DISEO DE MQUINASLuis Corts CamposI semestre 2014

DISEO DE MQUINASI.- Datos generales del ramo o asignatura.Carrera : IngenieraCdigo de la Carrera : SA01Asignatura o ramo : Diseo de MquinasCdigo del ramo o la asignatura: IIND-4043 CIND-4033Nivel en que se imparte : VII SemestreLnea de formacin : EspecializadaHoras semanales : 4-2-0Modalidad : PresencialCarcter de la asig. : ObligatoriaRgimen : Diurno/VespertinoPre-requisitos : Resistencia de materiales

I.- Datos generales del ramo o asignatura.Carrera : IngenieraCdigo de la Carrera : SA01Asignatura o ramo : Diseo de MquinasCdigo del ramo o la asignatura: IIND-4043 CIND-4033Nivel en que se imparte : VII SemestreLnea de formacin : EspecializadaHoras semanales : 4-2-0Modalidad : PresencialCarcter de la asig. : ObligatoriaRgimen : Diurno/VespertinoPre-requisitos : Resistencia de materiales

II.- Descriptores del ramo o asignatura:La asignatura permite al alumno disear y seleccionar elementos quecomponen una mquina, mediante clases terico prcticas y eldesarrollo de proyectos de complejidad apropiada durante el semestre.III.- Objetivos:Objetivos generales:Que el alumno comprenda el proceso de diseo de una mquina.Objetivos especficos:- Que el alumno aprenda cuales son los diferentescomponentes mecnicos que pueden constituir una mquina.- Que el alumno incorpore a su batera de conocimientos loselementos bsicos del diseo mecnico- Que el alumno aprenda a seleccionar componentes demquinas cuyo diseo ya esta resuelto y obedecen a algn estndarmecnico predefinido.

La asignatura permite al alumno disear y seleccionar elementos quecomponen una mquina, mediante clases terico prcticas y eldesarrollo de proyectos de complejidad apropiada durante el semestre.III.- Objetivos:Objetivos generales:Que el alumno comprenda el proceso de diseo de una mquina.Objetivos especficos:- Que el alumno aprenda cuales son los diferentescomponentes mecnicos que pueden constituir una mquina.- Que el alumno incorpore a su batera de conocimientos loselementos bsicos del diseo mecnico- Que el alumno aprenda a seleccionar componentes demquinas cuyo diseo ya esta resuelto y obedecen a algn estndarmecnico predefinido.

IV.- Contenidos del ramo o asignatura:UNIDAD: I: Fundamentos Introduccin Esfuerzo Rigidez y deformacinUNIDAD II: Prevencin de Fallas Materiales y sus propiedades Carga Constante Carga VariableUNIDAD III: Diseo de elementos mecnicos Diseo de elementos roscados y de sujecin diversa Uniones soldadas y adherentes Resortes mecnicos Cojinetes de contacto rodante Lubricacin y cojinetes de contacto deslizante Engranes y engranajes - Descripcin General Engranajes recto y helicoidales Engranajes cnicos y engranajes sin fin Embragues, frenos, acoples y volantes Transmisiones mecnicas con elementos flexibles Ejes mviles y fijos

UNIDAD: I: Fundamentos Introduccin Esfuerzo Rigidez y deformacinUNIDAD II: Prevencin de Fallas Materiales y sus propiedades Carga Constante Carga VariableUNIDAD III: Diseo de elementos mecnicos Diseo de elementos roscados y de sujecin diversa Uniones soldadas y adherentes Resortes mecnicos Cojinetes de contacto rodante Lubricacin y cojinetes de contacto deslizante Engranes y engranajes - Descripcin General Engranajes recto y helicoidales Engranajes cnicos y engranajes sin fin Embragues, frenos, acoples y volantes Transmisiones mecnicas con elementos flexibles Ejes mviles y fijos

V.- Metodologa de trabajo:El profesor de ctedra entregar los conceptos tericos y ejemplos deaplicaciones correspondientes a las unidades antes mencionadas.El profesor asistente resolver ejercicios donde se apliquen loscontenidos descritos en las clases prcticas.VI.- Evaluaciones:El alumno desarrollara al menos 4 ejercicios en la clase prctica quesern evaluados por el profesor auxiliar, adems de 2 proyectos dondedeber aplicar los conceptos aprendidos en las clases de ctedra yauxiliares. Estos proyectos sern presentados en las clases de ctedra yevaluados por el profesor de ctedra. El examen final corresponder aun proyecto de mayor envergadura que abarque los conocimientosaprendidos durante el semestre.VII.- Bibliografa:Bibliografa Obligatoria:1.- Shigley J. y Mischke C. (1990). Diseo en Ingeniera Mecnica.Mxico (5ta Edicin). McGraw-Hill.

El profesor de ctedra entregar los conceptos tericos y ejemplos deaplicaciones correspondientes a las unidades antes mencionadas.El profesor asistente resolver ejercicios donde se apliquen loscontenidos descritos en las clases prcticas.VI.- Evaluaciones:El alumno desarrollara al menos 4 ejercicios en la clase prctica quesern evaluados por el profesor auxiliar, adems de 2 proyectos dondedeber aplicar los conceptos aprendidos en las clases de ctedra yauxiliares. Estos proyectos sern presentados en las clases de ctedra yevaluados por el profesor de ctedra. El examen final corresponder aun proyecto de mayor envergadura que abarque los conocimientosaprendidos durante el semestre.VII.- Bibliografa:Bibliografa Obligatoria:1.- Shigley J. y Mischke C. (1990). Diseo en Ingeniera Mecnica.Mxico (5ta Edicin). McGraw-Hill.

