526507902-Practica-2-Mecanica-de-Materiales-2

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“INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL”
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA
Y ELÉCTRICA
ESIME CULHUACAN
CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA
INFORME DE RESULTADOS DE LA PRÁCTICA No. 2
DEL LABORATORIO DE
MECÁNICA DE MATERIALES II
ENSAYO DE TORSION CON Y SIN EXTENSOMETRO
GRUPO: 5MV32
REALIZA: ROMERO BARROSO MIGUEL ÁNGEL
PROFESOR: ING. JUAN FRANCISCO FORTIS ROA
FECHA: 13 SEPTIEMBRE DEL 2021
INDICE
OBJETIVO..................................................................1
ALCANCE....................................................................2
DEFINICIONES............................................................3
REFERENCIAS ............................................................4
CONCEPTOS TEORIOCOS..........................................5
EQUIPO UTILIZADO...................................................6
DESARROLLO DE LA PRACTICA.............................7
ANÁLISIS Y CÁLCULOS…………………………...8
CONCLUSIONES TÉCNICAS DE LA PRÁCTICA…...9
BIBLIOGRAFÍA………………………………………..10
PRÁCTICAS DE LABORATORIO MECANICA DE
MATERIALES II
PRÁCTICA 2
ENSAYO DE TORSION CON Y SIN EXTENSOMETRO
1. OBJETIVOS 
*Qué los alumnos observen el comportamiento de las probetas, cuando están sometidas
a torque, el cual se incrementa progresivamente rebasando el límite de elasticidad y
después provoca la ruptura de la probeta.
*Desarrollar un ensayo de torsión, determinando los pares torsionales o
torques y el ángulo de torsión (deformaciones) en grados (ángulo) o en
radianes (desplazamiento angular). Con estos resultados el alumno trazará las
gráficas del ensayo.
*Qué conozca las leyes que gobiernan la relación entre los esfuerzos y las deformaciones en torsión.
*Qué analice e interprete las observaciones efectuadas durante la práctica.
*Qué los alumnos conozcan las características de la máquina, requeridas para
efectuar los ensayos de torsión, así como de su equipo complementario.
*Qué entiendan los principios de funcionamiento y de calibración de los sistemas para la aplicación y la medición de cargas y deformaciones.
*Qué identifiquen los sistemas de sujeción y sus componentes.
*Qué identifiquen los parámetros que se miden durante el desarrollo de las pruebas detorsión.
*Qué conozcan las probetas para ensayo de torsión, para que las elaboren.
 
2. ALCANCE 
 Esta tiene como alcance, el método de torsión en materiales metálicos de baja
resistencia (en aceros sólo bajo contenido de carbono SAE AISI 1010 a 1018)
sobre probeta de sección cilíndrica y extremos cuadrados; con equipos de torsión
didácticos de operación manual, hasta 24.5 N-m.
En la torsión se producen esfuerzos de corte que no se distribuyen uniformemente
en la sección afectada por el torque.
Uno de los principios importantes en cuanto a la distribución de esfuerzos, es su
magnitud varía en forma proporcional al radio de la sección transversal, lo que nos
lleva a establecer que el esfuerzo cortante producido por la torsión tiene un valor
de cero en centro de la sección y varía linealmente hasta alcanzar su máximo en la
superficie de la flecha, es decir en el radio de la sección de la flecha o barra
cilíndrica.
Las ecuaciones que se estudian adelante se basan en la Ley de Hooke, de tal
manera que solo son válidas dentro del límite elástico.
Una de las limitaciones de los principios que se plantean en esta práctica es que solo
se aplican a flechas de sección redonda ya sean huecos o macizos.
3. DEFINICIONES 
*TORSIÓN
En el ámbito de la ingeniería, la torsión mecánica consiste en la aplicación de un momento de fuerza sobre el eje longitudinal de una pieza prismática.
Las fuerzas que actúan sobre un objeto sometido a torsión tratan de retorcerlo, de girarlo en dos direcciones contrarias. 
*PROBETA O ESPÉCIMEN
Espécimen de un material elaborado a una forma estandarizada que se utiliza en las pruebas de tensión simple con la finalidad de determinar la resistencia de un material.
