INSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTLA GUTIERREZ
INGENIERIA MECANICA
“MANTENIMIENTO A EQUIPOS DE PRACTICAS
DE MATERIALES”
INFORME TECNICO DE RESIDENCIA PROFESIONAL
PRESENTA
JUAN ANTONIO GUTIERREZ
ASESOR
M.I. RODOLFO ISABEL COELLO ALBORES
INDICE
Introducción
Capítulo I. GENERALIDADES DE LA EMPRESA
1.1.-Antecedentes históricos de la empresa………...……2
1.2.- Misión y Visión……….………...……3
1.2.1.-Misión………..…….…….…3
1.2.2.-Visión……….…….…...…...3
1.3.-Valores……….….…..…...…..…3
Capitulo II. MARCO TEORICO 2.1-Características del área de trabajo ………..……….…..5
2.2.-Planteamiento del problema……….……….……5
2.3.-Justificación………...…………..5
2.4-Objetivos……….…..………….6
2.4.1-Objetivo general………..…….6
2.4.2-Objetivos específicos……….…..6
2.5.-Alcances………...7
2.6.-Limitaciones……….…7
Capitulo III. MARCO TEORICO 3.1.- Laboratorio de Mecánica de materiales……… ……….…9
3.1.1.-Ensayo de tensión……….9
3.1.2.-Deflexión en vigas……….……..12
3.1.3.-Galgas Extensiometricas………..……..14
3.2.- Laboratorio de Materiales metálicos……… ………..……17
3.2.1.-Prueba de Dureza………….………...17
3.2.2 Prueba de impacto tipo Charpy………..…..…...18
3.2.3.-Medición de tamaño de granos………....…..21
3.2.4.-Tratamiento Térmico………....22
3.2.5.- Corrosión……….….25
Capitulo IV. METODOLOGIA DEL MANTENIMIENTO 4.1.-Maquina universal……….29
4.1.1.-Conservación……….31
4.1.2.-Sistema hidráulico……….31
4.1.3.-Circuito electrónico………...……31
4.1.5.-Prueba de funcionamiento………..………....32
4.2.-Modulo de Leyva………..….34
4.2.1.-Conservación……….35
4.2.2.-Sistema neumático………..…….36
4.2.3.-Carcasa………..36
4.2.4.-Prueba de funcionamiento………..37
4.3.-Aparato para análisis de esfuerzos y deformaciones……….38
4.3.1.-Mejoramiento……….40
4.3.2.- Prueba de funcionamiento……….41
4.4.-Durometro………..………42
4.4.1.- Conservación………43
4.4.2.-Prueba de funcionamiento……….………….……43
4.5.-Péndulo de charpy………44
4.5.1.-Conservación……….45
4.5.2.- Prueba de funcionamiento……….46
4.6.-Microscopio Metalografico……….………..46
4.6.1.-Conservación……….47
4.6.2.-Instalación……….……….47
4.6.3.-Energizar………48
4.6.4.-Prueba de funcionamiento……….………….48
4.7.-Horno de tratamiento térmico………..48
4.7.1.-Conservación……….49
4.7.2.-Prueba de funcionamiento………..………49
4.8.-Medidor de corrosión………50
4.8.1.-Conservación……….51
4.8.2.-Prueba de funcionamiento………..………51
Capitulo V. RESULTADOS ANALITICOS 5.1.-Maquina universal ………53
5.2.-Modulo de Leyva ……….53
5.2.1.-Apoyo libre-apoyo libre………54
5.2.2.-Empotre-apoyo libre………..………...55
5.3.- Aparato para análisis de esfuerzos y deformaciones………57
5.4.-Durometro………..………59
5.5.-Maquina de impacto……….………59
5.8.-Medidor de corrosión………61
CONCLUSIONES Y/O RECOMENDACIONES………..…62
FUENTES DE INFORMACION………..64
1.0.-INTRODUCCION
El análisis practico es igualmente importante en el aprendizaje profesional a los conocimientos teóricos, los aprendizajes que se requieren en los campos laborales en la actualidad son del mas alto nivel, en lo que a habilidades se refiere con respecto al conocimiento laboral, estas facultades que se deben de tener para poder desempeñar en el área mecánica, deben ser del mas alto nivel de mezcla, entre los conocimiento teóricos y las habilidades practicas.
La estructura de las maquinas en las cuales se aprueban los conocimientos, son la semejanza a la valorización de nuestro sentido analítico, lo cual se convierte en la principal forma de valorar el estado de una maquina de pruebas de estudio, basándonos en los resultados que se obtienen y comparando podemos hacer una valorización del estado de la prueba, siempre que nuestro análisis teórico sea lo mas exacto posible.
Al funcionamiento de las maquinas se debe de hacer el mantenimiento correspondiente, estos son mantenimientos preventivos y correctivos que deben aplicarse de forma organizada en la parte de la estructura de las maquinas que lo necesiten.
CAPITULO I
1.1.-
Antecedentes históricos de la empresa
El día 23 de Agosto de 1971 el C. Gobernador del Estado, Dr. Manuel Velasco Suárez
colocó la primera piedra de lo que muy pronto sería el Centro Educativo de nivel medio
superior más importante de la entidad.
El día 22 de octubre de 1972, con una infraestructura de 2 edificios con 8 aulas, 2
laboratorios y un edificio para talleres abre sus puertas el Instituto Tecnológico de Tuxtla
Gutiérrez con las carreras de Técnico en Máquinas de Combustión Interna, Electricidad,
Laboratorista Químico y Máquinas y Herramientas.
En el año 1974 dio inicio la modalidad en el nivel superior, ofreciendo las carreras de
Ingeniería Industrial en Producción y Bioquímica en Productos Naturales.
En 1980 se amplió la oferta educativa al incorporarse las carreras de Ingeniería
Industrial Eléctrica e Ingeniería Industrial Química.
En 1987 se abre la carrera de Ingeniería en Electrónica y se liquidan en
1989 las carreras del sistema abierto del nivel medio superior y en el nivel superior se
reorientó la oferta en la carrera de Ingeniería Industrial Eléctrica y se inicia también
Ingeniería Mecánica. En 1991 surge la licenciatura en Ingeniería en Sistemas
Computacionales.
En 1998 se estableció el programa interinstitucional de postgrado con la Universidad
Autónoma de Chiapas para impartir en el Instituto Tecnológico la Maestría en
Biotecnología.
En el año 1999 se inició el programa de Maestría en Administración como respuesta a la
demanda del sector industrial y de servicios de la región. A partir de 2000 se abrió
también la Especialización en Biotecnología Vegetal y un año después dio inicio el
1.2.- Misión y Visión
1.2.1.-Misión
Formar de manera integral profesionales de excelencia en el campo de la ciencia y la
tecnología con actitud emprendedora, respeto al medio ambiente y apego a los valores
éticos.
1.2.2.-Visión
Ser una Institución de excelencia en la educación superior tecnológica del Sureste,
comprometida con el desarrollo socioeconómico sustentable de la región
1.3.-Valores
El ser humano
El espíritu de servicio El liderazgo
El trabajo en equipo La calidad
CAPITULO II
2.1-
Características del área de trabajo
En el departamento de Metal mecánica, existe el área destinada al Laboratorio de
Materiales, el cual se realizan las practicas para el estudio y análisis de los materiales,
cuyos resultados se comparan mediante los métodos analíticos a fin de determinar los
márgenes de error que se obtienen de manera experimental con los que se obtienen de
manera teórica a través de los distintos métodos que se discuten en las sesiones de
clases.
