esfuerzo de compresion 8a

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INTRODUCCIÓN Las propiedades mecánicas de los metales y fundiciones son influenciados por la composición química, producción de material, tratamiento térmico, condiciones ambientales, velocidad de calentamiento y enfriamiento, y sobre todo su grado de resistencia ante las deformaciones generadas por fuerzas externas e internas a las que debe someterse constantemente. Se debe poseer un alto conocimiento acerca de las condiciones extremas en las que trabajan los materiales, sobre todo los metales, por ser este el material en el cual plasmamos nuestros conocimientos de diseño, mantenimiento, producción y construcción. Esta demás decir que la mejor manera de entender a los aceros es mediante pruebas de ensayo en probetas experimentales. En general, cuando se somete un material a un conjunto de fuerzas se produce tanto flexión, como cizallamiento o torsión, todos estos esfuerzos conllevan la aparición de tensiones tanto de tracción como de compresión. Aunque en ingeniería se distingue entre el esfuerzo de compresión (axial) y las tensiones de compresión. Los ensayos practicados para medir el esfuerzo de compresión son contrarios a los aplicados al de tracción, con respecto al sentido de la fuerza aplicada. Tiene varias limitaciones: Dificultad de aplicar una carga concéntrica o axial, sin que aparezca pandeo. Una probeta de sección circular es preferible a otras formas.

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INTRODUCCINLas propiedades mecnicas de los metales y fundiciones son influenciados por la composicin qumica, produccin de material, tratamiento trmico, condiciones ambientales, velocidad de calentamiento y enfriamiento, y sobre todo su grado de resistencia ante las deformaciones generadas por fuerzas externas e internas a las que debe someterse constantemente.Se debe poseer un alto conocimiento acerca de las condiciones extremas en las que trabajan los materiales, sobre todo los metales, por ser este el material en el cual plasmamos nuestros conocimientos de diseo, mantenimiento, produccin y construccin. Esta dems decir que la mejor manera de entender a los aceros es mediante pruebas de ensayo en probetas experimentales.En general, cuando se somete un material a un conjunto de fuerzas se produce tanto flexin, como cizallamiento o torsin, todos estos esfuerzos conllevan la aparicin de tensiones tanto de traccin como de compresin. Aunque en ingeniera se distingue entre el esfuerzo de compresin (axial) y las tensiones de compresin.Los ensayos practicados para medir el esfuerzo de compresin son contrarios a los aplicados al de traccin, con respecto al sentido de la fuerza aplicada. Tiene varias limitaciones: Dificultad de aplicar una carga concntrica o axial, sin que aparezca pandeo. Una probeta de seccin circular es preferible a otras formas.El ensayo se realiza en materiales: Duros. Semiduros. Blandos. Materiales cermicos.

ENSAYO DE COMPRESION Y SUS PROPIEDADES A EVALUAREl esfuerzo de compresin es la resultante de las tensiones o presiones que existe dentro de un slido deformable o medio continuo, caracterizada porque tiende a una reduccin de volumen del cuerpo, y un acotamiento del cuerpo en determinada direccin (Coeficiente de Poisson).El ensayo de compresin consiste en determinar las propiedades de un material frente a una situacin axial negativa. Solicitacin que pretende comprimir la probeta de ensayo. Este mdulo de compresin estar acoplado a una prensa, que es un dispositivo que se utiliza para compactar. El termino procede del cataln prensa y est vinculado a ejercer una presin o emplear una fuerza. La prensa hidrulica, presenta un mecanismo con vasos comunicantes que son puestos en marcha por pistones y que a travs de diversas fuerzas de poca y mucha intensidad, permite conseguir otras fuerzas de compactacin ms intensasTERMINOLOGACarga concntrica: Carga aplicada a una columna o pilote que no es simtrica respecto del eje central produciendo un momento flector. Tambin llamada fuerza excntrica.Cizallamiento: Deformacin lateral que se produce por una fuerza externa. Tambin llamado corte, cortadura.Enlace covalente: Los enlaces covalentes se definen como la unin que se produce entre 2 tomos por la comparticin de 2 o ms electrones de su capa externa con objeto de formar una molcula estable.Mdulo de Young: Relacin entre la fatiga unitaria y la correspondiente deformacin unitaria en un material sometido a un esfuerzo que est por debajo del lmite de elasticidad del material. Tambin llamado coeficiente de elasticidad, mdulo de elasticidad, mdulo elstico.Tensin: Fuerza que aplica a un cuerpo elstico le produce o le tiende a producir una tensin. Tambin llamada fuerza de traccin.Traccin: Hace que se separen entre s las distintas partculas que componen una pieza, tendiendo a alargarla. Por ejemplo, cuando se cuelga de una cadena una lmpara, la cadena queda sometida a un esfuerzo de traccin, tendiendo a aumentar su longitud.APLICACIONESEste tipo de pruebas es importante en aplicaciones como embalaje, diseo de puentes, edificios y otras estructuras.Por medio de la prueba de compresin se pueden determinar caractersticas de los materiales como el mdulo de elasticidad, determinando la carga soportada y la deformacin presentada en la probeta utilizada. Estas propiedades son decisivas para determinar la calidad de un material, se usan como base para auditar sus caractersticas y determinaciones en grandes proyectos.NORMAS ASTMASTM-E9-89a: Mtodos de prueba de compresin de las pruebas de los materiales metlicos a temperatura ambiente. Estos mtodos de ensayo cubren los aparataos, las muestras y el procedimiento para las pruebas de compresin axial, de carga de materiales metlicos a temperatura ambiente. ASTM C-773: Establecida para cermicos de gran resistencia.ASTM D-695: Mtodos de pruebas estndar para propiedades de compresin de plsticos rgidos, establecida para polmeros.ASTM C-39: Establecida para el concreto.REQUISITOS Y CONDICIONES PARA REALIZAR EL ENSAYO Determinar la resistencia del material: Duros, semiduros, blandos y materiales cermicos y la deformacin de cada uno. En muchos casos el ensayo de compresin es fcil de identificar dependiendo el metal, y por ello se debern realizar clculos previos, tablas de resultados y grficas para obtener resultados satisfactorios.

