INSTITUCIN:

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTN

ESCUELA ACADMICA:

INGENIERA CIVIL

ALUMNA:

GIANNY DANIELA TORRES TELLO

ASIGNATURA:

TECNOLOGA DE LOS MATERIALES

DOCENTE:

ING. VCTOR HUGO SNCHEZ MERCADO

INTRODUCCIN Los principales materiales usados en la fabricacin y construccin de elementos

estructurales y de mquinas incluyen los metales y las aleaciones, la madera, el

concreto de cemento Prtland, las mezclas bituminosas, los productos de barro, los

materiales de mampostera, y los plsticos. La funcin principal de los materiales de

ingeniera consiste en desarrollar resistencia, rigidez y durabilidad adecuadas al servicio

para el cual fueron concebidos. Estos requisitos definen en gran parte las propiedades

que los materiales deben poseer un aspecto distinto de los materiales de ingeniera

auxiliares, tales como los revestimientos preservativos, y quizs de la mayora de los

materiales de uso especfico es el requisito de algunas cualidades o propiedades

particulares cuya determinacin frecuentemente se realiza mediante ensayos

especiales y sumamente arbitrarios.

Partiendo de elementos simples como ladrillos, cemento, ridos, vidrio, madera, acero,

plsticos, etc., y utilizando combinaciones adecuadas de los mismos, se proyectan

otros conjuntos parciales como cimentaciones, muros, pilares, vigas, forjados, etc., que

en su totalidad completarn el conjunto final que no ser sino el edificio que se

pretende construir.

Este estudio abarca el conocimiento de los materiales que se utilizan en la realizacin

de los trabajos constructivos llevados a cabo con mayor asiduidad, con el fin de elegir

aquellos que por sus caractersticas renan las mejores condiciones tcnicas y

econmicas. Por otra parte se estudia la disposicin de los distintos elementos que

integran el conjunto, de acuerdo con el material empleado y las hiptesis de clculo,

para lograr una eficaz resistencia adems de una buena armona en sus formas.

ENSAYOS Definiciones:

Examen o comprobacin de una o ms propiedades o caractersticas de un

material, producto, conjunto de observaciones, etc., que sirven para formar un

juicio sobre dichas caractersticas o propiedades.

Se intenta de esta manera simular las condiciones a las que va a estar expuesto

un material cuando entre en funcionamiento o en servicio

Se denomina ensayo de materiales a toda prueba cuyo fin es determinar las

propiedades mecnicas de un material.

Los ensayos de materiales pueden ser de dos tipos, ensayos

destructivos y ensayos no destructivos. Estos ltimos permiten realizar la

inspeccin sin perjudicar el posterior empleo del producto, por lo que permiten

inspeccionar la totalidad de la produccin si fuera necesario.

Examen o comprobacin de una o ms propiedades o caractersticas de un

material, producto, conjunto de observaciones, etc., que sirven para formar un

juicio sobre dichas caractersticas o propiedades.

Se intenta de esta manera simular las condiciones a las que va a estar expuesto

un material cuando entre en funcionamiento o en servicio.

CLASIFICACIN DE LAS PROPIEDADES DE LOS MATERIALES DE INGENIERA

CLASIFICACIN DE LOS

ENSAYOS Debido a la diversidad de propiedades y a las diferentes formas de determinarlas, los

ensayos se pueden clasificar segn distintos conceptos:

Rigurosidad del ensayo

Naturaleza del ensayo

Utilidad de la pieza despus del ensayo

Velocidad de la aplicacin de los ensayos

SEGN LA RIGUROSIDAD DEL ENSAYO

Ensayos cientficos: se hacen en laboratorios especializados y permiten obtener

valores precisos y reproducibles de las propiedades ensayadas, ya que las

condiciones a las que se somete el material estn convenientemente

normalizadas.

Ensayos tecnolgicos: Se utilizan para comprobar si las propiedades de un

determinado material son adecuadas para una cierta utilidad.

