MATERIALES DE INGENIERÍA

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MATERIALES DE INGENIERÍA 
 
 
 
 
 
 
ENSAYO DE TENSION 
 
 
 
 
 
 
Estudiantes: 
 
JUVENAL JUNIOR RIVERA CARDENAS 
JEINER CARILLO NARVAEZ 
 
 
 
Profesor: 
 
ADUAR JOSE CAMARGO MEDINA 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE LA GUAJIRA 
FACULTA DE INGENIERÍA 
INGENIERÍA MECÁNICA 
2023 
 
INTRODUCCIÓN 
 
En el presente informe se presenta el desarrollo, resultado y el análisis de alguna 
práctica de unos materiales sometidos a la máquina de tención. La cual consiste 
básicamente en el ensayo de tensión de una probeta. Este material trabajado, 
presenta distintas características o propiedades mecánicas. Para lo cual se tiene 
que tener muy claro el funcionamiento de la máquina universal, identificando los 
datos que dicha máquina lee, al igual que saber relacionar visto en la clase en 
relación con la tensión normal, el módulo de elasticidad y la deformación, para 
determinar experimentalmente el módulo de elasticidad de las probetas, junto con 
sus respectivos cálculos, gráficas y análisis. Esto con el fin de poder determinar si 
el material es débil o dúctil. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CONCEPTOS BASICOS 
 
DEFORMACION 
 
Es el cambio en dimensión que presenta un cuerpo al ser sometido a una carga; 
dicho cambio puede ser en su longitud o en área. 
 
DEFORMACIÓN ELÁSTICA 
 
Cuando una pieza se somete a una fuerza de tensión uniaxial, se produce una 
deformación del material. Si el material vuelve a sus dimensiones originales 
cuando la fuerza cesa se dice que el material ha sufrido una deformación elástica. 
 
DEFORMACIÓN PLÁSTICA 
 
Si el material es deformado hasta el punto en el que el material no puede 
recuperar su condición inicial, (medida), se dice que ha experimentado una 
deformación plástica. 
 
PORCENTAJE DE ELONGACIÓN (PORCENTAJE DE ALARGAMIENTO) 
 
La cantidad de elongación que presenta una muestra bajo tensión durante un 
ensayo proporcional a un valor de la ductilidad de un material, la ductilidad de los 
materiales comúnmente se expresa como porcentaje de la elongación. En general, 
a mayor ductilidad (más deformable es el metal), mayor será el porcentaje de 
elongación. 
 
 
 
PORCENTAJE DE REDUCCIÓN DE ÁREA 
 
Este parámetro también da una idea acerca de la ductilidad del material. Utilizando 
la medida de los diámetros inicial y final, puede determinarse el porcentaje de 
reducción en el área. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DIAGRAMA ESFUERZO-DEFORMACIÓN UNITARIA 
 
Consideremos una barra de longitud L y sección trasversal A, sujetada firmemente 
en uno de sus extremos. Si aplicamos una carga uniaxial F, la barra se alarga. Si 
se representa gráficamente la magnitud de la carga F contra el alargamiento L, se 
obtiene un diagrama carga - alargamiento (F - L), como se m con los datos 
obtenidos de la gráfica (F - ΔL), se puede construir entonces la gráfica de esfuerzo 
deformación unitaria σ - ε, la cual es una curva que es característica de las 
propiedades del material y que no depende de las dimensiones de la probeta 
utilizada. 
 
 
 
 
 
 
 
En general, las curvas esfuerzo - deformación pueden variar considerablemente 
dependiendo de varios factores, entre otros, la composición química, los 
tratamientos térmicos y mecánicos, las condiciones de ensayo (como la 
temperatura), etc. 
 
 
PROPIEDADES MECANICAS OBTENIDAS DEL ENSAYO DE TENSION 
MODULO DE ELASTICIDAD 
En la primera parte del ensayo de tensión, el material se deforma elásticamente. 
En general, los metales y aleaciones muestran una relación lineal entre la tensión 
y la deformación en la región elástica de un diagrama tensión-deformación, la cual 
se describe como la ley de Hooke: 
 
 
 
 
En donde E, representa la pendiente de la recta (Modulo de Young). El módulo de 
elasticidad es propio de cada material, por lo que su valor es diferente para cada 
uno de ellos. 
PROPIEDADES MECANICAS EN EL TRAMO ELASTICO 
RIGIDEZ 
Un material tiene una rigidez alta cuando las deformaciones que experimenta en el 
campo elástico son relativamente pequeñas. 
 
 
Un material tiene una resistencia elástica alta si resiste altas cargas sin ceder y sin 
deformarse permanentemente. La resistencia elástica es cuantificada por el 
esfuerzo que representa el punto de transición entre la zona elástica y la zona 
plástica. 
 
