Resistencia de Materiales - IV Ciclo Integrantes: Cruz Larios, Laida Flores Ramirez, Iván More More, Joel

1. Pág. -1Mecánica y Resistencia de Materiales
Esfuerzo
Durand Porras, Juan Carlos
(Docente Asesor)
Integrantes:
Cruz Larios, Laida
Flores Ramirez, Ivan
More More, Joel
Universidad Privada del Norte (UPN-LIMA) Escuela de Ingeniería Industrial (Perú)
Resumen
En el presente trabajo abordaremos el concepto de esfuerzo y la aplicación en nuestro entorno laboral en
las distintas actividades realizadas en un taller de mantenimiento automotriz. Asimismo, se abordan
aspectos relacionados con sólidos resistentes y estructuras, sin profundizar demasiado en ninguno de
ellos, sino más bien pretendiendo ofrecer un panorama general sobre los temas, uno de los objetivos
principalescomo estudiante es adquirirlos conocimientos relacionados con la Resistencia de Materiales,
para podercomunicarse eficazmente en el futuro con un especialista.
ConclusionesPrincipales:conocery aplicar la importancia de estos temas en el campo automotriz, con el
fin de garantizarla seguridad en los vehículos y en el servicio de mantenimiento brindado.
Palabras Clave
Esfuerzo de tensión,compresión, torsión y su Aplicación.

2. Pág. -2Mecánica y Resistencia de Materiales
Introducción
El objetivo principal del estudio de esfuerzo es suministrar los conocimientos para
analizar y diseñar las diversas máquinas y estructuras portadoras de carga. Tanto el
análisis como el diseño de una estructura involucran la determinación de esfuerzo y
deformación.
La flexión es un concepto importante, ya que se utiliza en el diseño de muchos
componentes estructurales y de máquinas. Con respecto a la tracción encontraremos los
efectos que generan en un material.
En cuanto a la torsión se encuentran elementos sometidos a muchas situaciones físicas.
En el presente trabajo observaremos la importancia de estos temas en el campo
automotriz, los cuales un ingeniero siempre debe tomar en cuenta, con el fin de garantizar
la seguridad en los vehículos y la eficiencia del servicio de mantenimiento que se brinda
en el taller.

3. Pág. -3Mecánica y Resistencia de Materiales
Desarrollo del Tema y metodología
ESFUERZO
Carga: Se denomina a la fuerza exterior que interviene de
diferentes maneras sobre un cuerpo las cuales generan un
esfuerzo interno en las piezas.
Carga Axial: fuerza que actúa a lo largo del eje longitudinal
de un miembro estructural aplicada al centroide de la sección
transversal del mismo produciendo un esfuerzo uniforme.
1. Esfuerzo Normal:
Es la fuerza por unidad de área, o la intensidad de las fuerzas distribuidas a través de una
sección dada, se representa con la letra griega σ (sigma), El esfuerzo en un elemento con
área transversal A, sometido a una carga axial P, se obtiene a través de la siguiente
ecuación:
σ = 𝑃/𝐴
En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en (N/m2 ). Esta unidad se
denominada Pascal (1 Pascal= 1N/m2).

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1.1.Esfuerzo de Tensión.
Es llamado así al esfuerzo en el sentido del eje, generando alargamiento de las fibras de
los materiales bajo la acción de determinados sistemas de fuerza producidas por el
contacto con otros sólidos.
Para comprender y analizar el concepto de tensión y compresión se usa la siguiente
definición:
La resistencia de un material depende de su capacidad para soportar una
carga excesiva sin presentar deformación o falla. Esta propiedad es
inherente al propio material y debe determinarse mediante la
experimentación. Una de las pruebas más importantes a este respecto es el
ensayo de tensión o compresión (Hibbeler, 2011, p.81).
Ensayo de tensión
A partir de esta prueba se pueden establecer
propiedades mecánicas importantes de un
material se utiliza principalmente para determinar
la relación entre esfuerzo normal promedio y la
deformación normal promedio como metales,
cerámicas, polímeros y materiales compuestos.
TENSIÓN

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1.2 Esfuerzo de Compresión. Podemos decir que un cuerpo está sometido a esfuerzo de
compresión por la acción de dos fuerzas o cargas en sentidos opuestos que tienden a
producir acortamientos o aplastamientos.
Por ejemplo:
 cuando nos sentamos en una silla, sometemos a las patas
a un esfuerzo de compresión, por consecuencia tiende a
reducir su altura.
2. Esfuerzo con momento
Esfuerzo de Torsión. Es un momento que tiende a torcer un elemento sobre su eje
longitudinal. Su diseño es de gran importancia en el diseño de ejes de transmisión
utilizados en vehículos y maquinaria.
Russell conceptuó el Momento de torsión, T. “Este efecto se desarrolla cuando las cargas
externas tienden a torcer un segmento del cuerpo con respecto al otro alrededor de un eje
perpendicular al área” (Hibbeler, 2011, p. 8).
Esfuerzo de Flexión. Al analizar vigas es necesario distinguir entre flexión pura y flexión
no uniforme, la flexión pura se refiere a la flexión de una viga ante un momento
flexionante constante, mientras que la flexión no uniforme se refiere a la flexión en
presencia de fuerzas cortantes.
El momento flexionante, M.“El momento flexionante es causado por las cargas externas
que tienden a flexionar el cuerpo respecto a un eje que se encuentra dentro dl plano del
área” (Hibbeler, 2011, p. 8).

