Universidad nacional del altiplano puno

INSPECCIÓN VISUAL

La inspección visual es la técnica más antigua entre los Ensayos No Destructivos, y también la más usada por su versatilidad y su bajo costo.En ella se emplea como instrumento principal, el ojo humano, el cual es complementado frecuentemente con instrumentos de magnificación, iluminación  y medición.Esta técnica es, y ha sido siempre un complemento para todos los demás Ensayos No Destructivos, ya que menudo la evaluación final se hace por medio de una inspección visual. No se requiere de un gran entrenamiento para realizar una inspección visual correcta, pero los resultados dependerán en buena parte de la experiencia del inspector, y de los conocimientos que éste tenga respecto a la operación, los materiales y demás aspectos influyentes en los mecanismos de falla que el objeto pueda presentar.Aunque no es regla general, algunas normas como las ASME y las AWS, exigen una calificación y certificación del personal que realiza la prueba de Inspección Visual, en donde se tienen muy en cuenta las horas de experiencia del individuo a certificar y la agudeza visual (corregida o natural) que éste pueda certificar.Dentro de las normas de certificación de personal que involucran este ensayo se encuentran la ISO-9712 y la ANSI/ASNT CP-189. Según los instrumentos que se utilicen como ayuda a la visión, y la distancia (o el acceso) que se tenga entre el inspector y el objeto de estudio, la Inspección Visual se puede dividir en dos grupos:

•    Inspección Visual Directa •    Inspección Visual Remota 

En la primera, la inspección se hace a una distancia corta del objeto, aprovechando al máximo la capacidad visual natural del inspector. Se usan lentes de aumento, microscopios, lámparas o linternas, y con frecuencia se emplean instrumentos de medición como calibradores, micrómetros y galgas para medir y clasificar las condiciones encontradas. 

La inspección visual remota se utiliza en aquellos casos en que no se tiene acceso directo a los componentes a inspeccionar, o en aquellos componentes en los cuales, por su diseño, es muy difícil ganar acceso a sus cavidades internas.Este tipo de inspección es muy usada en la industria para verificar el estado interno de los motores recíprocos, las turbinas estacionarias, compresores, tuberías de calderas, intercambiadores de calor, soldaduras internas, tanques y válvulas entre otros.En la industria aeronáutica la inspección visual remota es muy usada para la inspección interna de los motores a reacción. Mediante esta inspección se puede diagnosticar el estado de las cámaras de combustión, las etapas de compresión y las etapas de turbina, sin realizar grandes destapes o desensambles.

Se utilizan boroscópios rígidos o flexibles, videoscópios y fibroscópios (fibra óptica), con los cuales, mediante una sonda adaptada a una cámara digital, se puede llegar a la mayoría de las cavidades internas y lugares inaccesibles para el inspector.En el mercado se pueden encontrar equipos con sondas de diferentes diámetros y diferentes longitudes, según la aplicación, y con grabación de video y fotografía digital, lo cual permite guardar un registro de cada inspección realizada.

TIPOS DE ENSAYO PÁGINA 1

Universidad nacional del altiplano puno

LÍQUIDOS PENETRANTES

La inspección por líquidos penetrantes es un tipo de ensayo no destructivo que se utiliza para detectar e identificar discontinuidades presentes en la superficie de los materiales examinados. Generalmente se emplea en aleaciones no ferrosas, aunque también se puede utilizar para la inspección de materiales ferrosos cuando la inspección por partículas magnéticas es difícil de aplicar. En algunos casos se puede utilizar en materiales no metálicos. El procedimiento consiste en aplicar un líquido coloreado o fluorescente a la superficie en estudio, el cual penetra en cualquier discontinuidad que pudiera existir debido al fenómeno decapilaridad. Después de un determinado tiempo se elimina el exceso de líquido y se aplica un revelador, el cual absorbe el líquido que ha penetrado en las discontinuidades y sobre la capa del revelador se delinea el contorno de éstas.

Las aplicaciones de esta técnica son amplias, y van desde la inspección de piezas críticas como son los componentes aeronáuticoshasta los cerámicos como las vajillas de uso doméstico. Se pueden inspeccionar materiales metálicos, cerámicos vidriados, plásticos,porcelanas, recubrimientos electroquímicos, entre otros. Una de las desventajas que presenta este método es que sólo es aplicable a defectos superficiales y a materiales no porosos.

TIPOS DE LÍQUIDOS PENETRANTESSegún el color

Penetrantes coloreados: Se inspeccionan a simple vista. Solamente hay que contar con una buena fuente de luz blanca. Tienen menos sensibilidad.

Penetrantes fluorescentes: Se inspeccionan con la ayuda de una lámpara de luz ultravioleta (luz negra). Sin ésta son invisibles a la vista. Tienen mayor sensibilidad.

Según la solubilidad

Penetrantes lavables con agua o autoemulsificables: Para su limpieza y remoción de excesos simplemente se usa agua. Resultan muy económicos de utilizar.

Penetrantes postemulsificables: No son solubles en agua. Para la remoción de los excesos superficiales se utiliza un emulsificador que crea una capa superficial que se remueve con agua. Es el método con el mayor sensibilidad se obtiene y en el que mayor dominio de cada una de las etapas tiene el operador. Existen dos tipos de emulsificadores: los hidrofílicos, de base acuosa, que se utilizan en solución de agua, en una saturación determinada por las necesidades del caso; y lipofílicos, de base aceite, que se utilizan tal como los entrega el fabricante.