SIGNIFICADO DEL TRMINO DISEODisear (o idear) es formular un PLAN para satisfacer una necesidad.En principio esta necesidad puede estar bien determinada. Porejemplo las siguientes necesidades estn apropiadamentedefinidas.

1. Como es posible obtener grandes cantidades de energa enforma limpia segura y econmica sin utilizar combustibles fsiles ysin causar ningn dao a la superficie terrestre?.2. Este mecanismo est causando problemas, a la fecha ha tenido 8desperfectos. Haga algo al respecto para corregirlo.

Tambin la necesidad puede estar confusa e indefinida, de forma talque se requiera de un esfuerzo mental considerable para enunciarlaclaramente como un problema que demanda solucin.1. Muchas personas mueren en accidentes de aviacin.2. En la ciudad hay demasiados tacos (de vehculos) en las calles.

Se observa que ni la necesidad ni el problema a resolver estnidentificados. Tambin se observa una serie de problemasderivados.

Disear (o idear) es formular un PLAN para satisfacer una necesidad.En principio esta necesidad puede estar bien determinada. Porejemplo las siguientes necesidades estn apropiadamentedefinidas.

1. Como es posible obtener grandes cantidades de energa enforma limpia segura y econmica sin utilizar combustibles fsiles ysin causar ningn dao a la superficie terrestre?.2. Este mecanismo est causando problemas, a la fecha ha tenido 8desperfectos. Haga algo al respecto para corregirlo.

Tambin la necesidad puede estar confusa e indefinida, de forma talque se requiera de un esfuerzo mental considerable para enunciarlaclaramente como un problema que demanda solucin.1. Muchas personas mueren en accidentes de aviacin.2. En la ciudad hay demasiados tacos (de vehculos) en las calles.

Se observa que ni la necesidad ni el problema a resolver estnidentificados. Tambin se observa una serie de problemasderivados.

Clasificacin del diseo:1. VESTUARIO2. INTERIOR DE CASAS3. CARRETERAS4. PAISAJES5. EDIFICIOS6. BARCOS7. PUENTES8. POR COMPUTADORA9. SISTEMAS DE CALEFACCIN10. MQUINAS11. EN INGENIERA12. PROCESOS

1. VESTUARIO2. INTERIOR DE CASAS3. CARRETERAS4. PAISAJES5. EDIFICIOS6. BARCOS7. PUENTES8. POR COMPUTADORA9. SISTEMAS DE CALEFACCIN10. MQUINAS11. EN INGENIERA12. PROCESOS

En contraste con los problemas matemticos uotros puramente cientficos los problemas dediseo no tiene una respuesta nica.Ejemplo Diseo de un Plan de Vacaciones.Un problema de DISEO no es un problemahipottico, tiene un propsito concreto:La obtencin de un resultado final al que sellega mediante una accin determinada o porla creacin de algo que tiene realidad fsica.

En contraste con los problemas matemticos uotros puramente cientficos los problemas dediseo no tiene una respuesta nica.Ejemplo Diseo de un Plan de Vacaciones.Un problema de DISEO no es un problemahipottico, tiene un propsito concreto:La obtencin de un resultado final al que sellega mediante una accin determinada o porla creacin de algo que tiene realidad fsica.

FASES DEL DISEOReconocimiento de la necesidad

Definicin del problemaSntesis

Anlisis y OptimizacinEvaluacin

Presentacin

ITERACIN

Reconocimiento de la necesidadDefinicin del problema

SntesisAnlisis y Optimizacin

Evaluacin

Presentacin

ITERACIN

CONSIDERACIONES O FACTORES DE DISEO1RESISTENCIA2CONFIABILIDAD3CONDICIONES TRMICAS4CORROSIN5DESGASTE6FRICCIN O ROZAMIENTO7PROCESAMIENTO8UTILIDAD9COSTO10SEGURIDAD11PESO

12RUIDO13ESTILIZACIN14FORMA15TAMAO16FLEXIBILIDAD17CONTROL18RIGIDEZ19ACABADO SUPERFICIAL20LUBRICACIN21MANTENIMIENTO22VOLUMEN

1RESISTENCIA2CONFIABILIDAD3CONDICIONES TRMICAS4CORROSIN5DESGASTE6FRICCIN O ROZAMIENTO7PROCESAMIENTO8UTILIDAD9COSTO10SEGURIDAD11PESO

12RUIDO13ESTILIZACIN14FORMA15TAMAO16FLEXIBILIDAD17CONTROL18RIGIDEZ19ACABADO SUPERFICIAL20LUBRICACIN21MANTENIMIENTO22VOLUMEN

ResistenciaLa resistencia es una propiedad de un material o de unelemento mecnico. La resistencia de un elementodepende de la clase, tratamiento y procesado. Por ejemplo:considrese una partida de 1.000 resortes. Es posibleasociar una resistencia S, al i-simo resorte. Sin embargo, elesfuerzo en este resorte es cero hasta que se instale en undispositivo o mquina. Donde se aplicarn fuerzas externasal resorte, las cuales originarn esfuerzos cuya magnituddepender de la forma del resorte y ser independiente delmaterial y de su procesamiento. Si se desmonta el resortesin daarse, su esfuerzo volvera a ser cero, pero suresistencia S seguira siendo una de las propiedades dedicho elemento.