SEGN LA NATURALEZA DEL ENSAYO

Ensayos qumicos: permiten conocer la composicin, tanto cualitativa como

cuantitativa del material.

Ensayos metalogrficos: consisten en analizar la estructura interna del material

mediante un microscopio.

Ensayos fsicos: se cuantifican, por ejemplo, la densidad, el punto de fusin, la

conductividad elctrica.

Ensayos mecnicos: mediante los que se determina la resistencia del material

cuando se somete a diferentes refuerzos.

SEGN LA VELOCIDAD DE APLICACIN DE LAS FUERZAS

Ensayos estticos: la velocidad de aplicacin de las fuerzas al material no influye

en el resultado del ensayo.

Ensayos dinmicos: la velocidad de la aplicacin de las fuerzas al material juega

un papel decisivo en el resultado del ensayo.

SEGN LA UTILIDAD DE LA PIEZA DESPUS DE SER SOMETIDA AL

ENSAYO

ENSAYOS DESTRUCTIVOS

Son pruebas que se les hacen a algunos materiales como el acero por ejemplo.

Algunas de ellas son ensayo de tensin, flexin, compresin, etc. Se les llama

destructivos porque deforman al material.

Entre los ensayos destructivos ms comunes se encuentran los siguientes:

Ensayo de traccin

Ensayo de compresin

Ensayo de cizallamiento

Ensayo de flexin

Ensayo de torsin

Ensayo de resiliencia

Ensayo de fatiga de materiales

Ensayo de fluencia en caliente (creep).

ENSAYO DE TRACCION

Un cuerpo se encuentra sometido a traccin simple cuando sobre sus secciones

transversales se le aplican cargas normales uniformemente repartidas y de modo de

tender a producir su alargamiento.

Por las condiciones de ensayo, el de traccin esttica es el que mejor determina las

propiedades mecnicas de los metales, o sea aquella que definen sus caractersticas de

resistencia y deformabilidad. Permite obtener, bajo un estado simple de tensin, el

lmite de elasticidad o el que lo reemplace prcticamente, la carga mxima y la

consiguiente resistencia esttica, en base a cuyos valores se fijan los de las tensiones

admisibles o de proyecto (sadm.)Y mediante el empleo de medios empricos se puede

conocer, el comportamiento del material sometidos a otro tipo de solicitaciones

(fatiga, dureza, etc.).

Cuando la probeta se encuentra bajo un esfuerzo esttico de traccin simple a medida

que aumenta la carga, se estudia esta en relacin con las deformaciones que produce.

Estos grficos, permiten deducir sus puntos y zonas caractersticas revisten gran

importancia, dicho grfico se obtiene directamente de la mquina.

ENSAYO DE COMPRESION

El ensayo de compresin es poco frecuente en los metales y consiste en aplicar a la

probeta, en la direccin de su eje longitudinal, una carga esttica que tiende a provocar

un acortamiento de la misma y cuyo valor se ir incrementando hasta la rotura o

suspensin del ensayo.

El diagrama obtenido en un ensayo de compresin presenta para los aceros, al igual

que el de traccin un periodo elstico y otro plstico.

En los grficos de metales sometidos a compresin, que indica la figura siguiente

obtenidas sobre probetas cilndricas de una altura doble con respecto al dimetro, se

verifica lo expuesto anteriormente, siendo adems posible deducir que los materiales

frgiles (fundicin) rompen prcticamente sin deformarse, y los dctiles, en estos

materiales el ensayo carece de importancia, ya que se deforman continuamente hasta

la suspensin de la aplicacin de la carga, siendo posible determinar nicamente, a los

efectos comparativos, la tensin al lmite de proporcionalidad.

En los grficos de metales sometidos a

compresin, que indica la figura siguiente

obtenidas sobre probetas cilndricas de una

altura doble con respecto al dimetro, se verifica

lo expuesto anteriormente, siendo adems

posible deducir que los materiales frgiles

(fundicin) rompen prcticamente sin

deformarse, y los dctiles, en estos materiales el

ensayo carece de importancia, ya que se

deforman continuamente hasta la suspensin de

la aplicacin de la carga, siendo posible

determinar nicamente, a los efectos

comparativos, la tensin al lmite de

proporcionalidad.