La distribución de los espacios cobra especial importancia cuando se trabaja con
máquinas, de tal manera que el laboratorio de Materiales cuenta con un espacio físico
distribuido de tal manera que permite realizar prácticas organizadas por equipos de
trabajo con un máximo de 10 integrantes.
2.2.-
Planteamiento del problema
El funcionamiento de una maquina después de uso reduce su tiempo de vida, El deterioro
que sufre una maquina por su uso se puede apreciar a mediano y largo plazo cuando no
se tiene un programa de mantenimiento debidamente diseñado. Por lo que es
imprescindible establecer las bases para la consecución de este programa que permita
alargar el tiempo de vida y mantener en uso a los equipos existentes.
Aunque el mantenimiento es considerado valioso, existen una serie de fallas en la
maquinaria o errores humanos a la hora de realizar estos procesos de mantenimiento. El
primer objetivo del mantenimiento es evitar o mitigar las consecuencias de los fallos del
equipo, logrando prevenir las incidencias antes de que estas ocurran.
Las tareas de mantenimiento efectuadas a los equipos incluyen acciones como cambio
de piezas desgastadas, cambios de aceites y lubricantes, ajustes mecánicos, etc. a fin
de evitar los evitar los fallos en el equipo en el momento de efectuar las practicas..
La importancia que le damos a los conocimientos en el área mecánica es de un extenso
panorama en los que se necesitan de diversas habilidades tanto técnicas como lógicas,
programables, de interpretación y evaluación de resultados; que son algunas
características específicas para poder realizar las prácticas de laboratorio.
Los beneficiados directamente de este proyecto, son los alumnos inscritos en la
carrera de Ingeniería mecánica, que cursan las materias de Mecánica de materiales I y II,
y Materiales metálicos, y que tienen que realizar las practicas de laboratorio con el fin de
adquirir conocimientos prácticos y desarrollar conocimientos teóricos; e indirectamente
las empresas que están vinculadas con la carrera y que mantienen relación con el
Instituto Tecnológico de Tuxtla Gutiérrez,
Por lo que el programa de Mantenimiento surge debido a la necesidad de hacer un uso
adecuado y confiable de los equipos así como brindar un mejor servicio a los estudiantes
del área de Mecánica que realizan prácticas consideradas en el programa de estudio.
2.4-Objetivos
2.4.1-Objetivo general
Mantener y mejorar el funcionamiento de equipos de práctica de materiales, así como
elaborar los manuales de prácticas para el uso de los alumnos.
2.4.2-Objetivos específicos
Aprender a realizar mediante una secuencia metodológica el mantenimiento preventivo y correctivo de los equipos
Mantenimiento a equipos de practicas en uso del laboratorio de mecánica de
materiales.
Evaluación de el mantenimiento de las maquinas del laboratorio de mecánica de
materiales.
Incrementar la disponibilidad de los equipos en un 60%.
2.5.-Alcances
Contar con un programa actualizado de prácticas de laboratorio experimental y su posible
aplicación.
Conocer y utilizar los materiales y herramientas que se utilizan en el área de laboratorio
de Materiales.
Mantener calibrados los equipos e instrumentos y dotar de materiales y herramientas a
los alumnos para la realización de sus prácticas.
2.6.-Limitaciones
Se dice que el mantenimiento es toda actividad o curso de acción que tenga por fin el
conservar los equipos existentes en condiciones normales de operación. Ello como
producto de las inspecciones realizadas periódicamente.
Este tipo de mantenimiento ha sido ampliamente reconocido como de extrema
importancia en la reducción de costos de mantenimiento y en el mejoramiento de la
confiabilidad del equipo. Se basa en el historial del equipo, es decir, en los períodos de
vida útil de las partes que constituyen al mismo, estimados en bases estadísticas y se
pueden considerar como pruebas destructivas, las requeridas como experiencias válidas.
El mantenimiento de una maquina tiene requisitos indispensables que deben cumplirse y
dentro los cuales la parte económica reviste vital importancia. Por lo que se requiere que
el Departamento en su programa Operativo Anual tenga previsto una partida especifica
3.1.- Laboratorio de Mecánica de materiales
3.1.1.-Ensayo de tensión
El diseño de maquinas y estructuras requiere, para su correcto funcionamiento, que
comprendamos el comportamiento mecánico de los materiales que se utilicen. En el caso
ordinario, la única forma de determinar como se comportan los materiales cuando se
someten a cargas, es efectuar experimentos en laboratorios. El procedimiento normal es
colocar probetas en maquinas de prueba, aplicar las cargas y medir entonces las
deformaciones resultantes, a través de los cambios de longitud y cambios de diámetro en
la sección transversal de las muestras.
La máquina impone la deformación desplazando el cabezal móvil a una velocidad
seleccionable. La celda de carga conectada a la mordaza entrega una señal que
representa la carga aplicada.
Figura 3.1 Diagrama esfuerzo-deformación de materiales dúctiles en tensión
El diagrama esfuerzo deformación representativo de los materiales dúctiles. El
diagrama empieza con una línea recta desde O hasta A. En esta región, el esfuerzo y la
deformación son directamente proporcionales, y se dice que el comportamiento del
material es lineal. Después del punto A ya no existe una relación lineal entre el esfuerzo y
la deformación, por lo que el esfuerzo en el punto A se denomina límite de
proporcionalidad. La relación lineal entre el esfuerzo y la deformación puede expresarse
deformación en la región linealmente elástica y su valor depende del material particular
que se utilice.
Al incrementar la carga más allá del límite de proporcionalidad, la deformación
empieza a aumentar más rápidamente para cada incremento en esfuerzo. La curva de
esfuerzo deformación asume luego una pendiente cada vez más pequeña, hasta que el
punto B de la curva se vuelve horizontal. A partir de este punto se presenta un
alargamiento considerable, con un incremento prácticamente inapreciable en la fuerza de
tensión (desde B hasta C en el diagrama). Este fenómeno se conoce como cedencia o
fluencia del material, y el esfuerzo en el punto B se denomina esfuerzo de cedencia o
punto de cedencia (o bien, esfuerzo de fluencia o punto de fluencia). En la región de B
hasta C, el material se vuelve perfectamente plástico, lo que significa que puede
deformarse sin un incremento en la carga aplicada.
Después de sufrir las grandes deformaciones que se presentan durante la fluencia
en la región BC el material empieza a mostrar un endurecimiento por deformación.
Durante este proceso, el material sufre cambios en sus estructuras cristalina y atómica, lo
que origina un incremento en la resistencia del material a futuras deformaciones. Por
tanto, un alargamiento adicional requiere de un incremento en la carga de tensión, y el
diagrama esfuerzo-deformación toma una pendiente positiva desde C hasta D.
Finalmente la carga alcanza su valor máximo y el esfuerzo correspondiente (en el punto
D) se denomina esfuerzo último. De hecho, el alargamiento posterior de la barra se
acompaña de una reducción en la carga y finalmente se presenta la fractura en un punto
E, tal como se indica en el diagrama.
Se presenta una contracción lateral de la muestra cuando se alarga, lo que origina
una reducción en el área de la sección transversal. La reducción en el área es muy
pequeña como para tener un efecto apreciable en el valor de los esfuerzos calculados
antes del punto C, pero más allá de este punto la reducción comienza a modificar el perfil
del diagrama. Desde luego, el esfuerzo real es mayor que el esfuerzo nominal debido a
que se calcula con un área menor.
