Este documento describe una prueba de impacto Charpy realizada con probetas de acero y aluminio. Explica el procedimiento de la prueba, incluida la medición de la energía absorbida y el cálculo de la resiliencia. Los resultados mostraron que el acero tenía una resiliencia más alta que el aluminio, lo que indica que el acero puede absorber más energía durante la deformación elástica.

1. PRUEBA DE IMPACTO CHARPY
(Deformaciones elásticas en una viga)
Presentado por:
Jolaine Martínez Diaz T00050143
Valentina Martínez Castro T00049386
Osvaldo E. Molina Berdugo T00035644
Jorge M. Villadiego Guerra T00049853
Grey S. Villadiego Garcés T00041192
Ing. Walberto Marrugo Orozco
Universidad Tecnológica de Bolívar
Facultad de Ingeniería
Grupo L3
26 de febrero de 2019
Cartagena – Colombia

2. INTRODUCCIÓN
El péndulo de Charpy se utiliza para determinar por medio de ensayos la tenacidad de los
materiales. En general esta prueba se hace por medio de impactos de probetas entalladas a
flexión en tres puntos.
El ensayo de tracción estático nos da valores correctos de la ductilidad de un metal, no resulta
preciso para determinar su grado de tenacidad o fragilidad, en condiciones variables de
trabajo.
Cuando un material es sujeto a un golpe repentino o violento, donde la velocidad de
deformación es demasiado rápida, se puede comportar de una forma mucho más frágil con
respecto a otro tipo de ensayos, por ejemplo: el ensayo de tensión. Todo material tiene una
capacidad de absorber energía que varía según su tipo. En el presente informe se estudiará la
capacidad que tiene de absorber energía dos probetas de acero y aluminio, teniendo en cuenta
los errores que se pueden cometer por temperatura, presión del aire, etc.
OBJETIVOS
Objetivo en general.
 Estudiar el comportamiento de una probeta simplemente apoyada con sección
entallada, sometida a una carga de impacto (con velocidad alta de aplicación),
comparándola contra la carga de rotura teórica para un caso hipotético de carga
estática (con velocidad lenta de aplicación).
Objetivos en específico.
 Aprender a utilizar el péndulo Charpy.
 Determinar la energía absorbida de material por medio de la energía absorbida
marcada por el péndulo y promediar para calcular su valor.
 Identificar los comportamientos frágil y ductil en la fractura de los metales, mediante
la observación visual

3. 1. MARCO TEORICO Y CONCEPTUAL
Para realizar el informe es necesario tener varios conceptos fundamentales claros.
1.1 Péndulo de Charpy (prueba de impacto)
El ensayo de impacto consiste en dejar caer un péndulo pesado, el cual a su paso golpea una
probeta que tiene forma de paralelepípedo, ubicada en unos soportes en la base de la máquina.
Se debe dejar caer el péndulo desde un ángulo de 90° aprox., para que la velocidad del
péndulo, en el momento del golpe y en el punto de la nariz de golpeo sea de 4,11 m/s y de
esta manera cumpla con los requerimientos de la norma que especifica ASTM E-23 que
especifica que la velocidad del péndulo en el momento del impacto debe estar entre 3 y 6
m/s.
La probeta posee una muesca (entalle) estándar para facilitar el inicio de la fisura. Luego de
golpear la probeta, el péndulo sigue su camino alcanzando cierta altura que depende de la
cantidad de energía absorbida por la probeta durante el impacto. Las probetas que fallan en
forma frágil se rompen en dos mitades, en cambio aquellas con mayor ductilidad (baja
fragilidad) se doblan sin romperse.” Se da el nombre de resiliencia, en el ensayo dinámico, a
la energía consumida para romper la probeta, que se expresa en Kg. m/cm2 ó Lb. ft/plg2,
según la máquina que se utilice, considerándose como sección la correspondiente a la probeta
en el lugar donde se encuentra la entalla”.

