UPS-CT004494

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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA
SEDE CUENCA
CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA
“CARACTERIZACIÓN DE PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS
ACEROS PARA CONSTRUCCIÓN DE MAQUINARIA QUE SE
COMERCIALIZAN EN EL ECUADOR”
Tesis previa a la obtención del
t́ıtulo de Ingeniero Mecánico.
Autores:
Ñauta Uzhca Pedro Antonio
Riera Morocho Christian Xavier
Director:
Ing. Jorge Fajardo
Cuenca, Enero 2015
UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA
SEDE CUENCA
CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA
“CARACTERIZACIÓN DE PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS
ACEROS PARA CONSTRUCCIÓN DE MAQUINARIA QUE SE
COMERCIALIZAN EN EL ECUADOR”
Tesis previa a la obtención del
t́ıtulo de Ingeniero Mecánico.
Autores:
Ñauta Uzhca Pedro Antonio
pedro 2960@hotmail.com
Riera Morocho Christian Xavier
chxriera2392@hotmail.com
Director:
Ing. Jorge Fajardo
jfajardo@ups.edu.ec
Cuenca, Enero 2015
Dedicatoria
A mis padres y mis dos princesas Dana y Lupita por su paciencia amor y apoyo.
Pedro
Dedicatoria
A mi esposa, mis dos hijas Sof́ıa y Eduarda, y especialmente a mi mamá por su apoyo
incondicional.
Christian
i
AGRADECIMIENTOS
Gracias Señor Padre Dios por guiarme a culminar esta etapa tan importante de mi vida.
A mis padres Gustavo y Celia por su apoyo y compresión incondicional por ser el
pilar fundamental para la culminación de este proyecto.
Al ingenierio Jorge Fajardo director de la tesis por su apoyo, consejo, orientación
y revisión.
A mis amigos que es dif́ıcil enumerar a todos pero especialmente a Christian Riera,
Pedro Espinoza, Andrés Sarmiento, Diego Idrovo que me apoyaron a culminar esta etapa.
Pedro
ii
AGRADECIMIENTOS
Agradezco a Dios ya que supo guiarme por buen camino y darme fuerzas para seguir
adelante ante todas las adversidades que se presentaron en la culminación de esta tesis.
A mi esposa Fernanda por sus palabras y confianza, por su amor y brindarme el
tiempo necesario para realizarme profesionalmente.
Al Ing. Jorge Fajardo director de la tesis por su ayuda, orinetación y colaboración
para culminar la tesis de grado.
De manera especial quiero agradecer a mi madre Rosa Riera por ser un ejemplo
de superación y por brindarme toda su confianza, gracias mami.
A mi estimado compañero Pedro Ñauta por compartir todos estos años de estudio,
y a todos mis compañeros de manera especial a Pedro Espinoza, Diego Idrovo y Andrés
Sarmiento por su apoyo para poder terminar esta etapa de mi vida.
Gracias a todos.
Christian
iii
DECLARATORIA
El trabajo de grado que presentamos, es original y basado en el proceso de investigación y/o
adaptación tecnológica establecido en la Carrera de Ingenieŕıa Mecánica de la Universidad
Politécnica Salesiana. En tal virtud los fundamentos técnicos - cient́ıficos y los resultados
son exclusiva responsabilidad de los autores.
A través de la presente declaración cedemos los derechos de propiedad intelectual
correspondiente a este trabajo, a la Universidad Politécnica Salesiana, según lo establecido
por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la Normativa Institucional
Vigente.
 
Ñauta Uzhca Pedro Antonio
 
Riera Morocho Christian Xavier
iv
CERTIFICADO
Que el presente proyecto de tesis ”Caracterización de propiedades mecánicas de los aceros
para construcción de maquinaria que se comercializan en el Ecuador”, realizado por los
estudiantes: Ñauta Uzhca Pedro Antonio y Riera Morocho Christian Xavier, fue dirigido
por mi persona.
Ing. Jorge Fajardo
v
RESUMEN
Considerando la información actual que poseen las casas comerciales de aceros a nivel local,
IVÁN BOHMAN Y ACEROS BÖHLER DEL ECUADOR, se evidencia que las propiedades
mecánicas que estos distribuidores incluyen en sus catálogos no son suficientes, respecto
del valor de las propiedades que se requieren para el diseño de los diversos elementos
mecánicos fabricados de acero. Se añade a esta primera consideración la falta de un
laboratorio neutral que avalen los resultados expuestos por los comerciantes en su catálogo.