En la cercanía del esfuerzo último, la disminución del área se aprecia claramente
y ocurre un estrechamiento pronunciado de la barra, conocido como estricción. Si para el
cálculo del esfuerzo se emplea el área de la sección transversal en la parte estrecha del
cuello ocasionado por la estricción, la curva real esfuerzo-deformación seguirá la línea
punteada CE’. La carga total que puede resistir la probeta se ve efectivamente disminuida
material. En realidad, el material soporta un aumento de esfuerzo hasta el punto de falla
(punto E’).
El esfuerzo tiene unidades de fuerza por unidad de ara y se representa con
la letra
σ
(sigma). En general, los esfuerzos que actúan sobre una superficie planapueden ser uniformes en el área o pueden variar de intensidad de un punto a otro.
Supongamos que los esfuerzos que actúan sobre el corte transversal están
uniformemente distribuidos en el área. Entonces, la resultante de esos esfuerzos debe
ser igual a la magnitud del esfuerzo multiplicada por el área transversal A de la barra.
Esto es, P=
σ
A. en consecuencia, se obtiene la siguiente ecuación para determinar lamagnitud de los esfuerzos.
A P
σ= ……….………ecuación 3.1
Esta ecuación expresa la intensidad del esfuerzo uniforme en una barra prismática
con carga axial de forma arbitraria en su corte transversal.
Una barra recta cambia de longitud cuando se carga axialmente y se alarga
cuando está en tensión y se comprime cuando esta en compresión.
En general, la elongación de un segmento es igual a su longitud dividida entre la
longitud total L y multiplicado por el alargamiento total
δ
. En consecuencia, una unidadde longitud de la barra tendrá una elongación igual a 1/L por
δ
. A esta cantidad se lellama deformación unitaria y se representa con la letra griega ∈(Epsilon). Se ve que la
deformación unitaria se expresa con la ecuación.
L
δ
∈= ………..………ecuación 3.2
La ductilidad de un material en la tensión se puede caracterizar por su
alargamiento y por la reducción del área de su sección transversal donde sucede la
fractura. El porcentaje de alargamiento (o porcentaje de elongación o alargamiento
porcentual) se define como sigue:
(100) L L L (%) to alargamien 0 0 1−
Donde L0 es la longitud calibrada original y
L
1 es la distancia entre las marcas decalibración en el momento de la fractura. Ya que el alargamiento no es uniforme en toda
la longitud del espécimen, sino se concentra en la región de la estricción, el porcentaje de
alargamiento depende de la longitud calibrada. En consecuencia, cuando se indica el
porcentaje de alargamiento siempre se debe indicar la longitud calibrada. Para una
longitud calibrada de dos pulgadas el acero puede tener un alargamiento de 3 al 40 %,
dependiendo de su composición. En el caso del acero estructural, son más comunes los
valores entre 20 y 30%. El alargamiento de las aleaciones de aluminio varía de 1 a 45%,
dependiendo de la composición y del tratamiento.
La reducción porcentual del área mide la cantidad de estrechamiento que hay, y
se define como sigue:
(100) L A A area(%) reduccion 0 1 0−
= ………..ecuación 3.4
En la que A0 es el área transversal original, y
A
1 es el área final, en la sección defractura. Para los aceros dúctiles, la reducción aproximada es 50 %.
Cuando un material se comporta en forma elástica y también presenta una
relación lineal entre el esfuerzo y la deformación unitaria, se llama linealmente elástico.
Esta clase de comportamiento tiene extrema importancia en ingeniería, por una razón
obvia: al diseñar estructuras y maquinas que funcionen en esta región uno evita
deformaciones permanentes debida a la fluencia. La ley de Hooke establece que la
relación lineal entre el esfuerzo y la deformación unitaria en una barra en tensión o
compresión simple se expresa con la ecuación:
∈ =E
σ ……….…..ecuación 3.5
Donde
σ
es el esfuerzo axial, ∈ es la deformación unitaria axial y E módulo deelasticidad.
3.1.2.-Deflexión en vigas
Cuando una viga de eje longitudinal recto esta cargado con fuerzas laterales, el eje se
determinación de deflexiones es un ingrediente esencial en el análisis de estructuras
estáticamente indeterminadas. Las deflexiones también son importantes en el análisis
dinámico, como cuando se investiga las vibraciones de aeronaves o las respuestas de
edificios a sismos.
Figura 3.2 Deflexión de una viga
A veces, se calculan las deflexiones para comprobar que estén dentro de límites
tolerables; por ejemplo, en el diseño de maquinas y aeronaves, las especificaciones
pueden limitar las deflexiones para evitar vibraciones indeseables.
Existen muchos métodos analíticos para conocer valores aproximados de la
deflexión en una viga, a continuación de describen dos métodos.
a).-Las funciones de discontinuidad, se utilizan en diferentes aplicaciones
ingenieriles, incluyendo el análisis de vigas, los circuitos eléctricos y la transferencia de
calor. Probablemente estas funciones sean las de uso mas sencillo y las mas fáciles de
entender cuando se aplican a las vigas, y por lo tanto el estudio de la mecánica de los
materiales ofrece una oportunidad excelente para familiarizarse con ellas.
La característica distintiva de las funciones discontinuas es que permiten plantear
una función discontinua con una sola expresión, mientras que el enfoque más
convencional requiere la descripción de una función discontinua mediante una serie de
expresiones, una para cada región en la cual la función sea diferente.
Las funciones de singularidad se definen mediante las siguientes expresiones:
º = − < ≥ a x a x cuando 0 cuando a) -(x n x n
n ……….……….…ecuación 3.6
0 1 1 1 ≥ − + = −
∫
+ n para a x n dx ab).-El Segundo Teorema de castigliano, estudia la deflexión xjde una estructura
en el punto de aplicación de una fuerza Pj, y puede calcularse mediante la derivada
parcial de la energía de deformación U de la estructura.
∫
∂∂= ∂∂
= L
0 j j
j dx
P M EI M P U
x ………..……….…………ecuación 3.8
3.1.3.- Galgas Extensiometricas
Lord Kelvin, hace mas de 100 años observo que ciertos conductores eléctricos
estudiados por el, exhibían un “cambio de la resistencia eléctrica al haber un cambio en la
deformación unitaria”. Este cambio de la resistencia eléctrica debido a una deformación
mecánica, es lo que básicamente constituye el principio de operación de las galgas
extensométricas de resistencia eléctrica.
En consecuencia las galgas extensométricas constan de una resistencia eléctrica
formada por un hilo muy fino, que se coloca ondulado sobre un papel que le sirve de
base, formando espiras alargadas. Este conjunto pegado rígidamente a una superficie, se
deforma juntamente con ella ocasionando cambios en su resistencia eléctrica, lo cual es
susceptible de medirse. El cambio de la resistencia eléctrica de la galga es proporcional a
su deformación dentro de ciertos límites.
Aunque como podemos ver en esta figura existen más tipos de galgas muy
diferentes unos de otros aunque de funcionamiento similar.