ENSAYOS DE CORTE

El ensayo de corte tiene poca aplicacin prctica, pues no permite deducir de l algunas

de las caractersticas mecnicas de importancia del material que se ensaya; es por ello

que rara vez lo solicitan las especificaciones.

El esfuerzo de corte no puede ser obtenido prcticamente como un esfuerzo puro o

simple, pues va generalmente acompaado por otro de flexin, cuyo valor variar

segn el procedimiento a seguir pues es indudable que si se considera una sola cuchilla

su importancia decrecer, aunque tambin en este caso tendr una pequea influencia

en el valor obtenido la dureza del filo y la penetracin en cua del mismo.

Sin embargo prcticamente se calcula el esfuerzo de corte como si se tratara de un

esfuerzo simple, aplicando la frmula de tensin ya conocida, debido a que ste

predomina tomando valores de tal magnitud que permiten despreciar los efectos

secundarios.

El dispositivo utilizado es el dibujo anterior, dado que la pieza cortante va haciendo el

corte de la probeta en dos secciones por lo que la tensin de corte es :

ENSAYOS DE FLEXION

El esfuerzo de flexin puro o simple se obtiene cuando se aplican sobre un cuerpo

pares de fuerza perpendiculares a su eje longitudinal, de modo que provoquen el giro

de las secciones transversales con respecto a los inmediatos.

Sin embargo y por comodidad para realizar el ensayo de los distintos materiales bajo la

accin de este esfuerzo se emplea generalmente a las mismas comportndose como

vigas simplemente apoyadas, con la carga concentrada en un punto medio (flexin

practica u ordinaria).

En estas condiciones adems de producirse el momento de flexin requerido, se

superpone a un esfuerzo cortante, cuya influencia en el clculo de la resistencia del

material varia con la distancia entre apoyos, debido a que mientras los momentos

flectores aumentan o disminuyen con esta, los esfuerzos cortantes se mantienen

constantes, como puede comprobarse fcilmente en la figura, por lo que ser tanto

menor su influencia cuanto mayor sea la luz entre apoyos.

Es por esta razn que la distancia entre los soportes de la probeta se han normalizado

convenientemente en funcin de la altura o dimetro de la misma, pudiendo aceptar

entonces que la accin del esfuerzo de corte resulta prcticamente despreciable. Para

ensayos ms precisos la aplicacin de la carga se hace por intermedio de dos fuerzas

con lo que se logra flexin pura.

ENSAYOS DE TORSION

Barra de seccin no circular sometida a torsin, al no ser la

seccin transversal circular necesariamente se

produce alabeo seccional.

En ingeniera, torsin es la solicitacin que se presenta cuando se aplica

un momento sobre el eje longitudinal de un elemento constructivo o prisma mecnico,

como pueden ser ejes o, en general, elementos donde una dimensin predomina sobre

las otras dos, aunque es posible encontrarla en situaciones diversas.

La torsin se caracteriza geomtricamente porque cualquier curva paralela al eje de la

pieza deja de estar contenida en el plano formado inicialmente por las dos curvas. En

lugar de eso una curva paralela al eje se retuerce alrededor de l (ver torsin

geomtrica).

El estudio general de la torsin es complicado porque bajo ese tipo de solicitacin la

seccin transversal de una pieza en general se caracteriza por dos fenmenos:

Aparecen tensiones tangenciales paralelas a la seccin transversal. Si estas se

representan por un campo vectorial sus lneas de flujo "circulan" alrededor de la

seccin.

Cuando las tensiones anteriores no estn distribuidas adecuadamente, cosa que

sucede siempre a menos que la seccin tenga simetra circular, aparecen alabeos

seccionales que hacen que las secciones transversales deformadas no sean planas.