Las circunstancias expuestas generan la necesidad de elaborar una gúıa que presente
adecuadamente, o mejore en comparación con los catálogos existentes, la información que
se proporciona para cada acero utilizado en la región. Dando lugar a la siguiente propuesta:
Caracterización de propiedades mecánicas de los aceros para construcción de maquinaria
que se comercializan en Ecuador. Los objetivos propuestos: diagnosticar la situación actual
de la utilización de los aceros para la construcción de maquinaria en el Ecuador, caracterizar
experimentalmente los aceros de construcción de maquinaria de mayor demanda, analizar
los resultados de los ensayos destructivos y desarrollar una gúıa para la selección de aceros.
Fundamentados en cumplir con los objetivos planteados, en el CAPÍTULO I se analiza los
aceros más utilizados en la industria mecánica y las propiedades relativas a ellos que se
consideran en el diseño; mediante recolección de información primaria, encuestas, dirigidas
hacia las principales empresas que desarrollan este trabajo en el páıs. El requisito de
caracterizar experimentalmente a los materiales identificados como relevantes, previamente;
se elaboró el CAPÍTULO II, que define los procedimientos equipos e instrumentos que se
van a utilizar en la realización de ensayos destructivos en función de las propiedades que
se necesitan. Todos estos ensayos se encuentran regidos por la correspondiente normativa
ASTM y se realizarán en base a los equipos de ensayos e instrumentos que posee el
laboratorio de la Universidad Politécnica Salesiana. El análisis de los ensayos estudiados en
el CAPÍTULO III se determinan las siguientes propiedades: esfuerzo estático a la tracción,
ĺımite de fluencia, porcentaje mı́nimo de alargamiento, módulo de elasticidad, resistencia
cortante máxima, enerǵıa de impacto, resiliencia, tenacidad a la fractura y durezas Brinell
y Rockwell, todas en unidades del Sistema Internacional, además fue necesario basarse
en las relaciones fundamentales de la mecánica de materiales para la obtención de la
mayoŕıa de las propiedades de acuerdo a los resultados que se obtienen en los ensayos
vi
vii
realizados. Finalmente todas las propiedades mecánicas, las que posee y no los catálogos,
han sido documentadas en una gúıa de selección de aceros correspondiente al CAPÍTULO
IV, con el propósito de brindar la información y una tabla comparativa concernientes a las
propiedades de los aceros más usados. Este último aspecto será de utilidad para cualquier
estudiante o diseñador, af́ın a la rama del diseño mecánico, como referencia de valores de
las propiedades mecánicas de interés de los aceros que existen a nivel Nacional.
Palabras Clave: Ensayos, acero, propiedades mecánicas, caracterización
ABSTRACT
Considering that ”IVÁN BOHMAN Y ACEROS BÖHLER DEL ECUADOR”steel stores
have current information, we can clearly see the mechanical features that they include in
their catalogs are not enough; compared with the features values required for the design
of some mechanical elements made of steel. Also we realized that they need a neutral
laboratory that supports the results presented by sellers in their catalog. This results
in a The exposed circumstances generate the need to develop a guide that represent
appropriately, or improve compared with existing catalogs, the provided information for
each used steels in the region. This results in the following proposal: Characterization of
steels mechanical features for machinery construction that will be sold in Ecuador. The
proposed objectives are: diagnosing the current status of the steel used for machinery
construction in Ecuador, characterizing experimentally the construction steels machinery
that have an increased demand, analyzing the results of destructive testing and developing
a guide for the steels selection. We want to achieve the proposed objectives,that’s because
in Chapter One we are going to analyze the most used steels in mechanical industry.
Also their relative features considered for the design, using primary data collection and
addressed survey to major companies engaged in this work at the country. The requirement
for characterizing the materials identified as relevant was done in Chapter II, which defines
the procedures, material and instruments that will be used for performing destructive
testing according to the features they need. All of these testing are governed by rules
”ASTM”and they will be done based on testing equipment and instruments held by the
Universidad Politecnica Salesiana’s laboratory. The studied testing analysis in chapter III
will determine the following characteristics: static effort, yield stress, minimum elongation
percent, elasticity’s modulus, maximum shear strength, impact energy, resilience, fracture
toughness and Brinell, Rockwell hardness. All of these characteristics will be determined
in ”International System Units”; also it was necessary based on fundamental relationship
of the materials mechanic for getting most features according to the results got in the
performed tests. Finally, all of the mechanical features have been documented in selection
guide’s steel corresponding to Chapter IV. The only purpose is providing information and
a comparative chart concerning to the most used steels features. This last aspect will be
useful for any student or designer, related to the mechanical design’s branch as a reference
viii
ix
of the interest mechanical features values of steels that exist nationwide.
