1
00:00:01,899 --> 00:00:08,800
de la tecnología. Un aspecto muy científico también, porque es cierto que a los tecnólogos

2
00:00:08,800 --> 00:00:14,599
nos gusta utilizar las cosas, pero claro, para saber qué cosa tenemos que utilizar

3
00:00:14,599 --> 00:00:21,280
en cada momento, previamente hay que hacer medida de ello. Y eso, y medir, pues parece

4
00:00:21,280 --> 00:00:28,359
más propio de la ciencia que de la tecnología. En cualquier caso es cierto que cuando necesitamos

5
00:00:28,359 --> 00:00:36,799
una información y una información muy específica de ciertas propiedades mecánicas de los materiales,

6
00:00:37,380 --> 00:00:51,450
pues hay que acudir a hacer las medidas. Y bueno, pues aquí hay una serie de ensayos

7
00:00:51,450 --> 00:00:57,390
que son típicos, que se hacen muy frecuentemente dentro del mundo de la ciencia de los materiales

8
00:00:57,390 --> 00:01:03,049
y dentro del mundo de los materiales, porque aportan una información básica sobre las

9
00:01:03,049 --> 00:01:11,650
propiedades mecánicas de los materiales, las propiedades mecánicas y siempre, aunque sean

10
00:01:11,650 --> 00:01:20,030
propiedades físicas, las estudiamos en un capítulo aparte, etcétera. Porque está claro que una de las

11
00:01:20,030 --> 00:01:27,469
aplicaciones más importantes de los materiales es su aplicación estructural. El utilizar estos

12
00:01:27,469 --> 00:01:35,170
materiales porque tienen resistencia a los esfuerzos externos y son capaces de conservar

13
00:01:35,170 --> 00:01:41,450
una determinada forma sin llegar a romperse. Desde el punto de vista de las estructuras

14
00:01:41,450 --> 00:01:46,530
no solo interesa que no se rompan sino que tampoco se deformen porque claro si una estructura

15
00:01:46,530 --> 00:01:54,150
está deformada ya deja de tener la forma inicial que nosotros queríamos. Entonces

16
00:01:54,150 --> 00:02:04,069
Los cálculos referentes a las dimensiones y a los tipos de materiales para la realización de las estructuras

17
00:02:04,069 --> 00:02:12,069
son muy importantes dentro del campo de la tecnología y como una de las aplicaciones importantes también de los materiales.

18
00:02:13,030 --> 00:02:18,930
Ya sabemos que los materiales se usan para hacer fuselajes de aviones, para hacer carrocerías de coches

19
00:02:18,930 --> 00:02:24,990
y en general una aplicación importante es la estructural.

20
00:02:25,770 --> 00:02:32,870
Hay otras, pero una, casi el 50% de las aplicaciones de los materiales es dentro del mundo de las estructuras.

21
00:02:32,870 --> 00:02:48,979
Y por eso todo lo que sea la determinación precisa de dichas propiedades es importante en el campo de la ciencia de los materiales.

22
00:02:48,979 --> 00:03:05,139
Evidentemente, podemos tener una idea más o menos cualitativa, pero cuando ya entramos dentro del mundo del diseño y queremos afinar, pues evidentemente necesitamos hacer medidas.

23
00:03:05,560 --> 00:03:18,039
Uno de los ensayos más importantes porque nos ofrece una gran información sobre las características mecánicas de los materiales es el denominado ensayo de tracción.

24
00:03:18,039 --> 00:03:32,539
Todos sabemos que los esfuerzos provocan deformaciones que son elásticas inicialmente, es decir, se recupera la forma cuando se deja de aplicar el esfuerzo, o plásticas.

