Resistencia de materiales

RESISTENCIA DE MATERIALES
C a r a c t e r í s t i c a y C o m p o r t a m i e n t o d e l o s M a t e r i a l e s Página1
Universidad Nacional Federico Villarreal
Facultad de Ingeniería Industrial y de Sistemas
Característica y Comportamiento De Los
Materiales
ING. VICTOR VILLANUEVA GUZMAN
YESSENIA DOLORES VILLAVERDE VILCHEZ
2015

Introducción
La influencia delas constantes elásticas en las construcciones es un tema de mucho interés, ya que nos
ayuda a conocer cuando una construcción o algún proyecto van a fracasar,o si bien cuando uno va a
salircomo lo esperaban.
Es muy necesario antes de preparasepara realizaruna edificación o cualquier tipo deproyecto, se debe
de conocer la fuerzas que actúan en el terreno, o el clima,ya que todo influyeen el material,o en la
construcción en sí.
Lo que determina que todo va a saliren perfectas condiciones muchas veces es el material,porque cada
material es diferente, cada uno posee su estructura, esto quiere decir que cada uno actúa diferente a las
distintas fuerzas queexisten, tales como el calor.
Si bien vamos a conocer es que hay varios tipos demateriales y estos se distinguen según sus
propiedades o características,ya sean elásticoso no elásticos.
Los materiales no elásticos no son adecuados para las construcciones ya queno son capaces de soportar
las fuerzas externas,y por eso, varias obrassedestruyen con facilidad.
La elasticidad en sí es el fenómeno que tienen los cuerpos de volver a su estado original después de
haber sufrido deformaciones,y esto es lo que no posee los materiales no elásticos,según indica laley de
Hooke

INDICE
Página
1. INTRODUCCIÓN 2
2. OBJETIVOS 4
3. MODULO DE ELASTICIDAD 5
4. CONSTANTES ELASTICAS 8
5. CONCEPTOS, LEYES Y MÓDULOS 9
6. CLASES DE MATERIALES ELÁSTICOS, PROPIEDADES Y CARACTERÍSTICAS 11
7. MATERIALES ELÁSTICOS 14
8. CONCLUSIÓN 26
9. BIBLIOGRAFIA 26

OBJETIVOS
Objetivogeneral:
Analizar y descubrir todos aquellos fenómenos que los materiales sufren al ser sometidos a fuerzas
externas.
Objetivosespecíficos:
 Conocer e identificar todas las propiedades y característicasdecada material.
 Descubrir cómo influyelas leyes de elasticidad en cada uno de los materiales y poder
clasificarlos.

Módulode elasticidad
El módulo de elasticidad,también denominado módulo de Young, es un parámetro que seobtiene
empíricamente a partir de un ensayo denominado ensayo a tracción.
En caso de que tengamos un material elástico lineal e isótropo, el módulo de Young calculado
en el ensayo a tracción también resulta válido para los casos en que haya compresión.
El ensayo a tracción estudia el comportamiento de un material sometido a un esfuerzo de
tracción progresivamentecreciente, ejercido por una maquina apropiada, hasta conseguir la rotura. El
ensayo se efectúa sobre una probeta normalizada, marcada con trazos de referencia, para poder
determinar las deformaciones en función de los esfuerzos. Los esfuerzos se definen como:
Siendo P la carga aplicada sobre la probeta, con un área transversal inicial A0. Mientras que las
deformaciones las definimos como:
Con , siendo l la longitud correspondientea una carga determinada y l 0 la longitud inicial
(sin carga).
A partir de los ensayos de tracción se obtienen las curvas tensión deformación de los distintos
materiales. En dichas curvas se representan los valores obtenidos de los alargamientos frente a los
esfuerzos aplicados. Las curvas, en el caso de materiales dúctiles, suelen tomar un aspecto similar a
este:
Se distinguen cuatro zonas:
 Zona 1: Deformación Elástica
 Zona 2: Fluencia
 Zona 3: Deformación Plástica
 Zona 4: Estricción

En nuestro estudio sobre el módulo elástico nos centraremos en la zona 1. En esta zona, si se
retirasela carga el material volvería a su longitud inicial.Además las tensiones son proporcionales a los
alargamientos unitarios y esto se expresa con una ecuación analítica que constituye la l ey de Hooke:
Donde σ representa la tensión normal, ε las deformaciones unitarias y E el módulo de elasticidad.
Por tanto, podemos definir el módulo de elasticidad como la pendiente de la curva tensión-deformación
en la zona elástica (zona 1). Es, por tanto, una medida de la rigidez del material, esto es su resistencia a
la deformación elástica. El módulo de Young es diferente para cada material. En esta tabla se recogen
los valores de los materiales de mayor utilización:
Material E(GPa)
Cuarzo 310
Acero inoxidable 200
Cobre 110-120
Bronce 110
Latón 105
Aluminio 70
Granito 50
Hormigón 25-30
Madera 11-14
Variaciones en el módulo de elasticidad
 Temperatura:
El módulo de elasticidad decreceal incrementarse la temperatura, ya que la expansión térmica
reduce el valor de (F: fuerza aplicadaal material;a:área transversal del material),haciendo disminuir
por tanto el módulo de elasticidad.
En la siguiente gráfica se puede ver este efecto en cuatro metales comunes, hierro, cobre,
aluminio y magnesio:

 Dirección cristalográfica:
Los módulos elásticos no son isotrópicos dentro de los materiales, es decir, varían con la
orientación cristalográfica. Esto es debido a la relación entre el módulo elástico y la energía de enlace.
Así tenemos:
Metal <111> <100>
Pb - FCC 27.6 6.9
Al - FCC 75.9 62.1
Au - FCC 110 41.1
Fe - BCC 283 130
 Tratamiento térmico:
El módulo elástico también varía, aunque en menor medida, con el tratamiento térmico aplicado en
porcentajes que oscilan entreun 1 a 6 % respecto de los valores originales.Así para un acero de alto
contenido en carbono el módulo de Young del material recocido es de 210 GPa mientras que para el
mismo material endurecido es de 201 GPa.
En el caso de que la curva tensión deformación no presente un tramo rectilíneo, ya no se puede
calcular el módulo de elasticidad del modo que hemos explicado.Este es el caso de materiales como las
fundiciones grises, en los que el porcentaje de elongación es pequeño y la reducción de área es
inapreciable.
Los métodos usuales son determinar el módulo “relativo” al 25% de la resistencia pensil esperada o el
módulo “tangente” trazando una línea tangente a algún valor de esfuerzo dado.

Constante Elásticas
Para poder utilizar losmateriales resistentes correctos,es necesario conocer o determinar su límite
elástico,identificando quelos sólidostienen elasticidad dealargamiento,de esfuerzo cortante y de
volumen, mientras los líquidos solo tienen elasticidad devolumen.
Cada cuerpo es diferente entre sí, hay cuerpos ideales elásticos,quepuede ser de dos tipos: hookeanos
o no hookeanos, este último son aquellos materiales queutilizan el concepto de módulo de ela sticidad
tangente o secante; y los cuerpos no ideales elásticosqueson aquellos a los quesu recuperación de la
deformación está en función del tiempo.
Para determinar las constantes elásticasdecada material es necesario conocer y aplicar laley de Hooke,
para esto es preciso identificar el límiteelástico del cuerpo,sabiendo que para cada cuerpo el límite
elástico es diferente.
El módulo de elasticidad o también conocido como el módulo de Young, es aquel que nos ayuda a
calcular loscambiosdimensionales en una construcción para poder distinguirentre el esfuerzo y la
deformación.
Para tener un óptimo conocimiento en cuestión de construcciones,debemos comprender que existe
más de una clasede materiales como:
Las deformaciones de los cuerpos,debida a la acción decargas,en realidad son pequeñas y en general
pueden ser detectadas solamente con instrumentos especiales.Las deformaciones pequeñas no
influyen sensiblemente sobre las leyes del equilibrio y del movimiento del sólido.Sin embargo, sin el
estudio de estas deformaciones sería imposibleresolver un problema de gran importancia como es el de
determinar las condiciones para lascuales puede tener lugar la falladeuna pieza, o aquellas en las que
la misma puede servir sin tal peligro.
En las construcciones,el ingeniero siempre encuentra en su práctica,en la mayoría de los casos
configuraciones bastantecomplejas.Los diversos elementos de estas se reducen a los siguientes tipos
simples son:barra,placa,bóveda y bloque.
Características
Las característicasdelos materiales dependen de variasconstantes tales como:la tracción,compresión,
flexión,cizalladuray torsión.
Estos componentes son muy importantes en el aspecto del material y sirven de gran ayuda para verificar
si el material va a ser útil en la construcción.
Para aplicar lascaracterísticastambién es necesario conocer las propiedades deaquellos materiales que
van a ser utilizados.
Cada propiedad y característicava variando dependiendo del uso del cuerpo, o bien del material que
este sea.

Conceptos, leyes y módulos
La elasticidad,es una de las muchas propiedades delos materiales,es aquella quedescribela forma en
como los cuerpos dependen de las acciones o tensiones que ejercen sobre ellos,ya que todos los sólidos
tienden a poseer una forma estable,reaccionando contra las fuerzas deformadoras o tensiones,
recuperando la forma primitiva después de cesar estos cuerpo elásticos o bien recuperando los cuerpos
inelásticos.
En muchos materiales,entre ellos los metales y los minerales,la deformación es directamente
proporcional al esfuerzo,esto es lo que describela ley de Hooke, llamada así en honor al físico británico
Robert Hooke. No obstante si la fuerza externa supera un determinado valor,el material puede quedar
deformado permanentemente y la ley de Hooke ya no seválida.
La ley de Hooke estudia en sí las deformaciones elásticas,como alargamientos,compresiones,torsiones
y flexiones.
La forma más común de representar la ley de Hooke matemáticamente es mediante la ecuación del
resorte, donde se relaciona la fuerza ejercida por el resorte con la distanciaoriginal producidapor el
alargamiento,en cambio en la mecánica delos sólidosdeformables elásticosla distribución detensiones
es mucho más complicadaqueen la de un resorte, la deformación en el caso más general necesita ser
descrita mediante un tensor de tensiones,que van relacionadascon lasecuaciones deHooke, que son
las ecuaciones constitutivasquecaracterizan el comportamiento del sólido elástico lineal.
El máximo esfuerzo que un material puede soportar antes de quedar permanentemente deformado se
denomina límite elástico.
Si se aplica tensiones superiores a este límite, el material experimente deformaciones permanentes y no
recupera su forma original a retirar lascargas.En general, un material sometido a tensiones inferiores a
su límite de elasticidad es deformado temporalmente de acuerdo con la ley de Hooke, explicada
anteriormente.
Los materiales sometidos a tensiones superiores a su límite de elasticidad tienen un comportamiento
plástico.Si lastensiones ejercidascontinúan aumentando el material alcanzasu punto de fractura.
Para poder determinar el límite elástico del material setiene que disponer las tensiones en función de
las deformaciones en un gráfico,en el, seobserva que, en un principio y para la mayoría delos
materiales,apareceuna zona que sigueuna distribución casi lineal,dondela pendiente es el módulo de
elasticidad.Esta zona se correspondea las deformaciones elásticasdel material hasta un punto donde la
función cambia de régimen y empieza a curvarse,esta zona es la que correspondeal inicio del régimen
plástico.Esepunto es el punto de límite elástico.
Debido a la dificultad paralocalizarlo exactamentey con total fidelidad,ya queen los gráficos
experimentales la recta es difícil dedeterminar y existe una banda donde podría situarseel límite
elástico,en ingeniería seadopta un criterio convencional y seconsidera como límite elástico la tensión a
la cual el material tieneuna deformación plásticadel 0.02%
Tanto el límite elástico como el módulo de Young son distintos para los diversos materiales.El módulo
de Young es una constante elástica queal igual al límiteelástico,puede calcularseempíricamente en
basedel ensayo de tracción del material.
El módulo de Young llamado así en honor al científico inglés Tomas Young, también es conocido como el
módulo de elasticidad,es un parámetro que caracteriza el comportamiento de un material elástico,
según la dirección en la que se aplica lafuerza.Para un material isótropo lineal,el módulo de Young
tiene el mismo valor para una tracción quepara una compresión,siendo una constante independiente