Keywords: Testing, stell, mechanical properties, characterization
ÍNDICE
Pág.
Lista de Figuras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiv
Lista de Tablas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xix
Lista de Śımbolos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .xxiii
1 Diagnóstico de la situación actual de la información y comercialización del
acero para construcción de maquinaria en el Ecuador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Situación actual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2.1 Marco referencial del sector estudiado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2.2 Diseño muestral y trabajo de campo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2.3 Calificación y priorización . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2.4 Estructura de la encuesta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.2.5 Análisis estad́ıstico de los resultados de la encuesta . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.3 Propiedades mecánicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.3.1 Elasticidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.3.2 Tenacidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.3.3 Resiliencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.3.4 Dureza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.3.5 Plasticidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.3.6 Fragilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.3.7 Ductilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
x
xi
1.3.8 Resistencia última a la tracción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.4 Conclusiones parciales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2 Caracterización Experimental de los aceros para construcción de maquinaria
de mayor demanda. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.2 Ensayos Mecánicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.3 Ensayo de impacto (Charpy) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.3.1 Norma empleada en el ensayo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.3.2 Relaciones fundamentales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.3.3 Probeta normalizada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.3.4 Descripción de la máquina utilizada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.3.5 Condiciones del ensayo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.4 Ensayo de dureza Brinell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.4.1 Norma empleada en el ensayo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.4.2 Relaciones fundamentales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.4.3 Probeta normalizada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.4.4 Descripción de la máquina utilizada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.4.5 Condiciones del ensayo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.5 Ensayo de dureza Rockwell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.5.1 Norma empleada en el ensayo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.5.2 Relaciones fundamentales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.5.3 Probeta normalizada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.5.4 Descripción de la máquina utilizada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.5.5 Condiciones del ensayo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.6 Ensayo de tracción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.6.1 Norma empleada en el ensayo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
xii
2.6.2 Relaciones fundamentales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.6.3 Probeta normalizada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.6.4 Descripción de la máquina utilizada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.6.5 Condiciones del ensayo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.7 Ensayo de flexión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.7.1 Norma empleada en el ensayo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.7.2 Relaciones fundamentales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.7.3 Probeta normalizada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.7.4 Descripción de la máquina utilizada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272.7.5 Condiciones del ensayo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.8 Ensayo de torsión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.8.1 Norma empleada en el ensayo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.8.2 Relaciones fundamentales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.8.3 Probeta normalizada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.8.4 Descripción de la máquina utilizada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.8.5 Condiciones del ensayo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.9 Conclusiones parciales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3 Análisis de Resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.2 Análisis estad́ıstico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.2.1 Medidas estad́ısticas usadas para la fijación de los valores obtenidos
en los ensayos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.3 Muestras a ensayar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.4 Análisis de resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.4.1 Ensayo de Charpy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.4.2 Ensayo de Dureza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
xiii
3.4.3 Ensayo de Tracción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
3.4.4 Ensayo de Flexión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
3.4.5 Ensayo de Torsión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
3.5 Conclusiones parciales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
4 Desarrollo de una gúıa para selección de aceros. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
Bohler V320 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
Bohler V155 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
Bohler V945 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
Bohler E920 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
ASSAB 709 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
ASSAB 705 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
ASSAB 760 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
Transmisión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
4.1 Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
4.2 Recomendaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
Referencias bibliográficas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
Anexo A -- Calificación de las empresas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
Anexo B -- Estructura de la encuesta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
Anexo C -- Resultados del Ensayo de impacto Charpy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
Anexo D -- Resultados del ensayo de Tracción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
Anexo E -- Resultados del ensayo de Flexión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275
Anexo F -- Resultados del ensayo de torsión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
LISTA DE FIGURAS
Pág.