*PAR TORSIONAL
Par Torsional es una magnitud derivada de la Fuerza y se define como la fuerza aplicada a un cuerpo, a una distancia perpendicular a un eje tal que se genere en él una rotación alrededor del mismo
*ANGULO DE TORSIÓN
Está definido por un ángulo diedro entre los dos planos que definen la interacción de cuatro átomos consecutivamente enlazados. La cantidad de repeticiones del monómero en la cadena aumenta las repeticiones de estos cuatro ángulos de torsión.
*MÓDULO DE RÍGIDEZ AL CORTE.
El módulo de elasticidad transversal, también llamado módulo de cizalla, es una constante elástica que caracteriza el cambio de forma que experimenta un material elástico (lineal e isótropo) cuando se aplican esfuerzos cortantes.
*TORQUE.
El torque es una fuerza que se aplica para que algo gire, así de simple. ... En un auto esta fuerza es generada en el cigüeñal. El torque representa la capacidad de un auto para mover algo pesado.
*ESFUERZO CORTANTE.
Se conoce como esfuerzo cortante al que resulta de aplicar dos fuerzas paralelamente a una superficie y en sentido contrario. De esta forma se puede dividir a un objeto en dos partes, haciendo que las secciones deslicen una sobre otra.
*MOMENTO POLAR DE INERCÍA.
Es una cantidad utilizada para predecir habilidad para resistir la torsión del objeto , en los objetos (o segmentos de los objetos) con un invariante circular de sección transversal y sin deformaciones importantes o fuera del plano de deformaciones.
-Se utiliza para calcular el desplazamiento angular de un objeto sometido a un par.
-Es análogo a la zona de momento de inercia que caracteriza la capacidad de un objeto para resistir la flexión.
-Momento polar de inercia no debe confundirse con el momento de inercia, que caracteriza a un objeto de la aceleración angular debido a la torsión.
-El SI la unidad de momento polar de inercia, como el momento en la zona de la inercia, es metro a la cuarta potencia (^4m).
4. REFERENCIAS 
Norma Mexicana NMX-B-184-1994
Norma Americana ASTM-D-168
Norma ISO equivalente 
5. CONCEPTOS TEORICOS 
- ORIGEN DEL ENSAYO DE TORSIÓN EN MATERIALES.
El ensayo de torsión consiste en aplicar un par torso a una recipiente por medio de un dispositivo de carga y marcar el ángulo de torsión resultante en el extremo de la recipiente. Este ensayo se realiza en el rango de comportamiento linealmente elástico del material.
Los resultados del ensayo de torsión resultan útiles para el cálculo de elementos de máquina sometidos a torsión tales como barrotes de transmisión, tornillos, resortes de torsión y cigüeñales.
- CONCEPTO DE TORSIÓN COMO ENSAYO DESTRUCTIVO ED.
El ensayo de torsión consiste en aplicar un par torsor a una probeta por medio de un dispositivo de carga y medir el ángulo de torsión resultante en el extremo de la probeta. Este ensayo se realiza en el rango de comportamiento linealmente elástico del material.
- CALIBRACIÓN DE LOS EQUIPOS O MÁQUINAS DE TORSIÓN.
La máquina cuenta con el medidor digital, para la medición del torque, que tiene
cuatro controles de ajuste fino en la parte posterior del medidor como sigue:
a) Tecla de encendido del equipo ON / OFF
b) Perilla de ajuste de cero OFF SET (Zero) esta se puede usar para ajustar
en cero l medidor (sí es necesario) previo a la aplicación de la carga y
corresponde a un ajuste electrónico y no afecta la calibración.
c) Tecla de selección de sistema SI / IMP Imperial Sistema Inglés de
unidades, este se usa para seleccionar el sistema de unidades y se
localiza al frente del indicador digital.
d) Potenciómetros de ajuste ADJUST “SI / IMP”, están en la parte posterior
del indicador digital y se ajustan con el desarmador de joyero.
e) Perilla de selección del punto decimal, este se usa para colocar el número
de decimales en la pantalla.
f) Fusible de protección eléctrica
Los controles normalmente no requieren de ajuste, pero si se esto necesario
se debe hacer con cuidado ya que los controles son delicados.
