Clasificación de Equipos e Instrumentos en Electricidad.docx
informacion general.docx
1. Ensayo de tracción
Resumen:
En el presente informe de laboratoriose concretaráyse definiráel comportamientomecánicode
losmaterialesutilizadospormediode unsimuladorvirtual de ensayode tracción,aplicando
fuerzasyregistrandolosdatoshasta llegara larotura de la pieza,conlos resultadosplasmadosen
gráficasde esfuerzovsdeformación,que aportanunaideamásgeneral del estadode lapieza.
PALABRASCLAVE:deformación,probeta,tracción.
1. INTRODUCCIÓN
A lo largodel tiempoel rol del ingenierose haenfocadoenestudiarlasdimensionesyformas
de materialesmetálicosparaestructuras,donde lascargasde tensiónycompresiónal
someterlosaestosmaterialestenganunbuenefecto,paraasíevitarfallasoquiebresenel
diseñode laestructura.Porestoes de suma importanciaconocerlaspropiedadesmecánicas
de losmateriales,enespecial suresistenciamecánicacuandoessometidoafuerzasexternas.
Por consecuencia,el ensayode tracciónesrelevante puestoque permite obtenerinformación
sobre la capacidadque tiene unmaterial parasoportarla acción de cargas estáticaso de
cargas que varían lentamente.
El ensayode tracciónes unensayoenel que se somete atracción a una probetanormalizadade
un material hastaque se alcanza larotura. [ CITATION Pér142 l 9226 ]
En ordende aplicar este estudiose realizaráunasimulaciónvirtualapartirde un ensayode
tracción del cual se determinaráel comportamientode losmaterialesatratar.
2. OBJETIVOS
Objetivogeneral.
Identificarel comportamientode diferentesmaterialesde aceroypolímerosometidoacargas
axialesde tracción
Objetivosespecíficos.
1. Analizarlasgráficasobtenidasdel ensayode tracciónparaconocerlosparámetros
mecánicosde losmaterialesutilizados.2.Reconocerlasfasesde deformaciónde los
materialescomolazonaplástica,laelásticay zonaelástica- plástica.
3. TEORIA RELACIONADA
Tracción:
Es el esfuerzoal que se somete unobjetocuandohaydosfuerzasque resultanopuestasy
tienden,apartirde su aplicación,aalargarloo estirarlo.[ CITATION Pér161 l 9226 ]
Probetas(mecánicas):
En cienciade materiales,unaprobetaesunapieza(generalmente de dimensiones
normalizadas),constituidaporundeterminadomaterialcuyascaracterísticasse desean
estudiar.[ CITATION Wik203 l 9226 ]
2. Deformaciónunitaria:
La deformaciónunitariase define comoel cambiode dimensiónporunidadde longitud.[
CITATION Vil09l 9226 ]
Resistenciamecánica:
DeformaciónMecánicaesel cambioen laforma de un material que resultade laaplicaciónde
fuerza,yes medidaporel cambioensu longitud.Ellapuede serde extensiónode compresión.
[ CITATION OME20 l 9226 ]
Esfuerzo:
Como esfuerzodenominamoslafuerzaque aplicamoscontraalgúnimpulsooresistencia,
para contrarrestarloo revertirlo.[ CITATION Sig181l 9226 ]
Módulode elasticidadoMódulode Young:
Cuantificalaproporcionalidadanterior.Esel resultadode dividirlatensiónporladeformación
unitaria,dentrode laregiónelásticade undiagramaesfuerzo-deformación.[ CITATION UIS20
l 9226 ]
Coeficiente de Poisson:
Cuantificalarazónentre el alargamientolongitudinal yel acortamientode laslongitudes
transversalesaladirecciónde lafuerza.[ CITATION UIS20 l 9226 ]
Límite de proporcionalidad:
Valorde la tensiónpordebajode lacual el alargamientoesproporcionalalacarga aplicada.[
CITATION UIS20 l 9226 ]
Límite de fluenciaolímite elásticoaparente:
Valorde latensiónque soportalaprobetaenel momentode producirse el fenómenode la
cedenciaofluencia.Este fenómenotiene lugarenlazonade transiciónentre las
deformacioneselásticasyplásticasyse caracteriza porun rápidoincrementode la
deformaciónsinaumentoapreciablede lacarga aplicada.[ CITATION UIS20 l 9226 ]
Límite elástico(límite elásticoconvencional opráctico):
Valorde la tensiónala que se produce un alargamientoprefijadode antemano(0,2%,0,1%,
etc.) enfuncióndel extensómetroempleado.Eslamáximatensiónaplicable sinque se
produzcandeformacionespermanentesenel material.[ CITATION UIS20 l 9226 ]
Carga de roturao resistenciaatracción:
Carga máximaresistidaporlaprobetadivididaporlaseccióninicial de laprobeta.[ CITATION
UIS20 l 9226 ]
3. Alargamientode rotura:
Incrementode longitudque hasufridolaprobeta.Se mide entre dospuntoscuyaposición
estánormalizadayse expresaentantoporciento.[ CITATION UIS20 l 9226 ]
Longitudcalibrada:
Es la longitudinicialde laparte de una probetasobre laque se determinaladeformación
unitariao el cambiode longitudyel alargamiento(esteúltimose mide conunextensómetro).