4. Figura 1: péndulo de charpy. Tomado de: http://proetisa.com/proetisa-
productos.php?ID=129
1.2 Resiliencia
La resiliencia es la capacidad que tiene un material de absorber energía elástica antes de
entrar en fluencia.
1.3 Calculo de la resiliencia (Re)
La resiliencia (Re) se determina dividiendo la energía absorbida en el ensayo por la sección
de la probeta en la zona de rotura:
𝑹𝒆 =
𝑬𝒏𝒆𝒓𝒈í𝒂 𝒂𝒃𝒔𝒐𝒓𝒃𝒊𝒅𝒂
(Á𝒓𝒆𝒂 𝒅𝒆 𝒓𝒐𝒕𝒖𝒓𝒂)

5. 1.4 Características del acero al carbón 1045.
SAE 10045 es un acero grado ingeniería que proporciona un nivel medio de resiliencia y
tenacidad mecánica, a bajo costo con respecto a los aceros de baja aleación. La siguiente
imagen muestra su composición química:
Figura 2: composición química SAE 1045. Tomado de:
http://repository.unilibre.edu.co/bitstream/handle/10901/7826/VasquezTorresEdwinLibardo
2013Anexos.pdf?sequence=2
Para ilustrar las propiedades físicas, la siguiente imagen nos brinda toda la información:
Figura 3: propiedades físicas del acero 1045. Tomado de:
http://repository.unilibre.edu.co/bitstream/handle/10901/7826/VasquezTorresEdwinLibardo
2013Anexos.pdf?sequence=2

6. 2. MATERIALES
 Probeta de acero a ensayar.
 Probeta de aluminio a ensayar.
 Máquina de ensayo Charpy con accesorios anexos.
 Reglas.
 Calibrador.
3. MONTAJE EXPERIMENTAL.
Figura 4: máquina para ensayo de impacto.
4. PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO.
 Comprobar las dimensiones de la probeta.
 Colocar el péndulo en la posición de energía potencial máxima y liberar el
péndulo para observar la perdida de energía del péndulo, tomándole la lectura.
 Se procede a colocar la probeta en sus apoyos en la Máquina Charpy teniendo
en cuenta la Figura 2.
 Colocar el péndulo en la posición de energía potencial máxima, asegurándola
posición.
 Colocar la primera probeta en la base del péndulo, en el yunque, de modo que
el percusor golpee la parte opuesta a la entalla.

7.  Liberar el péndulo mediante la respectiva palanca.
 Una vez que el péndulo actúa sobre la probeta detener su movimiento en el
camino de regreso y asegurarlo, con mucho cuidado, en su posición inicial
para evitar vibraciones que puedan alterar la lectura del indicador.
 Tomar la lectura del indicador (energía residual); (ER), y registrarla en la
Tabla 1.
 Repetir el mismo procedimiento para la segunda probeta, teniendo en cuenta
que se debe verificar la graduación de la máquina cada vez que se cambie de
material.
 A partir de los datos obtenidos calcular la energía absorbida y la resiliencia de
cada probeta.
 Comparar la carga de Rotura Estática de la probeta (considerando un estado
de cortante puro) y la carga de rotura dinámica. Véase la información de
referencia.
Análisis
¿Depende la Resiliencia de la temperatura?
- En los materiales encontramos dos aspectos fundamentales en el que el
comportamiento mecánico que son la ductilidad que es la propiedad de soportar
grandes esfuerzos a deformaciones plásticas y la resistencia mecánica, que es
responsable de que los materiales soporten grandes esfuerzos sin romperse, por ende
la temperatura hace fuertemente dependiente estas propiedades lo cual obtenemos que
al aumentar la temperatura tendremos como consecuencia que la resistencia
disminuye y la ductilidad se incrementa.
¿Qué influencia tiene el % de Carbono en los acero al carbono en la Resiliencia?
- Depende del porcentaje de Carbono que se encuentre en un acero, podemos concluir
si se eleva o no su resistencia a la fracción, también varía el índice de fragilidad en
frio y hace que disminuya la tenacidad y la ductilidad.
¿Por qué las probetas deben estar estandarizadas en dimensiones para el ensayo de
impacto?
- Se enfoca prácticamente en tener en cuenta las dimensiones y todos los ángulos para
facilitar la toma de datos necesaria para calcular la Resiliencia del material.

