Ensayo de Materiales 3

INTRODUCCINMaderaLa madera se caracteriza por ser un material fibroso y celuloso el cual se obtiene de los troncos y ramas de rboles que conforman muchos bosques.Una vez cortada y secada la madera puede ser destinada para diferentes fines como la obtencin de pulpa, de la cual se obtiene el papel[footnoteRef:1]. La elaboracin de muebles, utensilios, u objetos con acabados de madera, y por supuesto la construccin. [1: Investigacin e Ingeniera de la MaderaPublicacin delLaboratorio de Mecnica de la MaderaDivisin de Estudios de PosgradoFacultad de Ingeniera en Tecnologa de la Madera vase tambin en http://www.cic.umich.mx/documento/madera/volumen4_2.pdf]

La madera es un material ampliamente utilizado en el rea de la construccin debido a sus propiedades fsicas, mecnicas e incluso aislantes que puede ofrecer. Otra de sus ventajas es el bajo costo, sus caractersticas estticas y una resistencia relativamente alta en comparacin con su peso, por ltimo su proceso de incorporacin a la obra no requiere de grandes recursos ni uso de energa o equipos especializados.Para esta prctica es pertinente realizar un enfoque en las principales caractersticas fsico mecnicas que este material puede ofrecer para as poder conocerlo ms a fondo y que de este modo la madera sea utilizada correctamente en situaciones posteriores que requieran su aplicacin.Propiedades Mecnicas Resistencia a la traccin: se da cuando dos fuerzas de signo contrario tienden a romper la pieza, alargando su longitud y reduciendo su seccin transversal.

Resistencia a la flexin: es el trabajo impuesto a una pieza cualquiera que, descansando sobre dos apoyos, soporta un peso. Resistencia al cizallamiento o corte: es el esfuerzo que oponen las diversas molculas de una pieza a la accin de las fuerzas paralelas, que tienden a cortar la seccin transversal de la madera. Resistencia a la torsin: resistencia que opone una pieza fijada a un extremo, a la deformacin producida por un giro normal a su eje.

Resistencia al pandeo: cuando dos fuerzas se aplican longitudinalmente en sus extremos y la pieza tiende a doblarse Desgaste: las maderas sometidas a un roce o a una erosin, experimentan una prdida de materia, llamada desgaste. Deslizamiento longitudinal de las fibras: cuando una pieza estirada est sujeta por su extremo, se produce un esfuerzo que tiende a deslizar unas fibras sobre otras en sentido longitudinal. Resistencia al choque: es la resistencia que opone la madera sometida al golpe de un cuerpo duro.En la presente prctica se someter a diferentes muestras de materiales de madera a diversos ensayos que debern proporcionar una idea de las caractersticas del material con el que se est trabajando, adems de confirmar las propiedades antes mencionadas.Por otro lado estos resultados servirn de referencia en posteriores diseos y sobre todo para tener una idea ms certera de los posibles usos que se le puede adjudicar al material de donde provienen las muestras

OBJETIVOS GENERALES:Conocer el tipo de reaccin que presenta los cuerpos de prueba de madera laurel; al ser sometidos a cargas que provocaran diferentes reacciones en su estructura fsica.Verificar que ocurre con cada cuerpo y su aspecto fsico despus de ser intervenido con cargas, con el fin de conocer sus propiedades mecnicas despus de ser evaluados.

OBJETIVOS ESPECFICOS:Determinar con que carga mxima el cuerpo de prueba llega a tener una fisura en su estructura fsica y la direccin de la falla en el mismo cuerpo.Interpretar el resultado obtenido en los cuerpos de prueba, donde se realiz compresiones, tracciones paralelas y perpendiculares a las fibras; analizar el tipo de falla por la carga mxima para el corte puro y el clivaje realizado en los cuerpos de prueba.