EXCEPCIONES Y CONSIDERACIONES AL REALIZAR EL ENSAYO Debemos tener en cuenta de que tipo de material es la probeta. Los ensayos se realizan en la maquina universal AMSLER y prensa hidrulica. La friccin entre los puentes de la mquina de ensayo o las placas de apoyo y las superficies de los extremos de la probeta debido a la expansin lateral de esta. Observamos una diferencia notables entre los resultados tericos y practico. Detectamos que hay tres tipos de dimensiones sugeridas para las probetas, por ejemplo: las cortas son para usarse en metales antifriccin, las medianas para uso general y las largas para ensayo que determina el mdulo de elasticidad. A medida que la longitud de la probeta se aumenta, se presenta una tendencia creciente a hacia la flexin de la pieza. Aunque con esta prueba puede determinarse muchas propiedades mecnicas importantes de un material, se utilizan principalmente para determinar la relacin entre el esfuerzo normal promedio y la deformacin normal unitaria en muchos materiales utilizados en ingeniera, sean de metal, cermica, polmeros o compuestos.MATERIALES Y EQUIPO UTILIZADOFigura 1: Micrmetro de exteriores, 1 in.

Figura 2: Vernier de 6 in.

Figura 3: Equipo de seguridad industrial.

Figura 4: Prensa Hidrulica de 20 toneladas fuerza.

Figura 5: Placa de prensa hidrulica.

Figura 6: Maquina Universal.

Figura 7: Placa de maquina universal.

DIMENSIONES Y FORMAS DE LAS PROBETAS SEGN LA NORMA ASTM E9-89a

Figura 8: Norma ASTM E9-89a.

Figura 9: ASTM E9-89a

Figura 10: Dimensiones sugeridas para las probetas

COMO SE REALIZA EL ENSAYO1. Se toman las medidas iniciales de la probeta, de longitud y dimetro, si es necesario tomamos imgenes ulteriores, para as lograr comparar de mejor manera los resultados.2. Familiarizacin con la maquina e instrumentos de ensayo y se colocan os aditamentos correspondientes para sujetar la probeta. Se procede a bajar la mquina para colocar la probeta en el lugar indicado, asegurando que este lo ms centrada posible a la base.3. Verificamos que la prensa este sujetando a la prensa lo suficiente, pero sin ejercer gran presin.4. Se da comienzo al ensayo, ejerciendo presin en la prensa hidrulica, tomando valores cada cierto periodo de tiempo, para observar las variaciones longitudinales que se genera.

FUNDAMENTO TEORICO

Acortamiento (h): Como el material es sometido a cargas de compresin sufre deformacin de acortamiento. Las probetas por lo general cilndricas de caras planas, en consecuencia el acortamiento es la variacin de la altura.

Donde ho es la longitud calibrada y hf la longitud al final del ensayo.

Esfuerzo Normal (): El esfuerzo es perpendicular al rea, por ello se denomina esfuerzo normal. El esfuerzo se define como la intensidad de fuerza por unidad de rea. La figura 20 muestra el corte transversal nn de una probeta, si la fuerza axial acta en el eje central del rea (A) los esfuerzos estn distribuidos uniformemente, la siguiente ecuacin es empleada para determinar la magnitud de los esfuerzos:

Cuando se comprime el material el rea tiende a ampliarse. Si se usa el rea inicial (AO) de la probeta en la ecuacion16 para el clculo del esfuerzo, al esfuerzo se le llama esfuerzo nominal o esfuerzo convencional a compresin.

