
y compacto que se emplea, entre otras aplicaciones, para cuchillas
de corte.
Mezcla. Aire rociado con combustible que se introduce en un motor
de explosión.
B
q v
r
= ⋅
⋅
μ
π
4 2
ε = −
d
dt
Φ

5. 323
Mol. Cantidad de sustancia que contiene tantas entidades elementales
(átomos, moléculas, iones, etc.) como átomos hay en 12 gramos de
carbono-12. El número de unidades elementales existentes en un
mol de sustancia es, por definición, una constante (número deAvogadro)
que no depende del material ni del tipo de partícula considerado.
1mol = 6,023·1023
entidades elementales.
Monobloque. Que está constituido por un solo bloque.
Multifuncional. Que puede desempeñar o realizar varias funciones.
Onda estacionaria. Fenómeno vibratorio que se produce al
superponerse en un mismo medio dos ondas de igual frecuencia y
amplitud que se propagan en sentidos opuestos. Como resultado de
esta superposición, aparece una onda vibratoria aparentemente inmóvil
cuya amplitud llega a ser en algunos puntos el doble de la de cada
onda componente; en otros puntos vale siempre cero; y en los puntos
restantes oscila con una frecuencia relacionada con la de las ondas
componentes.
Optoacopladores. Dispositivo de emisión y recepción que funciona
como un interruptor excitado mediante la luz emitida por un diodo
LED que satura un componente optoelectrónico, normalmente en
forma de fototransistor o fototriac.
Palabra digital. Es un conjunto ordenado de un determinado número
de bits, es decir, la agrupación de ceros y unos con los que se codifica
la información.
Paletizadora. Máquina automática que apila objetos, sacos o bolsas
para construir un palé o conjunto de unidades para poder moverlos a
la vez.
Par. Momento que una fuerza produce sobre un eje de giro. Al igual
que una fuerza provoca un desplazamiento en línea recta, un par
produce un movimiento circular.
Pavonado. Consiste en la aplicación de una capa superficial de óxido
compacto, principalmente óxido férrico, con que se cubren las piezas
de acero para mejorar su aspecto y evitar la corrosión.
Pérdida de carga. Pérdida de energía de un fluido, que se transforma
en calor, debido a cambios bruscos de la dirección del flujo, a la
viscosidad, etc.
Placa fotovoltaica. Dispositivo que convierte la energía luminosa
del sol en energía eléctrica.
Placa solar térmica. Dispositivo que convierte la energía luminosa
del sol en energía calorífica aprovechable.
Poder calorífico. Energía obtenida al quemar una unidad de masa
de un combustible.
Polo. En regulación automática, raíz o solución de la ecuación
característica de un sistema.
Puertos. Dispositivos de comunicación de la CPU con el exterior.
Pulgada. Medida inglesa de longitud que equivale a 2,54 cm.
Realimentación. La realimentación es un proceso por el que una
cierta proporción de la señal de salida de un sistema se redirige de
nuevo a la entrada.
Realimentado. Sistema de control en el cual la salida se vuelve a
traer a la entrada para verificar que el resultado que se está obteniendo
es el deseado. Se llaman también sistemas de lazo cerrado, mientras
que los sistemas de lazo abierto serían los carentes de realimentación.
Régimen permanente. Respuesta estable presente a la salida de
un sistema de control, ante unas determinadas condiciones de entrada
o perturbaciones, una vez superado un primer periodo de inestabilidad
llamado régimen transitorio.
Régimen transitorio. Período de inestabilidad que atraviesa un sistema
al empezar a funcionar o ser sometido a una perturbación. Tras un
período breve, dará paso a una respuesta estable o de régimen
permanente.
Reprogramable. Que se puede volver a programar.
Rotor. Parte móvil de una máquina eléctrica.
Senoidal. Función periódica del tipo y = sen (x) o y = cos (x). Este
tipo de funciones son proporcionales a sus derivadas.
Señal. En un sistema automático, variable que ha sido convertida en
un flujo de información fácilmente detectable y medible, normalmente
a través de una corriente eléctrica o del movimiento de un fluido.
Sincronismo (señal de). Señal binaria cuadrada que es la encargada
de que los dispositivos síncronos funcionen todos a la vez.
Solenoide. Bobina eléctrica creadora de un campo magnético.
Tacodinamo. Pequeño generador de corriente continua unido al eje
primario de un motor, que proporciona una tensión eléctrica en función
de la velocidad de dicho motor.
Tarado. De tarar; que se ha seleccionado un valor a partir del cual
se mide o pesa. En el caso de la presión, cuando se excede el valor
tarado de presión en una válvula limitadora, esta conmuta.
Telemando. Mando de un sistema físico a distancia.
Temporizador a la conexión. Temporiza desde la activación de la
señal de control hasta la activación de la aplicación o utilización.
Temporizador a la desconexión. Temporiza desde la desactivación
de la señal de control hasta la desactivación de la aplicación o utilización.
Tensión cortante o tensión de corte. Es aquella que, fijado un plano,
actúa tangente al mismo. Se suele representar con la letra griega 
(tau). También se conoce como tensión de cizalladura o cizallamiento.
Tobera. Pieza cuya sección se va estrechando para ir incrementando
la velocidad del fluido que la atraviesa. El caudal de fluido (número
de litros / segundo) que la atraviesa, que es igual al producto de la
velocidad por la sección o superficie de paso, se debe mantener
constante, por lo que al reducir la sección aumenta la velocidad.
Transformada de Laplace. Integral entre cero e infinito del producto
de una función que varía con el tiempo por la exponencial con variable
compleja. Su interés radica en que simplifica enormemente el cálculo
de funciones de transferencia al reducir a polinomios funciones de
expresión matemática complicada.
Triestado. En electrónica digital, la lógica triestado permite puertos
de salida con valor 0,1 ò Hi-Z (High Impedance). Es este último estado
el que proporciona los buffer triestado. El estado Hi-Z pone la salida
en alta impedancia, haciendo que el pin ya no tenga relevancia en el
circuito. Normalmente, la intención de este estado es permitir a varios
circuitos compartir el mismo bus o línea de comunicación.
TTL. Siglas del inglésTransistor-Transistor Logic o Lógica deTransistor-
Transistor. En circuitos, es un tipo de circuito digital en donde la salida
se deriva de dos transistores.Texas Instruments fue la primera empresa
en desarrollar los primeros semiconductores que usaron TTL.
Turbina hidráulica. Máquina rotativa formada por unas palas movidas
por un flujo de agua a gran velocidad, que al desplazarse mueve el
eje de un alternador que convierte la energía mecánica del agua en
energía eléctrica.
Viscosidad. Es la oposición de un fluido a las deformaciones
tangenciales, o lo que es lo mismo, el rozamiento entre moléculas de
un fluido.