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III. Esfuerzo cortante.
En general, una viga soportara tanto una fuerza cortante como un momento. La fuerza
cortante V es el resultado de una distribución del esfuerzo cortante transversal de la viga.
Sin embargo, debido a la propiedad complementaria de la fuerza cortante, este esfuerzo
creará los esfuerzos cortantes longitudinales correspondientes que actuaran a lo largo de
los planos longitudinales de la viga, como se muestra en la figura
Existen también otros tipos de esfuerzo:
 Esfuerzos compuestos
 Esfuerzos variables

7. Pág. -7Mecánica y Resistencia de Materiales
Problema Aplicativo 1.
La barra rígida AB que se muestra en la figura la soporta una barra de acero AC que tiene
como diámetro de 20 mm y un bloque de aluminio con un área transversal de 1800mm2.
Los pasadores de 18mm de diámetro en A y C están sometidos a cortante simple . Si el
esfuerzo de falla para el acero y el aluminio es o (ac) falla = 680 MPa y (Tal) = 70 MPa,
respectivamente, y el esfuerzo cortante de falla para cada pasador es T falla = 900 MPa.,
determine la carga máxima P que puede aplicarse a la barra. Aplique un factor de
seguridad F.S. = 2
0.75 m
2 mm
P
A
B
Cm
ACERO
ALUMINIO

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DCL
SOLUCION:
O (ac) perm= O (ac) falla = 680MPa = 340 MPa
F.S 2
O(al) perm = O(al) falla = 70MPa = 35 MPa
F.S 2
T perm = t falla = 900MPa = 450 MPa
F.S 2
= 0 P (1.25m) – FAC (2m) = 0 ...........................(1)
= 0 FB (2m) – P (0.75m) = 0 ...........................(2)
BLOQUE B
FB = 0(al) permAB 35 (10) N/m (1800mm (10) m/mm = 63.0kN
P
B
A
0.75 m
2 mm
FAC
m
FBm
w
MB
MA
W
6 2 2 6 22

9. Pág. -9Mecánica y Resistencia de Materiales
Usando la ecuación N° 1
P = 63.0KN (2m) = 168 kN
0.75m
Pasador A o C
FAB = V = TpromA = 450 (10) N/m (𝜋(0.009𝑚)2) = 114.5 kN
A partir de la ecuación N°2
P = 114.5KN (2m) = 183 kN
1.25m
Por comparación, cuando P alcanza su valor más pequeño (168 KN), el esfuerzo normal
permisible se desarrolla primero en el bloque de aluminio por consiguiente.
P = 168 kN
6 2

10. Pág. -10Mecánica y Resistencia de Materiales
Problema Aplicativo 2.
El eje de la figura se sostiene mediante el collarín en C, que está unido al eje y sitúa se
del lado derecho del cojinete en B. Determine el mayor valor de P para las fuerzas axiales
en E y F de manera que el esfuerzo de aplastamiento en el collarín no sea superior a un
esfuerzo permisible de (O) perm = 75 MPa, y el esfuerzo normal promedio en el eje no
excede un esfuerzo permisible de (o) perm = 55 MPa.
A 60mm B
2P P } 20mm
} 80 mm
F E C
(a)
P
2 P 3P
(b)
1 P
2 P
(C)

11. Pág. -11Mecánica y Resistencia de Materiales
SOLUCION:
A = P = 𝜋(0.03𝑚)2 = 3P
0 perm. 55(10)6 𝑁/𝑚2
P = 51 KN
A = P = 2199(10)−3 𝑚2 = 3P
0 perm. 75(10)6 𝑁/𝑚2
P = 55.0 KN
Por comparación, la carga máxima que puede aplicarse al eje es P = 51.8 KN, ya que
cualquier carga más grande que esta, provocará que se exceda el esfuerzo normal
permisible en el eje.

12. Pág. -12Mecánica y Resistencia de Materiales
Referencias
Hibbeler, R. (2011). Mecánica de materiales. (8a
edición).México: Pearson Educación.
Rodríguez, A. Díaz, E. Córdova, M. Maciel, B. (2009). La calidad en el servicio como ventaja competitiva
en una empresa automotriz. Revista de la ingeniería industrial, 3, 1-16. Recuperado de
https://drive.google.com/folderview?id=0B4GS5FQQLif9fmNEd00waVBDSXdXTU1DbE9DZ
TlXekNjVWdjbFF5TDhfcGFXVXNTWDlJdDg&usp=sharing
Datos de Contacto:
1. Durand Porras, Juan Carlos
[Docente Asesor]
Universidad Privada del Norte –Lima jdu@upnorte.edu.pe
2. Cruz Larios, Layda Universidad Privada del Norte –Lima
3. Flores Ramirez, Ivan
4. More More, Joel
Universidad Privada del Norte –Lima
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