Penetrantes eliminables con disolvente: Tampoco son solubles en agua. Para su remoción se utiliza un disolvente no acuoso, denominado «eliminador». Son muy prácticos de utilizar ya que el solvente generalmente se presenta en aerosol.

La inspección por ultrasonido se define como un procedimiento de inspección no destructivo de tipo mecánico, y su funcionamiento se basa en la impedancia acústica, la que se manifiesta como el producto de la velocidad máxima de propagación del sonido y la densidad del material. Cuando se inventó este procedimiento, se medía la disminución de intensidad de energía acústica cuando se hacían viajar ondas supersónicas en un material, requiriéndose el empleo de un emisor y unreceptor. Actualmente se utiliza un único aparato que funciona como emisor y receptor, basándose en la propiedad característica del sonido de reflejarse al alcanzar una interfase acústica.

Los equipos de ultrasonido que se utilizan actualmente permiten detectar discontinuidades superficiales, subsuperficiales e internas, dependiendo del tipo de palpador utilizado y de las frecuencias que se seleccionen dentro de un rango que va desde 0.25 hasta 25 MHz. Las ondas ultrasónicas son generadas por un cristal o un cerámico piezoeléctrico denominado transductor y

TIPOS DE ENSAYO PÁGINA 2

Universidad nacional del altiplano puno

que tiene la propiedad de transformar la energía eléctrica en energía mecánica y viceversa. Al ser excitado eléctricamente el transductor vibra a altas frecuencias generando ultrasonido. Las vibraciones generadas son recibidas por el material que se va a inspeccionar, y durante el trayecto la intensidad de la energía sónica se atenúa exponencialmente con la distancia del recorrido. Al alcanzar la frontera del material, el haz sónico es reflejado, y se recibe el eco por otro (o el mismo) transductor. Su señal es filtrada e incrementada para ser enviada a un osciloscopio de rayos catódicos.

INSPECCIÓN POR PARTÍCULAS MAGNÉTICAS

La inspección por partículas magnéticas es un tipo de ensayo no destructivo que permite detectar discontinuidades superficiales y subsuperficiales en materialesferromagnéticos.

BASE FÍSICA

El principio de este método consiste en que cuando se induce un campo magnético en un material ferromagnético, se forman distorsiones en este campo si el material presenta una zona en la que existen discontinuidades perpendiculares a las líneas del campo magnetizables, por lo que éstas se deforman o se producen polos. Estas distorsiones o polos atraen a las partículas magnetizables que son aplicadas en forma de polvo o suspensión en la superficie a examinar y por acumulación producen las indicaciones que se observan visualmente de forma directa o empleando luz ultravioleta. Sin embargo los defectos que son paralelos a las líneas del campo magnético no se aprecian, puesto que apenas distorsionan las líneas del campo magnético.

USOSe utiliza cuando se requiere una inspección más rápida que la que se logra empleando líquidos penetrantes. Existen 32 variantes del método, y cada una sirve para diferentes aplicaciones y niveles de sensibilidad.Este método se utiliza en materiales ferromagnéticos como el hierro, el cobalto y el níquel. Debido a su baja permeabilidad magnética, no se aplica ni en los materialesparamagnéticos (como el aluminio, el titanio o el platino) ni en los diamagnéticos (como el cobre, la plata, el estaño o el zinc).Los defectos que se pueden detectar son únicamente aquellos que están en la superficie o a poca profundidad. Cuanto menor sea el tamaño del defecto, menor será la profundidad a la que podrá ser detectado.

CAMPO MAGNÉTICO

El campo magnético se puede generar mediante un imán permanente, un electroimán, una bobina o la circulación de intensidad eléctrica sobre la pieza. El imán permanente se suele utilizar poco debido a que solamente se pueden conseguir con campos magnéticos débiles.

En una pieza alargada, la magnetización mediante bobina genera un campo magnético longitudinal, por lo que muestra defectos transversales. En cambio, una corriente eléctrica entre los extremos de la pieza genera un campo transversal, por lo que detecta defectos longitudinales.

TAMAÑO, FORMA Y APLICACIÓN DE LAS PARTÍCULAS

Las partículas magnétizables deben ser de pequeño tamaño para que tengan buena resolución, es decir, para que detecten defectos pequeños o profundos. Esto se debe a que cuanto mayor sea el tamaño de la partícula, mayor será el campo necesario para girarla. Sin embargo, no deben ser demasiado pequeñas para que no se acumulen en las irregularidades de la superficie, lo que ocasionaría lecturas erróneas. Por ello, lo habitual es combinar en mismo ensayo partículas pequeñas (de entre 1  mμ  y 60  mμ ) y grandes (desde 60  mμ  hasta 150  mμ ).

TIPOS DE ENSAYO PÁGINA 3

Universidad nacional del altiplano puno

Como ya se ha dicho, las partículas magnétizables se pueden aplicar en forma de polvo o en suspensión en un líquido. En este último caso, el líquido empleado puede ser: querosene,agua o aceite, entre otros.