25
00:03:32,539 --> 00:03:42,020
pero también sabemos que tanto la deformación como el comportamiento depende de varios factores

26
00:03:42,020 --> 00:03:49,300
depende por ejemplo de la cantidad de material a la cual estamos sometiéndole ese esfuerzo

27
00:03:49,300 --> 00:03:57,800
no es lo mismo una chapita fina sometida a 150 kilos que una chapita gruesa sometida a los mismos 150 kilos

28
00:03:57,800 --> 00:04:18,399
Y a la hora de comparar materiales, evidentemente, esto, la geometría del material, el espesor del material, tendrá que ser un factor que tengamos que tener en consideración. Por eso nunca hablamos de fuerzas dentro del campo de la tecnología, sino que hablamos de tensiones, de relaciones fuerza-superficie.

29
00:04:18,399 --> 00:04:37,000
Lo mismo ocurre con las deformaciones. El alargamiento, hablamos de alargamiento, hablamos de deformación como una medida de alargamiento relativo. Y teniéndose en cuenta, tendríamos que también tener en cuenta otra cuestión y es el tipo de esfuerzo.

30
00:04:37,000 --> 00:04:45,120
Tres tipos de esfuerzo principales que son tracción, compresión y cortas dura

31
00:04:45,120 --> 00:04:50,459
Y luego dos momentos que son el de torsión y el de flexión

32
00:04:50,459 --> 00:04:57,199
Evidentemente los materiales y sobre todo hoy en día que hablamos de materiales complejos

33
00:04:57,199 --> 00:05:01,779
No tienen por qué comportarse igual ante todos los esfuerzos

34
00:05:01,779 --> 00:05:07,660
Entonces se escoge el ensayo de tracción y se estudia el comportamiento frente a la tracción

35
00:05:07,660 --> 00:05:17,560
porque de alguna manera luego podemos extenderlo y podemos encontrar relaciones con otros comportamientos como el de torsión o como el de flexión.

36
00:05:17,560 --> 00:05:33,620
Pero evidentemente depende de la necesidad de información, podría ser posible que tengamos que hacer un ensayo específico de flexión o un ensayo específico de torsión

37
00:05:33,620 --> 00:05:39,620
para medir la resistencia de determinados materiales frente a estos esfuerzos específicos.

38
00:05:41,560 --> 00:05:47,800
Aún así, el ensayo de tracción es un ensayo que nos da mucha información

39
00:05:47,800 --> 00:05:51,860
y es un ensayo que se suele hacer muy frecuentemente

40
00:05:51,860 --> 00:05:57,040
porque las máquinas que hay de ensayos mecánicos están diseñadas para hacer este tipo de ensayo.

41
00:05:57,620 --> 00:06:01,920
¿Qué se hace? Pues se coge una probeta que ha sido mecanizada,

42
00:06:01,920 --> 00:06:09,899
hay dos tipos de probeta, principal y cilíndrica, y la otra es la probeta es plana, entonces

43
00:06:09,899 --> 00:06:17,620
se cogen esas probetas, se calibran tanto en diámetro como en longitud, se coge un

44
00:06:17,620 --> 00:06:22,699
diámetro y una longitud específica, y una vez que estas probetas están correctamente

45
00:06:22,699 --> 00:06:30,660
calibradas, se las colocan en una máquina de tracción que tenemos aquí, aquí se ven

46
00:06:30,660 --> 00:06:36,519
las mordazas, se colocan entre las mordazas y se va tirando, se les va sometiendo a una

47
00:06:36,519 --> 00:06:41,939
tracción en la cual la fuerza se va aumentando paulatinamente.

48
00:06:45,079 --> 00:06:52,420
Pues evidentemente a medida que yo voy aumentando la fuerza, el material se va a ir alargando,

49
00:06:53,199 --> 00:07:00,500
va a sobrepasar la zona elástica, va a seguir alargándose y esta vez ya deformándose si

50
00:07:00,500 --> 00:07:06,759
si puede, si es un material tústil y así lo permite, hasta que rompe.

51
00:07:07,500 --> 00:07:15,639
Y entonces nosotros estamos tomando medidas de todo esto y trazamos esta curva,

52
00:07:15,759 --> 00:07:19,920
que es la que se conoce con el nombre de curva tensión-deformación.