6. 8
E
INTRODUCCIÓN
INTRODUCCIÓN
ste material didáctico de Tecnología Industrial II desarrolla los contenidos
de dicha materia según la legislación vigente, por la que se regula la
ordenación y se establece el currículo del Bachillerato para los centros
que pertenecen al ámbito de gestión del Ministerio de Educación.
Nuestro material profundiza en algunas áreas del conocimiento técnico a las que
ya accedimos en la materia de Tecnología Industrial I y al mismo tiempo supone un
primer acercamiento a nuevos contenidos con los objetivos de completar la formación
adquirida en otras disciplinas del bachillerato científico-técnico, de servir de introducción
para estudios técnicos superiores, tanto universitarios como de formación profesional,
y en última instancia también para abordar con éxito las pruebas de acceso a la
universidad, teniendo en cuenta las necesidades educativas y las peculiaridades del
alumnado del bachillerato a distancia.
El desarrollo de este temario comienza abordando en las dos primeras unidades
el estudio de los materiales: en la primera unidad los materiales y sus propiedades;
la estructura básica de la materia que origina dichas propiedades, los ensayos que
permiten medirlas, el deterioro de las mismas por causa de agentes químicos y
atmosféricos, y el reciclaje que permite transformarlas en nuevos objetos. En la segunda
unidad nos ocupamos del estudio de las uniones y aleaciones entre diversos materiales
y su representación gráfica mediante diversos diagramas.
El siguiente bloque de contenidos, recogido entre las unidades tercera a sexta,
tiene como objeto de estudio las máquinas; comienza en la unidad 3 por recordar
los tipos y principios de la energía para pasar luego a las bases de la termodinámica,
que constituye los cimientos de las máquinas frigoríficas y de los motores térmicos,
que se analizan con detalle en la unidad 4. El quinto capítulo continúa estudiando el
funcionamiento y los componentes de diferentes tipos de motores pero pasando de

7. 9
la tecnología basada en el calor a la eléctrica. Por último, la unidad 6 propone un
nuevo cambio de tecnología sustituyendo los circuitos eléctricos por los neumáticos,
lo que supone repasar lo ya aprendido sobre estos últimos en Tecnología Industrial I
y al mismo tiempo profundizar en esta rama de la técnica tan presente por otro lado
en numerosas máquinas.
El último bloque del libro se dedica a los sistemas automáticos. Comienza con la
unidad 7, que explica las bases de la automatización en los sistemas neumáticos
tratados en la unidad anterior, además de servir de introducción a la oleohidráulica.
La unidad 8, por su parte, trata del diseño y el cálculo de sistemas de control capaces
de regularse a sí mismos de manera automática. Y finalmente, a la hora de aprender
más acerca de los automatismos, no podía faltar el estudio de la tecnología que
constituye la base de muchos de sus componentes, la electrónica digital; la unidad 9
se encargará de los circuitos lógicos combinacionales y la 10, por último, de los
secuenciales, acabando con la programación por ordenador, que será la encargada
de concluir un recorrido por las distintas ramas de la tecnología que esperamos instructivo
y especialmente útil al alumnado de la modalidad a distancia.