INSPECCIÓN POR RADIOGRAFÍAS

RAYOS XLos rayos X son radiaciones electromagnéticas que se propagan a la velocidad de la luz (300.000 km s-1), aunque tienen menor longitud de onda, mayor energía y más penetración. Estos rayos no sufren desviación alguna por efecto de campos magnéticos o eléctricos (no son partículas cargadas, ni sus espines están orientados); se propagan por tanto en línea recta, excitan la fosforescencia e impresionan placas fotográficas. La principal característica de los rayos X es que atraviesan los cuerpos opacos sin reflejarse ni refractarse, siendo absorbidos en mayor o menor grado según el espesor y la densidad del material, y la longitud de onda de la radiación. Alcanzan así a impresionar una película o placa fotográfica, situada en el lado opuesto del material. Los defectos de los materiales como grietas, bolsas, inclusiones, etc. de distintas densidades, absorben las radiaciones en distinta proporción que el material base, de forma que estas diferencias generan detalles de contraste claro-oscuro en la placa fotográfica colocada detrás de la pieza. Esto es lo que permite identificar defectos en la inspección de una soldadura por radiografía. Para facilitar la labor se usan colecciones de radiografías patrón, en las cuales los defectos están claramente identificados para unas condiciones dadas de tipo de material y tipo de soldadura

ESQUEMA DEL APARATO RADIOGRÁFICO

DEFECTOS DETECTABLES La norma UNE 14011 describe los defectos detectables con los rayos X sobre las uniones soldadas. Los defectos más fácilmente detectables son aquellos cuya máxima dimensión está orientada en la dirección de propagación de los rayos X. Son difícilmente detectables los defectos de poco espesor, aunque sean muy extensos, dispuestos perpendicularmente a la dirección de las radiaciones. Por este motivo el objeto debe ser examinado en distintas direcciones.

TIPOS DE ENSAYO PÁGINA 4

Universidad nacional del altiplano puno

Los defectos detectables en las soldaduras son los siguientes: Cavidades y porosidades (sopladuras) Inclusiones sólidas (escorias) Fisuras o microgrietas Falta de penetración Falta de fusión (despego) Mordeduras Exceso de penetración (descuelgue) A continuación se describe cada uno y se muestra un ejemplo de cómo se observan en las radiografías.

ENSAYO DE TRACCIÓN

El ensayo de tracción o ensayo a la tensión de un material consiste en someter a una probeta normalizada a un esfuerzo axial de tracción creciente hasta que se produce la rotura de la probeta. Este ensayo mide la resistencia de un material a una fuerza estática o aplicada

TIPOS DE ENSAYO PÁGINA 5

Universidad nacional del altiplano puno

lentamente. Las velocidades de deformación en un ensayo de tensión suelen ser muy pequeñas ( =ε 10–4 a 10–2 s–1).Máquina para ensayo de tracción por computadora.

En un ensayo de tracción pueden determinarse diversas características de los materiales elásticos:

Módulo de elasticidad o Módulo de Young, que cuantifica la proporcionalidad anterior. Es el resultado de dividir la tensión por la deformación unitaria, dentro de la región elástica de un diagrama esfuerzo-deformación.

Coeficiente de Poisson, que cuantifica la razón entre el alargamiento longitudinal y el acortamiento de las longitudes transversales a la dirección de la fuerza.

Límite de proporcionalidad: valor de la tensión por debajo de la cual el alargamiento es proporcional a la carga aplicada.

Límite de fluencia o límite elástico aparente: valor de la tensión que soporta la probeta en el momento de producirse el fenómeno de la cedencia o fluencia. Este fenómeno tiene lugar en la zona de transición entre las deformaciones elásticas y plásticas y se caracteriza por un rápido incremento de la deformación sin aumento apreciable de la carga aplicada.

Límite elástico (límite elástico convencional o práctico): valor de la tensión a la que se produce un alargamiento prefijado de antemano (0,2%, 0,1%, etc.) en función del extensómetro empleado. Es la máxima tensión aplicable sin que se produzcan deformaciones permanentes en el material.

Carga de rotura o resistencia a tracción: carga máxima resistida por la probeta dividida por la sección inicial de la probeta.

Alargamiento de rotura: incremento de longitud que ha sufrido la probeta. Se mide entre dos puntos cuya posición está normalizada y se expresa en tanto por ciento.

Estricción: es la reducción de la sección que se produce en la zona de la rotura.

Normalmente, el límite de proporcionalidad no suele determinarse ya que carece de interés para los cálculos. Tampoco se calcula el Módulo de Young, ya que éste es característico del material; así, todos los aceros tienen el mismo módulo de elasticidad aunque sus resistencias puedan ser muy diferentes.

Probeta de cobre durante el ensayo de tracción. 

Probeta de cobre fracturada después del ensayo de tracción.

TIPOS DE ENSAYO PÁGINA 6

Universidad nacional del altiplano puno

Curva tensión-deformación[editar]

Diagrama de tensión–deformación típico de un acero de bajo límite de fluencia.