La resistencia es una propiedad de un material o de unelemento mecnico. La resistencia de un elementodepende de la clase, tratamiento y procesado. Por ejemplo:considrese una partida de 1.000 resortes. Es posibleasociar una resistencia S, al i-simo resorte. Sin embargo, elesfuerzo en este resorte es cero hasta que se instale en undispositivo o mquina. Donde se aplicarn fuerzas externasal resorte, las cuales originarn esfuerzos cuya magnituddepender de la forma del resorte y ser independiente delmaterial y de su procesamiento. Si se desmonta el resortesin daarse, su esfuerzo volvera a ser cero, pero suresistencia S seguira siendo una de las propiedades dedicho elemento.

Factor de seguridadEl trmino factor de seguridad se aplica al factorutilizado para evaluar la condicin segura de unelemento. Si un elemento mecnico es sometidoes sometido a alguna accin F (fuerza, momento,pendiente, deflexin, deformacin o distorsin).Si F aumenta llegar a ser tan grande hasta queun incremento adicional alterarapermanentemente la capacidad del elemento. Sillamamos a este valor lmite o final de F como Fu,el factor de seguridad se define como n=Fu/F.

El trmino factor de seguridad se aplica al factorutilizado para evaluar la condicin segura de unelemento. Si un elemento mecnico es sometidoes sometido a alguna accin F (fuerza, momento,pendiente, deflexin, deformacin o distorsin).Si F aumenta llegar a ser tan grande hasta queun incremento adicional alterarapermanentemente la capacidad del elemento. Sillamamos a este valor lmite o final de F como Fu,el factor de seguridad se define como n=Fu/F.

Resortes

Margen de seguridadCuando el esfuerzo se hace igual a laresistencia n=1, no hay seguridad en absoluto.Apareciendo el concepto de margen deseguridad, definido como: m = n 1.

Cuando el esfuerzo se hace igual a laresistencia n=1, no hay seguridad en absoluto.Apareciendo el concepto de margen deseguridad, definido como: m = n 1.

Factor y margen de seguridad se emplean extensamente en la prctica industrial.La resistencia de un elemento es una cantidad que vara estadsticamente y elesfuerzo tambin es variable. Por esta razn un factor de seguridad n > 1 noexcluya la falla o ruptura.El factor de seguridad se usa para tener en cuenta dos efectos que generalmenteno estn relacionados.1. Cuando se fabrican muchas piezas a partir de diferentes existencias demateriales, ocurrir una variacin en la resistencia de cada pieza, por una variedadde razones: proceso, trabajo en caliente o fro, configuracin geomtrica.2. Cuando una pieza es ensamblada en un equipo, habr variaciones en lacarga que experimenta la pieza, y los esfuerzos inducidas en ella no dependen delfabricante, ni del diseador.Por ello el factor de seguridad es utilizado para considerar la incertidumbre quepuede ocurrir cuando las cargas reales acten sobre el elemento.

Factor y margen de seguridad se emplean extensamente en la prctica industrial.La resistencia de un elemento es una cantidad que vara estadsticamente y elesfuerzo tambin es variable. Por esta razn un factor de seguridad n > 1 noexcluya la falla o ruptura.El factor de seguridad se usa para tener en cuenta dos efectos que generalmenteno estn relacionados.1. Cuando se fabrican muchas piezas a partir de diferentes existencias demateriales, ocurrir una variacin en la resistencia de cada pieza, por una variedadde razones: proceso, trabajo en caliente o fro, configuracin geomtrica.2. Cuando una pieza es ensamblada en un equipo, habr variaciones en lacarga que experimenta la pieza, y los esfuerzos inducidas en ella no dependen delfabricante, ni del diseador.Por ello el factor de seguridad es utilizado para considerar la incertidumbre quepuede ocurrir cuando las cargas reales acten sobre el elemento.

CONCEPTOS DE COEFICIENTES DE SEGURIDAD, DE TENSIN ADMISIBLE Y DECARGA ADMISIBLE

Ya hemos enunciado algunas de las causas que pueden provocar la falla de unapieza. Al realizar el dimensionamiento debemos crear seguridad contra todas lasclases de falla posible, la cual puede producirse por coincidir varias circunstanciasdesfavorables, por ejemplo, un crecimiento no previsto de las cargas que gravitan enlas secciones, cuya resistencia se ha debilitado por la existencia de vicios ocultos.La teora de probabilidades nos ensea que no se puede lograr una seguridadabsoluta, lo nico que puede hacerse es mantener reducidas las probabilidades defalla. La seguridad de una construccin siempre estar amenazada porincertidumbres, ser satisfactoria cuando las probabilidades de falla queden pordebajo del valor considerado como admisible.Existen numerosas causas de incertidumbres:Las hiptesis de cargasLas hiptesis de clculoLos errores de clculosDefectos del materialErrores de las dimensionesErrores de ejecucin

Ya hemos enunciado algunas de las causas que pueden provocar la falla de unapieza. Al realizar el dimensionamiento debemos crear seguridad contra todas lasclases de falla posible, la cual puede producirse por coincidir varias circunstanciasdesfavorables, por ejemplo, un crecimiento no previsto de las cargas que gravitan enlas secciones, cuya resistencia se ha debilitado por la existencia de vicios ocultos.La teora de probabilidades nos ensea que no se puede lograr una seguridadabsoluta, lo nico que puede hacerse es mantener reducidas las probabilidades defalla. La seguridad de una construccin siempre estar amenazada porincertidumbres, ser satisfactoria cuando las probabilidades de falla queden pordebajo del valor considerado como admisible.Existen numerosas causas de incertidumbres:Las hiptesis de cargasLas hiptesis de clculoLos errores de clculosDefectos del materialErrores de las dimensionesErrores de ejecucin

