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PRACTICA: Medida de la resiliencia de un material Página 1
PRACTICA:
MEDIDA DE LA RESILIENCIA DE UN
MATERIAL (ACERO)
Lugar: IES Politécnico de Sevilla
Grupo de trabajo: ACTUALIZACIÓN Y PUESTA EN MARCHA DEL LABORATORIO DE ED
(ENSAYOS DESTRUCTIVOS) y END (ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS)
Curso: 2015/2016
Participantes:
Pablo David Martínez Falcón (PDMF)
María de Angustias Porras Guillén (MAPG)
María Isabel Vela Villa (MIVV)
Luis Carrascoso Ferrer (LCF)
Clemente Domínguez Sánchez (CDS)
Yolanda España Peláez (YEP)
Antonio Manuel Fernández Sanabria (AMFS)
Beatriz García Soriano (BGS)
Manuel Alberto López González (MALG)
Adoración Borjas Álvarez (ABA)
Preparación de la probetas: Bernardo Muñoz Leyva
Coordinadora: Pepa Cabezas Vílchez

INDICE
1.- Objetivo.
2.- Fundamentos del ensayo.
3.- Características de la máquina de Charpy
3.1.- Escalas
4.- Características de las probetas.
5.- Normas y bibliografía utilizada.
6.- Realización de la práctica.
6.1.- Aspectos a tener en cuenta antes de la realización de la práctica
6.2.- Procedimiento de realización de la práctica
6.3.- Aseguramiento para que el ensayo salga bien
6.4.- Condiciones de seguridad para la realización de la práctica
6.5.- Condiciones climáticas durante la realización de la práctica
6.6.- Condiciones medioambientales a tener en cuenta.
7.- Ejecución de los cálculos.
7.1.- Comprobación de la validez de los datos
7.2.- Justificación del método de cálculo utilizado
7.3.- Realización de los cálculos
7.4.- Calculo de la incertidumbre
8.- Resultado final.
ANEXO I

1.- OBJETIVO.
Los objetivos generales de esta práctica son los siguientes:
a) Reconocer las técnicas de ensayo, relacionándolas con las
prescripciones de resistencia estructural que hay que cumplir, para
verificar la conformidad del producto.
b) Medir parámetros de componentes de construcciones metálicas,
calculando su valor y comparándolo con las especificaciones técnicas
para verificar su conformidad.
c) Analizar y describir los procedimientos de calidad, prevención de
riesgos laborales y ambientales, señalando las acciones a realizar en
los casos definidos para actuar de acuerdo a normas estandarizadas.

2.- FUNDAMENTO DEL ENSAYO.
La norma que define el ensayo de flexión por choque es la EN 10045-1.
Esta prueba se fundamenta en romper una probeta entallada de un solo golpe.
Con la entalla se consiguen generar esfuerzos triaxiales, por lo que la exigencia
solicitada por el material es mayor.
Para crear la fuerza necesaria, se emplea un dispositivo que recibe el
nombre de “Péndulo Charpy”. Principalmente consta de una masa pendular “P”,
anclada en el extremo de un brazo de longitud “L” que es capaz de oscilar
libremente. Desde una altura “H” y con un ángulo “a”, se deja caer libremente;
chocara con la probeta, apoyada en sus extremos por la parte contraria a la
entalla, para después de romperla seguir su camino hasta una altura “h” y un
ángulo “b” de llegada que será marcado por una aguja arrastrada por la que gira
solidaria al péndulo.
Matemáticamente hablando diríamos que:
í
ó

3.- CARACTERISTICAS DE LA MAQUINA CHARPY UTILIZADA.
Péndulo Charpy 300 J
 Capacidad o Energía de impacto 300 Julios.
 Velocidad de impacto 5,42 m/s
 Tipo de lectura Analógica
 Escalas 300 J ± 151º
 Resolución en la lectura 2 J/1º
 Normas utilizadas ASTM E23/UNE
7-75/EN 10045
Accionamiento manual
 Elevación por medio de volante y corona sinfín
 Freno por medio de pedal y tambor
Accesorios
 Cuchilla de impacto
 Comprobador de centrado de cuchilla y apoyos (no disponible)
 Tenazas para la colocación de probeta entre soportes (no disponible)
 Alargadera con imán final para recogida de probetas (no disponible)
 Celda de protección
Dimensiones
 Base 750x500 mm.
 Altura 1250 mm. (con la maza en reposo)
2000 mm. (con La maza en alto)
2150 mm. (con la celda de protección)
 Longitud del péndulo 800 mm.
 Peso de la maza 20 Kg (aproximadamente)
 Peso de la maquina 370 Kg.
3.1.- Escalas.
El péndulo registra la energía absorbida por la probeta durante el ensayo
en un disco graduado (P12).
El disco tiene dos escalas analógicas:
 En grados que indica el ángulo de caída (alfa) y el ángulo de subida
(beta). La escala va de 0º a 155º con una resolución de 1º.
 En Julios, indica la energía absorbida. La escala va de 0 a 300
Julios con una resolución de 1 Julio. Esta escala de lectura es
doble: Escala roja, para el ensayo Izod (no es nuestro caso).
Escala negra, para el ensayo Charpy. Va de 0 a 300 Julios con una
resolución de 1 Julio.