Cuando se aplica carga axial a un conductor, se modifica su longitud y sus
dimensiones laterales también se ven afectadas como resultado del efecto de la relación
de Poisson, por lo que se tendrá un cambio en la magnitud de su sección transversal. Un
aumento de la longitud corresponderá a una disminución de sección transversal y
viceversa. Además, podrá también ocurrir un cambio en el valor de la resistividad
específica del material. Estos tres efectos combinados, cambio de longitud, sección
transversal y resistividad específica del material, producen un cambio en la resistencia
eléctrica del conductor.
La sensibilidad a la deformación unitaria del material, queda definida por la
relación del cambio de la resistencia eléctrica al cambio de la longitud del conductor.
Cuantitativamente la relación anterior es adimensional y se le llama factor de sensibilidad
de la deformación unitaria.
El esfuerzo de tensión
σ
que se produce en la superficie de la viga, donde se encuentracementada la galga, se relaciona con la deformación unitaria mediante la siguiente
expresión:
∈ =
= E
I Mc
σ ………..……..ecuación 3.9
M es el momento de flexión, dado por M = PL, c es la distancia medida desde el eje de
inercia de la viga hasta la superficie (donde esta cementada la galga). C=h/2. I Es el
momento de segundo orden de la sección de la viga, I= bh3/12. E es el modulo de
elasticidad del material, ε es la deformación unitaria.
A continuación veremos algunas características de las galgas extensiométricos así como
algunas propiedades que hay que tener en cuenta:
Anchura y Longitud: Estos dos parámetros hay que tenerlos en cuenta cuando escogemos el sensor para adherirlo al material, por tanto escogeremos el tamaño que
más se adecue al tamaño del material.
Tensión obtenida: Es el rango de variación de longitud de la galga, cuando ésta se somete a una deformación. Este rango viene expresado en un tanto por cien respecto a
la longitud de la galga.
Influencia de la Temperatura: La temperatura puede afectar al funcionamiento de
la galga, si esta varía durante una medida con bandas extensiométricos, la deformación
real puede desviarse de la deformación medida. Para ello el fabricante de la galga
proporciona dos curvas para poder corregir los efectos dados por la variación de
temperatura.
Resistencia de la galga: Es la resistencia de referencia que se da cuando el
sensor no sufre ninguna deformación, es decir, el valor nominal de resistencia, suele
venir acompañada por un porcentaje que indica su tolerancia.
Factor de galga: Factor de galga es una constante K característica de cada galga. Este factor es función de muchos parámetros, pero especialmente de la aleación
empleada en la fabricación. Viene acompañado de su tolerancia.
Sensibilidad Transversal: Las galgas están diseñadas para trabajar en una
dirección determinada, sin embargo si se producen deformaciones transversales, se
puede dar una pequeña variación de resistencia. El fabricante proporciona este valor en
forma de porcentaje, soliendo ser este menor del 1%.
Material de la lámina: Esta característica nos define el material del que está hecho
el hilo conductor o el material semiconductor.
Material de la base: Esta característica nos define el material del que está constituida la base no conductora de la galga.
Linealidad, histéresis y deriva: La linealidad histéresis y deriva dependen de diversos factores, como son el nivel de deformaciones alcanzado, el material soporte de
la banda y la calidad y los materiales del pegado.
Disipación de calor: Otro aspecto importante al utilizar galgas extensiométricos es
la disipación de calor. Puesto que una banda extensiométrico es un elemento resistivo,
formará parte de un circuito eléctrico y por tanto pasará una corriente eléctrica por la
galga. Por tanto hay que prestar especial cuidado en cuanto a que la potencia que
consuma la banda debido al paso de la corriente eléctrica, y que disipa en forma de calor,
sea menor que la potencia que la banda es capaz de transmitir al material sobre el que se
ha pegado. De esta forma se evita el sobrecalentamiento de la banda, que podría dar
Estabilidad: Cuando se hacen medidas que duran tiempos largos o se utilizan galgas montadas en piezas con mucha antelación, las condiciones ambientales pueden
degradar las propiedades de la banda, haciendo que el comportamiento de estas se aleje
de lo esperado o que incluso lleguen a deteriorarse.
Comportamiento a la fatiga: Como todos los materiales, las galgas tienen una vida limitada por la fatiga. Las galgas estándar son capaces de aguantar unos 105 ciclos.
Cuando se requiere una mayor durabilidad en fatiga existen bandas especiales para tales
fines.
3.2.- Laboratorio de Materiales metálicos
3.2.1.-Prueba de Dureza
La dureza se define como la resistencia a la penetración. Esta resistencia es la función
de las propiedades mecánicas del material, sobre todo de su límite elástico y, en menor
grado, de su tendencia al endurecimiento de trabajo, y del módulo de elasticidad. Si se
tiene un material de composición dada, y se conoce su historial, se puede relacionar el
límite elástico (para fines prácticos, el esfuerzo de cadencia) con la resistencia a la
tensión, la ductilidad y la tenacidad. Por tanto, las pruebas de dureza pueden
proporcionar datos de los que se pueden derivar muchas propiedades mecánicas
importantes. Y, puesto que las pruebas de dureza se pueden llevar a cabo fácil y
rápidamente, se usan ampliamente y se emplean para controlar procesos, así como para
inspeccionar y determinar la aceptación de materiales y componentes.
El método de Rockwell aunque es un método de indentación no pretende de
manera directa medir la dureza a través de la determinación directa de la magnitud de los
esfuerzos de contacto, sino que la define como un número arbitrario, inversamente
proporcional a la penetración del indentador.
El estándar ASTM E 18-03 define la dureza Rockwell como un método de ensayo
por indentación por el cual, con el uso de una máquina calibrada, se fuerza un indentador
cónico-esferoidal de diamante (penetrador de diamante), o una bola de acero endurecido
(acero o carburo de tungsteno), bajo condiciones específicas contra la superficie del
material a ser ensayado, en dos operaciones, y se mide la profundidad permanente de la
El estándar ASTM E18-03 define el número de dureza Rockwell como un número
derivado del incremento neto en la profundidad del indentador cuando la fuerza en el
indentador es incrementada desde una fuerza previa (preliminar específica) hasta una
fuerza total (específica) y luego retornada al valor de fuerza previa.
Figura 3.4 Esquema de medición de dureza Rockwell
El esquema de determinación de la dureza según Rockwell se expone en la figura
3.4. Al comienzo el indentador penetra un poco en la superficie de la muestra bajo la
acción de la carga previa P0, la cual se mantiene hasta el final del ensayo. Esto
garantiza una mayor exactitud del ensayo ya que excluye la influencia de las vibraciones
y de las irregularidades de la delgada capa superficial. Después se expone la probeta a la
acción de la carga total Pf = P0 + P1, y la profundidad de penetración aumenta.
3.2.2 Prueba de impacto tipo Charpy
Cuando un material es sujeto a un golpe repentino y violento, en el que la velocidad de
deformación es extremadamente rápida, se puede comportar en una forma mucho más
frágil que la que se observa en otro tipo de pruebas, por ejemplo en el ensayo de tensión.
Esto, se puede observar en muchos plásticos, ya que al estirarlo con mucha lentitud, las
moléculas de polímero tienen tiempo de desenredarse o las cadenas de deslizarse entre
sí y permitir deformaciones plásticas grandes.
Sin embargo, si se aplica una carga de impacto, el tiempo es insuficiente para que
fragilidad de un material bajo estas condiciones. En contraste con el ensayo de tensión,
en el de impacto las tasas de deformación unitaria son mucho mayores”.
