U1 mym carga, esfuerzo y deformación

1. MÁQUINAS Y
MECANISMOS
Ing. Iza Iris Chenoweth Chenoweth

2. MÁQUINAS Y MECANISMOS
Objetivo de la asignatura: El alumno
seleccionará elementos de las máquinas y
mecanismos, con base en cálculos de diseño y
condiciones de operación, para cubrir los
requerimientos de reemplazo en maquinaria y
procesos industriales

3. Unidad I: Carga, esfuerzo y
deformación.
Objetivo de la unidad: El alumno determinará
los esfuerzos y deformaciones existentes en la
maquinaria industrial, utilizando los cálculos
de: tensión, compresión, torsión y flexión,
para su consideración en el plan de
mantenimiento.

4. Unidad I: Carga, esfuerzo y
deformación.
Tema I.1: Cargas estáticas y dinámicas
Tema I.2: Esfuerzo y deformación elástica.
Tema I.3: Fenómenos de deformación elástica
en mecanismos

5. Definiciones básicas
• Masa: Cantidad de materia que posee un cuerpo.
• Volumen: Magnitud definida como el espacio
ocupado por un cuerpo. Es una función derivada
ya que se halla multiplicando las tres
dimensiones.
• Fuerza: Magnitud física que mide la intensidad
del intercambio de momento lineal entre dos
partículas o sistemas de partículas
• Esfuerzo: son magnitudes físicas con unidades
de fuerza sobre área.

9. Principales Ensayos Mecánicos
• Ensayo de tensión
• Ensayo de flexión
• Ensayo de impacto
• Tenacidad a la fractura
• Ensayo de dureza
• Ensayo de fatiga
• Ensayo de fluencia (“creep”)

12. Prueba de Tensión
• Se denomina al ensayo que permite conocer
las características de un material cuando se
somete a esfuerzos de tensión o tracción. El
objetivo es determinar la resistencia a la
rotura y las principales propiedades mecánicas
del material que es posible apreciar en el
diagrama esfuerzo-deformación

13. Esfuerzo de Tensión o Compresión
• Es la resultante de las tensiones o presiones que
existe dentro de un sólido deformable o medio
continuo, caracterizada porque tiende a una
reducción de volumen o un acortamiento en
determinada dirección.
• Se denomina tensión mecánica a la fuerza por
unidad de área en el entorno de un punto material
sobre una superficie real o imaginaria de un cuerpo,
material o medio continuo.

14. Deformación
Deformación: Se produce cuando el esfuerzo aplicado a
un material es lo suficientemente grande para que este
comience a cambiar su forma o deformarse.
Deformación Elástica: El cuerpo recupera su forma
original al retirar el esfuerzo que le provoca la
deformación.
Deformación Plástica: Mantienen su deformación
después que deje de actuar el esfuerzo. Empieza
exactamente donde termina la elasticidad, con
esfuerzos que provocan deformación plástica.

17. Ley de Hooke
• Originalmente formulada para casos del estiramiento
longitudinal, establece que el alargamiento unitario
que experimenta un material elástico es directamente
proporcional a la fuerza aplicada F. La ley se aplica a
materiales elásticos hasta un límite denominado límite
elástico. Esta ley recibe su nombre de Robert Hooke,
físico británico contemporáneo de isaac Newton.
siendo δ el alargamiento, L la longitud original.

18. Modulo de Elasticidad o
Modulo de Young
• Es un parámetro que caracteriza el
comportamiento de un material elástico, según la
dirección en la que se aplica una fuerza.
• Tanto el módulo de Young como el límite elástico
son distintos para los diversos materiales. El
módulo de elasticidad es una constante
elástica que, al igual que el límite elástico, puede
encontrarse empíricamente con base al ensayo de
tensión del material.