Metrologa

2. Convertir las siguientes unidades:100 m3 a galones12 pies a metros2-1/2 a milmetros36 pies3 a cm3

3. Convertir las siguientes magnitudes:26 kg/cm2 a lb/pie2120 km/h a metros/seg120 Km/h a pies/min30 m3/h a pie3/min

2. Convertir las siguientes unidades:100 m3 a galones12 pies a metros2-1/2 a milmetros36 pies3 a cm3

3. Convertir las siguientes magnitudes:26 kg/cm2 a lb/pie2120 km/h a metros/seg120 Km/h a pies/min30 m3/h a pie3/min

1 pulg=25,4 mm. 1 pie=12 pulg. 1 milla=1,6 Km. 1kg=2,2 lb, 1lt=3,79 gl

PROPIEDADESMECNICAS DE LOS

MATERIALESPROPIEDADES

MECNICAS DE LOSMATERIALES

Son las caractersticas inherentes quepermiten diferenciar un material de otros,desde el punto de vista del comportamientomecnico de los materiales en ingeniera, ytambin describen la forma como un materialse comporta frente a una fuerza externaaplicada, con el fin de conocer sus respectivaspropiedades.

Son las caractersticas inherentes quepermiten diferenciar un material de otros,desde el punto de vista del comportamientomecnico de los materiales en ingeniera, ytambin describen la forma como un materialse comporta frente a una fuerza externaaplicada, con el fin de conocer sus respectivaspropiedades.

Las Propiedades De Un MaterialDependen De:

La estructura que presente el material. Del proceso o procesos que haya sufrido. De la composicion quimica.

La estructura que presente el material. Del proceso o procesos que haya sufrido. De la composicion quimica.

PROPIEDADES Maleabilidad: Consiste en la posibilidad detransformar algunos metales en lminasdelgadas sin que se rompa. Ejm: el aluminiocomo conservante de alimentos.

Ductilidad: Propiedad que poseen ciertosmetales para poder estirarse en hilos delgadoso varillas.Ejm: oro, plomo.

Maleabilidad: Consiste en la posibilidad detransformar algunos metales en lminasdelgadas sin que se rompa. Ejm: el aluminiocomo conservante de alimentos.

Ductilidad: Propiedad que poseen ciertosmetales para poder estirarse en hilos delgadoso varillas.Ejm: oro, plomo.

Tenacidad: Propiedad que tienen algunosmateriales de soportar sin deformarse, niromperse los esfuerzos bsicos que se lesapliquen. Implica que el material tienecapacidad de absorber energa. Ejm: Azufre.

Dureza: Resistencia que un material opone ala penetracin o a ser rayado por otro cuerpo.Ejemplo, el diamante.

Tenacidad: Propiedad que tienen algunosmateriales de soportar sin deformarse, niromperse los esfuerzos bsicos que se lesapliquen. Implica que el material tienecapacidad de absorber energa. Ejm: Azufre.

Dureza: Resistencia que un material opone ala penetracin o a ser rayado por otro cuerpo.Ejemplo, el diamante.

Plasticidad: Aptitud de algunos materialesslidos de adquirir deformacionespermanentes, bajo la accin de una presin ofuerza exterior sin que se produzca una rotura.

Elasticidad: capacidad de algunos materialespara recobrar su forma y dimensionesprimitivas cuando cesa el esfuerzo que habadeterminado su deformacin.

Plasticidad: Aptitud de algunos materialesslidos de adquirir deformacionespermanentes, bajo la accin de una presin ofuerza exterior sin que se produzca una rotura.

Elasticidad: capacidad de algunos materialespara recobrar su forma y dimensionesprimitivas cuando cesa el esfuerzo que habadeterminado su deformacin.

Fragilidad: Capacidad de un material defracturarse con escasa deformacin. La roturafrgil tiene la peculiaridad de absorberrelativamente poca energa.

Rigidez: capacidad de un objeto slido oelemento estructural para soportar esfuerzossin adquirir grandes deformaciones odesplazamientos

Fragilidad: Capacidad de un material defracturarse con escasa deformacin. La roturafrgil tiene la peculiaridad de absorberrelativamente poca energa.

Rigidez: capacidad de un objeto slido oelemento estructural para soportar esfuerzossin adquirir grandes deformaciones odesplazamientos

RESISTENCIACapacidad para soportar esfuerzos aplicadossin romperse, adquirir deformacionespermanentes o deteriorarse de algn modocierto material.

La resistencia tensil: es importante para unmaterial que va a ser extendido o va a estarbajo tensin. Las fibras necesitan tener buenaresistencia tensil.

Capacidad para soportar esfuerzos aplicadossin romperse, adquirir deformacionespermanentes o deteriorarse de algn modocierto material.

La resistencia tensil: es importante para unmaterial que va a ser extendido o va a estarbajo tensin. Las fibras necesitan tener buenaresistencia tensil.

DEFORMACINEs el cambio en el tamao o forma de uncuerpo debido a esfuerzos internos producidospor una o ms fuerzas aplicadas sobre elmismo.

Elstica o reversible: Si la deformacin serecupera al retirar la carga. Plstica o irreversible: Si la deformacionpersiste despues de retirar la carga.

Es el cambio en el tamao o forma de uncuerpo debido a esfuerzos internos producidospor una o ms fuerzas aplicadas sobre elmismo. Elstica o reversible: Si la deformacin serecupera al retirar la carga. Plstica o irreversible: Si la deformacionpersiste despues de retirar la carga.

CURVA DE ESFUERZO-DEFORMACION

Describe la relacin entre el esfuerzo y ladeformacin y que seala las regioneselsticas y plsticas de un material dado.