ENSAYOS DE RESILIENCIA

En ingeniera, se llama resiliencia de un material a la energa de deformacin (por

unidad de volumen) que puede ser recuperada de un cuerpo deformado cuando cesa el

esfuerzo que causa la deformacin. La resiliencia es igual al trabajo externo realizado

para deformar un material hasta su lmite elstico:

El siguiente es el diagrama de los dos ensayos de flexin, como vemos en el, el acero

SAE 1045 presenta el lmite a deformaciones elsticas a una carga mayor y tambin al

suspender el ensayo se nota claramente que a igual deformacin, o sea flecha, la carga

es ms elevada que el del SAE 1015.

ENSAYOS DE FATIGA DE MATERIALES

En el estudio de los materiales en servicio, como componentes de rganos de

mquinas o estructuras, debe tenerse en cuenta que las solicitaciones predominantes a

que generalmente estn sometidos no resultan estticas ni cuasi estticas, muy por lo

contrario en la mayora de los casos se encuentran afectados a cambios de tensiones,

ya sean de traccin, compresin, flexin o torsin, que se repiten sistemticamente y

que producen la rotura del material para valores de la misma considerablemente

menores que las calculadas en ensayos estticos. Este tipo de rotura que

necesariamente se produce en el tiempo, se denomina de fatiga aunque es comn

identificarla como roturas por tensiones repetidas, tensiones que pueden actuar

individualmente o combinadas.

ENSAYOS DE DEFORMACION POR FLUENCIA

La deformacin por fluencia lenta (en ingls, creep 'reptar, arrastrarse, deslizarse

despacio') al incremento de deformacin que sufre un material viscoelstico cuando

est sometido a una mecnica constante 0.

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

Permiten analizar las piezas sin destruirlas ni deteriorarlas. Persiguen

fundamentalmente detectar fallos internos como: grietas, poros, segregaciones, etc

ENSAYOS MAGNTICOS

Se utiliza el magnetoscopio, se hace circular una corriente y se crea un campo

magntico en la pieza a probar. No existe defecto si las lneas del campo magntico

discurren lneas paralelas, uniformes y equidistantes. Si existe defecto las lneas del

campo magntico se desviaran, y donde este el defecto se vern ms lneas de campo.

ENSAYOS ELCTRICOS

La resistencia de un material es directamente proporcional a la resistividad y su

longitud inversamente proporcional a su seccin:

El principio de funcionamiento se basa en las alteraciones que sufren las caractersticas

elctricas de un material (resistencia, resistividad,) por la variacin de la longitud o

seccin debido a alguna impureza, grieta poro o discontinuidad. Si hay un material con

poros o grietas: la seccin disminuye y la resistencia aumenta.

ENSAYOS POR LQUIDOS PENETRANTES

Se emplea para detectar discontinuidades abiertas en la superficie de los materiales no

porosos. El lquido se aplica sobre la superficie del material y penetra sobre la

discontinuidad o defecto.

ENSAYOS DE RAYOS X

Los rayos X son vibraciones electromagnticas invisibles que se propagan a la velocidad

de la luz, pero con una longitud de onda muy corta.

Caractersticas:

Se propagan en lnea recta. No se desvan.

Gran poder de penetracin. No se reflejan o se refractan.

Capacidad de penetracin aumenta cuando disminuye su longitud de onda, o

cuanto mayor es su frecuencia.

ENSAYOS DE RAYOS GAMMA (RAYOS Y)

Los rayos gamma son radiaciones electromagnticas similares a los rayos X, pero con

longitud de onda muy corta.

Caractersticas:

Muy penetrantes

Propagan en lnea recta, no se desvan

El proceso de ensayo es parecido a los de rayos X.

ENSAYOS DE ULTRASONIDO

Utiliza la propagacin del sonido, tanto en solidos como en lquidos, para realizar un

control no destructivo de cualquier material.

