Este documento describe el procedimiento para realizar un ensayo de torsión para determinar las propiedades mecánicas de un material. El procedimiento incluye preparar probetas cilíndricas, fijarlas a una máquina de torsión, aplicar un par de torsión gradualmente mientras se registran los valores de par y ángulo de torsión, y analizar los resultados para calcular propiedades como el módulo de rigidez y los límites elástico y de fluencia.

1. ENSAYO DE TORSIÓN
Resumen: En esta guía de laboratorio se encuentra el proceso para realizar el ensayo de
torsión, determinando propiedades mecánicas del material.
1. INTRODUCCIÓN
Muchos materialescuando están en servicioestán sujetosa fuerzas o cargas. En tales condicioneses
necesarioconocerlascaracterísticasdel material paradiseñarel instrumentodondevaa usarse de tal
formaque losesfuerzosalosque vayaa estarsometidonoseanexcesivosyel material nose fracture.
El comportamiento mecánico de un material es el reflejo de la relación entre su respuesta o
deformación ante una fuerza o carga aplicada. El ensayo de torsión se aplica en la industria para
determinarconstanteselásticasypropiedadesde losmateriales.También sepuede aplicaresteensayo
para medir la resistencia de soldaduras, uniones, adhesivos, etc.

2. Figura 1
La torsiónen sí se refiere a un desplazamientocircularde una determinadaseccióntransversal de un
elementocuando se aplica sobre éste un momento torsor o una fuerza que produce un momento
torsor alrededor del eje. La torsión se puede medir observando la deformación que produce en un
objetounpar determinado.Porejemplo,se fija un objeto cilíndrico de longitud determinada por un

3. extremo,yse aplicaun par de fuerzasal otro extremo;lacantidad de vueltasque dé un extremocon
respecto al otro es una medida de torsión. Los materiales empleados en ingeniería para elaborar
elementosde máquinasrotatorias,comoloscigüeñalesy árbolesmotores, debenresistirlastensiones
de torsión que les aplican las cargas que mueven.
La deformación plástica alcanzable con este tipo de ensayos es mucho mayor que en los de tracción
(estricción) o en los de compresión.
Definiciónde esfuerzocortante y deformaciónangular.
Si una probetacilíndricade longitudLes sometidaaun torque T, el ángulode
torsiónlasiguiente ecuación:

está dado por
=
∗
∗
En donde G es el módulode corte del material de laprobetae es el momentode inerciapolarde la
seccióntransversal de dichaprobeta.

4. Figura 2
Sobre la base de la ecuaciónanterior,se puede determinarexperimentalmente el módulode corte G
del material constituyentede laprobeta.

5. ∗
Si los esfuerzos cortantes no sobrepasan el límite de proporcionalidad, dicho esfuerzo se distribuye
linealmente, es cero en el eje central de la probeta y tiene un valor máximo en la periferia.
Figura 3
En la figura anterior se indica la distribución de esfuerzos cortantes, en una sección transversal
cualquiera,de unaprobetade seccióncilíndricasometidaa torsión.Eneste caso, el valor del esfuerzo
cortante es igual a:
=
Siendo el módulo resistente a la torsión y está definido por:
1
= ∗

6. Donde:
11
= 32 ∗ ∗ 4
= 2 ∗ ∗ 4
Siendodel diámetrode laprobeta,por lotanto = 2 .

7. Reemplazando el momento de inercia polar, en función del radio, se obtiene la siguiente expresión
para el módulo resistente:
3
=
2
Por lotanto,el esfuerzocortante enlaperiferiadel cilindroesigual a:
2
=
3
De la figura 1, considerando la igualdad de arcos, según el radio y la generatriz , se puede deduce lo
siguiente:
=
Donde es la distorsión angular. Se puede deducir que dicho valor es:
=
Diagrama de momentotorsor.
La obtención del diagrama de momento torsor en función del ángulo de torsión, para una probeta
cilíndricasometidaatorsión,esfundamentalparadeterminarel módulode rigidezal corte,el esfuerzo
cortante de proporcionalidad y el esfuerzo cortante de fluencia.

8. Figura 4
4

9. GL-RE05
En la figura se indica el diagrama de momento torsor versus ángulo de torsión. En dicho diagrama se
pueden distinguir: El límite de proporcionalidad, el límite de fluencia superior A, el límite de fluencia
inferior B, la zona de cedencia C y el límite de ruptura de la probeta, señalado con el punto D.
La zona lineal del gráfico,permite determinar el módulo de rigidez al corte del material y el esfuerzo
cortante de proporcionalidad.El esfuerzocortantede fluenciasuperiorsedeterminaatravésdel punto
A del diagrama.
2. MATERIALES REQUERIDOS
2.1. Máquinade torsión.
2.2. Probetas(veranexo).
2.3. Calibradorpie de Rey.
2.4. Marcador permanente de puntadelgadayregla.
3. OBJETIVOS