Determinacin de propiedadesmecnicas a partir de la curva de

traccin

Medidas De la DeformacinLa magnitud ms simple para medir ladeformacin es lo que en ingeniera se llamadeformacin axial o deformacin unitaria sedefine como el cambio de longitud por unidadde longitud.

http://www.steeluniversity.org/content/html/spa/default.asp?catid=150&pageid=2081271532

La magnitud ms simple para medir ladeformacin es lo que en ingeniera se llamadeformacin axial o deformacin unitaria sedefine como el cambio de longitud por unidadde longitud.

http://www.steeluniversity.org/content/html/spa/default.asp?catid=150&pageid=2081271532

TIPOS DE ENSAYOS

Para conocer las cargas que puedensoportar los materiales, se efectan

ensayos para medir su comportamientoen distintas situaciones.

Para conocer las cargas que puedensoportar los materiales, se efectan

ensayos para medir su comportamientoen distintas situaciones.

ESFUERZOCarga aplicada o Fuerza que intenta deformarun objeto (una probeta en un ensayo detraccin o compresin dividida por el reatransversal de la probeta). Al calcular elesfuerzo de ingeniera se ignora el cambio delrea transversal que se produce con aumentosy disminuciones en la carga aplicada.Esfuerzo= fuerza/seccin transversal

Carga aplicada o Fuerza que intenta deformarun objeto (una probeta en un ensayo detraccin o compresin dividida por el reatransversal de la probeta). Al calcular elesfuerzo de ingeniera se ignora el cambio delrea transversal que se produce con aumentosy disminuciones en la carga aplicada.Esfuerzo= fuerza/seccin transversal

TIPOS DE ESFUERZODependiendo de la direccin y sentidorelativos entre las fuerzas actuantes y laposicin del cuerpo sobre el cual actan:

Esfuerzo de traccin: Fuerza que intentaseparar o estirar una muestra de prueba,tienden a alargar el cuerpo.

Dependiendo de la direccin y sentidorelativos entre las fuerzas actuantes y laposicin del cuerpo sobre el cual actan:

Esfuerzo de traccin: Fuerza que intentaseparar o estirar una muestra de prueba,tienden a alargar el cuerpo.

Esfuerzo de compresin: Fuerza queintenta aplanar o apretar un material, esperpendicular a la seccin transversal delcuerpo, pero este esfuerzo tiende a acortardicho cuerpo.

Esfuerzo de torsin: Tipo de esfuerzo dedesplazamiento que intenta torcer unmaterial de forma encontrada.

Esfuerzo de compresin: Fuerza queintenta aplanar o apretar un material, esperpendicular a la seccin transversal delcuerpo, pero este esfuerzo tiende a acortardicho cuerpo.

Esfuerzo de torsin: Tipo de esfuerzo dedesplazamiento que intenta torcer unmaterial de forma encontrada.

Esfuerzo de flexin: Cuando sobre elcuerpo actan fuerzas que tienden a doblar elcuerpo. Esto produce un alargamiento de unasfibras y un acortamiento de otras. Este tipo deesfuerzos se presentan en puentes, vigas deestructuras, perfiles que se curvan enmquinas.

Esfuerzo de flexin: Cuando sobre elcuerpo actan fuerzas que tienden a doblar elcuerpo. Esto produce un alargamiento de unasfibras y un acortamiento de otras. Este tipo deesfuerzos se presentan en puentes, vigas deestructuras, perfiles que se curvan enmquinas.

ENSAYO DE TRACCINEs el ensayo destructivo mas importante puessuministra informacin sobre la resistencia delos materiales utilizados en el diseo ytambin para verificacin de especificacionesde aceptacin.

Es el ensayo destructivo mas importante puessuministra informacin sobre la resistencia delos materiales utilizados en el diseo ytambin para verificacin de especificacionesde aceptacin.

MQUINAS DE TRACCIN

Montaje experimental

Mquina de ensayo: Mordaza:

LEY DE HOOKEEs el limite de proporcionalidad de la grafica.

Nos indica que en la zona elstica elesfuerzo es directamente proporcional a ladeformacin unitaria y la constante deproporcional es E.

Es el limite de proporcionalidad de la grafica.Nos indica que en la zona elstica el

esfuerzo es directamente proporcional a ladeformacin unitaria y la constante deproporcional es E.

La zona elstica: es aquella donde unavez eliminada la fuerza o carga el materialregresa a sus dimensiones iniciales.

Limite elstico: Si se estira o se comprimems all de cierta cantidad, ya no regresa a suestado original, y permanece deformado.

La zona elstica: es aquella donde unavez eliminada la fuerza o carga el materialregresa a sus dimensiones iniciales.

Limite elstico: Si se estira o se comprimems all de cierta cantidad, ya no regresa a suestado original, y permanece deformado.

MDULO DE YOUNGElmdulo de elasticidad omdulo de Younges una medida de la rigidez del material ycorresponde a la pendiente E de la recta inicialde la curva esfuerzo-deformacin, donde sehace posible aplicar la ley de Hooke. Mientrasmayor es el valor de E, mas rgido es elmaterial y menor ser la deformacin elsticatotal.

Elmdulo de elasticidad omdulo de Younges una medida de la rigidez del material ycorresponde a la pendiente E de la recta inicialde la curva esfuerzo-deformacin, donde sehace posible aplicar la ley de Hooke. Mientrasmayor es el valor de E, mas rgido es elmaterial y menor ser la deformacin elsticatotal.