53
00:07:19,920 --> 00:07:26,019
O sea, al final, nosotros en nuestra probeta medimos la longitud final, que lógicamente será mayor,

54
00:07:26,560 --> 00:07:30,540
entonces tendremos una medida del alargamiento con respecto al alargamiento inicial,

55
00:07:30,540 --> 00:07:36,100
que eso es la deformación y por otro lado tendremos distintos valores de tensión

56
00:07:36,100 --> 00:07:41,639
esta curva la podemos calibrar de tal manera que el punto máximo lo vamos a conocer

57
00:07:41,639 --> 00:07:48,680
porque nos lo da la máquina y con la forma de las curvas, que todas las curvas tienen la misma forma

58
00:07:48,680 --> 00:07:55,100
pues podemos calibrar el resto, o sea, tenemos la tensión máxima y el proceso, este problema

59
00:07:55,100 --> 00:08:02,300
Entonces, tenemos una zona, que es una zona elástica, en donde hay un límite, que es el límite elástico.

60
00:08:02,459 --> 00:08:09,319
A partir de ese límite, los materiales dejan de comportarse elásticamente, no recuperan sus dimensiones iniciales.

61
00:08:10,660 --> 00:08:17,519
Tenemos una zona viscoelástica, que suele estar asociada, después hablaremos de lo que está asociado a cada una de las partes,

62
00:08:17,519 --> 00:08:21,360
con deslizamientos en los planos cristalinos

63
00:08:21,360 --> 00:08:27,879
y luego ya tenemos la zona en donde la deformación es una deformación permanente

64
00:08:27,879 --> 00:08:30,360
hasta que ya hemos creado una grieta

65
00:08:30,360 --> 00:08:34,960
y lo que hacemos después es gastar un poco de energía

66
00:08:34,960 --> 00:08:39,159
en terminar de romper la probeta

67
00:08:39,159 --> 00:08:41,519
pero la probeta ya realmente está rota en este punto

68
00:08:41,519 --> 00:08:46,860
porque ya hemos creado las grietas y ya se puede decir que hay una grieta nucleada

69
00:08:46,860 --> 00:08:52,580
y lo que hace es progresar y además como tiene forma de entalla el progreso es muy rápido

70
00:08:52,580 --> 00:09:05,559
bueno luego os doy el enlace para que veáis el vídeo del ensayo de tracción

71
00:09:05,559 --> 00:09:24,100
¿qué ocurre internamente en el material?

72
00:09:24,100 --> 00:09:28,539
bueno pues tenemos la primera zona que es la zona elástica

73
00:09:28,539 --> 00:09:32,440
en donde lo que hay es un deslizamiento de los planos cristalinos

74
00:09:32,440 --> 00:09:39,139
y claro llega un momento en que ese deslizamiento pues puede dar lugar a que se formen defectos

75
00:09:39,139 --> 00:09:49,419
Por ejemplo, dislocaciones, que es un defecto típico. Esas dislocaciones pueden moverse a lo largo de la red y pueden también quedarse ancladas.

76
00:09:49,419 --> 00:10:12,759
Entonces, si se anclan las dislocaciones, el material se endurece y ese endurecimiento del material termina creando, nucleando una grieta, una grieta que una vez está nucleada, pues tiene un efecto de entalla y al seguir aplicando un poco de esfuerzo, lo que estamos es gastando energía en romper una entalla que ya ha sido nucleada.

77
00:10:12,759 --> 00:10:23,080
O sea, el punto máximo es la nucleación de esa grieta. Luego, el progreso de esa grieta se hace con mucha menor energía porque se tiene menor superficie.

78
00:10:26,289 --> 00:10:33,690
Esto es la rotura, la típica rotura que tenemos aquí de tipo copa-cono, que es típica de los materiales dúctiles.