LIMITE PROPORCIONAL 
 
Se define como el punto más allá del cual los esfuerzos no son directamente 
proporcionales a las deformaciones. 
 
LIMITE ELASTICO (ESFUERZO DE FLUENCIA) 
 
Se define como el esfuerzo máximo que soporta el material sin que produzca 
deformación permanente cuando la carga se retira totalmente. Los límites de 
proporcionalidad y elasticidad son llamados valores ideales de resistencia elástica, 
debido a que raras veces son determinados por las dificultades que encierra su 
evaluación y las inexactitudes de los valores encontrados. 
 
ESFUERZO DE FLUENCIA 
 
Se define como la zona donde el material cede, es decir, donde las deformaciones 
pasan de ser elásticas a plásticas o permanentes. En materiales que presentan 
graficas definidas (figura 4 a), se pueden usar los puntos de fluencia inferior y 
superior. Generalmente se prefiere el punto de fluencia inferior como indicador de 
la resistencia elástica, ya que esta menos afectado por las variables de la prueba 
 
que el punto superior. En la mayoría de los materiales dúctiles, (figura 4b), no 
presentan curvas σ - ε con puntos de fluencia superior e inferior y por lo tanto se 
requiere de otros métodos para determinar la resistencia elástica (Esfuerzo de 
fluencia). Se elige el límite elástico cuando tiene lugar un 0.2% de deformación 
plástica. 
 
 
 
A es el límite de proporcionalidad 
 
B es el límite elástico 
 
C es el esfuerzo de fluencia superior 
 
D es el esfuerzo de fluencia inferior 
 
E esfuerzo de fluencia para materiales dúctiles 
 
RESILIENCIA 
 
Es la capacidad que tiene un material para absorber energía sin deformarse 
permanentemente. La resiliencia se mide por el módulo de resiliencia, R. 
 
 
 
 
 
PROPIEDADES MECANICAS EN EL TRAMO PLASTICO 
RESISTENCIA A LA TENSION 
Un material posee una resistencia a la tensión alta cuando es capaz de soportar 
cargas elevadas sin fallar. La resistencia a la tensión equivale al esfuerzo máximo, 
σ MAX, o resistencia máxima, representados por el punto G en la (Figura 6.a), o al 
esfuerzo de fractura, rotura o falla, σ FALLA, representado por el punto H en la 
(Figura 6.b), en donde el esfuerzo máximo se confunde con el esfuerzo de fractura. 
Para materiales frágiles el esfuerzo máximo siempre coincide con el esfuerzo de 
rotura, mientras que en los dúctiles no. 
 
 
 
 
 
 
 
DUCTILIDAD 
 
La capacidad que posee un material para deformarse plásticamente sin fallar se 
conoce con el de nombre de ductilidad. La medida que comúnmente representa la 
ductilidad en tensión es el porcentaje de alargamiento o alargamiento porcentual, 
que es el porcentaje de deformación permanente correspondiente al punto de 
rotura. 
 
TENACIDAD 
 
La tenacidad es la capacidad que posee un material para absorber energía sin 
fallar. El módulo de tenacidad está representado por el área bajo la curva en la 
gráfica σ – ε. 
 
OBJETIVOS 
 
➢ Examinar las propiedades mecánicas del material obtenidas a partir de la 
realización de la prueba de esfuerzo, teniendo en cuenta las propiedades 
que tiene para cada tipo de material según su composición, y observar la 
diferencia de entre cada una de sus curvas esfuerzo y deformación. 
 
➢ Obtener, en base a la curva Fuerza - Elongación, la curva de Deformación 
para los materiales ensayados. 
 
➢ Utilice los resultados de la prueba para determinar las diferencias entre 
materiales dúctiles y frágiles bajo carga axial. 
 
 
NORMAS DE REFERENCIA. 
 
➢ Barras según ASTM A 615. 
➢ Barras según ASTM A 706. 
➢ Norma ASTM A370. 
➢ Norma ASTM E8. 
➢ Norma ASTM E83. 
➢ Norma NTC 2289. 
 
 
MATERIALES REQUERIDOS 
 
Maquina Universalde Ensayos. 
 
 
 
 
Descripción: Este ensayo se realizará en la maquina universal marca United 
modelo SHFM – 600 KN. 
Calibrador vernier o pie de rey 
 
Descripción: Para tomar las medidas de las probetas con las que se realiza el 
ensayo. 
 