8. 10
Propiedades y ensayos
de materiales
1
studiar la estructura
interna de los mate-
riales, su composición
química y sus enlaces atómicos
nos ayuda a entender sus
propiedades características y la
forma en que se puede actuar
para modificar estas propiedades
y adaptarlos a las aplicaciones
a las que van a ser destinados.
Las exigencias de calidad que
se imponen en la industria son
muy elevadas. Es necesario, por
tanto, cumplir con esas exigen-
cias y predecir el comportamiento
de los materiales, detectar posi-
bles defectos o explicar los fallos
que se produzcan para lograr una mejora continua, pues cada vez es más común diseñar materiales
a medida para desempeñar trabajos concretos. El conocimiento y predicción de fenómenos como
la corrosión permite adoptar soluciones preventivas que la minimicen evitando así, en la medida
de lo posible, las pérdidas económicas que produce.
Los objetos fabricados por el hombre se convierten en residuos cuando acaban su vida útil.
Estos residuos deben ser gestionados adecuadamente para minimizar sus efectos nocivos. En
el caso de los metales, se opta por un tratamiento de reciclaje para incorporarlos de nuevo al
sistema productivo.
Los objetivos que nos proponemos alcanzar con el estudio de esta unidad son los siguientes:
1. Conocer la estructura interna de los metales y la relación con sus propiedades características.
2. Conocer los tratamientos que permiten modificar las propiedades mecánicas de los metales
para adaptarlos a las solicitaciones a que van a estar sometidos.
3. Conocer los ensayos para comprobar las propiedades mecánicas de los materiales, para
detectar posibles defectos y determinar si son aptos para someterse a un proceso de
fabricación determinado.
4. Conocer el fenómeno de la corrosión, las causas que la producen y los métodos para
evitar o minimizar dicho fenómeno.
5. Conocer los tipos de residuos que producimos con nuestra actividad y la manera de
procesarlos para minimizar su impacto negativo.
E
UNIDAD
Laboratorio de ensayos de una planta siderúrgica. (ITE)

9. 11
1. CONSTITUCIÓN DE LA MATERIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.1. Estructura electrónica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.2. Enlaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.3. Estructura cristalina y estado metálico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.4. Redes cristalinas de los metales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2. PROPIEDADES Y ENSAYOS DE LOS MATERIALES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.1. Propiedades mecánicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.2. Tipos de ensayos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.3. Conceptos de elasticidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.4. Ensayo de tracción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.5. Ensayos de dureza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.6. Ensayo de resiliencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.7. Ensayo de fatiga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.8. Ensayos tecnológicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.9. Ensayos de defectos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3. OXIDACIÓN Y CORROSIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.1. Tipos de corrosión y sus efectos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.2. Protección contra la corrosión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
4. PROCEDIMIENTOS DE RECICLAJE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
4.1. Tipos de residuos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
4.2. Tratamiento de los residuos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
4.3. Reciclaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Í N D I C E D E C O N T E N I D O S
CONSTITUCIÓN
DE LA MATERIA
● Estructura electrónica
● Enlaces
● Estructura cristalina
● Estado metálico
● Redes Cristalinas
OXIDACIÓN Y
CORROSIÓN
ENSAYOS
● Tracción
● Dureza
● Resiliencia
● Fatiga
● Tecnológicos
○ Doblado, embutición
● De defecto
○ Líquidos penetrantes
○ Partículas magnéticas
○ Radiografía y gammagrafía
○ Ultrasonidos
PROPIEDADES
MECÁNICAS
● Cohesión
○ Dureza
● Elasticidad
● Plasticidad
○ Maleabilidad
○ Ductilidad
● Tenacidad
● Fragilidad
● Resiliencia
● Resistencia a fatiga
RECICLAJE
MATERIALES