En el ensayo de modelo Charpy de péndulo, el ensayo Charpy se
realizara lanzando el péndulo desde la posición de 300 J (151º) indicado en la
escala negra, y la energía absorbida en el impacto se registrara en esa misma
escala negra del indicador.
4.- CARACTERISTICAS DE LAS PROBETAS.
Las probetas se han obtenido cortando una barra calibrada de 10x10 mm
existente en el taller del IES Politécnico en trozos de 56 mm y haciéndole una
entalla en el centro de aproximadamente 2 mm de profundidad cada una, los
trozos de barra se han limado los bordes con un radio aproximado de 1 mm para
evitar rozaduras y cortes en el uso de las probetas. Se adjunta dibujo de la
probeta normalizada según la Norma EN 10045-1, habiéndole hecho la variación
de sustituir la entalla en forma de “V” por la efectuada en forma rectangular de 2
mm de profundidad y de 1 mm. de anchura (la anchura de la herramienta).
En el taller no se ha encontrado certificado del material por lo que
desconocemos sus características físicas y sus correspondientes valores, entre
ellos el valor de su resiliencia.
Las probetas utilizadas son las siguientes:
Nº Nombre Probeta Dimensiones (en mm)
1 PDMF 56,00x9,90x7,75
2 MAPG 55,50x9,90x7,85
3 MIVV 56,00x10,00x7,50
4 LCF 56,00x10,00x8,25
5 CDS 56,60x9,75x8,20
6 YEP 56,00x10,00x7,50
7 AMFS 56,30x10,00x8,20
8 BGS 56,00x10,00x8,10
9 MALG 56,5x10,00x7,00
10 ABA 55,80x10,00x8,70

5.- NORMAS Y BIBLIOGRAFIA UTILIZADA.
 Soldadura, corte e inspección de obra soldada por Francisco Carrillo
Olivares y Elena López Torres. 3ª edición 1998.Publicado por el Servicio
de Publicaciones de la Universidad de Cádiz.
 Control de calidad en fabricación mecánica por Sergio Gómez
Gonzalez.2002. Publicado por Ediciones CEYSA.
 Metrología y Ensayos por Enrique Ortea Varela. 2011. Publicado por el
autor.
 Manual de instrucciones del Péndulo Charpy de Hoytom. 2006.
Fabricante de la maquina.
 EN 10045-1
6.- REALIZACION DE LA PRÁCTICA.
6.1.- Aspectos a tener en cuenta antes de la realización de la práctica.
El péndulo debe ser inspeccionado antes de efectuar la práctica, para ello
se deberá efectuar las siguientes operaciones:
1. Comprobar el correcto funcionamiento del sistema de elevación de la maza,
la manilla de disparo con su sistema de protección, así como el frenado del
péndulo.
2. Comprobar la perfecta horizontabilidad del eje de giro del péndulo, así como
la no existencia de rozamientos, para ello se elevara el péndulo al máximo
permitido (300 J) y se soltara sin ninguna probeta. El péndulo debe de
marcar la misma energía (o sea 300J). En caso de que marque un mínimo de
energía, esta se debe de descontar de la energía consumida para los
cálculos de la resiliencia. Posteriormente se deben de investigar las causas
de esta anomalía para corregirlas.
3. Efectuar un ensayo y comprobar que la probeta usada rompe, en caso
contrario dimensionar otro tipo de probeta.
4. Comprobar la validez del certificado de calibración de la maquina
6.2.- Procedimiento de realización de la práctica.
Los pasos que se deben seguir para la realización del ensayo son los
siguientes:
1. Para enganchar la maza del péndulo (P1) con la Uña de sujeción (P3), se
deberá frenar el mismo pisando el pedal, y accionar el volante para que el
brazo (P16) llegue a engancharlo.
2. Elevarla masa del péndulo, solo lo suficiente, para poder colocar la probeta.