Para la mayoría de los propósitos se puede suponer que la calibración lineal,
debido a que la barra de calibración maestra trabaja dentro de su zona
elástica, es decir dentro del límite elásticodel acero del que está fabricada,
por lo que sí se calibra con un valor de carga conocido, la calibración será
adecuada si se genera el par de torsión equivalente a la que producen las
cargas y el brazo de palanca. La calibración completa cubre todo el rango, y
se realiza como se indica a continuación:
a) Nivele la máquina de torsión horizontalmente, colocando el nivel en la
bancada formada por el tubo de color negro girado, para ello utilice los
tornillos niveladores de los dos apoyos, ubicados en la base de la
máquina. Cuando se vaya a hacer el ensayo se deberá nivelar
horizontalmente (transversalmente), también el carro longitudinal, aflojando
y / o apretando los tornillos con llave Allen.
b) Coloque el brazo de calibración (palanca de color rojo), en el extremo
cuadrado de la barra maestra y sobre la barra el nivel de burbuja, a
continuación, ajuste al brazo de torsión (H) para que quede a nivel, girando
el volante horizontal (G), hasta lograr la horizontalidad de la barra, ahora
ajuste el indicador de carátula, girando el anillo exterior hasta que el cero
coincida con la punta de la aguja. Seleccione las unidades de medida del
torque SI / IMP y a continuación ajuste el medidor a cero usando la perilla
cero de la parte de atrás.
c) Coloque la porta pesas con cuidado para no desestabilizar el sistema,
este ya pesa por sí mismo 0.5 kg, se irán colocando los incrementos de
carga cada 0.5 kg (acumulando 1kg, 1.5kg, 2.0 kg, 2.5 kg, 3.0 kg, 3.5 kg,
4.0 kg, 4.5 kg y 5.0 kg), regrese el medidor de carátula (F) a cero en
cada paso, usando el volante, girándolo en el sentido contrario a como
gira la aguja cuando se aplica la carga. Es decir, si la aguja gira en sentido
horario cuando se aplica la pesa, con el volante se regresará la aguja a su
posición de cero inicial en sentido antihorario. Lo anterior significa que
entes de cada incremento de carga la barra deberá regresar a su
posición horizontal.
d) Registre la lectura del indicador de par torsional en cada incremento de
carga de 0.5 kg hasta 5 Kg. ASCENDENTE
e) Reduzca las cargas en los mismos pasos y nuevamente registre las
lecturas del medidor DESCENDENTE. El volante deberá girarse en sentido opuesto al de ascenso de carga
a) Al alcanzar el valor DE CARGA APLICADA DE 5 kg SE GENERARÁ UN
PAR TORSIONAL DE 24.5 N-m (que es igual a 5 kg de carga X 9.81 X 0.5
m de brazo de palanca = 24.5 N-m). Trace una línea a través de los
puntos, en la gráfica y calcule su (idealmente única). Sin hay un error
importante mayor o menor a 24.5 + - 0.3 N-m, se deberá realizar el ajuste
de la máquina.
b) El procedimiento anterior debe repetirse, para comprobar que la
calibración resultante es correcta.
Se puede señalar que la gráfica trazada en el paso (f) también mostrara la
linealidad del sistema que mide el torque y cualquier histéresis que
esté presente debido a la fricción en los cojinetes con la barra maestra.
Encontrar que ambas fuentes de error son pequeñas, pero se debe estar
consciente de su existencia y deben hacer comentarios sobre ellos en el
Informe de Resultados.
- ENSAYO DE TORSIÓN.
La Torsión en sí, se refiere a la desalienación helicoidal que sufre un cuerpo cuando se le aplica un par de fuerzas (técnica de fuerzas paralelas de igual magnitud y sentido contrario). La torsión se puede marcar observando la desalienación que produce en un objeto un par determinado. Por barro templos, se fija un objeto cilíndrico de longitud concluida por un extremo, y se aplica un par de fuerzas al otro extremo; la cantidad de vueltas que dé un extremo con respecto al otro es una medida de torsión. Los materiales empleados en licenciatura para elaborar elementos de herramientas rotatorias, como los cigüeñales y árboles motores, deben resistir las tensiones de torsión que les aplican las cargas que mueven.