79
00:10:33,970 --> 00:10:42,970
La fractura de las probetas de tracción también nos dan información acerca de si se trata de un material más o menos dúctil o más o menos frágil.

80
00:10:42,970 --> 00:11:02,460
Bueno, del ensayo de atracción podemos obtener muchísima información y una información muy útil que nos va a permitir escoger el material más adecuado para una determinada aplicación, pero no es el único.

81
00:11:03,259 --> 00:11:07,919
Otra propiedad muy importante, otra propiedad mecánica muy importante es la dureza.

82
00:11:07,919 --> 00:11:13,340
Claro, la dureza lo que ocurre es que es una propiedad ambigua

83
00:11:13,340 --> 00:11:16,840
Y es una propiedad ambigua porque está claro que

84
00:11:16,840 --> 00:11:20,899
Aunque esté relacionado por ejemplo con la resistencia al desgaste

85
00:11:20,899 --> 00:11:26,639
También la medida de una dureza va a depender de cómo se está trabajando

86
00:11:26,639 --> 00:11:32,740
Materiales muy frágiles está claro que las durezas no se van a poder medir

87
00:11:32,740 --> 00:11:34,860
A través de la profundidad de una huella

88
00:11:34,860 --> 00:11:38,440
Porque no van a permitir hacer esa huella, se rompen antes

89
00:11:38,440 --> 00:11:56,879
Y por eso utilizamos lo que se llama la dureza al rayado. Por ejemplo, en materiales cerámicos, en el vidrio, en minerales. Hay una dureza muy típica del ámbito mineral que es la dureza mos, que va rayando con diferentes minerales.

90
00:11:56,879 --> 00:12:08,759
Pero también podemos tener el rayado de la lima, el rayado de la uña, por ejemplo, para los plásticos, si raya o no raya la uña es un dato importante sobre la dureza del plástico.

91
00:12:10,919 --> 00:12:16,759
Luego tenemos los ensayos típicos de dureza que están más pensados para materiales útiles.

92
00:12:16,759 --> 00:12:41,720
Uno de los más utilizados es el Brinell, que como veis tiene su normativa específica. En él lo que se hace es relacionar la fuerza que se le da a una bola de acero de un determinado tamaño D, relacionamos la fuerza con la superficie de la huella dejada por esa fuerza.

93
00:12:41,720 --> 00:12:48,019
Está claro que esa superficie va a depender de la profundidad de la huella

94
00:12:48,019 --> 00:12:50,759
Porque en definitiva será un casquete esférico

95
00:12:50,759 --> 00:12:57,840
Y matemáticamente podemos sacar una relación entre ambos parámetros

96
00:12:57,840 --> 00:13:06,440
Claro, no todos los parámetros de fuerza, ni todas las bolas son posibles, ni todos los ensayos son posibles

97
00:13:06,440 --> 00:13:09,379
Hay que tener una serie de consideraciones

98
00:13:09,379 --> 00:13:27,519
Generalmente la bola suele ser de unos 10 milímetros de diámetro y hay que tener en cuenta un valor que es una cierta constante K y que va a estar en relación, esa constante nos va a decir qué carga tendremos que utilizar en cada material.

99
00:13:27,519 --> 00:13:32,639
Porque claro, pues si utilizamos mucha carga en un material muy blando

100
00:13:32,639 --> 00:13:38,779
Pues nos va a salir, podemos penetrar casi con la bola

101
00:13:38,779 --> 00:13:41,059
Y podemos incluso llegar a romper el material

102
00:13:41,059 --> 00:13:42,600
Y no es el caso

103
00:13:42,600 --> 00:13:44,740
Entonces tenemos que tener en cuenta

104
00:13:44,740 --> 00:13:47,519
Qué carga vamos a utilizar en cada caso

105
00:13:47,519 --> 00:13:52,580
Y para ello pues existen determinadas tablas

106
00:13:52,580 --> 00:13:56,200
Que nos dicen pues qué cargas son las más utilizadas

107
00:13:56,200 --> 00:14:03,059
Por ejemplo, son 100 kilos, es una carga muy utilizada en brine.