Las ondas cuya frecuencia es superior a 20000 Hz, y no son perceptibles por el odo

humano se llaman ultrasonido

Formula: longitud de propagacin = velocidad de propagacin / frecuencia

SELECCIN DE MATERIALES La seleccin de los materiales se hace en funcin de las exigencias que se planteen para

un determinado uso; materiales muy aptos para una aplicacin pueden ser

completamente intiles para otra. Por tanto, antes de seleccionar un material es

preciso plantear qu se espera de l en su utilizacin. Para ello es importante conocer

su utilizacin y determinar qu propiedades se requieren para que el material presente

una respuesta adecuada.

Dependiendo del tipo de aplicacin, presentarn ms importancia unas propiedades

que otras, y entre las propiedades a considerar figuran las mecnicas, qumicas,

trmicas, elctricas y pticas. Entre las propiedades mecnicas hay algunas cuya

caracterstica es de importancia fundamental, mientras que otras responden a acciones

(comportamiento frente a acciones) muy especficas que aparecen en casos muy

concretos. En cualquier caso es necesario poseer un mtodo por el cual podamos

presumir en avance qu materiales podran servir para el uso que estamos buscando y

cules no. De estas propiedades de gran inters dan cuenta unos ensayos que estn

normalizados y resultan por consiguiente de una utilidad fundamental en ingeniera.

CRITERIOS DE SELECCIN

Que tengan larga duracin

Que puedan ajustarse a un determinado modelo

Que provengan de una justa produccin

Que tengan un precio accesible

Que sean valorizados

Que sean no contaminantes

Que consuman poca energa en su ciclo de vida

Que en su entorno tengan valor cultural

Que provengan de fuentes abundantes y renovables

Que posean un porcentaje de material reciclado

Que no utilicen materiales de aislamiento que contengan CFC.

DESARROLLO DEL PROCESO DE SELECCIN DE MATERIALES

Pudiera definirse en cuatro etapas generales:

1. Anlisis de los requerimientos de materiales: en esta etapa se determinan las

condiciones de servicio en funcin de las propiedades crticas.

2. Sondeo sobre los materiales que probablemente pueden ser utilizados. en esta

etapa se comparan las propiedades requeridas con una amplia base de datos

de propiedades mecnicas, para escoger un grupo reducido de materiales que

probablemente servirn.

3. Proceso de seleccin de los probables materiales, ya en trminos de la calidad

del producto, costo, facilidad de fabricacin, disponibilidad, etc, con objeto de

determinar el material ms adecuado para la correspondiente aplicacin.

4. Finalmente se desarrollan los datos de diseo, se establecen

experimentalmente las propiedades fundamentales de los materiales, hasta

obtener una media estadstica del comportamiento de los mismos, bajo las

condiciones que se espera encontrar en el proceso de servicio.

El objetivo de la segunda etapa es decidir si un material merece en definitiva sr

evaluado o no para la aplicacin final.

PROCEDIMIENTO PARA SELECCIONAR LOS MATERIALES

Restricciones primarias: en general toman la forma: P>Pcrit o P

EQUIPOS Y ECCESORIOS PENETRADORES

Penetrador de Diamante:

Consiste en un cono de

diamante cuyo ngulo es de

120 0.5 y su eje debe

coincidir con la direccin de

penetracin con una

tolerancia de 0.5. La

punta es un casquete

esfrico con un radio de

0.200 mm.

La forma del casquete y el

valor del radio del penetrador tienen una influencia importante en el valor de la dureza

obtenida. La anisotropa del diamante hace difcil el maquinado del mismo en forma

totalmente simtrica. Por lo cual es necesario comparar los resultados obtenidos con

un penetrador patrn sobre piezas patrn de diferentes durezas.

Penetrador esfrico de Acero: Consiste

en un baln de acero templado y pulido,

con un dimetro de 1.588 mm 0.003

mm; Excepto para la escala E, que tiene

un dimetro de 3.175 mm 0.004 mm.