10. 12
PROPIEDADES Y ENSAYOS DE MATERIALES
1
UNIDAD
1. Constitución de la materia
Las partículas más pequeñas de un elemento simple que conservan
las características propias del elemento son los átomos, que a su vez
están constituidos por partículas menores, llamadas subatómicas. Para
la iniciación del estudio básico de los metales es suficiente con considerar
las partículas subatómicas fundamentales, protones, neutrones y electrones.
En la parte central del átomo, donde se concentra la masa, está el
núcleo, formado por protones, con carga positiva, y neutrones, que
son partículas sin carga. En la corteza se encuentran orbitando los
electrones, partículas con carga negativa y masa despreciable.
En la tabla periódica los elementos están ordenados según su número
atómico Z, que es el número de protones que tiene el átomo y que
coincide con el número de electrones, siempre que el átomo mantenga
su neutralidad eléctrica.
1.1. Estructura electrónica
Los electrones están distribuidos en distintos niveles energéticos u órbitas, de tal manera que ocupan preferentemente
las capas más cercanas al núcleo, y no pasan a ocupar la siguiente órbita hasta no completar las anteriores.
Las propiedades químicas de los átomos dependen de la configuración electrónica del nivel más externo.
Según la tendencia a ceder o captar electrones los materiales se clasifican en tres grupos.
● Gases nobles. Son elementos inertes, es decir, que no reaccionan con otros elementos. Ello se debe a
que la configuración electrónica de su capa más externa es estable, pues contiene todos los electrones
que pueden ocupar ese nivel, lo que significa que no tiene tendencia a ganar electrones ni a perder los
que ya tiene. Pertenecen a este grupo el helio (He), el neón (Ne) y el argón (Ar) entre otros.
● Metales. Son elementos cuyos átomos son electropositivos, es decir, tienen tendencia a perder electrones
periféricos formando iones positivos o cationes. Ello se debe a que los electrones de sus capas más
externas están débilmente ligados al núcleo, por lo que pueden desplazarse con facilidad de un átomo a
otro. Son buenos conductores del la electricidad y el calor.
● No metales. Los átomos de estos elementos son electronegativos, es decir, tienen tendencia a adquirir
electrones para convertirse en iones negativos o aniones. Son malos conductores de la electricidad.
Los diferentes valores de electronegatividad de los átomos determinan el tipo de enlace que se formará entre
ellos para constituir una molécula.
● Átomo de litio con neutralidad eléctrica: en el núcleo
tiene 3 protones y tres neutrones y en la corteza 3
electrones, (J. A. E.-A.A.)

11. 13
1.2. Enlaces
Las moléculas están formadas por dos o más átomos y constituyen la partícula más pequeña de un compuesto
químico.
Llamamos enlace a la manera en la que los átomos se unen para formar las moléculas. Las propiedades de
la materia no solo dependen de los elementos que configuran su molécula, sino también de la forma en la que
los átomos de estos elementos se enlazan. Por ejemplo, la resistencia y la dureza de un acero vienen determinadas
por la gran cohesión entre sus átomos.
● Enlace iónico. Es el que se produce entre iones con distinta carga debido
a fuerzas electrostáticas de atracción. Es frecuente entre un metal
(electropositivo), con tendencia a ceder electrones y convertirse en un catión,
y un no metal (electronegativo), con tendencia a captar electrones y convertirse
en un anión. Un ejemplo característico de este enlace es el cloruro sódico
(NaCl), en el que el sodio cede un electrón quedando ionizado con carga
positiva Na+
, mientras que el cloro capta el electrón cedido y queda ionizado
con carga negativa Cl–
, como resultado de lo cual aparece entre ellos una
fuerza de atracción eléctrica por tener cargas de distinto signo.
● Enlace covalente. Se produce entre átomos con una configuración
electrónica similar. En este tipo de enlaces, los átomos comparten los
electrones externos para alcanzar una configuración estable. Los electrones
comunes a los dos átomos forman un orbital molecular que provoca fuerzas
de unión muy intensas, ya que la trayectoria de los electrones rodea a
ambos átomos, actuando como un “envoltorio” que los engloba y confiere
una gran cohesión al enlace. Este enlace es frecuente entre no metales
(H2, NH3, H2O, etc).
● Enlace metálico. Los metales, elementos electropositivos, tienen en su
capa más externa electrones que pueden ser compartidos. El enlace se
produce entre agrupaciones de átomos consecutivos por ser los electrones
de valencia comunes a todos ellos, formando una nube de electrones
que rodea a los iones positivos. Este enlace produce una estructura
geométrica muy rígida.
1.3. Estructura cristalina y estado metálico
Una estructura cristalina se produce cuando al solidificarse una sustancia sus átomos se agrupan formando
retículas tridimensionales que se repiten.
Los materiales que no tienen sus átomos ordenados formando una estructura cristalina se dice que son
amorfos.
Los materiales tienen una red cristalina que se caracteriza por la forma y el
tamaño de los cristales y por la posición que ocupan sus átomos.
El estado metálico, que distingue a los metales de los otros materiales sólidos,
se caracteriza por la existencia de un enlace metálico entre sus átomos, y de una
estructura cristalina. Estas dos características son las responsables de las propiedades
especiales comunes, en general, a todos ellos: dureza, opacidad, brillo, ductilidad,
maleabilidad, tenacidad, conductividad eléctrica y conductividad térmica.
● Enlace iónico (J. A. E.-A.A.)
● Enlace covalente (J. A. E.-A.A.)
● Enlace metálico. (ITE)
● Magnetita (Fe3O4). Es el mineral con más contenido
en hierro (72%). (ITE)