MATERIALES:Probetas de madera de laurel de distintas medidas (9 unidades)

Probeta de ensayo a compresin perpendicular a las fibras. Dimensiones a=50mm, b=50mm, L=150mm (1 unidad)

Probeta de ensayo a compresin paralela a las fibras. Dimensiones a=50mm, b=50mm, L=150mm (1 unidad)

Probeta de ensayo a traccin paralela a las fibras. Dimensiones a=9,00mm, b=4,40mm (1 unidad)

Probeta de ensayo a traccin perpendicular a las fibras. Dimensiones a=24.65mm, b=24.50mm y a= 24.40mm, b= 24.65mm (2 unidades)

Probeta de ensayo de clivaje. Dimensiones a=75.10 b=25.90mm y a= 75.10mm, b= 24.70mm (2 unidades)

Probeta de ensayo de corte directo. Dimensiones h=39.20, b=50.00mm y a= 48.30, b= 49.80mm (2 unidades)EQUIPO: Mquina universal de 30 ton. Ap (1 unidad)

Calibrador Ap = 0.001 (1 unidad)

Deformmetro lineal Ap=0.01mm para compresin paralela; Ap=0.001mm para compresin perpendicular; Ap=0.0001mm para traccin paralela (1 unidad)

Procedencia de los materialesLa madera de laurel es muy dura y se ha empleado en Andaluca para trabajos de taracea y marquetera, tradicin artesanal rabe que ha sido heredada y mantenida en algunas zonas como el Albaicn de Granada.[footnoteRef:2] [2: ]

El rbol de laurel, incluidas sus ramas, se utiliza para ornamentacin.Es una madera medianamente liviana y blanda, con peso especfico de 0.5, de color castao oscuro, con suaves vetas, y olor desagradable. Se la utiliza para terciados, laminados, y otros.[footnoteRef:3] . Su uso est limitado debido a su desagradable olor, adems no resulta en un buen material cuando es sometido a condiciones de humedad o intemperie. [3: http://www.madereros.com/maderas/laurel.html]

PROCEDIMIENTO

Realizar una preparacin previa de los materiales y equipos con los que se va a trabajar, es decir, mantener al alcance de la mano todos los materiales que se pretende ensayar y verificar tambin el buen estado del equipo mismo con el fin de evitar retrasos en la prctica y errores en los resultados.

Realizar las debidas mediaciones de las dimensiones de cada una de las muestras con las que se pretende trabajar y llevar un registro ordenado de estas.

Establecer un mtodo para la toma de datos, y mantenerlo de acuerdo vaya avanzando la prctica o de acuerdo las necesidades de la misma o los alumnos.

Tomar la primera muestra a ensayar y colocarla cuidadosamente en la mquina universal, utilizando para ello las piezas adaptables de la mquina universal.

Una vez centrada y colocada la probeta, colocar cuidadosamente el Deformmetro sobre la muestra de madera, teniendo cuidado de fijarla firme pero cuidadosamente a la muestra para obtener lecturas precisas.

Empezar a realizar las lecturas, leyendo la deformacin en funcin de la carga o viceversa, dependiendo del mtodo de toma de datos establecido previamente.

Mantener el ritmo del ensayo hasta que se presente una falla en el material en cuestin, en ese caso realizar el respectivo registro de los resultados obtenidos y documentar el resultado mediante registro fotogrfico.

Terminado el ensayo del primer material, retirarlo cuidadosamente de la mquina universal y proseguir con la siguiente muestra y realizar el procedimiento de ensayo respetando un orden especifico es decir, compresin, traccin, clivaje, ruptura, etc.