En el ensayo se mide la deformación (alargamiento) de la probeta entre dos puntos fijos de la misma a medida que se incrementa la carga aplicada, y se representa gráficamente en función de la tensión (carga aplicada dividida por la sección de la probeta). En general, la curva tensión-deformación así obtenida presenta cuatro zonas diferenciadas:

1. Deformaciones elásticas: Las deformaciones se reparten a lo largo de la probeta, son de pequeña magnitud y, si se retirara la carga aplicada, la probeta recuperaría su forma inicial. El coeficiente de proporcionalidad entre la tensión y la deformación se denomina módulo de elasticidad o de Young y es característico del material. Así, todos los aceros tienen el mismo módulo de elasticidad aunque sus resistencias puedan ser muy diferentes. La tensión más elevada que se alcanza en esta región se denomina límite de fluencia y es el que marca la aparición de este fenómeno. Pueden existir dos zonas de deformación elástica, la primera recta y la segunda curva, siendo el límite de proporcionalidad el valor de la tensión que marca la transición entre ambas. Generalmente, este último valor carece de interés práctico y se define entonces un límite elástico (convencional o práctico) como aquél para el que se produce un alargamiento prefijado de antemano (0,2%, 0,1%, etc.). Se obtiene trazando una recta paralela al tramo proporcional (recto) con una deformación inicial igual a la convencional.

2. Fluencia o cedencia. Es la deformación brusca de la probeta sin incremento de la carga aplicada. El fenómeno de fluencia se da cuando las impurezas o los elementos de aleación bloquean las dislocaciones de la red cristalina impidiendo su deslizamiento, mecanismo mediante el cual el material se deforma plásticamente. Alcanzado el límite de fluencia se logra liberar las dislocaciones produciéndose la deformación bruscamente. La deformación en este caso también se distribuye uniformemente a lo largo de la probeta pero concentrándose en las zonas en las que se ha logrado liberar las dislocaciones (bandas de Lüders). No todos los materiales presentan este fenómeno, en cuyo caso la transición entre la deformación elástica y plástica del material no se aprecia de forma clara.

TIPOS DE ENSAYO PÁGINA 7

Universidad nacional del altiplano puno

3. Deformaciones plásticas: si se retira la carga aplicada en dicha zona, la probeta recupera sólo parcialmente su forma quedando deformada permanentemente. Las deformaciones en esta región son más acusadas que en la zona elástica.

4. Estricción. Llegado un punto del ensayo, las deformaciones se concentran en la parte central de la probeta apreciándose una acusada reducción de la sección de la probeta, momento a partir del cual las deformaciones continuarán acumulándose hasta la rotura de la probeta por esa zona. La estricción es la responsable del descenso de la curva tensión-deformación; realmente las tensiones no disminuyen hasta la rotura, sucede que lo que se representa es el cociente de la fuerza aplicada (creciente hasta el comienzo de la estricción) entre la sección inicial: cuando se produce la estricción la sección disminuye (y por tanto también la fuerza necesaria), disminución de sección que no se tiene en cuenta en la representación gráfica. Los materiales frágiles no sufren estricción ni deformaciones plásticas significativas, rompiéndose la probeta de forma brusca. Terminado el ensayo se determina la carga de rotura, carga última o resistencia a la tracción: la máxima resistida por la probeta dividida por su sección inicial, el alargamiento en (%) y la estricción en la zona de la rotura.

Otras características que pueden caracterizarse mediante el ensayo de tracción son la resiliencia y la tenacidad, que son, respectivamente, las energías elástica y total absorbida y que vienen representadas por el área comprendida bajo la curva tensión-deformación hasta el límite elástico en el primer caso y hasta la rotura en el segundo.

ENSAYO DE CIZALLAMIENTO

Aparte de cargas uniaxiales de tracción, los elementos de sujeción se encuentran sometidos en la práctica a cargas de cizallamiento que pueden causar una rápida rotura de la unión.Por ello hay que realizar ensayos de cizallamiento en piezas unidas o probetas.Tomemos por ejemplo las uniones remachadas, en cuyo caso especial la inducción precisa de la carga es de suma importancia, para que la carga por cizallamiento no sea influenciada por otras fuerzas colaterales que influyan negativamente sobre los resultados del ensayo.Zwick especifica con sus clientes la aplicación concreta para la fijación adecuada de la probeta o del componente e incluso la fabrica individualmente. Estos dispositivos de ensayo pueden ser simples o muy complejos, pero siempre cumplen con su objetivo.

ENSAYO DE COMPRESIÓN

TIPOS DE ENSAYO PÁGINA 8

Universidad nacional del altiplano puno

El ensayo de compresión se realiza para determinar las propiedades de un material frente a una solicitación axial negativa. Solicitación que pretende comprimir la probeta de ensayoEl fin del ensayo de compresión puede ser determinar las propiedades de un material o el comportamiento de un componente o sistema completo frente a una solicitación externa.Determinación de las propiedades del material: ejemplo: norma EN 196-1 resistencia mecánica de cementos y morteros. Se busca obtener valores “absolutos” de resistencia del cemento, de forma que se puedan clasificar y comparar.En esta normativa se describe todo el proceso de ensayo de forma que su preparación, curado y proporción de componentes no pongan en compromiso la comparación de resultados entre diferentes fábricas y países.Las probetas se preparan mediante la mezcla controlada del cemento, junto con los áridos y el agua en composición, cantidades y con un procedimiento muy detallado. Las propiedades mecánicas del cemento determinadas en el ensayo de compresión según EN 196-1 dependen directamente del proceso de preparación de probeta, su curación y por supuesto de la máquina de ensayo y el procedimiento de ensayo de compresión.Comportamiento del elemento a ensayar: en este caso, el objetivo está orientado principalmente a la determinación de los límites de trabajo del elemento en cuestión: fuerza máxima, deformación a rotura, inicio de grieta, etc.