19. TAREA
Investigas las siguientes
propiedades mecánica de los
materiales

20. PROPIEDADES MECÁNICA DE LOS
MATERIALES
VOLUMÉTRICAS
• Dureza
• Tenacidad
• Resistencia (A la tracción, a la fluencia, a la fatiga)
• Ductilidad
• Maleabilidad
• Fragilidad
• Rigidez
DE SUPERFICIE
• Resistencia al desgaste
• Resistencia a la corrosión

22. PROPIEDADES MECÁNICA DE LOS
MATERIALES
• Dureza: es una propiedad mecánica de los
materiales consistente en la dificultad que existe
para rayar o crear marcas en la superficie
mediante micropenetración de una punta
(penetrabilidad)
• Tenacidad : es la energía total que absorbe un
material antes de alcanzar la rotura, por
acumulación de dislocaciones.

23. • Ductilidad: es una propiedad que presentan algunos
materiales, como las aleaciones metálicas o materiales
asfálticos, los cuales bajo la acción de una fuerza,
pueden deformarse sosteniblemente sin romperse
permitiendo obtener alambres o hilos de dicho
material.
• Maleabilidad: es la propiedad de la materia, que junto
a la ductilidad presentan los cuerpos al ser labrados por
deformación. Se diferencia de aquella en que mientras
la ductilidad se refiere a la obtención de hilos, la
maleabilidad permite la obtención de delgadas láminas
de material sin que éste se rompa. Es una cualidad que
se encuentra opuesta a la ductilidad puesto que en la
mayoría de los casos no se encuentran ambas
cualidades en un mismo material.

24. • Fragilidad: se define como la capacidad de un
material de fracturarse con escasa
deformación, a diferencia de los
materiales dúctiles que se rompen tras sufrir
acusadas deformaciones plásticas. La rotura
frágil tiene la peculiaridad de absorber
relativamente poca energía, a diferencia de la
rotura dúctil.
• Rigidez: es la capacidad de un objeto sólido o
elemento estructural para soportar
esfuerzos sin adquirir grandes
deformaciones o desplazamientos.

25. • Resistencia a la tensión: Se refiere a la
capacidad de los sólidos deformables para
soportar tensiones sin alterar su estructura
interna o romperse.
• Resistencia a la Fatiga: se refiere a un
fenómeno por el cual la rotura de los
materiales bajo cargas dinámicas cíclicas
(fuerzas repetidas aplicadas sobre el material)
se produce ante cargas inferiores a las cargas
estáticas que producirían la rotura.

26. • Resistencia a la Fluencia o cedencia: también
conocido como limite elástico aparente,
puede determinarse durante la prueba de
tensión, observando el indicador de carga.
Después de aumentar continuamente la
carga, se observa que cae súbitamente a un
valor ligeramente inferior que se mantiene
por algún tiempo mientras la probeta sigue
alargándose.

28. • Resistencia al Desgaste: Es la oposición a la
degradación física (pérdida o ganancia de material,
aparición de grietas, deformación plástica, cambios
estructurales como transformación de fase o
recristalización, fenómenos de corrosión, etc.)
debido al movimiento entre la superficie de un
material sólido y uno o varios elementos de contacto
• Resistencia a la Corrosión: se define como la
resistencia al deterioro de un material a
consecuencia de un ataque químico o
electroquímico por su entorno. De manera más
general, puede entenderse como la tendencia
general que tienen los materiales a buscar su forma
más estable o de menor energía interna.

29. Coeficiente de Poisson
• El coeficiente de Poisson (denotado mediante la letra griega
ν) es una constante elástica que proporciona una medida del
estrechamiento de sección de un prisma de material elástico
lineal e isótropo cuando se estira longitudinalmente y se
adelgaza en las direcciones perpendiculares a la de
estiramiento. El nombre de dicho coeficiente se le dio en
honor al físico francés Simeon Poisson. Para un material
isótropo elástico perfectamente incompresible, este es igual a
0.5. La mayor parte de los materiales prácticos en la
ingeniería rondan entre 0.0 y 0.5

30. Ejercicios