Tablas y Datos:TABLA N 1 COMPRESION PARALELA A LAS FIBRAS EN MADERA

CARGADEFORMACIONAREAESFUERZODEFORMACION ESPECIFICA

NPPA=P/A=/LM

KgNmm10-3(mm)Mpamm/mm

1000000

22502452.50325000.986

35004905.00525001.9610

47507357.50725002.9414

510009810.00925003.9218

6125012262.501125004.9122

7150014715.001225005.8924

8175017167.501525006.8730

9200019620.001725007.8534

10225022072.501925008.8338

11250024525.002125009.8142

12275026977.5024250010.7948

13300029430.0026250011.7752

14325031882.5028250012.7556

15350034335.0030250013.7360

16375036787.5032250014.7264

17400039240.0037250015.7074

18425041692.5039250016.6878

19450044145.0041250017.6682

20475046597.5043250018.6486

21500049050.0045250019.6290

22525051502.5047250020.6094

23550053955.0049250021.5898

24575056407.5051250022.56102

25600058860.0053250023.54106

26625061312.5055250024.53110

27650063765.0058250025.51116

28675066217.5060250026.49120

29700068670.0062250027.47124

30725071122.5065250028.45130

31750073575.0070250029.43140

32788077302.8075250030.92150

TABLA N 2 COMPRESION PERPEDICULAR A LAS FIBRAS EN MADERA


NPPA=P/A=/LM

KgNmm10-3(mm)Mpamm/mm

100,000000.0

21098,101002524,760,0420.0

34304218,302002524,761,6740.0

48608436,603002524,763,3460.0

5118011575,804002524,764,5880.0

6140013734,005002524,765,44100.0

7152014911,206002524,765,91120.0

8159015597,907002524,766,18140.0

9163015990,308002524,766,33160.0

10177017363,709002524,766,88180.0

11182017854,2010002524,767,07200.0

12184018050,4011002524,767,15220.0

13187018344,7012002524,767,27240.0

14189018540,9013002524,767,34260.0

15191018737,1014002524,767,42280.0

16193018933,3015002524,767,50300.0

17196019227,6016002524,767,62320.0

18199019521,9017002524,767,73340.0

19202019816,2018002524,767,85360.0

20207020306,7019002524,768,04380.0

21211020699,1020002524,768,20400.0

22216021189,6021002524,768,39420.0

23219021483,9022002524,768,51440.0

24222021778,2023002524,768,63460.0

25224021974,4024002524,768,70480.0

26226022170,6025002524,768,78500.0

TABLA N 3 TRACCION PARALELA A LAS FIBRAS EN MADERA


NPPA=P/A=/LM

KgNPulg10-4mm10-3(mm)Mpamm/mm

1000039.6000.00

250490.5022558.8039.6012.3911.00

3100981.00902286.0039.6024.7745.00

41501471.501253175.0039.6037.1662.50

51601569.601253175.0039.6039.6462.50

TABLA N 4 TRACCION PERPENDICULAR A LAS FIBRAS EN MADERA

CARGA MXIMAAREAESFUERZO MXIMO

TIPOPPA=P/A

KgN(mm)Mpa

TRACCION PERPENDICULAR

TRACCION1451422,45602,692,360

TABLA N 5 Clivaje


TIPOPPA=P/A

KgN(mm)Mpa

CLIVAJE1101079,11900,030,568

TABLA N 6 ENSAYO CORTE DIRECTO


TIPOPPA=P/A

KgN(mm)Mpa

CORTE196019227,62182,678,809

Graficas:Grafica N 1

Grafica N 2Grafica N 3

Clculos Tpicos:Tabla N1: Compresin Paralela a las FibrasCarga P Deformacin

rea A Esfuerzo Deformacin Especfica Carga P Deformacin


rea A

Esfuerzo Deformacin Especfica Carga P Deformacin





rea A Esfuerzo Deformacin Especfica Carga P

Deformacin



rea A Esfuerzo Deformacin Especfica

Carga P Deformacin


















Carga P Deformacin





Taba N 2: Compresin Perpendicular a las fibrasCarga P Deformacin

























rea A Esfuerzo Deformacin Especfica Tabla N3: Traccin Paralela a las FibrasCarga P Deformacin




Tabla N 4: Traccin Perpendicular a las FibrasCarga Mxima Promedio= C1+C2CMP=130+160/2(Kg)CMP=145 (Kg)CMP=1422,45 (N)rea promedio=A1+A2AP=603, 93+601, 46(mm)AP=1205, 39/2(mm)AP=602, 69(mm)Esfuerzo Mximo

Tabla N5: ClivajeCarga Mxima Promedio= C1+C2CMP=120+100/2(Kg)CMP=110 (Kg)CMP=1079,10(N)rea promedio=A1+A2Ap=1945,09+1854,97(mm)Ap=3800,06/2(mm)Ap=1900,03(mm)Esfuerzo Mximo

Tabla N6: Ensayo Corte DirectoCarga Mxima Promedio= C1+C2CMP=2190+2050/2(Kg)CMP=2120 (Kg)CMP=19227,60(N)rea promedio=A1+A2Ap=1960+2405,34(mm)Ap=4365,34/2(mm)Ap=2182,67(mm)Esfuerzo Mximo

Anexos:

Fig. 1 Deformmetro utilizado para medir las deformaciones en madera.

