ENSAYO DE TENSION PARA PROBETAS DE MADERA (ROBLE-TABEBUIA ROSEA)H. Peata, K. De Len, M. Araujo.Director del proyecto: Ing. Demstenes Durango.Resistencia de Materiales I, Ingeniera Mecnica, Facultad de Ingenieras, Universidad de Crdoba.Montera, Crdoba.

OBJETIVO Determinar la resistencia a la tensin de la madera (roble) frente a una carga aplicada axialmente.

RESUMENEn este ensayo se busca medir la deformacin con un comparador de caratula en cuatro probetas de madera roble, sometindolas a esfuerzos, a travs de la aplicacin de cargas axiales a tensin, las cuales van en aumento conforme a la prctica. Los datos obtenidos sern analizados e ilustrados en grficas. Con el fin de conocer la resistencia y ductilidad del material.

ABSTRACTIn this test is to measure the deformation with a comparator of cover art in four specimens of oak wood, subjecting them to efforts by applying axial tension loads, which are increasing in line with practice . The data will be analyzed and illustrated in graphs. To meet the strength and ductility of the material.

INTRODUCCIONLa resistencia de un material depende de su capacidad para soportar una carga excesiva sin presentar deformacin o falla. Esta propiedad es inherente al propio material y debe determinarse mediante la experimentacin.Una de las pruebas ms importantes a este respecto es el ensayo de tensin o compresin. A partir de estas pruebas se pueden establecer varias propiedades mecnicas importantes de un material, se utiliza principalmente para determinar la relacin entre el esfuerzo normal promedio y la deformacin normal promedio en muchos materiales de ingeniera como metales, cermicas, polmeros y materiales compuestos.

TEORA RELACIONADAMuchos materiales de ingeniera exhiben en un inicio un comportamiento elstico lineal, segn el cual el esfuerzo es proporcional a la deformacin, definido por la ley de Hooke:

Donde E llamado mdulo de elasticidad, es la pendiente de esta lnea recta en el diagrama esfuerzo-deformacin.Aunque por concepto, el esfuerzo en la barra es igual al cociente entre la fuerza de tensin F y el rea de la seccin transversal original A0 de la barra:

Cuando se aplica a una barra una fuerza de tensin, se produce una elongacin de la varilla, en la direccin de la fuerza; tal desplazamiento se llama deformacin. Por definicin, la deformacin originada por la accin de una fuerza de tensin sobre una muestra, es el cociente entre el cambio de longitud de la muestra y la longitud original:

Cuando el material se estira ms all de del punto de cedencia (Es el momento en que la deformacin de la pieza, debido a la carga que se le est aplicando, deja de ser elstica y se vuelve permanente o plstica), ocurre una deformacin permanente.El comportamiento de los distintos materiales frente al ensayo se encuentra ilustrado en la siguiente figura:

En particular, el acero tiene una regin de cedencia, donde el material exhibe un aumento en la deformacin sin incremento del esfuerzo. La regin de endurecimiento por deformacin ocasiona que, para continuar haciendo ceder el material, se requiera un aumento correspondiente al esfuerzo. Finalmente en el esfuerzo ltimo, una regin localizada en la probeta comenzara a adelgazarse, formando un cuello. Despus de esto se produce la fractura.

Los materiales dctiles, como la mayora de los metales, muestran un comportamiento tanto elstico como plstico. La madera es moderadamente dctil. Por lo general, la ductilidad se especifica mediante la elongacin permanente hasta la ruptura o por la reduccin porcentual en el rea de la seccin transversal.

Roble, madera de color castao claro con un veteado conspicuo en la cara radial producido por los radios, lneas vasculares visibles a simple vista, de color ms oscuro que el tejido fibroso, lustre mediano bajo, muy dura y pesada (la densidad seca al aire es de 0,99 g/cm3).

MATERIALES

4 Probetas de madera (roble) de seccin circular con las siguientes caractersticas Fig. 1.probetasL0 (mm)(mm)rea(m2)

1195,62,46310-5

2196,83,63210-5

3196,33,11710-5

4196,83,63210-5

Fig. 1.

Calibrador pie de rey.

Pesas.

Mquina de ensayo de tensin.

Comparador de caratula.

Pinza.

MONTAJE Y PROCEDIMIENTOPara la realizacin del ensayo a tensin se procedi de la siguiente forma:1. Se buscaron todos y cada uno de los instrumentos, materiales u objetos; garantizando que los elementos escogidos estuvieran en las mejores condiciones posible, de igual forma se reuni todo el personal que iba a elaborar la prueba.