[ CITATION UIS20 l 9226 ]
4. MATERIALES Y MÉTODOS
Los materialesutilizadosparalarealizacióndel ensayosonlossiguientes:
AERO AISISAE1045: SAE 1045 esun acero grado ingenieríade aplicaciónuniversal que
proporcionaunnivel mediode resistenciamecánicaytenacidadabajocosto con respectoa
losaceros de baja aleación.Esampliamente utilizadoenlaindustriaautomotriz(productos
forjadosyestampados).Se usaenpartesde máquinasque requierandurezaytenacidad
como: manivelas,chavetas, pernos,bulones,etc. [ CITATION Cia20l 9226 ]
ComposiciónquímicaC% Mn%P.max.% S.max.% Si.max.%
Análisistípicoen%0.43 0.50
0.6 0.9
0.04 0.05 0.2 0.4
ASTMA 48:
Hierrogris, cubre lasfundicionesde hierrogrisdestinadasal usogeneral de ingenieríadonde
la resistenciaala tracciónes una consideraciónimportante.Laspiezasfundidasse clasifican
enfunciónde la resistenciaala traccióndel hierroenbarras de ensayofundidas
separadamente.[ CITATION Tec20l 9226 ]
ASTMA 37:
Es el material que se empleabanormalmente enestructurasde edificación.Sulímite elástico
esde 2400 kg/cm2. Su empleoescadavezmenosfrecuente,habiendosidodesplazadoporla
utilizaciónde acerosde calidadsuperior.[ CITATION mit20 l 9226 ]
POLIMERO TERMOPLASTICO:
Es un material plásticoque,atemperaturasrelativamentealtas,se vuelvedeformable o
flexible,se funde cuandose calientayse endurece enunestadode transiciónvítreacuandose
enfríalo suficiente.Lamayorparte de lostermoplásticossonpolímerosde altopeso
molecular.Lospolímerostermoplásticosdifierende lospolímerostermoestablesotermo-fijos
4. enque despuésde calentarse ymoldearse puedenvolverseafundirparaformar otra pieza.[
CITATION Tod16 l 9226 ]
Dependiendodel gradode interaccionesentrelascadenasmoleculares,el polímeropuede
tomar dostiposde estructura;amorfa o cristalina,siendoposible laexistenciade ambasenel
mismomaterial termoplástico.Ejemplosde polímerostermoplásticosson:polietileno(PE),
polipropileno(PP),poliéster(PET),poliamidaonylon(PA),etc.[ CITATION Tod16 l 9226 ]
MAQUINA UNIVERSAL:
En ingenieríase denominamáquinauniversal aunamáquinasemejanteauna prensaconla
que esposible sometermaterialesaensayos de tracciónycompresiónparamedirsus
propiedades.Lapresiónse logramediante placasomandíbulasaccionadasportornillosoun
sistemahidráulico.Estamáquinanoesampliamente utilizadaenlacaracterizaciónde nuevos
materiales.Así,porejemplo, se hautilizadoenlamediciónde laspropiedadesde tensiónde
lospolímeros.[ CITATION Wik19 l 9226 ]
Los materialessuministradosparaeste informe de laboratorioestánancladosal simulador
virtual de laUniversidadIndustrial de Santander,Bucaramanga,Colombia.Se realizóun
análisisde los gráficosde ensayode tracciónpara conocerlas resistenciasmecánicasque
poseendichosmateriales,aceroAEROAISISAE1045, ASTMA 48 su límite elásticode 4.007
kg/cm2 , ASTMA 37 con limite elásticode 2400 kg/cm2 y POLIMERO RECICLADOULTRATPYC
1200E. Al iniciarel procesode tracciónen unamáquinauniversal de ensayosconunaprobeta
mecánicase toman susdimensionesnormalizadas,esdecirlalongitudyel áreade sección
transversal de cada material,para despuésajustarlasenmordazasde formavertical donde se
procede a aplicarun esfuerzoconvelocidadlentayconstante paraalargarlas,donde se mide
este alargamientoproducidoyel esfuerzoaplicadoparaobtenerunagráficapor cada
procedimientoque represente latensiónfrente aladeformaciónunitaria.