12. 14
1.4. Redes cristalinas de los metales
Las redes cristalinas son estructuras formadas por un patrón tridimensional (también llamado “retículo” o
“celdilla”) que se repite indefinidamente en las tres direcciones del espacio. Puede demostrarse matemáticamente
que pueden existir como máximo catorce configuraciones geométricas de redes cristalinas. De todas ellas, las
más comunes entre los metales son las siguientes:
● Cúbica centrada (B.C.C.). También denominada C.C. En cada patrón geométrico elemental, los átomos
están dispuestos en los vértices y en el centro de un cubo.
● Cúbica centrada en las caras (F.C.C.). También denominada C.C.C. Los átomos están dispuestos en los
vértices y centros de las caras de un cubo.
● Hexagonal compacta (H.C.P.). También denominada H.C. En esta disposición los átomos se sitúan en
los vértices de las bases de un prisma hexagonal y en los centros de estas bases, así como en los tres
triángulos no adyacentes de la base media.
Alotropía
Los estados alotrópicos de designan con las letras griegas: α, β, δ, etc. Los metales pasan de un estado
alotrópico a otro a una temperatura fija, llamada punto crítico, que puede variar con la composición en el caso
de las aleaciones.
Hay substancias que pueden presentar dos o más redes cristalinas dependiendo de las condiciones de
presión y temperatura. A esta propiedad, común entre los metales, se la conoce con el nombre de alotropía.
Debido a este fenómeno, los metales pueden variar sus propiedades físicas sin cambiar su composición
química.
PROPIEDADES Y ENSAYOS DE MATERIALES
1
UNIDAD
● Redes cristalinas de los metales (J. A. E.-A.A.)

13. 15
REDES CRISTALINAS DE LOS METALES
RED
METALES
Temperatura ambiente A otras temperaturas
Cúbica centrada (B.C.C.) Fe, Na, Cr, W Ca, Ti
Cúbica centrada en las caras (F.C.C.) Ca, Al, Cu, Ni Co, Fe
Hexagonal compacta (H.C.P.) Co, Ti, Zn, Mg Na
A c t i v i d a d e s
A c t i v i d a d e s
1. Define el concepto de electronegatividad
2. ¿Cómo se llama un átomo que tiene más electrones que protones? ¿Y si tiene mas protones que electrones?
3. ¿Qué son fuerzas electrostáticas de atracción?
4. ¿Qué son los electrones de valencia?
5. ¿Cuáles son las condiciones y las características del estado metálico?
6. Identifica y representa los sistemas más comunes de cristalización de los metales.
7. Indica los sistemas de cristalización de los siguientes metales: Fe, Ti, Al, Co.
R e c u e r d a
R e c u e r d a
ü La estructura cristalina y el enlace metálico hacen que los metales tengan unas características comunes a todos
ellos: dureza, opacidad, brillo, ductilidad, maleabilidad, tenacidad, conductividad térmica y eléctrica.
ü Hay metales que pueden presentar más de una estructura cristalina dependiendo de la presión y temperatura;
estos metales son polimorfos.
ü El átomo es la partícula más pequeña de un elemento simple y está constituido por protones y neutrones en el
núcleo y electrones en la corteza.
ü El número atómico Z, por el que se ordenan los elementos en la tabla periódica, indica el número de protones del
átomo.
ü Los metales son electropositivos, tienen tendencia a perder electrones formando iones positivos o cationes.
ü En el enlace metálico los átomos comparten una nube de electrones que los rodea.