Estos valores permitirán verificar que los diseños realizados teóricamente se corresponden con los valores empíricos obtenidos en una simulación real de trabajo.Para que el ensayo se realice de forma precisa y repetitiva, se necesita una máquina de ensayo que garantice que tanto las mediciones como el control, como su comportamiento son por lo menos como lo requiere la norma.Por último, es necesario disponer de un software de ensayo de materiales capaz de permitir al usuario configurar el ensayo, realizar los cálculos acorde a la normativa en cuestión, representar gráficas y analizar valores.Existe numerosa normativa internacional que define con detalle los parámetros del ensayo, requisitos de la máquina de ensayo, cálculos a realizar sobre los valores obtenidos en el ensayo de tracción, etc.En función del tipo de material, su proceso de fabricación, aplicación y condiciones de trabajo, existe una normativa concreta

EN 196-1 : resistencia mecánica de cementos y morteros ASTM C109: Resistencia a compresión de morteros de cemento con probetas de 2” ASTM C349: Resistencia a compresión de morteros de cemento usando prismas partidos a flexión ISO 679 : Determinación de la resistencia del cemento EN 12390-3: Resistencia a compresión del hormigón EN 12390-4: Características de la máquina de ensayo para determinación de resistencia del

hormigón ISO 4012: Determinación de resistencia del hormigón a compresión ASTM C39: Determinación de la resistencia en ensayo de compresión de probetas cilíndricas de

hormigón ASTM E-9 : Ensayo de compresión sobre materiales metálicos ASTM D-695: ensayo de compresión sobre plásticos

Dependiendo el tipo de material y sobre todo la carga máxima del ensayo se pueden emplear los siguientes tipos de máquinas de ensayo de materiales de IBERTEST para realizar el ensayo de tracción:

TIPOS DE ENSAYO PÁGINA 9

Universidad nacional del altiplano puno

Compresión sobre aluminio

ENSAYO DE FLEXIÓN

Si las fuerzas actúan sobre una pieza de material de tal manera que tiendan a inducir esfuerzos compresivos sobre una parte de una sección transversal de la pieza y los esfuerzos tensivos sobre la parte restante, se dice que la pieza está en flexión. La ilustración común de la acción flexionante es una viga afectada por cargas transversales; la flexión puede también causarse por momentos o pares tales como, por ejemplo, los que pueden resultar de cargas excéntricas paralelas al eje longitudinal de una pieza. Las estructuras y máquinas en servicio, la flexión puede ir acompañada del esfuerzo directo, el corte transversal, o el corte por torsión. Por conveniencia, sin embargo, los esfuerzos flexionantes pueden considerarse separadamente y en los ensayos para determinar el comportamiento de los materiales en flexión; la a tensión usualmente se limita a las vigas.

Fallas por flexión.

La falla puede ocurrir en las vigas debido a una de varias causas, de las cuales se ofrece una lista a continuación. Aunque estos modos de falla se exponen primariamente con referencia a las vigas de material dúctil, en sus aspectos generales son aplicables a cualquier material.

La viga puede fallar por cedencia de las fibras extremas. Cuando el punto de cedencia es alcanzado en las fibras extremas, la deflexión de la viga aumenta más rápidamente con respecto a un incremento de carga; y si la viga tiene una sección gruesa y fuerte o está firmemente empotrada de tal modo que no pueda torcerce o flambearse, la falla se verifica con un pandeo gradual que finalmente se torna tan grande que la utilidad de la viga como miembro sustentante queda destruida,

En una viga de largo claro, las fibras en compresión actúan de manera similar a aquellas en compresión de una columna, y la falla puede tener lugar por flambeo. El flambeo, el cual generalmente ocurre en dirección lateral, puede deberse ya sea a la causa primaria o secundaria de la falla. En una viga en la cual el esfuerzo flexionante excesivo sea la causa primaria de la falla y en la cual la viga no esté firmemente sostenida contra el flambeo lateral, el sobreesfuerzo puede ser rápidamente seguido por el colapso de la viga debido al flambeo lateral, ya que la estabilidad lateral de la viga es considerablemente disminuida si sus fibras extremas son esforzadas hasta el punto de cedencia. El flambeo lateral puede ser una causa primaria de la falla de la viga, caso en el cual el esfuerzo en las fibras no alcanza la resistencia hasta el punto de cedencia del material antes de que el flambeo ocurra. El flambeo frecuentemente limita la resistencia de las vigas angostas.