del esfuerzo siempre y cuando no exceda su límite elástico,siendo siempremayor que cero; al
traccionar una barra,la longitud deesta aumentara, no disminuirá.
Para poder determinar tanto el límite elástico como el módulo de elasticidad es conveniente aplicarel
ensayo de tracción,que consisteen someter a una probeta normalizada realizadacon dicho material a
un esfuerzo axial detracción crecientehasta que se produce la rotura de la probeta. En un ensayo de
tracción pueden determinarse diversas característicasdelos materiales elásticos.
En el ensayo semide la deformación (alargamiento) de la probeta entre dos puntos fijos de la misma a
medida que se incrementa la carga aplicaday serepresenta gráficamenteen función de la tensión
(carga aplicadadivididapor la sección dela probeta).
Ahora que ya conocemos todo referente a la elasticidad,módulos y leyes,podemos entender mejor el
concepto de constante elástico.
Una constante elástica es cada uno de los parámetros físicamentemedibles que caracterizan el
comportamiento elástico deun sólido deformableelástico lineal.Aveces se usa el termino constante
elástica también para referirsea los coeficientes derigidezde una barra o placa elástica.
Por ejemplo un sólido elástico lineal eisótropo queda caracterizado solo mediantedos constantes
elásticas.Aunque existan variasposibleselecciones deeste par de constantes elásticas,las más
frecuentes en ingeniería estructura son el módulo de Young y el coeficiente de poisson.
El coeficiente de Poisson,nombrado en honor a Simeón Poisson,es una constante elástica que
proporciona una medida del estrechamiento de sección de un prisma dematerial elástico lineal e
isótropo cuando se estira longitudinalmente y se adelgaza en las direcciones perpendiculares a la de
estiramiento.

Clases de materiales elásticos, propiedadesy características
Para las construcciones,como ya he mencionado, una de las cosas más importantes es conocer la
clasificación delos materiales elásticos.
Estos materiales son aquellos quetienen la capacidad derecobrar su forma y dimensión primitiva
cuando cesa el esfuerzo que había determinado su deformación,son todos los sólidosy siguen la Ley de
Hooke.
Todo tipo o clasede material sedistinguesegún sus característicasy propiedades,por tal motivo es
primordial diferéncialos.
En forma general, las propiedades seseparan para su estudio en dos grandes ramas:propiedades físicas
y propiedades mecánicas.
Las Propiedades físicasdependen de la estructura y procesamiento del material, describen
características como color,conductividad eléctricao térmica,magnetismo y comportamiento óptico,
generalmente no se alteran por fuerza que actúan sobre el material.
Las Propiedades mecánicas,en cambio, describen la forma en que un material soporta fuerzas aplicadas,
incluyendo fuerzas de tensión, compresión, impacto,cíclicaso de fatiga,o fuerzas a altas temperaturas.
Todos los materiales sedistinguen por siete propiedades mecánicas queson:
 Tenacidad:Que es la propiedad que tienen ciertos materiales desoportar,sin deformarseni
romperse, los esfuerzos bruscos quese les apliquen.
 La elasticidad consisteen la capacidad dealgunos materiales pararecobrar su forma y
dimensiones primitivascuando cesa el esfuerzo que había determinado su deformación.
 Dureza: Es la resistencia queun material opone a la penetración.
 Fragilidad:Un material es frágil cuando serompe fácilmente por la acción de un choque.
 Plasticidad:Aptitud de algunos materiales sólidosdeadquirir deformaciones permanentes,
bajo la acción deuna presión o fuerza exterior, sin que se produzca rotura.
 Ductilidad:Consideradauna variantede la plasticidad,es la propiedad queposeen ciertos
metales para poder estirarseen forma de hilos finos.
 Maleabilidad:Otra variantede la plasticidad,consisteen la posibilidad detransformar algunos
metales en láminas delgadas.
Los materiales sólidos responden a fuerzas externas como la tensión,la compresión,la torsión,la flexión
o la cizalladura,queson las característicasdel material.
Los materiales sólidos responden a dichas fuerzas con:
 Una deformación elástica (en la que el material vuelvea su tamaño y forma originales cuando
se elimina la fuerza externa)
 Una deformación permanente.