14. 16
2. Propiedades y ensayos de los materiales
Como ya se estudió en el primer curso, es necesario conocer las propiedades de los materiales de uso técnico
para seleccionar aquellos que mejor se adapten a los productos que queremos elaborar.
De las propiedades estudiadas, químicas, físicas, mecánicas y sensoriales, para los metales las más interesantes
son las mecánicas, ya que nos definen su comportamiento ante fuerzas exteriores y conocerlas nos permite
elegir con garantías el metal que mejor se adapta a una aplicación determinada.
Los ensayos de materiales son las pruebas que se realizan para conocer o contrastar sus propiedades químicas,
físicas, mecánicas, etc.
Cuando trabajamos con metales, es muy importante conocer sus características mecánicas y asegurarnos de
la ausencia de defectos en las piezas terminadas. Así podremos garantizar que el material es idóneo para las
condiciones en las que va a trabajar.
Acontinuación se resumen las propiedades mecánicas de los metales, la mayoría de las cuales fueron estudiadas
en primer curso.
2.1. Propiedades mecánicas
● Cohesión. Es la resistencia que oponen los átomos a separarse unos de otros.
○ Dureza. Es la oposición que presenta un material a ser rayado o penetrado por otro. La dureza de un
material determina su resistencia al desgaste y es directamente proporcional a la cohesión entre sus
átomos.
● Elasticidad. Es la capacidad que tiene un material para recuperar su forma primitiva una vez que ha
desaparecido el esfuerzo que lo deformaba.
● Plasticidad. Es la capacidad que tiene un material para conservar su nueva forma una vez deformado.
Es la propiedad opuesta a la elasticidad. De la plasticidad derivan la maleabilidad y la ductilidad.
○ Maleabilidad. Capacidad que tiene un material de extenderse en láminas delgadas.
○ Ductilidad. Capacidad que tiene un material de estirarse en hilos.
● Tenacidad. Es la capacidad de un material de soportar esfuerzos y golpes sin romperse. Un material
tenaz se deformará como consecuencia de los esfuerzos aplicados antes de romperse.
● Fragilidad. Es la propiedad opuesta a la tenacidad, se dice que un material es frágil cuando se rompe, al
aplicarle un esfuerzo o un golpe, sin apenas sufrir deformación.
● Resiliencia. Es la energía que es capaz de absorber un material al recibir un golpe brusco que provoca
su rotura.
● Resistencia a la fatiga. Es la resistencia que opone un material a romperse por esfuerzos repetitivos
inferiores a la tensión de rotura.
PROPIEDADES Y ENSAYOS DE MATERIALES
1
UNIDAD

15. 17
2.2. Tipos de ensayos
Los ensayos destructivos se realizan sobre probetas normalizadas y tienen como finalidad conocer las
características mecánicas de los materiales. Los no destructivos se realizan sobre piezas terminadas y su objetivo
es detectar defectos en el material, que pueden ser superficiales o internos. Los ensayos metalográficos y
espectrográficos se realizan para conocer la composición del material, sus constituyentes y su estructura.
2.3. Conceptos de elasticidad
σ = Tensión
F = Fuerza
Ao = Sección transversal
Para la tensión, las unidades del sistema internacional son N/m2
= Pascales, aunque también es común
emplear kgf/mm2
y N/mm2
Tipos de
ensayos
Físicos
Físico-Químicos
Destructivos
No destructivos
Metalográficos
Espectrográficos
Estáticos
Dinámicos
Tecnológicos
Líquidos penetrantes
Partículas magnéticas
Rayos X
Ultrasonidos
Tracción
Compresión
Dureza
Choque
Fatiga
Plegado
Embutición
Llamamos tensión a la carga unitaria, que es igual al cociente entre la fuerza a la que sometemos una
pieza y la sección transversal de esta.
σ =
F
Ao
(A. L.)

16. 18
Δl = Alargamiento total
lo = Longitud inicial
l1 = Longitud final
ε = Alargamiento unitario (adimensional)
Módulo de elasticidad
En el proceso de deformación del material hay una fase llamada de proporcionalidad, a la que hace referencia
la ley de Hooke, que dice:
La relación entre las tensiones aplicadas y las deformaciones que producen es constante para un mismo
material. A esta constante se le conoce como módulo de elasticidad o módulo de Young.
Para los aceros al carbono normalizados, el módulo de elasticidad está en torno a 20000 kgf/mm2
E = Módulo de elasticidad
σ = Tensión
ε = Alargamiento unitario
Las unidades del módulo de elasticidad en el sistema internacional son N/m2
= Pascales, aunque es muy
común emplear kgf/mm2
Valores de E para algunos materiales
Δ
Δ
l l l
l
l
l l
l
o
o
o
o
= − = =
−
1
1
; ε
En la zona de proporcionalidad las deformaciones unitarias producidas en el material son proporcionales
a las tensiones que las producen.
E =
σ
ε
Deformación es el alargamiento que sufre una pieza sometida a un esfuerzo de tracción.
MATERIAL E (kgf/mm2
)
Acero (0,15-0,30 % C) 2,1·104
Acero (3-3,5 % C) 2,1·104
Fundición gris 1,05·104
Hormigón (1 : 2 : 3,5) 1,76·103
Madera (pino) 1,27·103
Madera (roble) 1,12·103
1 1 10 1
1 9 8
1 1
2
6
2
2 2
N
mm
N
m
pascales MPa
kgf
mm
N
mm
kgf kp
= ⋅ =
=
=
( )
,
PROPIEDADES Y ENSAYOS DE MATERIALES
1
UNIDAD
(A. L.)