PROBETASSe emplean en general de formas cilndricas,en las cuales la relacin altura/dimetro setoma como una constante. El valor de estarelacin tiene influencia en los resultados.

http://www.steeluniversity.org/content/html/spa/default.asp?catid=149&pageid=2081271512

Se emplean en general de formas cilndricas,en las cuales la relacin altura/dimetro setoma como una constante. El valor de estarelacin tiene influencia en los resultados.

http://www.steeluniversity.org/content/html/spa/default.asp?catid=149&pageid=2081271512

Medidas de probetas:

Probetas durante el ensayo detraccin

ENSAYO DE COMPRESINConsiste en someter una probeta normalizadadel material que se va a ensayar a esfuerzosprogresivos y crecientes de compresin en ladireccin de su eje , hasta que se rompa ohasta que ocurra el aplastamiento.

Consiste en someter una probeta normalizadadel material que se va a ensayar a esfuerzosprogresivos y crecientes de compresin en ladireccin de su eje , hasta que se rompa ohasta que ocurra el aplastamiento.

Compresin:

ENSAYO DE DUREZALa dureza es una propiedad fundamental delos materiales y esta relacionada con laresistencia mecnica. La dureza puededefinirse como la resistencia de un material ala penetracin o formacin de huellaslocalizadas en una superficie. Cuanto mspequea sea la huella obtenida encondiciones normalizadas, ms duro ser elmaterial ensayado.

La dureza es una propiedad fundamental delos materiales y esta relacionada con laresistencia mecnica. La dureza puededefinirse como la resistencia de un material ala penetracin o formacin de huellaslocalizadas en una superficie. Cuanto mspequea sea la huella obtenida encondiciones normalizadas, ms duro ser elmaterial ensayado.

DurezaEl indentador (montaje experimental):

Se coloca la muestra bajo el indentador. Se realiza una indentacin a una carga conocida. Se mide el tamao de la huella. Se calcula la dureza con las correlaciones entre las

dimensiones medidas y las distintas escalas dedureza.

El indentador (montaje experimental):

Se coloca la muestra bajo el indentador. Se realiza una indentacin a una carga conocida. Se mide el tamao de la huella. Se calcula la dureza con las correlaciones entre las

dimensiones medidas y las distintas escalas dedureza.

Ejemplos de dureza

ENSAYO DE FLEXINConsiste en someter la probeta del material,apoyada libremente en sus extremos, a unafuerza aplicada en el centro, o dos igualesaplicadas a la misma distancia de los apoyos.

Consiste en someter la probeta del material,apoyada libremente en sus extremos, a unafuerza aplicada en el centro, o dos igualesaplicadas a la misma distancia de los apoyos.

Mquina de ensayo de flexin

ENSAYO DE TORSIN

El ensayo de torsin es un ensayo en que sedeforma una muestra aplicndole un partorsor (sistema de fuerzas paralelas de igualmagnitud y sentido contrario).

El ensayo de torsin es un ensayo en que sedeforma una muestra aplicndole un partorsor (sistema de fuerzas paralelas de igualmagnitud y sentido contrario).

Ensayo de torsin

ENSAYO DE IMPACTOMtodo para determinar el comportamientodel material sometido a una carga de choqueen flexin, traccin o torsin. La cantidad quesuele medirse es la energa absorbida alromperse la probeta en un solo golpe.

Mtodo para determinar el comportamientodel material sometido a una carga de choqueen flexin, traccin o torsin. La cantidad quesuele medirse es la energa absorbida alromperse la probeta en un solo golpe.

ENSAYO DE FATIGAMtodo para determinar el comportamientode los materiales bajo cargas fluctuantes. Seaplican a una probeta una carga mediaespecfica (que puede ser cero) y una cargaalternante y se registra el nmero de ciclosrequeridos para producir la falla del material(vida a la fatiga). Por lo general, el ensayo serepite con probetas idnticas y varias cargasfluctuantes.

Mtodo para determinar el comportamientode los materiales bajo cargas fluctuantes. Seaplican a una probeta una carga mediaespecfica (que puede ser cero) y una cargaalternante y se registra el nmero de ciclosrequeridos para producir la falla del material(vida a la fatiga). Por lo general, el ensayo serepite con probetas idnticas y varias cargasfluctuantes.

FLUENCIA LENTA (CREEP)El estudio de la relajacin (creep) demateriales analiza las variaciones en el tiempodel estado de tensin-deformacin por lapermanencia de cargas aplicadas. En algunoscasos, el efecto de la relajacin adquiereimportancia por las modificaciones queocasiona en la configuracin de elementosresistentes.

El estudio de la relajacin (creep) demateriales analiza las variaciones en el tiempodel estado de tensin-deformacin por lapermanencia de cargas aplicadas. En algunoscasos, el efecto de la relajacin adquiereimportancia por las modificaciones queocasiona en la configuracin de elementosresistentes.

Carga constante.La resistencia es una propiedad inherente del material o bien puede tambinoriginarse de su tratamiento y procesado. La resistencia de un material es unapropiedad completamente independiente de que lo someta a una carga ofuerza. De hecho, es una caracterstica del elemento an antes de que seaensamblado en una mquina, estructura o sistema.Una Carga esttica es una accin estacionaria de una fuerza o un momentoque actan sobre cierto objeto. Para que una fuerza o un momento seanestacionarios estticos deben poseer magnitud, direccin y punto (o puntos)de aplicacin que sean invariables.En esta parte se examinarn las relaciones existentes entre la resistenciade una parte y su carga esttica, para ver que pieza especfica se adecamejor a cada requisito para cumplimentar las mejores condiciones de servicio.La resistencia esttica es una magnitud o propiedad del elemento o piezaque se mide realizando ensayos en una pieza que tenga el mismo tratamientotrmico, acabado superficial y tamao que el elemento de diseo. Si esthecha de acero AISI 1040, estirado a 500 C y con acabado esmeril, lasprobetas debern ser de este mismo material preparado de igual manera.Estos ensayos brindan informacin muy til acerca del material que se deseautilizar.