 Una fractura.
Cada material tiene las siguientescaracterísticas:
La tensión es una fuerza que tira;por ejemplo, la fuerza que actúa sobre un cableque sostiene un peso.
Cuando un material está sometido a tensión sueleestirarse,y recupera su longitud original
(deformación elástica),si esta fuerza no supera el límite elástico del material.Bajo tensiones mayores,el
material no vuelve completamente a su situación original (deformación plástica),y cuando la fuerza es
aún mayor, seproduce la ruptura del material.
La compresión es una fuerza que prensa, esto tiende a causar una reducción devolumen.
Si el material es rígido la deformación será mínima, siempre q la fuerza no supere sus límites;si esto
pasa el material sedoblaría y sobre él, se produciría un esfuerzo de flexión.
Si el material es plástico seproduciríauna deformación en la que los laterales sedeformarían hacia los
lados.
La flexión es una fuerza en la que actúan simultáneamente fuerzas de tensión y compresión; por
ejemplo, cuando se flexiona una varilla,uno de sus lados seestira y el otro se comprime.
Si estas fuerzas no superan los límites de flexibilidad y compresión dedel material este solo sedeforma,
si las supera seproducela ruptura del material.
La torsión es una fuerza que dobla el material,esto se produce cuando el material es girado hacia lados
contrarios desdesus extremos. En este tipo de fuerza también actúan simultáneamente tensión y
compresión.
Si no se superan sus límites de flexión este se deformara en forma de espiral,si sesuperan el material
sufrirá un ruptura.
La cizalladura es una fuerza que corta,esto se produce cuando el material presionado (en dos partes
muy cercanas) por arribay por abajo.En este tipo de fuerza también actúan simultáneamente tensión y
compresión.
Si esta fuerza no supera los límites de flexión y compresión del material este se deformara, si los supera
la fuerza producirá un corteen este.
Los materialeselásticosse clasificanen dosgrupos: materialesisótropos y anisótropos,
segúnlos diferenciensuspropiedadesycaracterísticas.
Los materiales isótropos son aquellos quepresentan el mismo comportamiento mecánico para
cualquier dirección deestiramiento alrededor de un punto, esta clasedemateriales sedividen en
lineales y no lineales.
En un material elástico lineal,el módulo de elasticidad longitudinal es una constante.En este caso su
valor sedefine mediante el coeficiente de la tensión y de la deformación que apareceen una barra recta
estirada que está fabricada en el material para el cual pretendemos estimar el módulo de elasticidad.
En cambio en un material elástico no lineal seconsideran ciertos materiales,como por ejemplo el cobre,
donde la curva de tensión-deformación no tiene ningún tramo lineal,apareceuna dificultad ya queno
puede usarsela expresión anterior.Para esetipo de materiales no lineales pueden definirseaún dos
magnitudes asimilables al módulo deYoung de los materiales lineales.La posibilidad más común es
aproximar es definir el módulo de elasticidad secantemedio, como el incremento de esfuerzo aplicado a

un material y el cambio correspondiente a la deformación unitaria queexperimenta en la dirección de
aplicación del esfuerzo:
Los materiales anisótropossecaracterizan por presentar diferentes valores de las constantes elásticas
según la dirección en la que se aplican lasfuerzas.En general, en un material anisótropo,al aplicar
esfuerzos tangentes a una superficieaparecen deformaciones normales a esta.Eso significaquelos
modos transversales y longitudinales no están desacopladosy por esta razón los conceptos de módulos
de elasticidad longitudinal y módulo de elasticidad transversal no sepueden generalizar
adecuadamente, en todos los casos.
Una forma común de anisotropía es la quepresentan los materiales orto trópicos en los que el
comportamiento elástico queda caracterizado por una series deconstantes elásticasasociadasa tres
direcciones perpendiculares,un ejemplo de dicho material es la madera,generalmente usada en las
construcciones,esta presenta diferente módulo de elasticidad longitudinal (módulo de Young) a lo largo
de la fibra,tangencialmentea los anillos del crecimiento y perpendicularmente a los anillos de
crecimiento.

Materiales Elásticos
ACERO
Se llama acero al material en el que el hierro es el predominante, el contenido de carbono es
generalmente inferior al 2 %, y contiene además otros elementos
Los aceros seclasifican,según su composición química,en aceros no aleados,aceros inoxidablesy otros
aceros aleados.
Los aceros no aleados son aquellosen los que el contenido de cualquiera desus elementos es inferior al
valor límitedado.
Dentro de esta claseseincluyen los aceros no aleados de calidad,queson aquellos a los quese les
exige, en general, requisitos decaracterísticasespecíficas como,por ejemplo, tenacidad,tamaño de
grano y/o deformabilidad.En éste grupo seencuentra el acero al carbono,el que más se emplea para
las armadurasdelas estructuras dehormigón armado en España en la actuali dad.
Los aceros inoxidables son aceros quecontienen un mínimo de 10,5 % de cromo y un máximo de 1,2 %
de carbono (en algunos casos supera el 2 %, límite que separa el acero de la fundición).Ambos límites
son importantes para conseguir una buena resistencia a la corrosión.
Algunos tipos de aceros inoxidables contienen además otros elementos aleantes. Los principales son el
níquel y el molibdeno,y otros son el titanio,el niobio y el nitrógeno. El níquel mejora la resistenciaa la
corrosión y leproporciona mejores propiedades mecánicas,sobretodo a altas temperaturas.El
molibdeno mejora la resistencia a lacorrosión,especialmentela debida a picaduras por cloruros.El
titanio y el niobio mejoran la resistencia a lacorrosión y la soldabilidad.El nitrógeno aumenta la
resistencia mecánicay a la corrosión.
Los aceros inoxidables sesubdividen en dos grandes grupos según su contenido en níquel (aleación
importante por el alto costo económico que representa):
- De bajo contenido en níquel, cuando tiene menos del 2,5 %.
- El resto de los aceros inoxidables,cuando tieneigual o superior al 2,5 %.
Según su microestructura,los aceros inoxidables seclasifican en cinco grupos básicos:ferríticos,
martensíticos,endurecidos por precipitación,austeníticos y austenoferríticos o dúplex.Estos dos
últimos son los que tienen aplicación estructural,en forma de perfiles o de armaduras,siendo los dúplex
aceros menos aleados que los austeníticos y,por lo tanto, más económicos.
Por último,los otros aceros aleados son aquellosque,no cumpliendo con la definición deacero
inoxidable,el contenido de al menos uno de sus elementos es igual o superior al valor límitedado.
Material E [ MPa ]
Acero 200 000