108
00:14:03,539 --> 00:14:12,019
Y otro parámetro también muy importante es el tiempo que va a permanecer la carga dentro del material.

109
00:14:13,299 --> 00:14:18,440
Generalmente, por ejemplo, para ceros puede ser un minuto, más o menos.

110
00:14:19,940 --> 00:14:25,120
Depende también si se trata de un material blando o un material duro.

111
00:14:25,120 --> 00:14:42,120
Otra empresa parecida pero no igual es el ensayo Vickers. En el ensayo Vickers el penetrador es una pirámide de diamante que está tallada de una determinada manera.

112
00:14:42,120 --> 00:14:53,559
Las fuerzas, también hay distintas fuerzas, pero bueno, por ejemplo, se suele indicar que hemos utilizado

113
00:14:53,559 --> 00:15:02,960
Se suele indicar la fuerza y la dureza, el valor de dureza Vickers tiene que indicarnos a través de las fuerzas

114
00:15:02,960 --> 00:15:12,340
Se usa mucho, por ejemplo, los 300 newton, es una dureza muy típica, una dureza Vickers muy típica.

115
00:15:14,139 --> 00:15:23,110
Y por último, es utilizado sobre todo en los departamentos de control de calidad, que es el ensayo Rowell.

116
00:15:23,889 --> 00:15:34,090
El ensayo Rowell también depende del material que vayamos a ensayar, pero combina determinados penetradores y fuerzas.

117
00:15:34,330 --> 00:15:39,230
Hay dos penetradores, dos tipos de penetradores, el de cono de diamante y el de bola de acero.

118
00:15:39,610 --> 00:15:42,889
Y dentro del de bola de acero también tenemos varios tamaños.

119
00:15:43,570 --> 00:15:56,690
Entonces, HR, cuando indicamos el valor de la dureza Rowell, el HR, hay que indicar qué tipo, qué escala de dureza tenemos.

120
00:15:56,690 --> 00:16:04,149
Podemos tener la C, la D, dependiendo de cómo sea esta combinación de penetrador y carga.

121
00:16:04,330 --> 00:16:24,090
En este caso, la dureza Rowell está relacionada con el espesor. Por ejemplo, hay dos durezas típicas, que es la Rowell C, que se hace con el cono de diamante y 150 kilos.

122
00:16:24,090 --> 00:16:33,730
Y la revuelve, que se suele hacer con la bola, y también me parece que son 150 kilos.

123
00:16:34,009 --> 00:16:42,889
Entonces, las escalas de dureza se establecen por determinados valores y dependen del espesor de la dureza.

124
00:16:43,509 --> 00:16:51,389
O sea, hay que tener cuidado de qué tipo de bola utilizamos y demás.

125
00:16:51,389 --> 00:16:53,669
Los 150

126
00:16:53,669 --> 00:16:57,789
Son 100 y 150

127
00:16:57,789 --> 00:17:01,409
Pues eso, kilogramos

128
00:17:01,409 --> 00:17:03,590
Los que se utilizan

129
00:17:03,590 --> 00:17:04,849
Aquí tenéis

130
00:17:04,849 --> 00:17:08,450
Las combinaciones

131
00:17:08,450 --> 00:17:09,730
De tanto de bolas

132
00:17:09,730 --> 00:17:12,309
Como de penetrador

133
00:17:12,309 --> 00:17:15,500
En penetrador tenemos

134
00:17:15,500 --> 00:17:16,960
Distinta escala de dureza

135
00:17:16,960 --> 00:17:19,859
Pasamos así al ensayo

136
00:17:19,859 --> 00:17:20,500
Charpy

137
00:17:20,500 --> 00:17:32,819
El ensayo Charpio de resiliencia, que lo que nos dice, nos da información de la energía que necesitamos para romper una determinada superficie.