Figura - 1.1 Clasificación de la actividad económica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Figura - 1.2 Clasificación de proveedores de aceros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Figura - 1.3 Parámetros de selección para proveedores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Figura - 1.4 Calidad de la información técnica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Figura - 1.5 Clasificación de aceros. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Figura - 1.6 Propiedades de los aceros. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Figura - 1.7 Curva tensión-deformación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Figura - 2.1 Probeta Ensayo Charpy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Figura - 2.2 Resistencia al impacto vs temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Figura - 2.3 Máquina de ensayo de charpy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Figura - 2.4 Máquina de ensayo Brinell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Figura - 2.5 Máquina de dureza Rockwell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Figura - 2.6 Probeta normalizada del ensayo de tracción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Figura - 2.7 Máquina universal de tracción. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Figura - 2.8 Máquina universal de ensayos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Figura - 2.9 Probeta de torsión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Figura - 2.10 Máquina ensayo de torsión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Figura - 3.1 Resultados enerǵıa de impacto acero V320 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Figura - 3.2 Resultados resiliencia acero V320 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Figura - 3.3 Resultados tenacidad a la fractura acero V320 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Figura - 3.4 Resultados enerǵıa de impacto acero V155 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Figura - 3.5 Resultados resiliencia acero V320 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Figura - 3.6 Resultados tenacidad a la fractura acero V155 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
xiv
Figura - 3.7 Resultados enerǵıa de impacto acero E920 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Figura - 3.8 Resultados resiliencia acero E920 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Figura - 3.9 Resultados tenacidad a la fractura acero E920 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Figura - 3.10 Resultados enerǵıa de impacto acero V945 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Figura - 3.11 Resultados resiliencia acero V945. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Figura - 3.12 Resultados tenacidad a la fractura acero V945 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Figura - 3.13 Resultados enerǵıa de impacto acero 709 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Figura - 3.14 Resultados resiliencia acero 709 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Figura - 3.15 Resultados tenacidad a la fractura acero 709 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Figura - 3.16 Resultados enerǵıa de impacto acero 705 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Figura - 3.17 Resultados resiliencia acero 705 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Figura - 3.18 Resultados tenacidad a la fractura acero 705 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Figura - 3.19 Resultados enerǵıa de impacto acero 760 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Figura - 3.20 Resultados resiliencia acero 760 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Figura - 3.21 Resultados tenacidad a la fractura acero 760 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Figura - 3.22 Resultados enerǵıa de impacto acero de transmisión . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Figura - 3.23 Resultados resiliencia acero de transmisión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Figura - 3.24 Resultados tenacidad a la fractura acero de transmisión . . . . . . . . . . . . . 53
Figura - 3.25 Resultados dureza Brinell acero V320 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Figura - 3.26 Resultados dureza acero Brinell V155 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Figura - 3.27 Resultados dureza Brinell acero V945 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Figura - 3.28 Resultados dureza Brinell acero E920 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Figura - 3.29 Resultados dureza Brinell acero 709 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Figura - 3.30 Resultados dureza Brinell acero 705 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Figura - 3.31 Resultados dureza Brinell acero 760 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Figura - 3.32 Resultados dureza Brinell acero de transmisión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Figura - 3.33 Resultados dureza Rockwell acero V320 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Figura - 3.34 Resultados dureza Rockwell acero V155 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
Figura - 3.35 Resultados dureza Rockwell acero V945 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
xv
Figura - 3.36 Resultados dureza Rockwell acero E920 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
Figura - 3.37 Resultados dureza Rockwell acero 709 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
Figura - 3.38 Resultados dureza Rockwell acero 705 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
Figura - 3.39 Resultados dureza Rockwell acero 760 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Figura - 3.40 Resultados dureza Rockwell acero de transmisión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
Figura - 3.41 Resultados esfuerzo estático a la tracción acero V320 . . . . . . . . . . . . . . . 77
Figura - 3.42 Resultados esfuerzo de fluencia acero V320 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
Figura - 3.43 Resultados porcentaje de alargamiento acero V320 . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
Figura - 3.44 Resultados ensayos tracción acero V320 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Figura - 3.45 Resultados esfuerzo estático a la tracción acero V155 . . . . . . . . . . . . . . . . 81