ALUMINIO
El aluminio (Al) es el elemento metálico más abundante que está presente en la corteza terrestre y,
dentro del grupo de los metales no férreos, es el material más ampliamenteutilizado tanto en la
industria como en otras muchas aplicaciones dela vida cotidiana.
Su ligereza (2,70 g/cm3), su buen comportamiento en cuanto a resistencia mecánicademuchas de sus
aleaciones,su alta conductividad térmica y eléctrica,su durabilidad (el aluminio es estableal aire) y
resistencia a la corrosión (con un correcto tratamiento superficial es resistentetanto al agua de mar,
como a muchas soluciones acuosas y otros agentes químicos),hacen de este material ideal para
innumerables soluciones,tanto estructurales,como decorativas o de otra índole.
En otro orden de cosas,una característicaqueestá tomando pujanza en nuestros días es la buena
disponibilidad al reciclajequepresenta el aluminio una vezfinalizado su vida útil.
Efectivamente, el empleo de material reciclado en las factorías parala producción denuevas aleaciones
de aluminio,permiten reducir enormemente la energía necesaria (hasta un 90%) que si la comparamos
con la energía que haría falta para transformar para su uso el material dealuminio extraído
directamente de la naturaleza.
Se recomienda asimismo,consultar el anexo de tablas quese incluyeen este tutorial con la designación,
composición química,propiedades mecánicasy principales aplicaciones delas distintasaleaciones de
aluminio existentes en el mercado.
El aluminio puro prácticamenteno tiene aplicación,dado que se trata de un material blando y de poca
resistencia mecánica.Sin embargo, aleados con otros elementos permite aumentar su resistencia y
adquirir otras cualidades,quevarían según la naturaleza delos aleantes utilizados.
Los elementos más utilizadospara formar aleaciones con el aluminio son el Cobre(Cu), Silicio (si),
Magnesio (Mg), Zinc (Zn) y Manganeso (Mn). En menor medida, usados como aditivos,o que pueden
estar presente como impurezas en las aleaciones,están el Hierro (Fe), Cromo (Cr) y Titanio (Ti). Para la
obtención de otras aleacionesespeciales sesueleadicionar Níquel (Ni),Cobalto (Co), Plata (Ag), Litio (Li),
Vanadio (V), Circonio (Zr),Estaño (Sn), Plomo (Pb), Cadmio (Cd) y Bismuto (Bi).
Material G [ MPa ]
Aluminio 26 300
BRONCE
Bronce es toda aleación metálica decobrey estaño, además de otros metales, exceptuando el zinc,que
da lugar al latón,en la que el primero constituyesu basey el segundo apareceen una proporción del 3
al 20 %.
Las aleaciones constituidaspor cobrey zinc se denominan propiamente latón; sin embargo, dado que en
la actualidad el cobresesuele alear con el estaño y el zinc al mismo tiempo, en el lenguajeno
especializado la diferenciaentre broncey latón es bastante imprecisa.

Propiedades físicas
Datos para una aleación promedio con 89 % de cobre y 11 % de estaño:
 Densidad:8,90 g/cm³.
 Punto de fusión:de 830 a 1020 °C
 Punto de ebullición:de2230 a 2420 °C
 Coeficiente de temperatura: 0,0006 K-1
 Resistividad eléctrica:de14 a 16 µΩ/cm
 Coeficiente de expansión térmica:entre 20 y 100 °C → 17,00 x 10-6 K-1
 Conductividad térmica a 23 °C: de 42 a 50 Wm-1
Propiedades mecánicas
 Elongación:<65 %
 Dureza Brinell:de 70 a 200
 Módulo de elasticidad:de80 a 115 GPa
 Resistencia a la cizalla:de 230 a 490 MPa
 Resistencia a la tracción:de 300 a 900 MPa
Material G [ MPa ]
Bronce 41 000
COBRE
El cobre (Cu) es, después del hierro y el aluminio,de los metales más consumidos en el mundo,
fundamentalmente en los sectores de la construcción (tuberías decobre para agua y gas) que
representa el 40% del destino de la producción decobre y el sector eléctrico (cables) querepresenta
otro 27%. Encuadrado en la parte central del sistema periódico como elemento de transición,en el
grupo 11 junto con la plata y el oro, es un metal de color rojizo,inerte y muy resistente a la corrosión,lo
que explica quesea uno de los metales que puede tenerse en estado más puro.
El cobre es un metal blando,con un índice de dureza 3 en la escala deMohs (50 en la escala deVickers),
es resistente al desgaste, y posee una muy alta conductividad térmica y eléctrica.De hecho es un
excelente conductor de la electricidad (la plata,el cobrey el oro, en este orden son los metales mejores
conductores) que unido a su buena ductilidad y maleabilidad lo hacen el metal más empleado para la
fabricación decables eléctricos.
Para mejorar sus propiedades mecánicasderesistencia el cobrepuro se suele mezclar con otros
elementos, formando aleaciones quemejoran sus prestaciones resistentes,aunque sea a costa de
perder algo de su buena conductividad original.
Por último,una característicaqueestá tomando pujanza en nuestros días es la buena disponibilidad al
reciclajeque presenta el cobre una vez finalizado su vida útil.De hecho puede ser reciclado deforma
indefinida,lo quepermite reducir enormemente la energía necesaria (hasta un 90%) que si la
comparamos con la energía que haría falta para transformar parasu uso el material extraído
directamente de la naturaleza.