El ensayo de torsión es un ensayo en que se dé silueta una muestra aplicándole un par torso. La desalienación plástica alcanzable con esta complexión de ensayos es mucho mayor que en los de tracción (estricción) o en los de compresión (Abarrocamiento, aumento de sección). Da deformación directamente del comportamiento a cortadura del material y la deformación de su comportamiento a tracción se puede deducir fácilmente.
 ; 
Donde T: Momento torsor (Nm)
C: Distancia desde el barrote del recipiente hasta el borde de la sección transversal (m) c = D/2
: Momento polar de inercia de la sección transversal (m4) 
G: Módulo de rigidez (N/m2)
L: Longitud del recipiente (m)
6. EQUIPO UTILIZADO 
Características del equipo de torsión manual
Componentes del equipo: Barra calibrada, Carro longitudinal, indicador de
carátula, indicador digital, volante de aplicación de par torsional, volante de
nivelación, transportadores para medición del ángulo, contador de ciclos,
mordazas para probeta, transductor potenciométrico, perillas de nivelación de la
máquina, perillas de nivelación del carro longitudinal, reductor de velocidad.
Accesorios del equipo: pesas y porta pesas para calibración, palanca para
calibración, nivel de burbuja, cables de interconexión.
Máquina para Ensayos de Torsión. Medidor Digital, para la Medición de Torque •
Nivel de Burbuja.
Barra de Calibración. Sistema de Pesas
Máquina para pruebas de torsión marca TeQuipment.
Nivel de burbuja
Regla de acero.
Micrómetro.
7. DESARROLLO DE LA PRACTICA
Seleccione o determine el tipo de material en el que se realizará el ensayo
Seleccione el equipo a utilizar: Equipo de torsión manual.
Elabore la probeta de acuerdo a lo especificado para ello, extremos de sección
cuadrada y zona central cilíndrica, zona de enlace o transición (con radio) y
acabado pulido.
Verifique la nivelación de la bancada de la máquina (colocando el nivel sobre la
bancada longitudinalmente) y del carro longitudinal (colocando el nivel transversal
a la bancada y sobre el cuerpo del carro), aflojando las perillas y los tornillos de
nivelación.
Realice la calibración de la máquina, utilizando las pesas, la palanca y el indicador
digital.
Coloque la palanca y verifique la horizontalidad de la misma, con el nivel de
burbuja, girando el volante de nivelación para lograrlo.
Ajuste el indicador de carátula a cero mm y el indicador digital también en 00.0 N-
m con el potenciómetro ZERO colocado en la parte posterior del indicador digital.
Coloque la porta pesas de 0.5 kg en el extremo libre de la palanca y tome la lectura
del indicador de carátula en mm, observando sí gira en sentido horario o contrario
a las manecillas del reloj; también tome la lectura del indicador digital en N-m.
Nivele con el volante de nivelación la palanca (que quede horizontal nuevamente),
regresando a cero la lectura del indicador de carátula, girando en sentido contrario
al original la aguja.
Coloque la siguiente pesa de 0.5 kg y repita el proceso del punto anterior, hasta
llegar a 5.0 kg (de 0.5 en 0.5kg), lectura en la que, se deberá alcanzar el valor de
25.4 N-m; si esto ocurre el equipo estará calibrado en sentido ascendente. El
proceso se invierte y ahora en la descarga se deberá alcanzar un valor de 00.0 N-
m para asegurar la calibración del equipo
En caso de que el valor de 25.4 N-m no se alcance sea mayor o menor se deberá
ajustar el equipo (auxiliándose de un desarmador de joyero) con el potenciómetro
ADJUST, que se encuentra también en la parte posterior el indicador digital.
Debiéndose repetir el proceso de calibración, hasta lograr los valores esperados
en el modo ascendente y descendente.
Debe considerarse la tolerancia de +/- 0.3 N-m.
Logrado lo anterior, se coloca la probeta con auxilio de las mordazas, ajustando el
carro longitudinal a la longitud de la probeta, sin desnivelarlo.