Dicho baln debe estar pulido y no debe

presentar defectos superficiales. Debe

eliminarse y anularse la prueba si

presenta una deformacin mayor a la

tolerancia indicada anteriormente o

cualquier otro defecto superficial. En los

dos tipos de penetrador debe evitarse la

acumulacin en el penetrador de: polvo,

tierra, grasa o capas de xidos, dado que

esto afecta los resultados de la prueba.

MQUINA DE PRUEBA VICKERS

El equipo para la prueba de dureza Vickers consiste

generalmente de una mquina que soporta la probeta y

permite un contacto gradual y suave entre esta y el

penetrador, bajo una carga predeterminada que se aplica

durante un periodo de tiempo dado. El diseo de la

mquina debe ser tal que no tenga balanceos o

movimientos laterales de la probeta y del penetrador,

mientras se aplica o retira la carga, se utiliza un

microscopio de medicin que generalmente va montado

en la mquina.

DURMETRO ROCKWELL

Los durmetros Rockwell destacan, entre otras, por la

sujecin del indentador para el ensayo en puntos de difcil

acceso y disponen de un diseo robusto con huso con

rodamientos, libre de juego, un rea de ensayo de hasta

292 mm de altura para el ensayo de grandes piezas, as

como un interface RS232 integrado para la conexin con

testXpert.

MOLDES Y PROBETAS

Los moldes deben ser rgidos y no absorbentes; para ello se unta su superficie interior

con aceite mineral u otra sustancia que no afecte el cemento y que no permita

la adherencia.

Las probetas pueden ser de diferentes formas (cilndricas, p.ej.) y de diferentes

dimensiones, segn el tamao de los ridos.

PREPARACIN DE LAS PROBETAS

Para el ensayo en Cono de Abrams, si el asiento es menor a 4 cm, se hace compactacin

por vibrado. En caso que sea mayor a 4 cm, se hace compactacin por picado. Luego de

compactado el hormign, la parte superior de la probeta debe ser enrasada con pasta

de cemento. Tener la precaucin de manipular lo menos posible la probeta y cubrir

para evitar la desecacin.

CONSERVACIN DE LAS PROBETAS

Se debe realizar el transporte y la conservacin con sumo cuidado, eligiendo un sitio

adecuado con la humedad y temperatura conveniente. En caso de hormign en obra,

se deben conservar las probetas manteniendo las condiciones similares a las de la

estructura de ensayo.

REFRENTADO DE PROBETAS CILNDRICAS

Cuando se realiza el ensayo a compresin, las caras planas con imperfecciones de las

probetas empleadas para ensayo a rotura, deben ser refrentadas por medio de un

tratamiento trmico mediante una mezcla de azufre, arena y en ciertos casos, un

fundente.

MQUINA DE ENSAYOS DE TRACCIN DE ACEROS

Accionada mediante centralita hidrulica, controlada a travs de microprocesador y

gobernada mediante ordenador. Dispone de dos canales para la medicin de la

deformacin, que aceptan extensmetro de pinza, bandas extensomtricas, o bien un

transductor potenciomtrico de hilo, integrado en el equipo. Gracias al software

especfico de ensayo, es posible gobernar la ejecucin del ensayo, visualizar los

resultados del ensayo, recuperar datos de ensayos anteriormente realizados, e

imprimir un informe de los resultados. Caractersticas:

Capacidad: 600 KN.

Recorrido del pistn: 300 mm.

Exactitud de la fuerza: 1 de la carga aplicada entre el 2 y 100% del

nominal.

Exactitud de la posicin: 0,1 % fondo escala.

Exactitud de la velocidad: 1%

Desplazamiento del cabezal: automtico mediante ordenador.

Velocidad mxima de trabajo: 3 mm / s.

Luz libre entre mordazas: 0 600 mm.

Luz lateral til entre columnas: 300 mm.

Dimensiones marco de ensayo: 1000 x 600 x 2000 mm. (Largo x

ancho x alto)

Peso aproximado: 1100Kg

Potencia elctrica: 4,5 Kw.

CONCLUSIN