• Densidad a 20 ºC: 8,96 g/cm3 (0,31 lb/in3 a 68 ºF)
• Punto de fusión: 1083 ºC (1981 ºF, 1356 K)
• Punto de ebullición: 2595 ºC (4703 ºF, 2868 K)
• Calor específico: 0,385 J/g·K (0,092 cal/ g ºC)
• Calor latente de fusión: 214·103 J/kg
• Calor latente de ebullición: 5410·103 J/kg
• Conductividad eléctrica a 20 ºC: 58,108·106 S/m (siemens por metro)
• Resistencia eléctrica: 0,017 Ohmio/mm2
• Conductividad térmica: 400 W/m·K
• Coeficiente de dilatación lineal: 1,7·10-5 ºC-1, de 20 ºC a 100 ºC
Material G [ MPa ]
Cobre 42 500
MAGNESIO
El magnesio es el elemento químico de símbolo Mg y número atómico 12. Su masa atómica es de 24,305
u. Es el séptimo elemento en abundancia constituyendo del orden del 2 % de la corteza terrestre y el
tercero más abundante disuelto en el agua de mar. El ion magnesio es esencial para todas las células
vivas.El metal puro no se encuentra en la naturaleza.Una vez producido a partir de las sales de
magnesio, este metal alcalino-térreo es utilizado como un elemento de aleación.
El uso principal del metal es como elemento de aleación del aluminio,empleándoselas aleaciones
aluminio-magnesio en envases de bebidas.Las aleaciones demagnesio,especialmente magnesio-
aluminio,seemplean en componentes de automóviles,como llantas,y en maquinariadiversa.Además,
el metal se adicionapara eliminarel azufredel acero y el hierro.Otros usos son:
Aditivo en propelentes convencionales.
Obtención de fundición nodular (hierro-silicio-Mg) ya que es un agente esferoidizante/nodulizantedel
grafito.
Agente reductor en la obtención de uranio y otros metales a partir de sus sales.
El hidróxido (lechede magnesia),el cloruro,el sulfato (sales Epsom) y el citrato se emplean en
medicina.

El polvo de carbonato de magnesio (MgCO3) es utilizado por los atletas como gimnastas y
levantadores de peso para mejorar el agarrede los objetos.Es por este motivo prácticamente
imprescindibleen la escalada dedificultad para secar el sudor demanos y dedos del escalador y mejorar
la adherencia a la roca.Se lleva en una bolsa colgadadela cintura.
Otros usos incluyen flashes fotográficos,pirotecniay bombas incendiarias,debido a la luzque despide
su combustión.
Material E [ MPa ]
Magnesio 45 000
HORMIGÓN
Es un material compuesto empleado en construcción,formado esencialmente por un aglomerante al
que se añadepartículas o fragmentos de un agregado, agua y aditivos específicos.
Característicasfísicas del hormigón
Las principales características físicasdel hormigón,en valores aproximados,son:
 Densidad:en torno a 2350 kg/m³
 Resistencia a compresión:de 150 a 500 kg/cm² (15 a 50 MPa) para el hormigón ordinario.
Existen hormigones especiales dealta resistencia quealcanzan hasta 2000 kg/cm² (200 MPa).
 Resistencia a tracción:proporcionalmentebaja,es del orden de un décimo de la resistencia a
compresión y, generalmente, poco significativaen el cálculo global.
 Tiempo de fraguado:dos horas,aproximadamente, variando en función de la temperatura y la
humedad del ambiente exterior.
 Tiempo de endurecimiento: progresivo,dependiendo de la temperatura, humedad y otros
parámetros.
o De 24 a 48 horas,adquierela mitad de la resistencia máxima;en una semana 3/4
partes, y en 4 semanas prácticamentela resistencia total decálculo.
 Dado que el hormigón se dilata y contraeen magnitudes semejantes al acero, pues tienen
parecido coeficientede dilatación térmico,resulta muy útil su uso simultáneo en obras de
construcción;además,el hormigón protege al acero de la oxidación al recubrirlo.
Evolución de la Resistencia a compresión de un Hormigón Portland normal
Edad del hormigón en días 3 7 28 90 360
Resistencia a compresión 0,40 0,65 1,00 1,20 1,35
MATERIAL E/GPa
Hormigón / Concreto 27 000

POLIETILENO
El polietileno seusa para diferentes tipos de productos finales,para cadauno de ellos seutilizan
también diferentes procesos,entre los más comunes se encuentran las siguientes:
 Extrusión:Película,cables,hilos,tuberías.
 Co-Extrusión: Películas y láminasmulticapa.
 Moldeo por inyección:Partes en tercera dimensión con formas complicadas
 Inyección y soplado:Botellas dediferentes tamaños
 extrusión y soplado:Bolsaso tubos de calibredelgado
 extrusión y soplado decuerpos huecos: Botellas de diferentes tamaños
 Rotomoldeo: Depósitos y formas huecas de grandes dimensiones
Material E [ MPa ]
Polietileno,Nylon 1400
GRANITO
Las rocas graníticasestán constituidas por tres minerales esenciales:cuarzo,feldespato y micas;además
de un grupo muy variabledeminerales accesorios,que se presentan en porcentajes inferiores al 5 %,
como pueden ser el apatito,esfena, óxidos,allanita,circón,anfíboles,etc.
Característicasfísicas
Densidad aparente:
La densidad aparente de los granitos es muy variablesegún el tipo considerado.Normalmente se
alcanzan valores superiores a 2,6 t/m3, siendo los de mayor densidad los denominados granitos negros.
Estos valores indican,ya depor sí,que se trata de un material de construcción con excelentes
prestaciones.
Absorción de agua a presión atmosférica:
La absorción deagua en los granitos es más bien reducida,con valores en general inferiores al 0,6%,lo
que implica,generalmente, un buen comportamiento frente al hielo y un bajo costede mantenimiento.
Comportamiento frente al hielo:
En consonancia con sus características físicaslos granitos suelen tener un excelente comportamiento
frente a las heladas,incluso en zonas con unas condiciones climáticas extremas.
Característicasmecánicas
Resistencia a la comprensión:

Los granitos son rocas queresisten muy bien los esfuerzos de compresión,con valores que superan
ampliamente a los del hormigón.
Resistencia a flexión:
La cuantía de la resistenciadel granito a la flexión,permite, hoy en día, elaborar piezas dereducido
espesor, en aplicaciones tan dispares como pavimentos,placas derevestimiento, dinteles, etc.
Resistencia al impacto
La resistencia al impacto delos granitos es bastanteelevada, por lo que resultan muy adecuados para su
uso en pavimentos o zócalos dondeel riesgo de este tipo de solicitaciones es mayor.
Característicasconstructivas
Resistencia al desgaste:
La resistencia al desgastede los granitos es la capacidad deno perder masa por fricción.En comparación
con otras rocas ornamentales,el granito posee un alto grado de resistencia al desgastepor su contenido
de cuarzo.
Trabajabilidad:
La trabajabilidad indicala capacidad deuna roca de adoptar la forma,dimensión y acabado superficial
que se desee. El granito,por homogeneidad de su estructura cristalina,acepta cualquier forma y un
amplio abanico dedimensiones.
Material E [ MPa ]
Granito 50 000
VIDRIO
El vidrio es un material inorgánico duro,frágil,transparentey amorfo que se encuentra en la naturaleza,
aunque también puede ser producido por el ser humano. El vidrio artificial seusa para hacer ventanas,
lentes, botellas y una gran variedad de productos.El vidrio es un tipo de material cerámico amorfo.
DENSIDAD
• 2500 Kg/m3, es la densidad del vidrio,lo cual leotorga al vidrio plano un peso de 2,5 Kg/m2 por cada
milímetro de espesor.
PUNTO DE ABLANDAMIENTO
• 730º C, aproximadamente
CONDUCTIVIDAD TERMICA
• 1.05 W/mkg

COEFICIENTE DE DILATACION LINEAL
Es el alargamiento experimentado por la unidad de longitud al variar1ºC su temperatura.
Para el vidrio entre 20 y 220ºC de temperatura, dicho coeficiente es:
• 9 x 10 -6 ºC. Por ejemplo un vidrio de2000 mm de longitud que incremente su
Temperatura en 30ºC, sufrirá un alargamiento de 2000 (x 10-6) 30 = 0.54 mm
DUREZA
• 6 a 7 en la escala deMohs.
El vidrio templado tiene la misma dureza superficial queel vidrio recocido o crudo.
Resistencia a la tracción
• Varía según la duración dela carga y oscilaentre 300 y 700 K/cm2. Para cargas permanentes,la
resistencia a la tracción del vidrio disminuyeen un 40%. A mayor temperatura menor resistencia a la
tracción.Depende del estado de los bordes del vidrio. El borde pulido brillantees el más resistente, le
sigueel borde arenado y por último el borde con un corte neto realizado con una rueda de carburo de
tungsteno.
Resistencia a la compresión
• 10.000 Kg/cm2, aproximadamente es el peso necesario para romper un cubo de vidrio de 1 cm de
lado.
Módulo de rotura para:
• Vidrios recocidos350 a 550 Kg/cm2
• Vidrios templados 1850 a 2100 Kg/cm2
Módulo de trabajo para:
• Vidrio recocido,carga momentánea 170 Kg/cm2
• Vidrio recocido, carga permanente 60 Kg/cm2
• Vidrio templado 500 Kg/cm2
Material E [ MPa ]
Vidrio 70 000

TITANIO
Es un metal abundante en la naturaleza;seconsidera quees el cuarto metal estructural más abundante
en la superficieterrestre y el noveno en la gama de metales industriales.No se encuentra en estado
puro sino en forma de óxidos,en la escoria deciertos minerales de hierro y en las cenizas deanimales y
plantas.Su utilización seha generalizado con el desarrollo dela tecnología aeroespacial,dondees capaz
de soportar las condiciones extremas de frío y calor que se dan en el espacio y en la industriaquímica,
por ser resistente al ataque de muchos ácidos;asimismo,este metal tiene propiedades biocompatibles,
dado que los tejidos del organismo toleran su presencia,por lo que es factiblela fabricación demuchas
prótesis e implantes de este metal.
Entre las características mecánicasdel titanio setienen las siguientes:
 Mecanizado por arranquede viruta similar al acero inoxidable.
 Permite fresado químico.
 Maleable,permite la producción deláminas muy delgadas.
 Dúctil,permite la fabricación dealambredelgado.
 Duro. Escala deMohs 6.
 Muy resistente a la tracción.
 Gran tenacidad.
 Permite la fabricación depiezas por fundición y moldeo.
 Material soldable.
 Permite varias clases detratamientos tanto termoquímicos como superficiales.
 Mantiene una alta memoria de su forma.
Material E [ MPa ]
Titanio 107 000
MONEL
Monel es el nombre que se asigna a las aleaciones comercialescon razones níquel-cobrede
aproximadamente 2:1 de peso. El monel es más duro que el cobre y extremadamente resistente a la
corrosión y posee una elevada resistencia al impacto.Las aleaciones del monel resisten a la corrosión en
un mayor rango de ambientes. Posee mayor resistencia queel níquel al ácido sulfúrico,salmuera y agua.
La conductividad térmica del monel, aunque es menor que la del níquel, es significativamentemayor
que la de las aleaciones deníquel que contiene cantidades de cromo o hierro.Debido a su buena
conductividad térmica y resistencia a la corrosión seutilizafrecuentemente en intercambiadores de
calor.