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 α = +/- 90º, 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
que la velocidad del péndulo en el momento del impacto debe estar entre 3 m/s 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. Este comportamiento es muy
dependiente de la temperatura y la composición química, lo cual obliga a realizar el
ensayo con probetas a distinta temperatura, para evaluar y encontrar la “temperatura de
transición dúctil-frágil".
Es la temperatura debajo de la cual un material se comporta de forma frágil en un
ensayo de impacto. El cambio de dúctil a frágil también depende de la velocidad de
deformación. Un material que se somete a un golpe de impacto en servicio debe tener
una temperatura de transición menor que la temperatura del entorno. (Ver Figura 3.5)
Esta temperatura sirve además como referencia en la selección de materiales,
debido a que asegura que la temperatura más baja a la que el material estará expuesto
esté muy por encima de la temperatura de transición de dúctil a frágil.
Figura 3.6 Resultados de pruebas de impacto para varias aleaciones, medidos a través de un
intervalo de temperatura
Ejemplos de catástrofes producidas por la combinación de varios factores, entre
ellos el efecto de la transición dúctil frágil, los encontramos tanto en aleaciones como en
polímeros: Los barcos “Liberty” usados al final de la Segunda Guerra
Mundial sufrieron catastróficas fallas durante el invierno de 1942, conllevando a
que algunos de estos buques se partieran literalmente en dos. Entre las causas de estos
fallos se encontraba la presencia de un diseño inadecuado de las uniones soldadas, lo
que contribuía a la presencia de altos niveles de concentraciones de esfuerzos en zonas
localizadas.
Esto unido al comportamiento frágil del acero a bajas temperaturas inducía la
propagación de grietas que provocaba la fractura de su estructura.
Otro caso ocurrido previamente fue el hundimiento del Titanic en el año 1912. El
pasaría las pruebas más elementales de calidad, producto del alto contenido de
impurezas que contenía. Ese alto contenido de impurezas provoca que la resistencia del
acero a la fractura sea baja, y especialmente en condiciones de baja temperatura su
ductilidad se ve reducida. Por lo cual todos estos factores influyeron negativamente al
ocurrir el impacto del Titanic con el iceberg en aguas heladas, lo que conllevó a su
posterior hundimiento.
Un hecho más reciente ocurrido en el año 1986, fue la explosión del trasbordador
Challenger. En este caso la baja resiliencia (capacidad de absorción de energía en la
zona elástica de la curva esfuerzo-deformación) de los anillos (polímeros elastómeros)
que cumplían la función de sellar las zonas seccionadas de los cohetes propulsores,
produjeron que los gases generados por la combustión salieran al exterior e incidieran en
el tanque de combustible principal, lo cual provocó la explosión del Challenger.
3.2.3.-Medición de tamaño de granos
La microscopia óptica es una técnica que se usa para revelar las propiedades
micro-estructúrales, como limites de grano, donde se requiere un aumento aproximado menor
que 200x. El proceso de preparar una muestra de metal y observar su microestructura se
llama metalografía. Se corta, lija y pule una muestra hasta que tenga un acabado de
espejo. A continuación, la superficie se expone al ataque químico, y los límites de grano
se atacan en forma más intensa que el resto del grano. La luz de un microscopio óptico
se refleja o se dispersa en la superficie de la muestra, dependiendo de la forma en que
esté atacada la superficie. Cuando es mucha la luz que se dispersa en entidades donde
el ataque es mas profundo, como límites de grano, esas entidades aparecen negras.
Una forma de especificar el tamaño de grano es con numero de tamaño de grano
ASTM (American Society for Testing and Materials). La cantidad de granos por pulgada
cuadrada se determina con una fotografía del metal, tomada con 100X de aumento. La
cantidad N de granos por pulgada cuadrada se sustituye en la ecuación y se calcula el
número n de tamaño de grano ASTM.
1 n
2
N= − ……….………..ecuación 3.10
Un estudio de la microestructura nos permite llevar a cabo un análisis de fallas
intervención de aceros y su previo estudio que se realiza implementa un gran aspecto de
calidad para el proceso.
3.2.4.-Tratamiento térmico
El tratamiento térmico es la operación de calentamiento y enfriamiento de un metal en su
estado sólido para cambiar sus propiedades físicas.
Con el tratamiento térmico adecuado se pueden reducir los esfuerzos internos, el
tamaño del grano, incrementar la tenacidad o producir una superficie dura con un interior
dúctil.
Para conocer a que temperatura debe elevarse el metal para que se reciba un
tratamiento térmico es recomendable contar con los diagramas de cambio de fases como
el de hierro - hierro - carbono. En este tipo de diagramas se especifican las temperaturas
en las que suceden los cambios de fase (cambios de estructura cristalina), dependiendo
de los materiales diluidos.
Los tratamientos térmicos han adquirido gran importancia en la industria en
general, ya que con las constantes innovaciones se van requiriendo metales con mayores
resistencias tanto al desgaste como a la tensión.
El proceso de endurecimiento del acero consiste en el calentamiento del metal de
manera uniforme a la temperatura correcta y luego enfriarlo con agua, aceite, aire o en
una cámara refrigerada. El endurecimiento produce una estructura granular fina que
aumenta la resistencia a la tracción (tensión) y disminuye la ductilidad.
El acero al carbono para herramientas se puede endurecer al calentarse hasta su
temperatura crítica, la cual se adquiere aproximadamente entre los 1450 °F y 1525 °F
(790 a 830 °C) lo cual se identifica cuando el meta l adquiere el color rojo cereza brillante.
Cuando se calienta el acero la perlita se combina con la ferrita, lo que produce
una estructura de grano fino llamada austenita. Cuando se enfría la austenita de manera
brusca con agua, aceite o aire, se transforma en martensita, material que es muy duro y
frágil.
Los tratamientos que en los que estamos enfocados nuestro ensayo e
investigación es temple y recocido descritos a continuación.
El temple y el revenido se utilizan ampliamente para mejorar las propiedades de
resistencia de los aceros de construcción e importarles dureza y altas propiedades
cortantes a los aceros de herramientas.
Por temple se comprende la fijación de las estructuras, a temperatura normal, que
son propias de temperaturas altas. Por eso las estructuras templadas son inestables o,
como dicen los físicos metaestables.
Si el acero se enfría rápidamente desde la zona de austenita el carbono no puede
desprenderse, y como es imposible detener la transformación de hierro gamma a hierro
alfa con capacidades de disolución de carbono muy diferentes, se produce una solución
sólida sobresaturada de carbono en hierro alfa que se conoce como martensita. La
estructura de la martensita es inestable, con una gran dureza y fragilidad considerable.
La dureza de la martensita es tanto mayor, cuanto mas cantidad de carbono esté
disuelto en esta, y se explica por el fenómeno de que su red cristalina está muy
deformada por los átomos de carbono. Esto hace que el cristal elemental de la red
cristalina de la martensita nos sea cúbico sino tetragonal. Lo que a su vez dificulta su
deformación plástica.
El acero tiene la capacidad de ser templado si contiene mas del 0.3% de carbono.
El enfriamiento para el proceso de templado puede efectuarse a diferentes velocidades
de acuerdo a los fines perseguidos y del tipo de acero (cantidad de carbono y otros
elementos aleantes) los más usados son:
Agua.
Aceite.
Sales fundidas.
Soluciones salinas.
Y hasta el aire para ciertos aceros aleados.