La falla de los miembros de alma delgada, como una vigueta, puede ocurrir debido a los esfuerzos excesivos en el alma o por el flambeo del alma bajo los esfuerzos compresivos

TIPOS DE ENSAYO PÁGINA 10

Universidad nacional del altiplano puno

diagonales que siempre acompañan a los esfuerzos cortantes. Si el esfuerzo cortante en el alma alcanza un valor tan alto como en de la resistencia has el punto de cedencia del material en corte, la falla de la viga puede esperarse y la manera de la falla probablemente derivará de alguna acción de flambeo o torsión secundaria. El esfuerzo compresivo ordinario que siempre acompaña al cortante puede alcanzar un valor tan alto que el flambeo del alma de la viga constituya una causa primaria de la falla. El peligro de la falla en el alma como una causa primaria de la falla de la viga existente, en general, solamente para las vigas cortas con alma delgada.

En aquellas partes de vigas adyacentes a los datos de apoyo que transmiten las cargas concéntricas o las reacciones las vigas, pueden establecer esfuerzos compresivos altos, y en las vigas I o canales el esfuerzo local en aquella parte del alma más cercana a un lado de apoyo puede tornarse excesivo. Si este esfuerzo local excede la resistencia contra el punto de cedencia del material en la unión del alma y el patín, la viga puede fallar primariamente debido a la cedencia de la parte sobrefatigada.

La falla de las vigas de material quebradizo como el hierro fundido y el concreto simple siempre ocurre por ruptura súbita. Sin embargo cuando simple siempre ocurre por ruptura súbita. Sin embargo cuando se acerca al momento de la falla, el eje neutro se desplaza hacia el canto en la compresión y tiende así a reforzar la viga, la falla finalmente ocurre en las fibras tensadas porque la resistencia a la tensión de estos materiales es únicamente una fracción de la resistencia y a la compresión es de aproximadamente 25% para el hierro fundido y 10% para el concreto.

Estas son algunas maquinas utilizadas en los ensayos de flexión cuentan con modalidades de control para ensayos bajo carga de ensayo constante, velocidad constante, mantenimiento de la carga, mantenimiento del desplazamiento, etc. En pantalla se muestran los datos y curva del ensayo. Los datos se almacenan y administran como base de datos. Se pueden conectar a una red. 

Aparatos para ensayos de flexiónLos principales requerimientos de los bloques de apoyo y carga para ensayos de vigas son los siguientes:

1. Deben tener una forma tal que permita el uso de un claro de largo definido y conocido.2. Las áreas de contacto con el material bajo ensayo deben ser tales que las concentraciones de

esfuerzo indebidamente altas (las cuales pueden causar aplastamiento localizado alrededor de las áreas de apoyo) no ocurran.

3. Debe haber margen para el ajuste longitudinal de la posición de los apoyos de modo que la restricción longitudinal no pueda desarrollarse a medida que la carga progrese.

4. Debe haber margen para algún ajuste lateral rotativo para acomodar las vigas que estén ligeramente torcidas de uno al otro extremo, de modo que no se inducirán esfuerzos (cargas) torsionantes.

5. El arreglo de las partes debe ser estable bajo carga.

ENSAYO DE DUREZA BRINELL

Este ensayo consiste en oprimir una bola de acero endurecido contra una probeta. De acuerdo con las especificaciones de la ASTM (ASTM E 10), las estipulaciones de las cuales se siguen aquí, se

TIPOS DE ENSAYO PÁGINA 11

Universidad nacional del altiplano puno

acostumbra usar una bola de 10 mm y una carga de 3000 Kg, para metales duros, 1500Kg para metales de dureza intermedia y 500 Kg para materiales suaves.Hay disponibles varios tipos de máquinas para hacer este ensayo; pueden definir en cuanto a : el método de aplicación de la carga ( presión de aceite, tornillo propulsado por engranes, pesas con palanca),método de operación (manual, fuerza motriz), método de medición de la carga (pistón con pesas y calibrador bourdon, dinamómetro, pesas con palanca ), y tamaño ( grande y pequeño).Este tipo de ensayo puede realizarse en una pequeña máquina universal de ensaye mediante el uso de un adaptador adecuado para sujetar la bola, así como las máquinas especiales diseñadas con este propósito.Los aspectos principales de una típica máquina de Brinell de ensaye de operación hidráulica se ilustran en el dibujo; la probeta se coloca sobre el yunque y se eleva para establecer contacto con la bola. La carga se aplica bombeando aceite al cilindro principal, el cual fuerza el pistón o émbolo hacia abajo y oprime la bola contra la probeta; el émbolo lleva un ajuste pulido de modo que los efectos fricciónales son usualmente despreciables. El calibrador bourdon se usa solamente para indicar aproximadamente la carga y cuando se aplica la carga deseada, la pesa equilibrante de arriba de la máquina es izada por la acción del pequeño pistón lo cual garantiza que no se aplique una sobrecarga a la esfera.Se requiere que la bola este dentro de 0,01 mm de diámetro nominal de 10 mm; esto es necesario para obtener resultados concordantes con máquinas diferentes. Al usarse sobre aceros muy duros se requiere que la bola no sufra un cambio permanente de diámetro de más de 0,01mm; por esto las bolas de carboloy (carburo de tungsteno) se usan frecuentemente para el ensaye de los aceros más duros. En el ensayonormal el diámetro de la indentación se mide usando un microscopio micrómetro que lleve una escala transparente grabada en el campo visual; la escala tiene divisiones correspondientes a 0,1 mm y las mediciones se hacen por estimación, hasta cuando menos 0,02mm. El diámetro se toma como promedio de dos lecturas tomadas a 90º una de la otra, aunque aveces la profundidad de la indentación se mide por medio de un indicador calatular fijado al émbolo y accionado por un arco que se mantiene pegado a la superficie de la probeta.Para realizar un ensayo por este procedimiento la superficie de la probeta de be ser plana y estar razonablemente bien pulida; de otra manera se encontrarán dificultades al hacer una determinación exacta del diámetro de la huella. En el ensayo normal, la carga completa se mantiene por un mínimo de 15 segundos para los metales no ferrosos, y de 30 segundos para los metales más suaves, y después de este intervalo la carga se retira y se mide el diámetro de la huella hasta 0,02mm más cercano con el microscopio. Sin embargo, frecuentemente se usa un intervalo de 30 segundos para los no ferrosos y uno de 60 segundos para otros metales. El material de la probeta queda permanentemente deformado hasta una distancia apreciable debajo de la superficie de la huella. Si una indentación se hace demasiado cerca del borde de la probeta, éste puede ser demasiado grande y asimétrico; si se hace demasiado cerca de uno anterior, puede resultar demasiado grande debido a la carencia de superficie material sustentante o demasiado pequeño debido al endurecimiento por trabajo del material por la primera indentación. El número de dureza de Brinell es nominalmente la presión por área unitaria (Kg x mm2), de la huella que queda después de retirar la carga; se obtiene dividiendo la carga aplicada por el área de la superficie de la huella, la cual se supone esférica. Si P es la carga aplicada (Kg), D es el diámetro de la bola de acero (mm), y d es el diámetro de la huella (mm), entonces el número de dureza de Brinell=carga sobre la bola/área indentada = 2P/ ( D(D-(D2- d2))1/2) .