Carga constante.La resistencia es una propiedad inherente del material o bien puede tambinoriginarse de su tratamiento y procesado. La resistencia de un material es unapropiedad completamente independiente de que lo someta a una carga ofuerza. De hecho, es una caracterstica del elemento an antes de que seaensamblado en una mquina, estructura o sistema.Una Carga esttica es una accin estacionaria de una fuerza o un momentoque actan sobre cierto objeto. Para que una fuerza o un momento seanestacionarios estticos deben poseer magnitud, direccin y punto (o puntos)de aplicacin que sean invariables.En esta parte se examinarn las relaciones existentes entre la resistenciade una parte y su carga esttica, para ver que pieza especfica se adecamejor a cada requisito para cumplimentar las mejores condiciones de servicio.La resistencia esttica es una magnitud o propiedad del elemento o piezaque se mide realizando ensayos en una pieza que tenga el mismo tratamientotrmico, acabado superficial y tamao que el elemento de diseo. Si esthecha de acero AISI 1040, estirado a 500 C y con acabado esmeril, lasprobetas debern ser de este mismo material preparado de igual manera.Estos ensayos brindan informacin muy til acerca del material que se deseautilizar.

Plasticidad Manifestacin: mecanismos, grandes deformacionesson posibles.Origen: estructura microscpica (deslizamiento decristales).Plasticidad local >>> redistribucin detensiones a zonas con menores tensiones. Materialesdctiles, capaces de desarrollar deformacionesgrandes.Propagacin de plasticidad: Fluencia de una parteconsiderable del objeto estructural.Caracterizacin: Lmite de fluencia, superficies defluencia, strain hardening.Factores que influyen: Procesos de carga/descarga,ritmo de carga, estados multiaxiales, temperaturasaltas.Modelos: constitutivas no lineales, cinemticaslineales

Manifestacin: mecanismos, grandes deformacionesson posibles.Origen: estructura microscpica (deslizamiento decristales).Plasticidad local >>> redistribucin detensiones a zonas con menores tensiones. Materialesdctiles, capaces de desarrollar deformacionesgrandes.Propagacin de plasticidad: Fluencia de una parteconsiderable del objeto estructural.Caracterizacin: Lmite de fluencia, superficies defluencia, strain hardening.Factores que influyen: Procesos de carga/descarga,ritmo de carga, estados multiaxiales, temperaturasaltas.Modelos: constitutivas no lineales, cinemticaslineales

Fractura

Manifestacin: Se rompe el material antes de tenerdeformaciones grandes.Origen: Defectos locales en el materialm a nivelmicroestructural.Fractura repentina en materiales frgiles: rocas,fundicin, etc.Fractura de materiales "dctiles" con defectos (fisuras,concentracin de tensiones, ranuras, etc.).En materiales dctiles puede haber rotura frgil.Propagacin de fisuras: extensin de una fisura demanera continuada.Inestabilidad de fisuras.Modo de falla: Iniciacin de superficies interiores.Separacin de la estructura en partes.Factores que influyen: bajas temperaturas, cargasdinmicas, habilidad del material para absorberenerga.Caracterizacin: Resistencia a fractura (fracturetoughness), longitud critica.Modelos: deformaciones plsticas pequeas.

FRACTURA Manifestacin: Se rompe el material antes de tenerdeformaciones grandes.Origen: Defectos locales en el materialm a nivelmicroestructural.Fractura repentina en materiales frgiles: rocas,fundicin, etc.Fractura de materiales "dctiles" con defectos (fisuras,concentracin de tensiones, ranuras, etc.).En materiales dctiles puede haber rotura frgil.Propagacin de fisuras: extensin de una fisura demanera continuada.Inestabilidad de fisuras.Modo de falla: Iniciacin de superficies interiores.Separacin de la estructura en partes.Factores que influyen: bajas temperaturas, cargasdinmicas, habilidad del material para absorberenerga.Caracterizacin: Resistencia a fractura (fracturetoughness), longitud critica.Modelos: deformaciones plsticas pequeas.

Fatiga

Manifestacin: Fractura progresiva.Causa: Estados tensionales repetidos occlicos.Falla sin aviso previo visual.Factores que influyen: concentracin detensiones, cambios abruptos de seccin,fisuras, etc.Caracterizacin: Nmero de ciclos lmite,resistencia a la fatiga.

Manifestacin: Fractura progresiva.Causa: Estados tensionales repetidos occlicos.Falla sin aviso previo visual.Factores que influyen: concentracin detensiones, cambios abruptos de seccin,fisuras, etc.Caracterizacin: Nmero de ciclos lmite,resistencia a la fatiga.

Desplazamientos instantneosOrigen: esbeltez del objeto estructural.Modo 1: Desplazamientos grandescon equilibrio estable.Modo 2: Pandeo (equilibrio inestable), falla enla forma estructural. No se consideran aqufallas por modos de pandeo, queestn dominados por la geometra y no por elmaterial.Modo 3: Vibraciones. Consecuencias:ruido, golpes entre partes que se mueven,grandes desplazamientos transitorios.Modelos: constitutivas elsticas, cinemticasno linealesReduccin de desplazamientos:modificacin de la forma, redimensionarsecciones. No influye tanto cambiar elmaterial.Factores que influyen: relacionesgeomtricas.Consecuencias: problemas operativos,colapso, inseguridad del usuario.