5. PROCEDIMIENTO Y RECOLECCIÓN DE DATOS
El procedimientoenlamodalidadvirtualconsistióentomarprobetasde distintosmateriales-
indicadosenlafigura1- con sus respectivasdimensionesparaser colocadosenmordazasde
una máquinauniversal de ensayos- indicadaenlafigura2-, para deformarlosal estirarlos
frente al esfuerzoaplicadoaunavelocidadconstante ylentamentehastael puntode ruptura
del material.Losdiagramasque se obtienen,llamadosdiagramade esfuerzovsdeformación
contienenlosdatosque se indicanenlatabla1, tabla2, tabla 3 y tabla 4.
Con losresultadosde elongaciónde lasprobetas,el cual mide el aumentode longitudque
experimentaunmaterial cuandose le somete aunesfuerzode tracciónantesde producirse su
rotura, se pudograficar lasdiferentescurvasde acuerdoal material,que se registraroncomo
valoresde esfuerzoydeformación.
5. Figura1.- Material de las pobretasutilizadas:(1) ACEROAISISAE1045, (2) ASTMA 48, (3)
ASTMA 37, (4) POLÍMERORECILCADO ULTRAPYC 1200E
8. Tabla 4-. Material polímerorecicladoULTRAPYC1200E
6. ANÁLISISEXPERIMENTAL
A continuación,encontramoslasgráficasde Esfuerzovs.Deformaciónde cadaunode los
materialesencuestiónconsurespectivoanálisis,teniendoencuentacadauna de lasfases
que se presentaronenel procesode ensayode tracción.
9. Basándonosenlagráfica 1, podemosdecirque laprobetareaccionapor obviasrazonesal
esfuerzosometidoydebidoaesose generaunadeformación,enotraspalabras,amedidaque
el esfuerzoaumenta,ladeformacióntambiénlohará,dándonosaentenderque hayuna
relaciónde proporcionalidad.
En primerainstancia,conrespectoal aumentodel esfuerzopodemosdeterminarunazona
elástica,lacual nos indicaque eneste puntoel material nohageneradounadeformación
permanente,peroamedidaque dichoesfuerzoincrementa,laprobetallegaráasu límite
elástico.Ahora,comosegundafase,tenemosunazonaplásticadonde laprobetade aceroAISI
SAE 1045, a diferenciade lazonaelástica,novuelve asuestadoinicial debidoaque el
esfuerzosometidole generóunadeformaciónpermanente.A continuación,el material llega
su puntode esfuerzomáximoyporúltimo,se generalafracturao rotura, endonde el acero
no pudoresistirmásel esfuerzosometidoyeste se rompe.
10. En la gráfica2, existe tambiénuna relaciónde proporcionalidadentre el esfuerzoyla
deformaciónteniendoencuentaque si unaaumentala otra tambiénlohace.
En cuanto a las fasesrealizadasporeste material,supasoporla zona elásticafue bastante
fugaz,ya que,nodemorómuchotiempoenllegara sulímite de elasticidad,pasandoaloque
vendríasiendolazonaplástica,endonde debidoal esfuerzosometidosobre laprobeta,esta
empezóageneraruna deformaciónpermanente.Al llegarasu esfuerzomáximoel aceroA48,
casi que instantáneamentellegóasu puntode rotura, endonde nosoportómás el esfuerzo
sometidoporlamáquinade ensayosyla probetade fracturó.
En la gráfica3 observamos,lazonaelásticaque atravesólaprobetaal momentodel ensayo,
endonde podía volverasu estadoo formaoriginal.Peroadiferenciade lasotras,estaprobeta
11. de A37 despuésde llegarasulímite elástico,pasóporun puntode fluencia bastante notable,
loque quiere decirque adquirióunalargamientoconsiderableparaluegopasara la zona
plásticadonde cambiósuformade manerairrevocable yal llegara suesfuerzomáximo,
tiempodespuéslaprobetaalcanzósupuntode roturao fracturafinalizandoentoncesconel
procesode ensayo.
En la gráfica4, existe se puedeobservarque el esfuerzo yladeformaciónsondirectamente
proporcionales,porloque cuandoel esfuerzoaumenta,ladeformacióntambién.
La probetaatravesóunaserie de fasesentre estáslafase de lazona elástica,endonde si se
dejade aplicarel esfuerzoestavolveríaal informe inicial.Luego,al llegarasu límite de
elasticidad,enbase alagráfica podemosdecirque pasaa la zonaplásticadonde nohay
manerade recuperarsuforma debidoaque ya se le generóunadeformaciónpermanente.