17. 19
2.4. Ensayo de tracción
Normas: UNE 7-474-92 y EN 10002-1
El ensayo de tracción consiste en someter a una
probeta de forma y dimensiones normalizadas a un
esfuerzo lento de tracción en sentido longitudinal hasta
romperla.
Las probetas en general son de sección circular o
prismática dependiendo de la forma de los productos
metálicos cuyas características se desean determinar.
Las probetas cilíndricas son las más utilizadas.
La máquina del ensayo de tracción está provista de
dos mordazas que sujetan la probeta y la someten a un
esfuerzo de tracción por medio de mecanismos mecánicos
o hidráulicos, mientras registran el valor de la carga y el alargamiento correspondiente en cada instante. En las
máquinas tradicionales, este registro se realizaba de forma mecánica trazando directamente el diagrama de
tracción sobre un papel milimetrado; en las máquinas actuales se realiza un registro electrónico de los valores de
las cargas y alargamientos durante todo el ensayo.
Diagrama del ensayo de tracción
En un diagrama de tracción se distinguen dos zonas características:
● Zona elástica (OE): En esta zona, las deformaciones que se producen son elásticas, es decir, que el
material recupera su longitud inicial cuando cesa la carga.
● Zona plástica (ES): Cuando sometemos al material a una tensión por encima del punto E, este sufre
deformaciones permanentes, que se mantienen incluso una vez cesada la aplicación de la carga.
Los puntos característicos de la gráfica son:
● σP = Límite de proporcionalidad. Por debajo de esta tensión se encuentra la zona de proporcionalidad
OP. En esta zona, la gráfica es una línea recta en la que las tensiones son proporcionales a los alargamientos.
Como se comentó con anterioridad, esta es la zona a la que hace referencia la ley de Hooke.
● σE = Límite de elasticidad. Es la tensión por debajo de la cual el material
recupera su forma cuando cesa la carga que lo deformó. Por encima
de esta tensión se producen deformaciones permanentes.
● σR = Límite de rotura o tensión de rotura. Es la máxima tensión que
soporta el material, que se corresponde con el punto más alto del diagrama
de tracción. Se considera que cuando alcanzamos este valor del esfuerzo
el material ya está roto, puesto que, si mantenemos esta tensión, o aún
disminuyéndola, el material acaba por separarse.
● S = Punto de rotura efectiva. Este punto, que nos indica la separación
física de las dos partes de la probeta, determina la deformación máxima
alcanzada.
● Probeta cilíndrica normalizada para el ensayo de tracción (J. A. E.-A.A.)
● Diagrama del ensayo de tracción (A. L.)

18. 20
Diagrama de tracción con fenómeno de fluencia
Es el diagrama típico de algunos aceros. El fenómeno de fluencia consiste en un alargamiento sin causa aparente
cuando la tensión alcanza un determinado valor.
σF = Límite de fluencia. Cuando la tensión alcanza este valor se produce un alargamiento sin que aumente
la tensión aplicada.
Deformación transversal. Módulo de Poisson
La estricción se expresa como la relación entre la disminución de la sección transversal de la probeta y la
sección inicial. Normalmente la estricción se expresa en tanto por ciento.
εt = Estricción (deformación transversal unitaria)
Ao = Sección transversal inicial
A1 = Sección transversal final
En la zona elástica, la relación ente la deformación transversal unitaria y el alargamiento axial unitario es
constante para cada material. Este valor se denomina módulo de Poisson (µ).
μ = Módulo de Poisson
εt = Estricción (deformación transversal unitaria)
ε = Deformación longitudinal
Estricción es la disminución de sección transversal que se produce en una probeta sometida al ensayo
de tracción cuando se alarga.
Con el ensayo de tracción:
● Medimos la resistencia del material (R).
● Determinamos el módulo de elasticidad (E).
● Visualizamos la elasticidad y tenacidad.
εt
o
o o
A A
A
A
A
=
−
=
1 Δ
μ
ε
ε
= t
● Diagrama del ensayo tracción con fenómeno de fluencia
(A. L.)
PROPIEDADES Y ENSAYOS DE MATERIALES
1
UNIDAD