Origen: esbeltez del objeto estructural.Modo 1: Desplazamientos grandescon equilibrio estable.Modo 2: Pandeo (equilibrio inestable), falla enla forma estructural. No se consideran aqufallas por modos de pandeo, queestn dominados por la geometra y no por elmaterial.Modo 3: Vibraciones. Consecuencias:ruido, golpes entre partes que se mueven,grandes desplazamientos transitorios.Modelos: constitutivas elsticas, cinemticasno linealesReduccin de desplazamientos:modificacin de la forma, redimensionarsecciones. No influye tanto cambiar elmaterial.Factores que influyen: relacionesgeomtricas.Consecuencias: problemas operativos,colapso, inseguridad del usuario.

Creep Manifestacin: Desplazamientos diferidosen el tiempo.Origen: en metales y cermicos ocurreuna difusin de vacancias, con cambiode forma en los granos. Deslizamientode granos, formacin de cavidades alo largo de los bordes de granos.Causa: tensiones actuando durantetiempos largos.Factores que influyen: temperaturas,Problemas de material.

Manifestacin: Desplazamientos diferidosen el tiempo.Origen: en metales y cermicos ocurreuna difusin de vacancias, con cambiode forma en los granos. Deslizamientode granos, formacin de cavidades alo largo de los bordes de granos.Causa: tensiones actuando durantetiempos largos.Factores que influyen: temperaturas,Problemas de material.

Corrosin

Manifestacin: Prdida de material enel espesor de un elemento.Reduccin de dimensiones de unaseccin.Origen: accin qumica o ambiental.Factores que influyen: agresividaddel medio.

Manifestacin: Prdida de material enel espesor de un elemento.Reduccin de dimensiones de unaseccin.Origen: accin qumica o ambiental.Factores que influyen: agresividaddel medio.

Carga variableMuchas veces los elementos mecnicos son sometidos a cargas no estticas.Por ejemplo, una fibra particular de la superficie de un eje rotatorio, sometidoa la accin de cargas de flexin, pasa por los esfuerzos de tensin y decompresin entre cada revolucin del eje.Si este es parte de un motor elctrico que gira a 1725 rpm, la fibra esesforzada 1725 veces por minuto, lo que es un valor que evidentementeafecta al material y hace til un somero estudio para el diseo de la fibra. Esde observar que en este ejemplo se hablan de varios tipos de esfuerzos y a lavez repetidos y fluctuantes actuando sobre la fibra.El tipo de falla ms comn originado por este tipo de esfuerzos repetidos fluctuantes se denomina falla por fatiga. La cual empieza con una pequeagrieta en algn lugar especfico del material, tal cmo un cuero chavetero, un orificio, o partes menos evidentes.

Carga variableMuchas veces los elementos mecnicos son sometidos a cargas no estticas.Por ejemplo, una fibra particular de la superficie de un eje rotatorio, sometidoa la accin de cargas de flexin, pasa por los esfuerzos de tensin y decompresin entre cada revolucin del eje.Si este es parte de un motor elctrico que gira a 1725 rpm, la fibra esesforzada 1725 veces por minuto, lo que es un valor que evidentementeafecta al material y hace til un somero estudio para el diseo de la fibra. Esde observar que en este ejemplo se hablan de varios tipos de esfuerzos y a lavez repetidos y fluctuantes actuando sobre la fibra.El tipo de falla ms comn originado por este tipo de esfuerzos repetidos fluctuantes se denomina falla por fatiga. La cual empieza con una pequeagrieta en algn lugar especfico del material, tal cmo un cuero chavetero, un orificio, o partes menos evidentes.

Para determinar la resistencia a la fatiga de un material es necesario ungran nmero de pruebas debido a la naturaleza Estadstica de la fatiga. Hayun tipo de ensayo llamado de viga rotatoria en el que se aplica una cargaconstante de flexin y se registra el nmero de revoluciones de la viga quese requieren para la falla.Luego se vuelcan los resultados en un diagrama llamado S-N. Esta grficapuede trazarse en papel semilog log-log. En este tipo de ensayos sesomete a la probeta a entre 1 y 1.000 ms revoluciones para obtenerresultados. Tambin se distingue entre una regin finita y una regin infinita.El lmite entre tales regiones no puede definirse con claridad, excepto en elcaso de un material especfico, pero se localiza entre 10E6 y 10E7 ciclospara los aceros.Se han realizado estudios para comparar los resultados de los ensayos enprobetas a tensin simple y de viga rotatoria y se sabe que hay una ciertacorrelacin entre ambos. Es por eso que al ser el ensayo de tensin simplemucho ms barato es este el que se usa para obtener resultadossatisfactorios en lugar de el de viga rotatoria.

Para determinar la resistencia a la fatiga de un material es necesario ungran nmero de pruebas debido a la naturaleza Estadstica de la fatiga. Hayun tipo de ensayo llamado de viga rotatoria en el que se aplica una cargaconstante de flexin y se registra el nmero de revoluciones de la viga quese requieren para la falla.Luego se vuelcan los resultados en un diagrama llamado S-N. Esta grficapuede trazarse en papel semilog log-log. En este tipo de ensayos sesomete a la probeta a entre 1 y 1.000 ms revoluciones para obtenerresultados. Tambin se distingue entre una regin finita y una regin infinita.El lmite entre tales regiones no puede definirse con claridad, excepto en elcaso de un material especfico, pero se localiza entre 10E6 y 10E7 ciclospara los aceros.Se han realizado estudios para comparar los resultados de los ensayos enprobetas a tensin simple y de viga rotatoria y se sabe que hay una ciertacorrelacin entre ambos. Es por eso que al ser el ensayo de tensin simplemucho ms barato es este el que se usa para obtener resultadossatisfactorios en lugar de el de viga rotatoria.