PRUEBA DE DUREZA VICKERS

El ensayo de dureza Vickers fue desarrollado en 1924 por Smith y Sandland en Vickers Ltd como una alternativa a la Brinell método para medir la dureza de los materiales. [1] El ensayo Vickers es a

TIPOS DE ENSAYO PÁGINA 12

Universidad nacional del altiplano puno

menudo más fácil de usar que otros ensayos de dureza ya que los cálculos necesarios son independientes del tamaño de la Indentador, y la Indentador puede ser utilizado para todos los materiales independientemente de su dureza. El principio básico, al igual que con todas las medidas de dureza, es de observar el material en tela de juicio la capacidad de resistir a la deformación plástica de una fuente estándar. El Vickers prueba puede usarse para todos los metales y tiene una de las escalas más amplia entre los ensayos de dureza. La unidad de dureza determinado por la prueba que se conoce como la pirámide Número Vickers (HV). La dureza se pueden convertir en unidades de pascales, pero no debe confundirse con una presión, que también tiene unidades de pascales. La dureza está determinada por la carga sobre la superficie de la sangría, y no el área normal a la fuerza, y por lo tanto no es una presión.

La dureza no es realmente una verdadera propiedad de los materiales empíricos y es un valor que debe considerarse en relación con los métodos experimentales y la dureza escala utilizada. Al hacer pruebas de la dureza de la distancia entre los sangrados deben ser más de 2,5 diámetros indentación aparte de evitar la interacción entre el trabajo duro regiones.El límite elástico del material se puede aproximar como:

.donde c es una constante geométrica determinada por factores por lo general oscila entre 2 y 4.Se decidió que la forma Indentador debe ser capaz de producir impresiones geométricamente similares, independientemente de su tamaño, la impresión debe tener bien definidos los puntos de medición, y la Indentador debe tener alta resistencia a la libre deformación. Un diamante en forma de una pirámide de base cuadrada satisfecho estas condiciones. Se ha establecido que el tamaño ideal de un Brinell impresión fue de 3 / 8 de diámetro de la bola. Como dos tangentes del círculo en los extremos de una cuerda 3 d / 8 de largo, se entrecruzan en 136 °, se decidió utilizar este como el ángulo de la Indentador. El ángulo es variado y experimental se encontró que la dureza del valor obtenido en una pieza homogénea del material se mantuvo constante, independientemente de la carga. [2] En consecuencia, las cargas de diversas magnitudes se aplican a una superficie plana, en función de la dureza del material que debe medirse. El HV número se determina por la relación F / A donde F es la fuerza ejercida sobre el diamante y A es la superficie resultante de la indentación. A puede ser determinado por la fórmula

que se puede aproximar, mediante la evaluación de la condición plazo para dar

donde d es la duración media de la diagonal izquierda por la Indentador. Por lo tanto,

Las correspondientes unidades de alta tensión se kilogramos fuerza por milímetro cuadrado (kgf / mm ²). Para convertir un número de dureza Vickers a unidades SI (MPa o GPa) se necesita para convertir la fuerza de kilogramos-fuerza a newtons y el área de 2 mm de m 2 para dar resultados en pascales (1 kgf / mm ² = 9,80665 × 10 6 Pa).Dureza Vickers números son reportados como xxxHVyy, 440HV30 por ejemplo, en la que:

440 es el número de dureza, HV da la escala de dureza (Vickers), 30 indica que la carga utilizada en kg.