2. Se acondiciona la mquina de ensayo asegurndonos que est en las condiciones necesarias para el ensayo.

3. Se enumeraron las probetas del 1 a 4, y con el pie de rey medimos sus dimetros y sus longitudes iniciales.

4. siguiendo este orden se instalaron en la mquina y se aseguraron con las mordazas.

5. Se procedi a colocar con sumo cuidado el comparador de caratula, con este encontramos inconveniente al instalarlo ya que no quedaba en una posicin fija ya que el tornillo el cual mantiene fijo el comparador no ajustaba por completo, nos valimos del ingenio y le aadimos pequeos trozos de cartn entre las abrazaderas del comparador y ayudados con una pinza lo terminamos de ajustar.

6. De manera gradual se procedi a agregarle pesas a la canasta.

7. Se registran los valores del comparador de caratula correspondiente a la deformacin de la probeta.

8. Se realiz una pequea e improvisada tabla para anexar el esfuerzo y la deformacin de cada probeta.

RESULTADOSLos datos de las siguientes tablas se completaran de acuerdo a la informacin adquirida durante el ensayo. PESO (N), es la carga que se introdujo en la canasta. (mm), la elongacin. E, mdulo de elasticidad.Con estos datos calcularemos las siguientes medidas: , es el esfuerzo y se calcula mediante la ecuacin:

Donde, F es la carga y A0 es el rea de la seccin transversal de la probeta, para nuestro caso el rea de la probeta es circular. , es la deformacin unitaria y se calcula de la siguiente forma:

Como medida de referencia para todas las probetas se tom la de 19 mm como medida estndar

Probeta # 1:rea = 2,463x10-5 m2peso (N) (mm) (Mpa)E (Mpa)

00000

111,8345,014,5410,26417,220

223,6687,019,0810,36924,614

335,5028,0113,6220,42232,311

379,6478,2115,4140,43235,672

423,7929,0117,2060,47436,284

446,3559,2118,1220,48537,386

E prom = 30,581 MPa

Probeta # 2:rea = 3,632 x10-5 m2peso (N) (mm) (Mpa)E (Mpa)

00000

111,8341,013,0790,053257,929

223,6684,016,1590,211129,181

335,5028,019,2380,421621,913

379,64713,0110,4540,684715,267

423,79220,111,6691,057911,031

446,35522,0112,2911,158410,610

E prom = 24,322 MPa

Probeta # 3:rea = 3,117x10-5 m2peso (N) (mm) (Mpa)E (Mpa)

00000

111,8342,013,5880,105833,913

223,6686,017,1750,316322,684

335,50210,0110,7630,526820,429

379,64712,0112,1790,632119,267

423,79216,0113,5950,842616,134

446,35520,0114,3191,053213,596

E prom = 21,004 MPa.

Probeta # 4:rea = 3,632x10-5 m2peso (N) (mm) (Mpa)E (Mpa)

00000

111,8341,013,0790,053257,929

223,6683,016,1590,158438,876

335,5028,019,2380,421621,913

379,6479,0110,4540,474222,045

423,79219,5111,6691,026811,364

446,35522,2112,2911,168910,514

E prom = 21,107MPa.

ANLISIS Y RESULTADOSLas siguientes figuras son los grficos de esfuerzos () vs. deformacin unitaria ():

A partir de los datos y las grficas obtenidas, se calcul un mdulo de elasticidad promedio de 25,753 Mpa, se debe tener en cuenta que la mquina de tensin utilizada para la prueba, la cual posea muchos imperfectos que provocan la perdida de mucha informacin durante el ensayo, lo que hace que los resultados obtenidos no se ajusten al mdulo de elasticidad establecido. Adems el montaje y la forma de realizar el ensayo favorecen los errores humanos, debido a que depende de muchos factores como la vista (para la ubicacin de los instrumentos de medidas). Este valor obtenido no es valor exacto pero nos da una referencia de ms o menos cuanto es la deformacin y la manera en que esta se calcula el mdulo de elasticidad.

CONCLUSINA travs del ensayo realizado en el laboratorio se puede concluir que la madera (roble) presenta alta resistencia a la tensin, de la misma forma se puede determinar qu tan resistente es el material cuando est sometido a cargas axiales, por otro lado se pudo ver que lo aprendido tericamente es fcilmente aplicable en el laboratorio utilizando las ecuaciones aprendidas se para calcular el esfuerzo y la deformacin, y por ltimo se pudo concluir que no todos los materiales presentan la misma resistencia, es por esto que es de vital importancia conocer las caractersticas de cada uno de los materiales al momento de ejecutar cualquier proyecto para asi evitar cualquier tipo de problemas que se puedan presentar debido a la falta de conocimiento del comportamiento de ellos.