Por último,laprobetasometida constantementeal esfuerzogeneradoporlamaquina
universal de ensayo,llegaasuesfuerzomáximo,valgalaredundancia,yporende a supunto
de fractura, donde estase rompe.
7. CONCLUSIONES
* En este laboratoriose realizóunensayode tracciónsobre probetasde distintosmateriales,
con losdebidosmétodosestablecidosporlasnormasASTM, considerandolasespecificaciones
para cada probeta.
* Observandolafracturadel metal se puede decirque esunafractura dúctil,yaque ocurre
una desfiguraciónenel cuelloylaformaciónpequeñosvacíosocavidadesdentrode lazona
de estrangulamiento,tambiénse observaque al momentode fracturarse quedaunaforma
cónica parecidaa lapunta de un lápiz.
* Este laboratoriovirtual fue muyprácticoyaque se pudoobservardetenidamente el
comportamientode cadaunode losmetalesenlaszonas,tambiénse puede concluirque la
12. resistenciade losmaterialesesinversamenteproporcional alaintensidadyala frecuenciade
cada una de las deformacionesque experimenta.
*Hablandode las gráficasobtenidasenel ensayose puede concluirque el material AISISAE
1045 esmás frágil peromás duropor lo tantotiene unazona elásticamayornecesitade más
tensiónparadeformarse yllegarala zona platicaque ladel A48, Ya que revisandoel esquema
o grafica del A48 su pasopor estazona fue casi efímeroya que este esmás dúctil yaque no se
necesitaunaaltatensiónparapasar de unazona a otra y a diferenciade lasdosprobetas
nombradasanteriormentelaprobetaA37 pasópor un puntode fluencialocual alargósu paso
de una zona a otra. Los materialesA48y A37 al ser másdúctilesyaunque pasende unazona a
otra más rápidodemoranmáspara fracturarse que el 1045.
*Para reconocerlas fasesde deformaciónhayque tenerencuentaque cadamaterial está
compuestode distintaforma,porloque cada fase va a ser distintadependiendoel material.
En la gráficase tiene unaregiónlinealque puedeserlazonaelásticalacual tiene unlímite de
proporcionalidadque hastadónde llega,de ese puntoalazona de esfuerzode fluenciase
encuentralazona elástica-plásticadonde latensiónque se le aplicaal material este novolverá
a su forma normal,porestarazón se llamazona plásticaporque aquíeste pierde suforma,
luegose tiene unendurecimientopordeformaciónel materialqui empiezaadeformarse
(depende de latensiónque se le aplique),hastallegaral esfuerzoúltimo,enel esfuerzoúltimo
el material nopuede resistirmásyempiezaabajarla gráficahasta que llegaal puntoúltimo
donde el material se rompe.
8. ANEXOS
Propiedadesfísicasdel aceroSAE1045
Estos valoresse obtienenapartirde probetasbajocondicionesespecificasde laboratorioy
debenserutilizadoscomoreferencia:[ CITATION Cia20 l 9226 ]
.Densidad 7.85gr/cm3 .Resistividadelectrica
(microhm-cm):. a 32°F = 16.2 a 212°F =22.3
.Modulode elasticidad 2 x 1011 Pa(24 x 106 PSI)
.Conductividadtérmica 53 W/(m.°C) .Coeficientede dilatación
térmica/°C
.CalorespecificoJ/(Kg’K) 460 (20 – 100°C) 12.3 x 106
. Coeficiente de Poisson. 0,3 (20 – 200°C) 12.7 x 10-6 .
(20 – 400°C) 13.7 x 10-6
13. ASTMA 48
El hierrogrisesuno de losmaterialesferrososmásempleadosysunombre se debe a la
aparienciade susuperficie al romperse.Estaaleaciónferrosacontiene engeneralmásde 2 %
de carbono y más de 1 % de silicio,ademásde manganeso,fósforoyazufre.Unacaracterística
distintivadel hierrogrisesque el carbonose encuentraengeneral comografito,adoptando
formasirregularesdescritascomo“hojuelas”.Este grafitoesel que dala coloracióngrisa las
superficiesde rupturade laspiezaselaboradasconeste material.[ CITATION Wik204 l 9226 ]
![Ensayo de tracción
Resumen:
En el presente informe de laboratoriose concretaráyse definiráel comportamientomecánicode
losmaterialesutilizadospormediode unsimuladorvirtual de ensayode tracción,aplicando
fuerzasyregistrandolosdatoshasta llegara larotura de la pieza,conlos resultadosplasmadosen
gráficasde esfuerzovsdeformación,que aportanunaideamásgeneral del estadode lapieza.