Figura 11: Esfuerzos normales en la barra.

Deformacin Unitaria (): De la misma manera que se determina en el ensayo de traccin, la deformacin unitaria se determina directamente dividiendo el cambio de altura (acortamiento) entre la altura original calibrada (ho). Si se supone que la deformacin unitaria es constante en la regin calibrada (ho constante), se define la deformacin unitaria nominal como:

Esfuerzos verdaderos (): Como se ha definido en el ensayo de traccin, debido al cambio del rea de la probeta durante el ensayo, se determina el esfuerzo real o verdadero considerando el rea variable en la ecuacin 16 para el clculo del esfuerzo. As el esfuerzo real en compresin se determina:

Donde P y Af son la carga y rea real, respectivamente. Normalmente el rea se determina por conservacin de volumen y es mayor que el rea inicial, por ser el material aplastado.

Los diagramas esfuerzo-deformacin unitaria para compresin y traccin tienen, con frecuencia, formas similares, pero los esfuerzos ltimos en compresin son mucho mayores que los de traccin: Curva esfuerzo-deformacin unitaria: Las curvas esfuerzo-deformacin unitaria para materiales en compresin difieren de las curvas de traccin. Los metales dctiles, como acero, aluminio y cobre, tienen lmites de proporcionalidad en compresin muy cercanos a los de traccin, y las regiones iniciales de sus diagramas de esfuerzo-deformacin unitaria a traccin y en compresin son ms o menos iguales. Sin embargo, despus de que comienza la fluencia el comportamiento es muy distinto. En una prueba de traccin, la probeta se estira, puede haber una estriccin y finalmente se fractura.

Figura 12: Curva Esfuerzo- Deformacin Unitaria.Cuando el material se comprime, se expande hacia los lados y su forma se vuelve como barril, porque la fraccin entre la probeta y las placas en los extremos evita la expansin lateral. Al aumentar la carga se aplana y ofrece una resistencia alta a mayores acortamientos, lo cual significa que la curva esfuerzo-deformacin aumenta su pendiente. Esta caracterstica se ilustra en la figura 22. Ya que en el rea transversal real de un espcimen probado en compresin es mayor que el rea inicial, el esfuerzo real en una prueba de compresin es menor que el esfuerzo nominal.

Figura 13: Curvas esfuerzo- deformacin nominal y real para el ensayo de compresin.

VENTAJAS Y DESVENTAJASExisten ventajas y desventajas de tener conocimiento acerca del esfuerzo de compresin, ya que considerarlo ayuda a evitar futuras fallas, retrasos en produccin y en casos graves grandes prdidas econmicas. Para evitar estos sucesos es importante tener considerado las propiedades de cada material que es ocupado en un proceso o en la fabricacin de algo. Existen ensayos de esfuerzo de compresin en los cuales se puede considerar las resistencias y los clculos necesarios para conocer en que partes es requerido cada material de acuerdo a su funcin. Entre las ventajas que se pueden mencionar acerca de estos tipos de ensayos son las siguientes:Ventajas Evitar paros en produccin a causa de que cierto material no resisti el esfuerzo de compresin durante el proceso. Tener identificado que material es adecuado de acuerdo a sus caractersticas para alguna funcin en la cual haya esfuerzo de compresin. Los ensayos de compresin no son muy costosos para realizarse. Tener la seguridad como empresa de que al tener sus materiales normalizados por las asociaciones correspondientes, se tiene un control con respecto al esfuerzo de compresin. Tener los materiales adecuados para los procesos en los que interviene el esfuerzo de compresin, produce menos la posibilidad de que ocurra una falla en estos, por consecuencia evitara paros, una mala produccin y gastos no programados.Desventajas El no tener conocimiento de lo que puede ocasionar la compresin en los materiales, genera la posibilidad de un fallo inesperado durante su huso. El esfuerzo de compresin genera gastos por cambios de materiales. El esfuerzo de compresin no controlado en los materiales, generara posibles accidentes a causa del mismo.

CONCLUSIONES Para terminar con esta investigacin es importante tener controlado los sucesos que le ocurren a los tipos de metales que se tienen en uso, en este caso tener controlado el esfuerzo de compresin. El uso de normas de asociaciones que se dedican al estudio de las caractersticas de los metales es una excelente forma de hacer pruebas con los metales y mediante eso tener el entendimiento de qu forma es ms apropiado para su utilizacin. Por ltimo es recomendable seguir con los procedimientos de utilizacin de los metales ya que pueden ocasionar fallas de no ser ocupado en forma correcta y en casos ms graves accidentes en el personal por la baja resistencia que podra tener un material ante un suceso como lo es el esfuerzo de compresin que ocurra en un rea donde es circulada por personas.