Si tomamos la capacidad refrigerante del agua a temperatura de 20 oC como la
unidad, entonces, la capacidad refrigerante relativa de la solución acuosa de cloruro de
sodio al 10% será de 1.23; del aceite mineral 0.20 y del aire ambiente 0,03.
Después del temple se efectúa el revenido, cuyo fin es el aumento de la plasticidad
(disminución de la fragilidad) del acero con una disminución mínima de la resistencia o la
Recocido supercrítico: El recocido de los aceros de bajo y medio carbono se
efectúa por calentamiento s unos 20-50 oC por encima de la temperatura de
transformación. Bajo estas temperaturas se verifica la transformación del hierro alfa a
hierro gamma y la formación de una gran cantidad de granos pequeños de austenita,
independientemente del tamaño original de los granos de ferrita o perlita. El enfriamiento
ulterior de piezas con grano pequeño de austenita conduce a la formación de granos
pequeños de ferrita y perlita. Un calentamiento considerable por encima de la línea F-E,
produce no disminución, sino aumento del tamaño del grano.
3.2.5.- Corrosión
La corrosión se define como el deterioro de un material a consecuencia de un ataque
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. Siempre que la corrosión esté originada por una reacción electroquímica
(oxidación), la velocidad a la que tiene lugar dependerá en alguna medida de la
temperatura, de la salinidad del fluido en contacto con el metal y de las propiedades de
los metales en cuestión. Otros materiales no metálicos también sufren corrosión mediante
otros mecanismos.
Los factores más conocidos son las alteraciones químicas de los metales a causa
del aire, como la herrumbre del hierro y el acero.
Sin embargo, la corrosión es un fenómeno mucho más amplio que afecta a todos
los materiales (metales, cerámicas, polímeros, etc.) y todos los ambientes (medios
acuosos, atmósfera, alta temperatura, etc.).
Es un problema industrial importante, pues puede causar accidentes (ruptura de
una pieza) y, además, representa un costo importante, ya que se calcula que cada pocos
segundos se disuelven 5 toneladas de acero en el mundo, procedentes de unos cuantos
nanómetros o picómetros, invisibles en cada pieza pero que, multiplicados por la cantidad
de acero que existe en el mundo, constituyen una cantidad importante.
La corrosión es un campo de las ciencias de materiales que invoca a la vez
nociones de química y de física (físico-química).
Lo que provoca la corrosión es un flujo eléctrico masivo generado por las
diferencias químicas entre las piezas implicadas. La corrosión es un fenómeno
electroquímico. Una corriente de electrones se establece cuando existe una diferencia de
potenciales entre un punto y otro. Cuando desde una especie química cede y migran
electrones hacia otra especie, se dice que la especie que los emite se comporta como un
ánodo y se verifica la oxidación, y aquella que los recibe se comporta como un cátodo y
en ella se verifica la reducción.
Para que esto ocurra entre las especies, debe existir un diferencial electroquímico.
Si separamos una especie y su semi-reacción, se le denominará semipar electroquímico;
si juntamos ambos semipares, se formará un par electroquímico. Cada semipar está
asociado a un potencial de reducción.
Para que haya corrosión electroquímica, además del ánodo y el cátodo debe
haber un electrólito (por esta razón, también se suele llamar corrosión húmeda, aunque el
electrólito también puede ser sólido). La transmisión de cargas eléctricas es por
electrones del ánodo al cátodo (por medio del metal) y por iones en el electrólito.
Este par de metales constituye la llamada pila galvánica, en donde la especie que
se oxida (ánodo) cede sus electrones y la especie que se reduce (cátodo) acepta
electrones. Al formarse la pila galvánica, el cátodo se polariza negativamente, mientras el
En un medio acuoso, la oxidación del medio se verifica mediante un electrodo
especial, llamado electrodo ORP, que mide en milivoltios la conductancia del medio.
La corrosión metálica química es por ataque directo del medio agresivo al metal,
oxidándolo, y el intercambio de electrones se produce sin necesidad de la formación del
CAPITULO IV
4.1.-Maquina universal
La maquina de pruebas de tensión y compresión se compone de una base metálica (1)
sobre la que esta montada la torre de pruebas. Esta torre a su vez esta constituida por
una placa base, a la cual están fijas las columnas (5) en cuyo extremo superior sostienen
el cilindro hidráulico (7) que se aplica la carga.
En el extremo del vástago el cilindro hidráulico (6) se sujeta a la celda de carga (0)
que se requiere para medir la fuerza aplicada.
Los platos de compresión o las mordazas de tensión (4) se emplean para fijar el
espécimen de prueba, en la parte superior a la celda de carga y en la de abajo al tornillo
del cabezal inferior (3).
La estructura también sostiene la consola (15) que contiene el sistema
electro-hidráulico en la parte inferior y en la parte superior la instrumentación electrónica. Las
tuberías (8) Y (9) conducen el aceite entre el cilindro hidráulico y la consola.
El frente de la consola presenta en la parte alta, la pantalla registradora de la
carga (11) junto a la cual se localiza la parilla de ajuste a cero (11B) y los controles de
encendido y paro de los sistemas eléctricos y electrónicos (10) Y (12). En el lateral
izquierdo de la misma consola, esta registrado para la alimentación eléctrica (16).
La consola cuenta además con una repisa a propósito para servir de apoyo en la
toma de datos. En su parte inferior están los mandos para la regulación de la carga (14)
durante la prueba y para definir el sentido de aplicación (tensión o compresión) al inicio
4.1.1.-Conservación
Se realizó una protección de a las piezas pavonadas con un trapo aceitoso, para
evitar la oxidación de las piezas.
Se limpió de polvo para evitar agentes contaminantes sobre las piezas de acero.
Se revisó que el rodamiento funcionara.
Se limpió los alrededores del rodamiento para evitar que se contaminara de
suciedad.
Se lubricó partes de la mordaza para que tengan deslizamiento al agarrar la
probeta.
4.1.2.-Sistema hidráulico
Se revisó que el aceite no tenga agentes contaminantes o materias extrañas que
puede contaminar el aceite de funcionamiento.
Se cambió el aceite y filtro después de las primeras 50 hrs. de trabajo, los cambios
posteriores se hacen cada 500 horas de trabajo.
Al cambiar el filtro de descarga, se lavó el filtro de succión con gasolina y se secó
al aire.
4.1.3.-Circuito electrónico
Se limpió polvo de los circuitos con estopas y trapos de manera cuidadosa para
que no se dañaran los circuitos.
4.1.4.-Calibración de la válvula de alivio principal
Se aflojó el tornillo de la válvula principal, aflojando primero la contratuerca
correspondiente.
Se colocó el dinamómetro en posición para medir la carga que aplica la maquina.
Se aseguró que la válvula de carga estuviera en posición de carga mínima y e
100 50
50 R
VERDADERO 7.05
R
VERDADERO
5.25
Se aplicó carga a la válvula de la máquina para que el dinamómetro lograra leer el
máximo valor que la válvula de carga.
Se ajusto el tronillo de la válvula de alivio principal hasta que el dinamómetro indico
el valor de carga máxima de la maquina.
Se apretó la contratuerca de la válvula de alivio principal, se retiro la carga
mediante la válvula de control de carga.