En anteojos seutiliza para varillas,puentes y partes delanteras,y con menor frecuencia para aros,
permite soldadurasmuy resistentes y un acabado que no se desgasta.
Material E [ MPa ]
Monel 179 000
PLOMO
El plomo es un metal pesado de densidad relativa o gravedad específica 11,4 a 16 °C, de color plateado
con tono azulado,que se empaña para adquirir un color grismate. Es flexible,inelástico y sefunde con
facilidad.Su fusión seproduce a 327,4 °C y hierve a 1725 °C.
Material E [ MPa ]
Plomo 18 000
DIAMANTE
El diamantees la segunda forma más estable de carbono,después del grafito;sin embargo, la tasa de
conversión de diamante a grafito es despreciablea condiciones ambientales.El diamantetiene
renombre específicamente como un material con característicasfísicassuperlativas,muchas delas
cuales derivan del fuerte enlacecovalente entre sus átomos.En particular,el diamantetiene la más alta
dureza y conductividad térmica de todos los materiales conocidos por el hombre. Estas propiedades
determinan que la aplicación industrial principal del diamantesea en herramientas de corte y de pulido
además de otras aplicaciones.

Material E [ MPa ]
Diamante sintetizado 491 000
GRAFENO
El grafeno es una sustanciaformada por carbono puro,con átomos dispuestos en patrón regular
hexagonal,similar al grafito,pero en una hoja de un átomo de espesor. Es muy ligero:una lámina de1
metro cuadrado pesa tan sólo 0,77 miligramos.Seconsidera 200 veces más fuerte que el acero y su
densidad es aproximadamente la misma que la de la fibra de carbono,y es aproximadamentecinco
veces más ligera que el acero.
Entre las propiedades destacadasdeeste material seincluyen:
 Es extremadamente duro: 100 veces más resistente que una hipotética lámina de acero del
mismo espesor
 Es muy flexibley elástico.
 Es transparente.
 Auto enfriamiento (según algunos científicos dela Universidad deIllinois).Conductividad
térmica y eléctrica altas.
 Hace reacción química con otras sustanciasparaproducir compuestos dediferentes
propiedades.Esto lo dota de gran potencial de desarrollo.
 Sirve de soporte de radiación ionizante.
 Tiene gran ligereza, como la fibra decarbono,pero más flexible.
 Menor efecto Joule: se calienta menos al conducir los electrones.
 Para una misma tarea que el silicio,tieneun menor consumo de electricidad.
 Genera electricidad al ser alcanzado por la luz.
 Razón superficie/volumen muy alta que le otorga un buen futuro en el mercado de los supe
condensadores.
 Se puede dopar introduciendo impurezas para cambiar su comportamiento primigenio de
manera que, por ejemplo, no repela el agua o que incluso cobremayor conductividad.
 Se autor repara; cuando una lámina degrafeno sufredaño y se quiebra su estructura,se genera
un ‘agujero’ que ‘atrae’ átomos de carbono vecinos para así tapar los huecos.
 En su forma óxida absorberesiduos radioactivos.
Material E [ MPa ]
Grafeno 1 000 000
GOMA
La goma es una sustanciaresinosaque se pega muy rápidamente, con un alto peso molecular,
estructuralmente muy compleja,siempre con carácter ácido.Es sólida,aunquesu consistenciavaría
según su procedencia y las condiciones a lasquese somete, y tiene la peculiaridad deser genuinamente
elástica.Es un buen aislanteeléctrico.

Material E [ MPa ]
Goma 7
MADERA
Material ortótropo con tres ejes mutuamente perpendiculares es la madera,en la que las propiedades
(tales como resistencia y rigidez) a lo largo de sus fibras y en cada una de dos direcciones
perpendiculares son diferentes. La ecuación de Hankinson provee una forma de cuantificarla diferencia
en resistencia entrelas diferentes direcciones.
MATERIAL
E G/Pa
Madera (laminada) 7000
Madera (según la fibra) 14 000

CONCLUSION
En este informe logramos notar las características, resistencias, propiedades y
deformaciones de los diferentes tipos de materiales.
Se logra entender el módulo de Young y las aplicaciones de este para los materiales,
separándolos para su mejor entendimiento.
Se le atribuye a cada material un módulo de elasticidad propio según sus
características y tipo de elemento.
BIBLIOGRAFÍA
ANEXO
1. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/solido/din_rotacion/alargamiento/alargamiento.h
tm
2. http://ocw.uc3m.es/ciencia-e-oin/ceramicas-y-vidrios/bloque-iv/Diamante.pdf
3. Informe Técnico Vidrio.pdf
4. http://www.uniplom.es/propiedades.htm
5. http://www.clustergranito.com/granito.php
6. Anisotropía y Textura.pdf
7. http://es.wikipedia.org/wiki/Anexo:Constantes_el%C3%A1stopl%C3%A1sticas_de_dif
erentes_materiales#M.C3.B3dulo_de_elasticidad_longitudinal
8. http://www.atcp.com.br/es/productos/caracterizacion-de-materiales/propiedades-
materiales/tablas-propiedades/metalicos-no-ferrosos.html

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