Diferentes tipos de probetas 
 
 
 
PROCEDIMIENTO 
 
➢ Tomar las dimensiones iníciales de las probetas: longitud, diámetro, zona 
calibrada y consignarlas en el anexo tabla 1. 
➢ Familiarizarse con la maquina universal e instrumentos de ensayo, y se 
colocan los aditamentos correspondientes para sujetarla probeta. 
➢ Se manipula el software, seleccionando la plantilla correspondiente al 
ensayo y se digitan todos los datos necesarios para realizar el ensayo. 
➢ Montar la probeta en la maquina universal de ensayo, asegurando los 
extremos de la probeta a cada una de las mordazas de los cabezales. 
➢ Aplicar la carga de tensión hasta llevar la probeta a su punto de rotura. 
➢ Retirar la probeta de la maquina universal de ensayo. 
➢ Se une la probeta en la que se realizó el ensayo y se procede a medir la 
longitud final entre marcas de la probeta, longitud final total y diámetro final 
en la zona de estricción. 
 
NORMA DEL GRADO DE LAS BARRAS CORRUGADAS UTILIZADAS PARA 
LOS ENSAYOS 
 
Según norma NTC 2289 para ensayo de barras de acero corrugado, el grado de 
esta barra corrugada es de grado 60, es decir, 60.000lb/pul𝑔2 
 
Comparando los datos de tracción con los de las normas llegan a cumplirse, se 
debe tomar ciertas consideraciones importantes como propiedades, características 
y dimensiones normalizadas que debe tener la probeta basándonos o empleando 
normas para ser más específicos para varillas de acero corrugado utilizamos la 
NORMA NTE INEN 2167. 
 
La varilla corrugada grado 6000 o también conocida como “Tec 6000” o “varillin 
corrugado”, se trata de barras de acero que presentan resaltos o corrugas que 
mejoran la adherencia, y poseen una gran ductilidad, la cual permite que las 
barras se puedan cortar y doblar con mayor facilidad, y a medida que aumenta su 
área trasversal su modulo elástico también. 
 
La varilla corrugada es una aleación de acero con 0.22% de carbono, 0.05% de 
fósforo, 0.05% de azufre y 0.012% de nitrógeno. especialmente para usarse como 
refuerzo de concreto. 
 
Varilla lisa es una aleación de acero, barra maciza, de superficie lisa y sección 
circular, se fabrican a partir de palanquillas láminas en caliente. Sus usos incluyen 
estructuras metálicas como rejas, cercos, elementos de máquinas, ejes, barras de 
transferencia, entre otros. 
 
Varilla de bronce es una aleación de cobre y estaño, aunque también se le puede 
agregar arsénico, aluminio, fósforo, silicio y manganeso, para lograr distintas 
propiedades. El resultado supera al cobre en resistencia, dureza, ductilidad y 
durabilidad. 
http://alsimet.es/es/cobre/bronce
 
Varilla de aluminio Las principales características de esta serie son: excelente 
resistencia a la corrosión, alta conductividad térmica y eléctrica y buena 
trabajabilidad. Generalmente se usan para plantas químicas, intercambiadores de 
calor, conductores eléctricos y aplicaciones arquitectónicas y decorativas. 
 
Zonas de la gráfica esfuerzo – deformación 
 
Zona elástica: En esta zona el material aún no ha sufrido una 
deformación permanente, lo cual quiere decir que si retiramos la fuerza 
aplicada en el material este tomara su forma inicial. 
● Zona de fluencia: En esta zona el material ya ha sufrido una deformación 
permanente e irreversible, esto se debe a que la fuerza aplicada rompe la 
estructura interna del material. 
● Zona de endurecimiento por deformación: Esto ocurre una vez que ya 
es sobrepasada la fluencia, por ende, es necesario aplicar una mayor 
fuerza, esto se debe a la estructura cristalina del material; (En esta zona 
es donde se forma el cuello en la probeta). 
 
● Zona de estricción: Esta zona se encuentra justo antes de la ruptura; En 
esta parte la fuerza disminuye debido a que el área de la probeta se 
reduce por el cuello que se forma. 
 
● Punto de ruptura: Esta es la fase final del ensayo de tracción, es en esta 
parte donde la probeta se fractura porque la fuerza aplicada es mayor a la 
resistencia de la probeta. 
● Punto máximo: Se encuentra entre la zona de endurecimiento y la zona 
de estricción y es aquí donde se aplica la mayor fuerza del ensayo. 
 