4.1.5.-Prueba de funcionamiento
Para poder obtener la dimensión de la probeta adecuada para el funcionamiento de la
maquina, hicimos varias pruebas con aceros de diferentes diámetros y longitudes,
logrando las mediciones adecuadas para la maquina del laboratorio, con el fin que pueda
llegar a su resistencia ultima. Se hizo una prueba de funcionamiento, los resultados
prácticos determinamos el funcionamiento de la maquina en base a los criterios de
resultados obtenidos.
Se aplicó una serie de carga, usando una probeta de acero estructural con las
Obtención de datos:
Tabla 4.1 Valores de esfuerzo-deformación
Figura 4.4 Probeta rota al sobrepasar su esfuerzo ultimo
La probeta llego a romperse a una aproximación de 4.5 ton, este resultado es un
aproximado de la ruptura de la probeta, debido a que el display de la maquina borra los
datos en el ínstate de la ruptura; teniendo una resistencia ultima aproximada a 500 Mpa. Deformación Esfuerzo
0.001 51.61
0.0012 103.227 0.0016 154.84 0.002 206.454 0.0024 258.067 0.0028 309.681
0.0032 400
0.012 412.908 0.02 464.522 0.06 516.135
4.2.- Modulo de Leyva
El modulo de Leyva, se compone de una placa (2) que tiene cuatro patas niveladoras (1).
Sobre esta placa se tiene cuatro columnas (3) que se sostiene el puente (4) cuya
superficie superior tiene ranuras para la fijación de los accesorios. El puente puede
colocarse en dos posiciones, una hacia adelante y otra hacia atrás.
En la placa base (2) también se apoyan otras cuatro columnas (5) que sostienen
un conjunto de instrumentos, todos ellos, fijados rígidamente en placas de acero. En el
conjunto superior se encuentran un regulador de presión (8) con un conector rápido (7)
para la entrada de aire, la válvula de cuatro vías (9), la válvula de aguja (6) para regular el
flujo de aire manualmente, el tanque de presión (13) con su manifold (14), el cilindro
principal (10) con sus dos manómetros (11).
La válvula de seguridad (13) descarga la presión excesiva del sistema.
Figura 4.6 Imagen del Modulo de Leyva
4.2.1.-Conservación
Se realizó limpieza de los equipos con franelas y estopas, se limpio las columnas
de el Modulo de Leyva.
Se cambió el aceite del deposito de lubricación, el aceite que contenía se
encontraba fuera de la densidad adecuada para el funcionamiento en el sistema
que se encarga de lubricar el sistema neumático de la maquina.
Se selló con cinta Teflón las rosas del sistema neumático para evitar la perdida de
aire.
Se cambió la ubicación de la maquina.
4.2.2.-Sistema neumático
El equipo al no tener un sistema de alimentación se encontraba fuera de
funcionamiento, lo cual se soluciono al realizar un ensamble para poder suministrar
alimentación neumática al equipo Modulo de Leyva.
Se realizo una conexión con niples de cobre y manguera, con estos dos accesorios
se hizo el complemento para el sistema neumático que alimenta los Módulos de
Leyva de energía neumática precedida de un compresor. La presión neumática del
compresor es ≤ 100 PSI.
Figura 4.7 Imagen de el suministro de energía neumática
Se ajusto el regulador de presión a 50 PSI, se quito el seguro jalando la perilla
hacia abajo y fijándolo al finalizar el ajuste de presión que requiere.
4.2.3.-Carcasa
Se realizo verificación de todas las roscas y tuercas de la maquina, quitando cada una de
4.2.4.-Prueba de funcionamiento
Se hizo la una prueba de funcionamiento, donde comparamos los resultados prácticos
con los resultados analíticos y se determinó el funcionamiento de la maquina en base a
los criterios de resultados obtenidos, con una viga de aluminio T6-6061 12 x 18 x 760
mm.
Las presiones se multiplican por el área del pistón para obtener la fuerza que actúa en un
punto cualquiera de la viga. Los siguientes datos se puede realizar la conversión de
unidades: 1 atm = 1.03323 Kg.f/cm2 = 101.325 kPa. El diámetro del pistón = 38.1mm
Se obtuvieron los siguientes resultados para cada caso de vigas, con diferentes
presiones,
Sistema Presión P Fuerza F =PA Deflexión
γ
mm. Apoyo libre-Apoyo libre 176519.3 Pa 201.2482 N 4.4 Empotre-Apoyo libre 137292.8 Pa 156.5264 N 1.51
Tabla 4.2 Valores experimentales de la deflexión en viga de aluminio
Figura 4.9 Viga Apoyo libre – empotre
4.3.-
Aparato para análisis de esfuerzos y deformaciones
Para la determinación de las deformaciones de los elementos sometidos a cargas
estáticas, se utiliza el método de extensiometria mediante galgas, en el cual el prototipo
ya viene dotado con una serie de probetas con galgas debidamente cementadas en su
superficie.
Para la medición de las deformaciones se requiere además de un puente de
wheatstone que pueda operar con diferentes factores de galgas. Para esto se cuenta con
Figura 4.10 Medidor de deformaciones VISHAY P3
Bastidor: estructura hecha con perfiles industriales de aluminio, sobre la cual se
monta las probetas para las prácticas y así poder determinar los esfuerzos (Figura 4.7).
Figura 4.11 Vista lateral del bastidor de aluminio
Figura 4.12 Vista SolidWorks de la probeta de aluminio y el juego de pesas
Juego de pesas: se provee un conjunto de pesas con valores que van desde 250
hasta 1250 gramos. Estas pesas, son las cargas que al ser colocadas en los porta pesas,
generan los momentos de flexión en las vigas (Figura 4.8).
Barra de Torsión: Para el análisis de esfuerzos debido a cargas de torsión en barras huecas, se cuenta con un conjunto formado por una barra hueca de acero de 1 ¼”
de diámetro exterior por 1 3/32” de diámetro interno y longitud de 65 cm.
En las probetas se tienen instaladas (cementadas) galgas extensometrícas con sus
terminales cableadas para la medición de las deformaciones unitarias mediante el
medidor de deformaciones marca VISHAY.
4.3.1.- Mejoramiento
Se instalo el software P3.exe al equipo de cómputo del laboratorio de materiales,
con la finalidad de obtener resultados que se puedan registrar en un documento
Word y graficar el comportamiento de la deformación en el material que se analiza.
Se limpio las superficies cuidadosamente para evitar el daño en las galgas
extensometrícas, se limpio con tela especial de micro fibras.
Se instaló el equipo en una mesa pesada a fin de evitar vibraciones, que alteren
los resultados.
Figura 4.13 Vista del software que se instalo para interacción de la práctica
4.3.2.-Prueba de funcionamiento
Se hizo la prueba de funcionamiento, y se compararon los resultados prácticos con los
resultados analíticos y se determino el funcionamiento de la maquina en base a los
criterios de resultados obtenidos.
Para realizar esta práctica se empleo una viga de aluminio de sección rectangular
2” x 1” con una longitud en el claro de 1.457 m, donde se encuentran cementadas cuatro
galgas. Analizamos la galga colocada a .254m y .341m del apoyo izquierdo (Ver figura
4.14).
Se le aplicó dos cargas de 1.2 Kg.f a distancias simétricas de su centro,
obteniendo el resultado de la deformación experimental de la viga en el punto donde se
está colocado la galga, obteniendo los resultados en la siguiente tabla 4.3.