Se coloca en cero el indicador digital y el contador mecánico de ciclos y se ajustan
a cero los transportadores con exactitud de 0.1º y 1º.
Se alinea la probeta, eliminando el juego entre mordazas, es decir la probeta
deberá quedar firmemente sujeta, sin aplicar un par torsional. Esta acción se
realiza girando el volante de aplicación de par hacia un lado, hasta eliminar el
juego de laprobeta en las mordazas.
Se inicia el ensayo, aplicando el par con el volante, girándolo en el mismo sentido
que se hizo para eliminar el juego de la probeta, en forma constante y lentamente.
Se toman las lecturas del par y del ángulo, cada 0.5 º para tratar de determinar el
límite elástico del material a prueba. El ensayo se continua hasta llegar a 24.5 N-m
(límite máximo de par aplicado) se rompa o no la probeta, esto por seguridad del
equipo.
8. ANALISIS Y RESULTADOS 
DATOS DE ENTRADA Y DE LA REALIZACION DE LA PRACTICA
DIMENSIONES DE LA PROBETA DIAMETRO
Medidas sacadas por una norma 
Longitud: 100mm=0.1m
Diámetro= 10mm=0.01m
CONDISIONES 
Temperatura humedad 
Las condiciones deben ser a temperaturas y humedad ambiente 
TABLAS DE DATOS
ANGULO DE TORCIMETRO 
= 5°
MOMENTO POLAR
= m⁴
MODULO DE CIZALLE
 
DEFORMACION DE CIZALLE
Y= 
DEFORMACION DE ZICALLE EN CUALQUIER PUNTO DE LA BARRA
= 
ESFUERZO DE CIZALLE
=
GRAFICAS
PROCEDIMIENTO 
COLOCACION DE PALANCA PARA CALIBRAR L = 50 cm
 
2 INDICADOR DIGITAL SIU Nm
 
3 NIVELACION (CON NIVEL DE BURBUJA) DE LA BANCADA LONGITUDINAL DE EQUIPO
4 REALIZACION DEL ENSAYO SIN EXTENSOMETRO.
5 REALIZACION DEL ENSAYO SIN EXTENSOMETRO
 
6 REALIZACION DEL ENSAYO SIN EXTENSOMETRO, VER LINEA NEGRA TRAZADA QUE DA VUELTA POR LA TORSION DE LA PROBETA
7 USO DEL EXTENSOMETRO COLOCADO EN LA ZONA REDUCIDA DE LA PROBETA, DONDE SE REQUIERE DETERMINAR EL DESPLAZAMIENTO ANGULAR EN MILESIMAS DE RADIANES O EN MILESIMAS DE PULGADA, SEGUN EL INDICADOR DE CARATULA EMPLEADO, SE DISPONE DE LOS DOS
8 ENSAYO CON EXTENSOMETRO
 9 FALLA DE LA PROBETA
9. CONCLUSIONES DE LA PRACTICA 
Con esta práctica concluyo poder reconocer el funcionamiento y forma de manejo de la máquina para el ensayo de torsión observando los videos proporcionados, igual para la realización de graficas con los cálculos elementales.
10. BIBLIOGRAFIAS 
Wiscocil T. Clement / Davis E. Harem / Troxell E. George Ensaye e inspección de
los Materiales en Ingeniería Editorial CECSA 1985
Small Louis Hardness Par 1 Practice Service Diamond Tool. Co. 1960
American Society for Metals Volume 8 Mechanical Testing 1985
1998 SAE Handbook Standards Development Program Volume 1,2 and 3
HELLO AUTO. (14 de FEBRERO de 2016). Obtenido de https://helloauto.com/glosario/torque
KEYENCE.COM . (20 de ENERO de 2018). Obtenido de https://www.keyence.com.mx/ss/products/measure-sys/measurement-selection/environment/calibration.jsp#:~:text=La%20calibraci%C3%B3n%20significa%20utilizar%20un,medici%C3%B3n%20y%20el%20valor%20verdadero.&text=Generalmente%2C%20la%20calibraci%C3%B3n%20se%20
PLUSMARCION . (AGOSTO de 20 de 2017). Obtenido de http://plusformacion.com/Recursos/r/Ensayo-torsion