8. ¿A qué se deben las diferencias en el comportamiento de los materiales ensayados?
- Específicamente a las composiciones y propiedades mecánicas ya que cada material
posee estructuras totalmente diferentes lo que hace que cada una de los materiales
tengan diferentes comportamientos en cuanto a un ensayo de impacto.
¿Cómo habrán de cambiar los resultados obtenidos si estos ensayos se efectúan a
temperatura de 60°C?
- Los resultados que se obtienen a temperaturas más altas tales como 60°C hacen que
los comportamientos de los materiales varíen notablemente, teniendo en cuenta que
a 60°C veremos que la resistencia a la fractura disminuye y la ductilidad incrementa
notablemente.
¿Qué factores influyen a la Resiliencia de un material?
- Los factores clave que influyen son: La temperatura a la cual están sometidos las
pruebas, La composición química del material y si tienen cualquier tipo de aleaciones.
CALCULO DE RESILIENCIA:
Durante el experimento se tomaron las medidas de cada probeta de acero y de aluminio, y
obtuvimos las medidas que podemos observar en la tabla 1.
MATERIAL h (cm) a (cm) b (cm) Af (cm2) L (cm)
ACERO 1045 0,95 0,54 0,94 0,5076 5,53
ALUMINIO 6061 0,966 0,55 0,954 0,5247 5,53
Tabla 1. Medidas de las probetas
Cada probeta tenía un corte ubicado en la mitad de la luz, donde el cual toda la fuerza ejercida
por el martillo se concentraría en ese punto y así permitir que el corte se mantenga lo más
uniforme posible y en una misma dirección. La altura del corte va a ser igual en cada una de
las probetas como podemos observar en la tabla 2.
hc(cm) 0,4
Tabla 2. Altura dentada
Durante el ensayo utilizando la máquina para el ensayo de impacto pudimos medir la energía
absorbida por cada probeta, pero antes era necesario saber cuál era el error producido por la
maquina sin que hubiera un objeto con el que impactar. El error producido durante el ensayo
puede ser observado en la figura 4 como 0,7 kg.m
Ee 0,7

9. Tabla 3. Error de la maquina
Para calcular la energía absorbida por el material durante el ensayo a la energía obtenida le
restaremos el error de la máquina y así obtendremos el propio de cada una y se calculara el
promedio entre cada material como se verá en la tabla 4.
Material Ea(ensayo) kg.m Ea (material) kg.m
Probeta acero 2,2 2,1
Probeta aluminio 1,7 1,1
Tabla 4. Energía absorbida por cada material
Para el cálculo de la resiliencia usaremos la siguiente formula:
RE=
𝐸𝑁𝐸𝑅𝐺𝐼𝐴 𝐴𝐵𝑆𝑂𝑅𝐵𝐼𝐷𝐴
𝐴𝑅𝐸𝐴 𝐷𝐸 𝑅𝑂𝑇𝑈𝑅𝐴
MATERIAL AREA Cm2 Ea (Kg.cm) RE(kg/cm)
ALUMINIO 0,5247 170 323.994
ACERO 0,5076 220 433.412
Tabla 5. Energía absorbida por cada material
CONCLUSION
Podemos decir que la resiliencia es la capacidad de un material para absorber la energía
durante su deformación elástica.
Pudimos observar las diferencias en la resiliencia de los materiales pudimos observar cuales
de los materiales con los que trabajamos que las propiedades de estos son diferentes.
Vimos que el acero posee una resiliencia más alta de los materiales que probamos en la
práctica lo que nos indica que es el material con mayor capacidad para absorber energía
durante su deformación elástica

10. BIBLIOGRAFÍA
 Pendulo charpy, tomado de:
https://es.wikipedia.org/wiki/P%C3%A9ndulo_de_Charpy
 Resiliencia, tomado de:
https://ajmoreno.webs.ull.es/resistencia%20de%20materiales/Resistencia_files/Resi
liencia.pdf
 Acero 1045:
http://repository.unilibre.edu.co/bitstream/handle/10901/7826/VasquezTorresEdwin
Libardo2013Anexos.pdf?sequence=2

11. ANEXOS
Imagen 1. Péndulo charpy de la universidad Tecnológica de Bolívar
Imagen 2. Probetas de aluminio ensayadas en el laboratorio

12. Imagen 3. Probetasde acero ensayadas en el laboratorio