10. 3.1. Analizarel comportamiento de los materialesmetálicosal sersometidosaunesfuerzode
Cortante o de torsión.
3.2. Reconocerydeterminarde maneraprácticalas distintaspropiedadesmecánicasde los
materialessometidosaesfuerzosde torsión.
3.3. Reconocerydiferenciarlosestadoszonaelásticayzonaplásticade losmetalesparadicho
esfuerzo.
3.4. Construire interpretarlagráficaEsfuerzoCortante VsDeformaciónAngularunitariaparael
ensayode torsión.
3.5. Calcularel módulode rigidez,límite elásticoyCompararlocondistintostiposde materiales.
3.6. Medirla resistenciaafluenciaoesfuerzode fluenciade losmateriales.
3.7. Observaryreconocerlasposiblesdiferenciasque presentanlosdiversosmaterialesen
cuanto a ductilidadyfragilidad(encuantoasu toleranciaa ladeformación).
3.8. Analizarcómoesel comportamientode lasseccionestransversalesenlapruebay
determinarel tipode rupturaque se presentaendichoensayo
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11. GL-RE05
4. PROCEDIMIENTO
4.1. Antes de comenzar a realizar los ensayos de torsión se deben tomar las respectivas medidas
dimensionales de las probetas (diámetro y longitud de la sección reducida). Este
procedimiento de medición es efectuado con un gran cuidado y debe implementarse la
correcta utilizacióndel Calibrador "pie de rey”instrumentode mediciónde vital importancia
para tomar el valor de nuestros datos.
Figura 5
4.2. Trazar una línearecta con un marcador permanente de puntadelgadaalo largode la
seccióncilíndricaenlasecciónreducida,estoconel finde podervisualizarde manera
más fácil ladeformaciónde laprobetade torsión.
Figura 6

12. 4.3. Fijarlaprobetaa lascopas de la máquinade torsión,asegurarse de que laprobetaquede
biensujetayasí no tenerproblemasde deslizamientode lamisma.
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Acreditación Institucionalde AltaCalidad. Resolución No. 23096del 15de diciembrede 2016 labresistenciaud@gmail.com
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13. GL-RE05
Figura 7
4.4. Calibrarel tacómetrode revolucionesaceroy el medidorde torque,seleccionandoeneste
últimolasunidadessistemainternacional (N-m).

14. Figura 8
4.5. Para latoma de datos tenemosque realizarunatablaenlaque se registraremosel valordel
Torque (útil paracalcularel esfuerzocortante) haciertointervalode revoluciones(útil para
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15. GL-RE05
calcularla deformaciónangular).paraefectosde simplicidadalahora de registrarlosdatos
tomaremoslosintervalosde lasiguientemanera:
 De 10 en10 revoluciones hasta200 revoluciones.
 De 25 en25 revolucioneshasta400 revoluciones.
 De 50 en50 revolucioneshasta1200 revoluciones.

 De 100 en 100 revolucioneshasta2000 revoluciones
 De 200 en 200 revolucioneshasta4000 revoluciones

 De 500 en 500 revoluciones hastalafractura.
Tabla 1

16. 4.6. Girar lentamente laperillaparaaumentar gradualmente el torque de maneraque se puedan
tomar los datosde acuerdoa la tabla anterior.Se puede aumente lavelocidadamedidaque
el torque se vaya estabilizando de forma gradual, pero no se puede disminuir la velocidad
durante la prueba pues esto afecta la misma generando errores.
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Figura 9
4.7. Cuando en el ensayo se produzca fractura en la probeta (se reconoce porque el torque
disminuyebruscamenteyse observalafallaenlaprobeta) retornamoslaperillaque controla
lavelocidadyel torque alaposiciónde apagadoretiramoslaprobetade lascopasde sujeción
y con esto damos fin a la toma de datos.
5. ACTIVIDAD E INFORME DE LABORATORIO
Determine:
5.1. Bajoqué tipode normasse puedenrealizarlosensayosde torsión.

18. 5.2. Tomandovariospuntosde la zona elásticaycalcule la pendiente respectiva,correspondiente
al módulo de rigidez promedio. (G).
5.3. Determine el esfuerzode cortante afluencia.
5.4. Describael tipode fractura presente enel material yconcluyael tipode fractura presente en
el ensayo y qué tipo de información nos brinda.
5.5. Elabore una ficha técnica con los resultados obtenidos en el ensayo resaltando las
características y las propiedades del material que fue sometido al ensayo.
Gráficas:
5.6. Construya la gráfica esfuerzo Cortante contra deformación angular unitaria, previamente
pasando las unidades leídas del equipo (torque) a unidades de esfuerzo cortante y
revoluciones (el cual equivale a giro de la probeta).
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6. BIBLIOGRAFÍA
 HibbelerR,Mecánicade Materiales.TerceraEdición.Prentice-Hall Hispanoamericana
SA.MéxicoD.F.,856 páginas

19. 
 RileyW,Mecánica de Materiales.PrimeraEdición.LimusaWiley.MexicoD.F.708 paginas
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 Mott R. Resistenciade MaterialesAplicada.TerceraEdición. Prectice-HallHispanoamericana
SA.MexicoD.F.,640 páginas.

 NortonR, Diseñode Máquinas.PrimeraEdición.Prentice-HallHispanoamericanaS.A México
D.F.,1048 páginas.
Proyectó NicolasGabriel MuñozBello Auxiliarlaboratorista
Revisó Luini Hurtado CoordinadorLaboratoriosyTalleresde Mecánica
Aprobó Luini Hurtado CoordinadorLaboratoriosyTalleresde Mecánica
Fecha 21/02/2017 Versión01

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