3. Abrir la puerta (ojo, es de corredera) (piloto rojo encendido) y colocar la
probeta entallada en los soportes (P5) bien apoyada sobre los apoyos (P6) y
correctamente centrada, con su cara entallada contraria a la cara donde
recibirá el impacto. Cerrar la puerta.
4. Terminar de elevar la maza hasta la posición inicial (300 J), colocando la
aguja indicadora (P13) contra el tope (P14).
5. Liberar el péndulo. Para ello, es necesario primero pulsar el pulsador ámbar
de BLOQUEO y a continuación accionar la manilla (P17) hacia la derecha.
6. Hacer la lectura de la anergia consumida en la rotura en julios. Si la probeta
no se deforma ni se rompe, no se tendrá en cuanta. Si la probeta se deforma
pero no se rompe, se indicar en el informe los julios a los que la probeta no
se ha roto.
6.3.- Aseguramiento para que el ensayo salga bien.
Comprobar que la probeta rompe y colocar las probetas correctamente,
no solo apoyándolas verticalmente bien centradas en el soporte sino
garantizando el apoyo horizontal de las probetas.
6.4.- Condiciones de seguridad para la realización de la práctica.
La maquina con la que se efectúa la práctica está dotada de un sistema
de protección del péndulo con seguridad eléctrica, este es un accesorio que sirve
para proteger a personas o cosas, del peligro de ser alcanzado por el
movimiento del péndulo, o o de los restos de las muestras ensayadas.
Está formado por una estructura en perfiles de aluminio con ventanales y
puerta de metacrilato. Incluye la instalación en el péndulo de un electroimán cuyo
vástago impide (bloquea) la palanca de disparo del péndulo, salvo que se den las
condiciones de:
 Puerta cerrada.
 Pulsador de disparo activado previamente.

Está compuesto por los siguientes elementos:
 A1 Envolvente, formado por cuatro paneles.
 A2 Puerta de acceso para la introducción de las probetas.
 A3 Final de carrera seguridad puerta.
 A4 Actuador electro-magnético.
 A5 Caja de control.
- A5.1 Interruptor general. En posición 1 permite el paso de corriente
- A5.2 Pulsador luminoso. Indica posición de puerta cerrada. Pulsándolo
se activa el actuador electro-magnético.
- A5.3 Piloto luminoso rojo. Indica PELIGRO por puerta abierta
 A6 Ventana de acceso a palanca de disparo.
 A7 Toma de corriente (220 V.)
Como la máquina con la que se efectúa el ensayo cuenta con cabina de
protección, esta protección no debe ser anulada nunca cuando se realicen los
ensayos.
Debido a la aleatoriedad de la trayectoria de las partes de las probetas en
su rotura tras el impacto, nadie se colocara frente al péndulo, ya que la cabina al
no poseer techo, pudiera salirse una parte de la probeta rota y caerle a algún
alumno.
La colocación de la probeta y recogida de fragmentos se debe hacer
cuando la maza (péndulo) este en posición de reposo, y en ningún caso cuando
este oscilando.
6.5.- Condiciones climáticas durante la realización de la práctica.
Las condiciones climáticas del laboratorio en el momento de realizar los
ensayos fueron:
Temperatura del aire 17 ºC
Humedad del aire 45%
Temperatura de las probetas en el ensayo --------
6.6.- Condiciones medioambientales a tener en cuenta.
Residuos gaseosos No
Residuos líquidos No
Residuos sólidos Si
- Fragmentos de acero (1)
- Papeles de limpieza (2)