Deformación unitaria ∈ Distancia x
15 x 10 -6 .254 m
23 x 10 -6 .341 m
Tabla 4.3 Valores experimentales de la deflexión en viga de aluminio
4.4.-Durometro
La maquina para medir dureza en los materiales se compone de un soporte principal (1)
el lugar donde se ensambla con sus soportes secundarios (2), los soportes secundarios
se encargan de sostener los materiales a medir. El material es penetrado con un
identador (3), donde la carga es aplicada con la palanca de carga (5) y la dureza se
puede medir directamente en el indicador de carátula (4). La configuración del tipo de
4.4.1.-Conservación
Se realizó la limpieza debido al polvo que se había acumulado en las partes de la
maquina para medir durezas de materiales muy duros.
Se lubricaron las partes que tienen articulación en la maquina.
Se nivelo debidamente todo el equipo ajustando los soportes de su base
Se verificó que el identador de punta de diamante no tuviera daños superficiales.
Se calibró de manera correcta para obtener una lectura adecuada de la dureza del
material.
Se Instaló el equipo en un lugar especifico dentro del área de laboratorio, evitando
que sufra fuertes vibraciones que afecten la lectura.
4.4.2.-Prueba de funcionamiento
Se hizo la prueba de funcionamiento, donde comparamos los resultados prácticos con los
resultados analíticos y determinamos el funcionamiento de la maquina en base a los
criterios de resultados obtenidos.
Con los siguientes aceros se hicieron pruebas de dureza y se obtuvieron sus
respectivos resultados como lo señala la siguiente tabla:
Tabla 4.4 Valores experimentales de la de dureza Rockwell
DUREZA (RC) CARACTERISTICAS
14 Pernos de cadena.
15 Flechas, engranes, tornillos. 18 Ejes de transmisión.
4.5.-Péndulo de charpy
Se compone de una base que soporta al yunque (8) y a las columnas (4) en las cuales se
pivotea el martillo (1) mediante el eje (3) y las chumaceras (2). La masa (7) del martillo
sostiene a la cuchilla (9) de acero templado que impacta la probeta (15) en el yunque (8)
Para efectuar la prueba, el martillo se suelta mediante la palanca (14) después de
accionar el seguro (11). La medición de la energía disipada se lee en la pantalla (12) y el
moviendo del péndulo se frena con la palanca (10).
Figura 4.17 Vista de la maquina de impacto
4.5.1.-Conservación
Se realizó una limpieza general en las partes de la maquina.
Se lubricaron las partes de que tienen articulaciones en la maquina.
Se soldó la aguja que registra el ángulo de entrada y salida de la maquina (se
encontraba rota).
Se calibró el freno de seguridad.
Se verificó que el punto donde se sujeta el péndulo no tuviera desgaste.
Se limpiaron las cuerdas de los tornillos sujetadores de la placa que soporta la
probeta.
Se limpiaron los tornillos que mantienen anclados la maquina, verificando que no
tuvieran desgaste.
Se verificó que el pin de seguridad no tuviera desgaste que provoque el
4.5.2.-Prueba de funcionamiento
Se hizo la prueba de funcionamiento, donde comparamos los resultados prácticos con los
resultados analíticos y determinamos el funcionamiento de la maquina en base a los
criterios de resultados obtenidos.
La prueba de impacto se hizo a una probeta de de acero con las especificaciones
de la norma ASTM-E23. A continuación en la siguiente tabla se registran los datos de
salida y llegada:
TOMA DE DATOS MATERIAL ANGULO DE
SALIDA (α)
TEMPERATURA ANGULO DE LLEGADA (β)
acero 140 AMBIENTE 15
Tabla 4.5 Valores experimentales de impacto en una probeta de acero
4.6.-
Microscopio Metalografico
El microscopio métalo gráfico es un instrumento con un arreglo tal que permite observar
la luz reflejada por la superficie opaca del metal, sus elementos básicos son el ocular, el
zoom, la perilla de ajuste y placa base.
El ocular es el elemento en el que podemos ver la superficie de la probeta tratada.
El zoom se encarga de amplificar la imagen para poder ser percibida a la vista del
hombre.
La perilla de ajuste al modificarla se puede apreciar la imagen con claridad si lo
requiere.
Figura 4.18 Vista del Microscopio Metalografico
4.6.1.-Conservación
Se instaló el microscopio metalógrafico adjunto al equipo de cómputo a fin de
visualizar las imágenes.
Se verifico que el lugar de instalación no tenga vibraciones que dañen el equipo
Se realizo limpieza general del lugar donde se instalo el equipo.
Se realizo limpieza general de todos los accesorios con pañuelos.
4.6.2.-Instalación
Se coloco en un lugar con poca humedad y alejado de la contaminación (polvo).
Se instalo software en sistema operativo Windows vista, para poder visualizar las
imágenes que se perciben en las lentes del microscopio.
Se instaló el portaobjetos.
Se ajusto el nivel de intensidad de luz, para evitar daño al equipo.
Se realizo el presupuesto de los componentes químicos que se necesitan para
4.6.3.-Energizar
La instalación donde fue colocado es una corriente de 120 V para evitar
sobrecargas en el equipo.
La instalación de el equipo de computo en el cual se instalo el software también es
de una conexión de 120 V por lo que nos aseguramos que la instalación fuera la
correcta
4.6.4.-Prueba de funcionamiento
En la prueba de funcionamiento se energizo el microscopio y se pudo apreciar la escala
de la imagen Metalografico, la practica no se pudo realizar por motivo de falta de Acido
nítrico al 70% y alcohol al 96%.
Se realizo la prueba de funcionamiento, del software y del microscopio y verifico
que existe un adecuado funcionamiento.
4.7.-Horno de tratamiento térmico
El horno de resistencias es aquel que genera calor haciendo pasar una corriente eléctrica
por un elemento resistivo (resistencia eléctrica) que se encuentra en el horno. Las
resistencias eléctricas son fabricadas en forma de espiral y son colocadas en ranuras
dentro de los ladrillos que forman las paredes laterales de la cámara del horno.
La cámara de este horno esta formada por ladrillo refractario ligero (aislante).
El horno eléctrico esta diseñado para diversas aplicaciones como; tratamientos
térmicos, fundición, copelación entre otras.
Las partes principales del horno son: tornillo de cámara, encendido, control, ajuste,
alarmar.
El tornillo de cámara es el dispositivo en el cual procedemos a atornillar o
desatornillar si queremos abrir o cerrar la cámara respectivamente.
Encendido es el dispositivo en el cual se procede a encender el horno.
La alarma es el dispositivo que avisa cuando la temperatura deseada es
alcanzada.
Figura 4.19 Vista del Horno de tratamiento térmico
4.7.1.-Conservación
Se revisó que el termopar no tenga desgaste o golpes.
Se revisó la firmeza de conexión en las terminales de las resistencias, se abrió
la tapa posterior. Ajustándolos mediante pinzas de presión y llave tipo española
7/16 apretándolas sin exceder la fuerza para evitar dañar la cuerda de los
tronillos.
Se revisó funcionamiento y reacción de los relevadores, para verificar que las
resistencias calienten.
Se revisó el estado físico de las resistencias. Para que no existieran exceso de
carbón o grietas quebradizas.
Se verificaron los sellos de la puerta a fin de verificar que exista fuga de calor.
4.7.2.-Prueba de funcionamiento
Se hizo una prueba de funcionamiento, donde comparamos los resultados prácticos con
los resultados analíticos y determinamos el funcionamiento de la maquina en base a los