TIPOS DE ENSAYO PÁGINA 13

Universidad nacional del altiplano puno

Vickers valores son por lo general independiente de la fuerza de ensayo: se sale por el mismo para 500gf y 50kgf, siempre y cuando la fuerza es por lo menos 200gf. [3]

HV ejemplos de valores de diversos materiales [4]

Material Valor

De acero inoxidable 316L 140HV30

De acero inoxidable 347L 180HV30

De acero al carbono 55-120HV5

Hierro 30-80HV5

DUREZA ROCKWELL

La dureza Rockwell o ensayo de dureza Rockwell es un método para determinar la dureza, es decir, la resistencia de un material a ser penetrado. El ensayo de dureza Rockwell constituye el método más usado para medir la dureza debido a que es muy simple de llevar a cabo y no requiere conocimientos especiales. Se pueden utilizar diferentes escalas que provienen de la utilización de distintas combinaciones de penetradores y cargas, lo cual permite ensayar prácticamente cualquier metal o aleación. Hay dos tipos de penetradores: unas bolas esféricas de acero endurecido (templado y pulido) de 1/16, 1/8, ¼ y ½ pulg, y un penetrador cónico de diamante con un ángulo de 120º +/- 30' y vértice redondeado formando un casquete esférico de radio 0,20 mm (Brale), el cual se utiliza para los materiales más duros.El ensayo consiste en disponer un material con una superficie plana en la base de la máquina. Se le aplica una precarga menor de 10 kg, básicamente para eliminar la deformación elástica y obtener un resultado mucho más preciso. Luego se le aplica durante unos 15 segundos un esfuerzo que varía desde 60 a 150 kg a compresión. Se desaplica la carga y mediante un durómetro Rockwell se obtiene el valor de la dureza directamente en la pantalla, el cual varía de forma proporcional con el tipo de material que se utilice. También se puede encontrar la profundidad de la penetración con los valores obtenidos del durómetro si se conoce el material.Para no cometer errores muy grandes el espesor de la probeta del material en cuestión debe ser al menos diez veces la profundidad de la huella. También decir que los valores por debajo de 20 y por encima de 100 normalmente son muy imprecisos y debería hacerse un cambio de escala.El cambio de escala viene definido por tablas orientativas, puesto que no es lo mismo analizar cobre que acero. Estas tablas proporcionan información orientativa sobre qué escala usar para no dañar la máquina o el penetrador, que suele ser muy caro.Ensayo Rockwell SuperficialEs una variante del Ensayo Rockwell cuyo fin es únicamente analizar la superficie de los materiales. Por ejemplo, para analizar la superficie de un acero que ha sido tratado por carburación y medir así su dureza. Su técnica es básicamente reducir el esfuerzo aplicado para sólo penetrar en la superficie. Para este ensayo se utiliza una precarga menor de 3 kg, seguida de una carga mayor de 15, 30 o 45 kg. Estas escalas se identifican mediante número (15, 30 o 45) y una letra (N, T, W o Y) en función del penetrador.Escalas de dureza Rockwell

Símbolo de la escala

PenetradorCarga mayor (kg)

Aplicaciones

A Diamante 60Aceros tratados y sin tratar. Materiales muy duros. Chapas duras y delgadas.

BBola de 1/16 pulgada

100 Aceros recocidos y normalizados.

TIPOS DE ENSAYO PÁGINA 14

Universidad nacional del altiplano puno

C Diamante 150 Aceros tratados térmicamente.

D Diamante 100 Aceros cementados.

EBola de 1/8 pulgada

100 Metales blandos y antifricción.

FBola de 1/16 pulgada

60 Bronce recocido.

GBola de 1/16 pulgada

150 Bronce fosforoso y otros materiales.

HBola de 1/8 pulgada

60Metales blandos con poca homogeneidad, fundiciones con base hierro.

KBola de 1/8 pulgada

150 Aplicaciones análogas al tipo anterior.

Escalas de dureza Rockwell Superficial

Símbolo de la escala

PenetradorCarga mayor (kg)

Aplicaciones

15N Diamante 15Aceros nitrurados, cementados y herramientas de gran dureza.

30N Diamante 30 Aplicaciones análogas al tipo anterior.

45N Diamante 45 Aplicaciones análogas al tipo anterior.

15TBola de 1/16 pulgada

15 Bronce, latón y aceros blandos

30TBola de 1/16 pulgada

30 Bronce, latón y aceros blandos

45TBola de 1/16 pulgada

45 Bronce, latón y aceros blandos

15WBola de 1/8 pulgada

15 Bronce, latón y aceros blandos

30WBola de 1/8 pulgada

30 Bronce, latón y aceros blandos

45WBola de 1/8 pulgada

45 Bronce, latón y aceros blandos

NomenclaturaLas durezas Rockwell y Rockwell Superficial vienen dadas por la siguiente fórmula:

Dónde: n es la carga aplicada en kg HR es el identificativo del ensayo Rockwell Letra va seguida de HR y es la letra identificativa de la Escala usada

Un ejemplo para un material que se le ha aplicado un esfuerzo de 60 kg y se ha usado la escala B sería

TIPOS DE ENSAYO PÁGINA 15