19. 21
Otras gráficas de tracción
En un vistazo rápido, la forma de la gráfica de tracción nos indicará algunas características relevantes del
material ensayado: resistencia, fragilidad, tenacidad, etc.
Tensión admisible y tensión de trabajo
En la práctica, el ensayo de tracción nos puede ayudar, entre otras cosas, a determinar la tensión de trabajo
de una pieza (σt).
Para determinar la tensión de trabajo a tracción es necesario conocer la máxima tensión admisible (σAD). La
tensión admisible la obtenemos directamente del ensayo de tracción, y es aquella tensión que no provoca deformaciones
permanentes en el material. Es, por tanto, la tensión correspondiente al límite de elasticidad. En la práctica, por las
dificultades para determinar exactamente el límite de elasticidad, se puede adoptar como tensión de referencia
para la tensión admisible el límite de proporcionalidad (σP) o incluso el límite de fluencia (σF).
N = Coeficiente de seguridad; en diseño de máquinas en general se adopta un valor de entre 1,2 y 4.
Además del ensayo de tracción, existen otros ensayos estáticos de características similares que se emplean
mucho menos que éste. Citamos a continuación algunos de ellos:
Compresión. Es muy semejante al de tracción. En general, se admite que, para los metales, la resistencia a
la compresión es igual a la de tracción. Para realizarlo se emplea también la máquina universal de ensayos.
Para realizar el ensayo sometemos a una probeta a un esfuerzo de compresión creciente hasta conseguir la
rotura o aplastamiento. Los ensayos de compresión suelen aplicarse a materiales pétreos, hormigón, fundiciones,
etc. Por ejemplo, cuando se vierte hormigón armado para fabricar la estructura de un edificio, suele tomarse una
muestra de la mezcla utilizada para su análisis en laboratorios de la Administración, con objeto de determinar si
la calidad del material se ajusta a lo exigido por la legislación. Una de las pruebas que se realizan sobre esa
muestra en estos laboratorios son los ensayos de compresión.
Torsión. Estos ensayos se realizan sobre todo para probar la resistencia de ejes o árboles de transmisión.
En general, para evitar este ensayo, se admite que la resistencia a torsión está entre 0,6 y 0,8 veces la de tracción.
Flexión estática. Consiste en someter a la probeta, apoyada libremente en los extremos, a una carga variable
para comprobar la flecha que produce. Se realiza para obtener con más precisión el valor del módulo de elasticidad
(E). Al ser mayores las deformaciones que en los ensayos de tracción, se consigue más precisión.
Cizalladura. Se somete al material a un esfuerzo de cortadura creciente hasta conseguir romperlo. Se realiza
sobre remaches, lengüetas, tornillos, etc.
La tensión de trabajo es la tensión máxima a la que podemos someter una pieza respetando las
recomendaciones y normas de seguridad.
σ σ σ σ σ σ
σ
σ
AD E AD P AD F
t
AD
N
= ≈ ≈
=
; ;
● Gráficas experimentales de ensayos de tracción sobre distintos materiales (A. L.)
Ac. bajo en carbono Ac. medio en carbono Aluminio Bronce

20. 22
2.5. Ensayos de dureza
Como ya se indicó con anterioridad, la dureza es la resistencia de un material a ser rayado o penetrado. La
propiedad que se mide en el ensayo de dureza es la cohesión.
Los primeros ensayos de dureza que se realizaron fueron para clasificar los materiales (minerales) por orden
creciente de dureza, de forma que cada uno rayaba a los anteriores. Así, el geólogo y mineralogista alemán
Friedrich Mohs (1773-1839) obtuvo una relación de 10 minerales que comienza con el talco y termina con el
diamante y que se conoce como escala de Mohs.
Para determinar la dureza de los metales fue necesario diseñar métodos que nos aportaran un valor numérico
preciso. Los métodos más utilizados son:
Ensayo de dureza Brinell
Normas UNE 7-422-85 y EN 10003-1
El ensayo Brinell consiste en hacer una huella comprimiendo con un penetrador (bola de acero templado o
metal duro) de diámetro D la superficie de una probeta durante un tiempo determinado y medir el diámetro de
dicha huella después de quitar la carga (F).
Este tipo de ensayo es adecuado para materiales blandos y semiduros, no se utiliza para durezas superiores
a 500 HB, porque se deforman las bolas que sirven de penetrador. Tampoco se emplea para piezas de muy poco
espesor, porque si el material se deforma falsea la lectura de la huella que sirve para calcular la dureza.
El grado de dureza Brinell (HB) se obtiene dividiendo el valor de la carga
(F) en Kgf entre el área de la huella (A) en mm2
.
Dureza Brinell
HBS designación de la dureza Brinell en el caso de utilizar penetrador
de bola de acero templado.
HBW designación de la dureza Brinell en el caso de utilizar penetrador
de bola de metal duro.
Para calcular el valor del área de la huella (casquete esférico)
D = Diámetro de la bola
h = Profundidad del casquete esférico
Para calcular la profundidad del casquete esférico medimos su diámetro
(d) y aplicamos la fórmula:
=
F
A
Por
penetración
Brinell
Vickers
Rockwell
Por rebote
Ensayos de
dureza
Shore
A D h
= ⋅ ⋅
π
h
D D d
HB
F
D D D
=
− −
=
⋅ ⋅ −
2 2
2
2
; sustituyendo los valores tenemos:
π 2
2 2
−
( )
d
PROPIEDADES Y ENSAYOS DE MATERIALES
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UNIDAD
● Ensayo de dureza Brinell (J. A. E.-A.A.)