PALABRASCLAVE:deformación,probeta,tracción.
1. INTRODUCCIÓN
A lo largodel tiempoel rol del ingenierose haenfocadoenestudiarlasdimensionesyformas
de materialesmetálicosparaestructuras,donde lascargasde tensiónycompresiónal
someterlosaestosmaterialestenganunbuenefecto,paraasíevitarfallasoquiebresenel
diseñode laestructura.Porestoes de suma importanciaconocerlaspropiedadesmecánicas
de losmateriales,enespecial suresistenciamecánicacuandoessometidoafuerzasexternas.
Por consecuencia,el ensayode tracciónesrelevante puestoque permite obtenerinformación
sobre la capacidadque tiene unmaterial parasoportarla acción de cargas estáticaso de
cargas que varían lentamente.
El ensayode tracciónes unensayoenel que se somete atracción a una probetanormalizadade
un material hastaque se alcanza larotura. [ CITATION Pér142 l 9226 ]
En ordende aplicar este estudiose realizaráunasimulaciónvirtualapartirde un ensayode
tracción del cual se determinaráel comportamientode losmaterialesatratar.
2. OBJETIVOS
Objetivogeneral.
Identificarel comportamientode diferentesmaterialesde aceroypolímerosometidoacargas
axialesde tracción
Objetivosespecíficos.
1. Analizarlasgráficasobtenidasdel ensayode tracciónparaconocerlosparámetros
mecánicosde losmaterialesutilizados.2.Reconocerlasfasesde deformaciónde los
materialescomolazonaplástica,laelásticay zonaelástica- plástica.
3. TEORIA RELACIONADA
Tracción:
Es el esfuerzoal que se somete unobjetocuandohaydosfuerzasque resultanopuestasy
tienden,apartirde su aplicación,aalargarloo estirarlo.[ CITATION Pér161 l 9226 ]
Probetas(mecánicas):
En cienciade materiales,unaprobetaesunapieza(generalmente de dimensiones
normalizadas),constituidaporundeterminadomaterialcuyascaracterísticasse desean
estudiar.[ CITATION Wik203 l 9226 ]](https://image.slidesharecdn.com/informaciongeneral-220429022710/85/informacion-general-docx-1-320.jpg)
![Deformaciónunitaria:
La deformaciónunitariase define comoel cambiode dimensiónporunidadde longitud.[
CITATION Vil09l 9226 ]
Resistenciamecánica:
DeformaciónMecánicaesel cambioen laforma de un material que resultade laaplicaciónde
fuerza,yes medidaporel cambioensu longitud.Ellapuede serde extensiónode compresión.
[ CITATION OME20 l 9226 ]
Esfuerzo:
Como esfuerzodenominamoslafuerzaque aplicamoscontraalgúnimpulsooresistencia,
para contrarrestarloo revertirlo.[ CITATION Sig181l 9226 ]
Módulode elasticidadoMódulode Young:
Cuantificalaproporcionalidadanterior.Esel resultadode dividirlatensiónporladeformación
unitaria,dentrode laregiónelásticade undiagramaesfuerzo-deformación.[ CITATION UIS20
l 9226 ]
Coeficiente de Poisson:
Cuantificalarazónentre el alargamientolongitudinal yel acortamientode laslongitudes
transversalesaladirecciónde lafuerza.[ CITATION UIS20 l 9226 ]
Límite de proporcionalidad:
Valorde la tensiónpordebajode lacual el alargamientoesproporcionalalacarga aplicada.[
CITATION UIS20 l 9226 ]
Límite de fluenciaolímite elásticoaparente:
Valorde latensiónque soportalaprobetaenel momentode producirse el fenómenode la
cedenciaofluencia.Este fenómenotiene lugarenlazonade transiciónentre las
deformacioneselásticasyplásticasyse caracteriza porun rápidoincrementode la
deformaciónsinaumentoapreciablede lacarga aplicada.[ CITATION UIS20 l 9226 ]
Límite elástico(límite elásticoconvencional opráctico):
Valorde la tensiónala que se produce un alargamientoprefijadode antemano(0,2%,0,1%,
etc.) enfuncióndel extensómetroempleado.Eslamáximatensiónaplicable sinque se
produzcandeformacionespermanentesenel material.[ CITATION UIS20 l 9226 ]
Carga de roturao resistenciaatracción:
Carga máximaresistidaporlaprobetadivididaporlaseccióninicial de laprobeta.[ CITATION
UIS20 l 9226 ]](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)