138
00:17:32,960 --> 00:17:37,259
O sea, energía por unidad de superficie de rotura, cantidad de energía.

139
00:17:37,980 --> 00:17:45,779
Y para ello se utilizan unas probetas que tienen una entalla que puede ser en U o en V, lo que facilita este ensayo.

140
00:17:45,779 --> 00:17:55,299
En los metales, sobre todo, por ejemplo, se da que esa energía es diferente dependiendo de la temperatura.

141
00:17:55,480 --> 00:18:04,920
Hay una temperatura de tránsito en el que por debajo de esa temperatura el material es frágil y por encima de esa temperatura el material es dúctil.

142
00:18:07,349 --> 00:18:13,069
Los resultados del ensayo Charpy se suelen hacer, se suelen repetir para diferentes temperaturas.

143
00:18:13,069 --> 00:18:31,309
¿Cómo se hace? Pues bueno, se tiene un péndulo que se parte de una determinada altura y se mide la temperatura, se ve la diferencia de alturas desde donde se ha puesto el péndulo y hasta donde llega una vez que ha roto la probeta.

144
00:18:31,309 --> 00:18:51,309
Entonces, esto es energía potencial. Las diferencias de altura están relacionadas con la energía absorbida por la probeta para que se rompa, porque si no hubiese probeta, lógicamente, la altura del péndulo antes y después sería la misma.

145
00:18:51,309 --> 00:19:06,609
Luego la diferencia de altura está relacionada con la cantidad de energía que se necesita para romper esa superficie y por eso se suele medir en julios por milímetro cuadrado o por centímetro cuadrado.

146
00:19:06,609 --> 00:19:18,069
Y se establece para diferentes temperaturas y así se podemos trazar estas curvas para hallar esa temperatura de transición ductil frágil.

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00:19:18,710 --> 00:19:24,559
Aunque también se tienen otras utilidades, no solamente esta, la criogenia.

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00:19:25,559 --> 00:19:28,359
Y luego pues ya tenemos ensayos como el ensayo de fatiga.

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00:19:28,359 --> 00:19:41,700
Sabemos que si yo someto cíclicamente a un material, pues hay un momento en el que la carga de rotura es menor, a partir de un determinado número de ciclos es menor, porque se ha producido la rotura por fatiga.

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Luego, por ejemplo, como ya os he dicho, claro, las propiedades van a depender también del tipo de esfuerzo.

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Por ejemplo, tenemos ensayos de plegado, ensayos de embutición, ensayos de torsión específicos y referentes a tipos de esfuerzo.

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Finalmente, hay un tipo de ensayos que hoy en día está cobrando mucha importancia.

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Porque, claro, os podéis imaginar, el mecanizar una probeta, el perder ese material, el gasto que supone tener las máquinas para hacer estos ensayos.

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Bueno, pues hay un tipo de ensayos que son los ensayos no destructivos que utilizan las propiedades físicas de los materiales, por ejemplo la conductividad, la permeabilidad magnética, la conductividad y se hace un calibrado con determinados patrones.

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00:20:40,079 --> 00:20:50,200
Y entonces, a partir de ese calibrado, pues podemos saber esas propiedades sin romper el material, sin desmontarle, por ejemplo.

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Entonces, son ensayos muy útiles porque nos dan una información muy fiable y muy económica.

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Por ejemplo, también las radiografías, también son otro tipo de ensayos no destructivos.

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Entonces, pues muchas veces lo que tenemos que hacer es diseñar qué ensayo tenemos que utilizar en una aplicación específica.

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Y eso también formaría parte de los ensayos mecánicos de los materiales.

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Espero que os sea útil. Yo creo que con esto ya sabéis algo sobre ensayos mecánicos.

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De todas formas, como de costumbre, el aprendizaje se completará realizando los ejercicios específicos y numéricos que van a acompañar a este vídeo.

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Hasta la próxima.