Fig. 2 Probeta utilizada para el ensayo de compresin paralela a las fibras

Fig. 3 Probeta utilizada en el ensayo de clivaje en madera

Fig. 4 Probeta con una evidente deformacin despus de ser ensayada en una prueba de clivaje

Fig. 5 Probeta con una evidente deformacin despus del ensayo de clivaje

Fig. 6 Probeta con deformacin despus del ensayo de compresin paralelo a las fibras.CONCLUSIONES:

Luego de haber realizado la prctica, se puede concluir que la madera a pesar de parecer un material simple puede presentar muchas propiedades que pueden ser tiles o no dependiendo del uso que se les pretenda dar.

Varias de las muestras cumplieron con las caractersticas presentadas anteriormente en la introduccin del presente informe, es decir, traccin, compresin, resistencia al corte y cizallamiento.

Mediante la prctica se pudo conocer de primera mano estas caractersticas fsico-mecnicas, a la vez que se pudo obtener informacin valiosa sobre la muestra del material con el que se estaba trabajando, como por ejemplo: la madera presenta poca resistencia a la compresin sobre todo si esta se hace de manera perpendicular a la disposicin de sus fibras, observndose as que el material ceda sin problemas y comprima sus fibras

De acuerdo con lo anterior se puede decir que el material, en caso de ser usado de tal manera que los esfuerzos recaen de manera perpendicular a las fibras de la madera de la cual se tomaron la muestra, sta presentar problemas a futuro y poca resistencia ante grandes esfuerzos lo cual incidir en una falla de la estructura.

Por otro lado la compresin de manera perpendicular a las fibras, en lugar de simplemente hundirse la muestra, presento una mejor resistencia ante esfuerzos de compresin. Lo cual puede resultar algo positivo ya que se debe tomar en cuenta la poca masa de la madera.

Redactado por: Liliana Martnez

En la prctica realizada analizamos las deformaciones q se pueden dar en la madera con diferentes esfuerzos sobre ella, tanto con esfuerzos de compresin como tambin de traccin paralelos y perpendiculares a las fibras, hasta q la probeta se deformo.

Tambin se analizaron las grficas de los diferentes esfuerzos en funcin de las deformaciones unitarias y con ellas determinar las propiedades mecnicas de la especie en madera (Laurel).Redactado por: Carlos Viamagua

De la prctica realizada concluimos acerca de las fallas ocurridas en los cuerpos, ya que, al realizar una compresin paralelas a las fibras de la madera la fisura obtenida es de igual direccin, y la carga que se aplica es mayor en comparacin a la aplicad en la compresin perpendicular a las fibras. El motivo por el cual existe una mayor resistencia a la carga en el caso de ser paralelo a las fibras, es porque al tener una misma direccin las fibras y la fisura; hace que se aplique una fuerza mucho mayor para que haya tal falla en el cuerpo de prueba. En el caso de las fallas cuando son perpendiculares a las fibras, la carga que se aplica es menor a las paralelas porque se aplican fuerzas contrarias a las direcciones de las fibras.Redactado por: Enrique Espn

RECOMENDACIONES:

Dentro de las recomendaciones se puede apuntar el mantener siempre el rea de trabajo limpio, al igual que mantener las mquinas de ensayo en buenas condiciones.

Es muy importante destacar que el uso del Deformmetro debe ser el ms delicado y correcto ya que es un instrumento de precisin y muy delicado que mide deformaciones mnimas por lo que una mala manipulacin del mismo puede incurrir en un margen de error significativo alejando los resultados de la realidad y convirtiendo todo en una prdida de tiempo.