Los fragmentos de acero (1), serán recogidos, una vez efectuado el
ensayo, y se arrojaran al contenedor de chatarra de acero, la cual es retirada
periódicamente por la empresa que tiene contratada el IES Politécnico como
gestor de residuos metálicos.
Los papeles de limpieza de probetas y en su caso las manos de los
alumnos, serán arrojados a la papelera del laboratorio, la cual es recogida
diariamente por los servicios de limpieza del IES Politécnico y a su vez retirado
por los servicios municipales de limpieza.
6.7.- Resultados obtenidos.
Los resultados obtenidos son las siguientes:
Nº Nombre Probeta Dimensiones en
(mm x mm x mm)
Energía consumida
(Julios)
1 PDMF 56,00 x 9,90 x 7,75 12
2 MAPG 55,50 x 9,90 x 7,85 38
3 MIVV 56,00 x 10,00 x 7,50 44
4 LCF 56,00 x 10,00 x 8,25 4
5 CDS 56,60 x 9,75 x 8,20 16
6 YEP 56,00 x 10,00 x 7,50 18
7 AMFS 56,30 x 10,00 x 8,20 42
8 BGS 56,0 x 10,00 x 8,10 30
9 MALG 56,5 x 10,00 x 7,00 32
10 ABA 55,80 x 10,00 x 8,70 34
La probeta nº 4 DRP no ha roto, se supone que estaba mal colocada y no
se tendrá en cuenta para los cálculos.
7.- EJECUACION DE LOS CALCULOS.
7.1.- Justificación del método de cálculo utilizado.
Para la realización de los cálculos utilizaremos los datos de las medidas
de la sección de la probeta y los valores de la energía consumida por cada
probeta. Al ser nueve las probetas usadas (recordamos que una probeta de las
diez del ensayo, no rompió), la media aritmética de los valores de la resiliencia
obtenidos, junto con el cálculo de la incertidumbre, usando un valor de K=2, nos
dará el valor de la resiliencia del metal ensayado a la temperatura ambiente.
Podríamos haber obtenido un valor de la resiliencia de la probeta con su
correspondiente incertidumbre, con solo la rotura de una probeta y haber
calculado la incertidumbre por medio de la teoría de errores, pero nos ha
parecido más adecuado el método descrito en el párrafo anterior.

7.2.- Realización de los cálculos.
Nº Nombre Prob Dimensiones Superficie E. Medida E. Consumida Resiliencia
ancho (mm) alto (mm) (mm2) (Julios) (Julios) (Julio/mm2)
1 PDMF 9,90 7,75 76,725 12 10 0,0168175
2 MAPG 9,90 7,85 77,715 38 36 0,0590103
3 MIVV 10,00 7,50 75,000 44 42 0,0746667
4 LCF 10,00 8,25 82,500 4 2 0,0029385
5 CDS 9,75 8,20 79,950 16 14 0,0213548
6 YEP 10,00 7,50 75,000 18 16 0,0284444
7 AMFS 10,00 8,20 82,000 42 40 0,0594884
8 BGS 10,00 8,10 81,000 30 28 0,0426764
9 MALG 10,00 7,00 70,000 32 30 0,0612245
10 ABA 10,00 8,70 87,000 34 32 0,0422777
7.3.- Comprobación de la validez de los datos.
Utilizamos el método de Chauvenet como criterio de rechazo de medidas,
para ello habrá que calcular las diferencias y la desviación típica, para
comprobar que:
| | ∗
Siendo n =9 y le corresponde un valor de K(n) de 1,92, por lo que
K(n)*S=1,92*0,01996777
Que vale 0,03833812
Nº Probeta Resiliencia Diferencia Diferencia2
1 0,0168175 ‐0,02828924 0,00080028
2 0,0590103 0,01390356 0,00019331
3 0,0746667 0,02955996 0,00087379
4 0,0213548 ‐0,02375194 0,00056415
5 0,0284444 ‐0,01666234 0,00027763
6 0,0594884 0,01438166 0,00020683
7 0,0426764 ‐0,00243034 5,9066E‐06
8 0,0612245 0,01611776 0,00025978
9 0,0422777 ‐0,00282904 8,0035E‐06
SUMA: 0,4059607 SUMA: 0,00318969
MEDIA: 0,04510674 SIGMA: 0,01996777
Todos los valores son validos, ya que ninguna diferencia cumple la condición.

7.4.- Calculo de la incertidumbre.
Calculamos la incertidumbre tipo A, por medio de la expresión:
√
Tomamos como valor de K, 2 y n igual a 9, por lo que tendremos:
I=0,01331185, que lo redondeamos a 0,014.
8.- RESULTADO FINAL.
Al haber utilizado una probeta no normalizada, cuya entalla no tiene forma
de “U” ni de “V”, pero que tiene forma de rectángulo, utilizaremos la letra “R”, así
que el valor de la energía absorbida es la media de las energías absorbidas de
las probetas que han roto y se representa por:
KR300/2=28+-8 Julios (K=2)
Y la resiliencia de nuestro material es:
Resiliencia=0,045+-0,014 Julio/mm2
(K=2)
En Sevilla a 8 de marzo de 2016 VºBº Coordinadora

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