● Punto de Fluencia: Se encuentra entre la zona elástica y la zona de 
cedencia, y es después de este punto donde el material sufre una 
deformación permanente. 
ENSAYO Varilla corrugada 
 
DATOS INICIALES 
LONGITUD (CM) 30 
LONGITUD CALIBRADA (CM) 10 
DIAMETRO (MM) 19,06 
AREA (MM^2) 285,3222722 
 
DATOS FINALES 
LONGITUD (CM) 33 
LONGITUD CALIBRADA (CM) 13 
DIAMETRO (MM) 14,15 
ESFUERZO MAXIMO (N) 810,61 
 
 
 
ENSAYO Varilla bronce 
 
DATOS INICIALES 
LONGITUD (CM) 30 
LONGITUD CALIBRADA (CM) 10 
DIAMETRO (MM) 19.06 
AREA (MM^2) 285,32 
 
DATOS FINALES 
LONGITUD (CM) 33 
LONGITUD CALIBRADA (CM) 13 
DIAMETRO (MM) 14,15 
ESFUERZO MAXIMO (N) 290.0687341 
 
 
 
 
ENSAYO Varilla lisa 
 
DATOS INICIALES 
LONGITUD (CM) 30 
LONGITUD CALIBRADA (CM) 10 
DIAMETRO (MM) 19,06 
AREA (MM^2) 285,32 
 
DATOS FINALES 
LONGITUD (CM) 33 
LONGITUD CALIBRADA (CM) 13 
DIAMETRO (MM) 14,15 
ESFUERZO MAXIMO (N) 597,1441694 
 
 
 
 
 
 
ENSAYO Varilla Aluminio 
 
DATOS INICIALES 
LONGITUD (CM) 30 
LONGITUD CALIBRADA (CM) 10 
DIAMETRO (MM) 19,06 
AREA (MM^2) 285,32 
 
DATOS FINALES 
LONGITUD (CM) 33 
LONGITUD CALIBRADA (CM) 13 
DIAMETRO (MM) 19,06 
ESFUERZO MAXIMO (N) 304,4461989 
 
 
 
 
 
Material 
 
Lo 
(mm) 
 
Lf 
(mm) 
Limite 
elástico 
(Mpa) 
Módulo de 
elasticidad (Mpa) 
Esfuerzo 
Máximo 
(Mpa) 
Esfuerzo de 
Ruptura 
(Mpa) 
% 
Alargamien 
to 
Acero 
corrugado 
 
30 
 
10 
 
494,526326 
 
4700,04 
 
810,616102 
 
731,1557896 
 
30% 
 
Bronce 
 
30 
 
10 
 
263,8236034 
 
4524,21 
 
290,0687341 
 
126,0020507 
 
30% 
 
Aluminio 
 
30 
 
10 
 
286,5985079 
 
3476,80 
 
304,4461989 
 
228,6372128 
 
30% 
 
Acero liso 
 
30 
 
10 
 
575,3354968 
 
6803,96 
 
597,1441694 
 
398,0461968 
 
30% 
 
Conclusión 
 
En conclusión, pudimos notar que los materiales arrojaron datos diferentes cuando 
fueron expuestos al ensayo de tracción, por lo que se comportaron de manera 
desigual y pudimos notar sus diferentes propiedades como su esfuerzo máximo, 
deformación y límite de elasticidad así de como calcularlos y encontrarlos en la 
gráfica Esfuerzo-Deformación. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
BIBLIOGRAFÍA 
 
➢ Hibbeler R, Mecánica de Materiales. Sexta Edición. Prentice-Hall. 
➢ Mott R. Resistencia de Materiales Aplicada. Quinta Edición. Prentice-Hall. 
➢ Ferdinand p. Beer. Mecánica de Materiales. Quinta Edición. Mac Graw Hill 
➢ Askeland D. Ciencia e ingeniería de materiales. Tercera edición. Thonson 
editores 
➢ Montoya J. Elementos Básicos de resistencia de Materiales. Primera edición. 
Ediciones Unibague. 
➢ Normas internacionales ASTM. 
➢ Normas Colombianas NTC. 
➢ https://varilla.mx/wp-content/uploads/2020/10/varilla-corrugada-fichatecnica- 
panel-y-acanalados.pdf 
➢ Aluminio y sus aleaciones | Gasparini Industries 
➢ Usos del bronce y características para la industria | Aceromafe 
 
https://varilla.mx/wp-content/uploads/2020/10/varilla-corrugada-fichatecnica-panel-y-acanalados.pdf
https://varilla.mx/wp-content/uploads/2020/10/varilla-corrugada-fichatecnica-panel-y-acanalados.pdf
https://www.gasparini.com/es/blog/aluminio-y-sus-aleaciones/#%3A~%3Atext%3DLas%20principales%20caracter%C3%ADsticas%20de%20esta%20serie%20son%3A%20excelente%2Ccalor%2C%20conductores%20el%C3%A9ctricos%20y%20aplicaciones%20arquitect%C3%B3nicas%20y%20decorativas
https://www.aceromafe.com/usos-del-bronce/