Al ser el momento de la toma de datos una etapa de la prctica de demasiada importancia, se recomienda realizar las lecturas lo ms concentrado posible, evitando distracciones y preparando previamente el ambiente para evitar las mismas ya que no se puede gozar de una cantidad ilimitada de muestras en caso de fallar en las lecturas.

Redactado por: Liliana Martnez

Una vez realizada la presente prctica podemos recomendar que hay que tomar muy en cuenta la ubicacin en la cual se coloca el cuerpo de prueba, de manera especfica en este caso la madera, ya que de esto depende la resistencia que se tenga a las cargas, las cuales tienen mayor resistencia cuando las cargas son paralelas, y menos resistencia cuando son perpendiculares.

Como otra recomendacin se puede decir que conocer de manera clara la compresin que se aplica a la madera, nos ayudara a saber cmo esta se comporta, es por ello que tenemos la paralela y la perpendicular, adems se debe conocer tambin la respectiva presin de la fuerza que trata de comprimirlos.

Finalmente se recomienda verificar que la maquina se encuentre totalmente encerada, previa a ser utilizada, para tener los resultados esperados, as como tambin para conocer los resultados que se obtienen de la compresin, traccin, corte y clivaje en madera. Sin dejar de lado tambin la importancia de la colocacin del Deformmetro lineal, ya que debe estar colocada de la manera correcta puesto que es este instrumento aquel que mide la deformacin existente en el cuerpo de prueba.Redactado por: Enrique Espn

Para las siguientes practicas se recomienda tener mejor apreciacin de las lecturas tomadas en el ensayo para evitar confusiones en el clculo de las deformaciones ya q son muy importantes para la realizacin de las grficas.

Tambin recomiendo una mejor explicacin acerca de la realizacin de las grficas y el anlisis de las grficas requeridas para la prctica para llegar a una mejor conclusin acerca de las propiedades de las maderas.Redactado por: Carlos Viamagua

BIBLIOGRAFA:Gilbert, V; Lascano, R; Martin. Trabajos en Madera, 1997, Primera edicin, Ediciones Paramn S.A, Espaa, 1997. Ms informacin en el siguiente linkhttp://issuu.com/profesionalsanitario/docs/manual_de_construccion_en_madera/16

madereros.com. 2000.http://www.madereros.com/maderas/laurel.html

La Maderahttp://tecno.upc.es/c6/FustaExteriors/TipuesFustes.htm

Investigacin e Ingeniera de la MaderaPublicacin del Laboratorio de Mecnica de la Madera (2008)http://www.cic.umich.mx/documento/madera/volumen4_2.pdf

Snchez Carrillo, 20011, ENSAYOS DE COMPRESION.http://sanchez-carrillo.blogspot.com/p/ensayos-de-compresion.html

ClivajeEs la causa principal de los fallos catastrficos de las mquinas y estructuras; es la alta velocidad de propagacin de la grieta.Fractura frgil:Baja.- Se denomina baja cuando hay nula absorcin de energa en la fractura.Alta.- Se conoce como alta segn a la velocidad de crecimiento de la grieta.La naturaleza del clivaje responde a una fractura superficial compuesta por planos, caras muy pulidas.La grieta esencialmente plana y se desarrolla prximo a la normal del eje de la tensin solitante, pero cambia su orientacin ligeramente cuando cruza una frontera de grano, por la diferente orientacin de los granos adyacentes.Se observan bordes torsionados que producen grietas paralelas y pequeas (escalones) y tienen formas de rio.Los escalones de clivaje se pueden formar en la interseccin de la grieta de clivaje y una dislocacin tornillo.Otra caracterstica observada en acero clivado es la forma de las leguas, que se forman por fractura local a lo largo de las intercaras de una macla.Esto ocurre como resultado de la alta velocidad a la que se propagan las grietas de clivaje (del orden de la del sonido). Se produce asi una velocidad de deformacin local que es demasiado alta para proveer toda la acomodacin requerida y as forma las maclas justo delante del fondo o grieta que avanza.Tienen alta velocidad de crecimiento, baja energa requerida para formar la fractura frgil. Son los esfuerzos axiales los que causan las roturas por separacin normal de los planos cristalinos que se fracturan.

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