Figura - 3.46 Resultados esfuerzo de fluencia acero V155 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
Figura - 3.47 Resultados porcentaje de alargamiento acero V155 . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Figura - 3.48 Resultados ensayos tracción acero V155 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
Figura - 3.49 Resultados esfuerzo estático a la tracción acero V945 . . . . . . . . . . . . . . . 85
Figura - 3.50 Resultados esfuerzo de fluencia acero V945 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
Figura - 3.51 Resultados porcentaje de alargamiento acero V945 . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Figura - 3.52 Resultados ensayos tracción acero V945 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
Figura - 3.53 Resultados esfuerzo estático a la tracción acero E920 . . . . . . . . . . . . . . . 89
Figura - 3.54 Resultados esfuerzo de fluencia acero E920 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
Figura - 3.55 Resultados porcentaje de alargamiento acero E920 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
Figura - 3.56 Resultados ensayos tracción acero E920 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
Figura - 3.57 Resultados esfuerzo estático a la tracción acero 709 . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
Figura - 3.58 Resultados esfuerzo de fluencia acero 709 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
Figura - 3.59 Resultados porcentaje de alargamiento acero 709 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
Figura - 3.60 Resultados ensayos tracción acero 709 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
Figura - 3.61 Resultados esfuerzo estático a la tracción acero 705 . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
Figura - 3.62 Resultados esfuerzo de fluencia acero 705 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
Figura - 3.63 Resultados porcentaje de alargamiento acero 705 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
Figura - 3.64 Resultados ensayos tracción acero 705 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
xvi
Figura - 3.65 Resultados esfuerzo estático a la tracción acero 760 . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
Figura - 3.66 Resultados esfuerzo de fluencia acero 760 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
Figura - 3.67 Resultados porcentaje de alargamiento acero 760 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
Figura - 3.68 Resultados ensayos tracción acero 760 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
Figura - 3.69 Resultados esfuerzo estático a la tracción acero de transmisión . . . . . . 105
Figura - 3.70 Resultados esfuerzo de fluencia acero de transmisión . . . . . . . . . . . . . . . . 106
Figura - 3.71 Resultados porcentaje de alargamiento acero de transmisión . . . . . . . . 107
Figura - 3.72 Resultados ensayos tracción acero de transmisión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
Figura - 3.73 Gráfica carga-flecha acero v320 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
Figura - 3.74 Módulo de elasticidad acero V320 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
Figura - 3.75 Módulo de elasticidad acero V155 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
Figura - 3.76 Módulo de elasticidad acero V945 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
Figura - 3.77 Módulo de elasticidad acero E920 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
Figura - 3.78 Módulo de elasticidad acero 709 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
Figura - 3.79 Módulo de elasticidad acero 705 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
Figura - 3.80 Módulo de elasticidad acero 760 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
Figura - 3.81 Módulo de elasticidad acero de transmisión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
Figura - 3.82 Resultados ensayos torsión V320 . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
Figura - 3.83 Resultados ensayos torsión acero V155 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
Figura - 3.84 Resultados ensayos torsión acero V945 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
Figura - 3.85 Resultados ensayos torsión acero E920 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
Figura - 3.86 Resultados ensayos torsión acero 709 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
Figura - 3.87 Resultados ensayos torsión acero 705 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
Figura - 3.88 Resultados ensayos torsión acero 760 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
Figura - 3.89 Resultados ensayos torsión acero de transmisión) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
Figura - 4.1 Comparación de propiedades. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
Figura - 4.2 Resistencia máxima a la tracción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
Figura - 4.3 Ĺımite de fluencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
Figura - 4.4 Porcentaje de alargamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
xvii
Figura - 4.5 Módulo de elasticidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
Figura - 4.6 Resistencia cortante máxima. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
Figura - 4.7 Enerǵıa de impacto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
Figura - 4.8 Resiliencia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
Figura - 4.9 Tenacidad a la fractura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
Figura - 4.10 Dureza Brinell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
Figura - 4.11 Dureza Rockwell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
Figura - 4.12 Comparación de propiedades respecto a los proveedores . . . . . . . . . . . . . 147
xviii
LISTA DE TABLAS
Pág.
Tabla 1.1 Sectores industriales MIPRO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Tabla 1.2 Sectores industriales CAPIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Tabla 1.3 Sectores industriales CIC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Tabla 2.1 Ensayos mecánicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Tabla 2.2 Caracteŕısticas de las probetas con entalla en V . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Tabla 2.3 Medidas de probetas normalizadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Tabla 3.1 Aceros empleados en los ensayos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Tabla 3.2 Tabla comparativa de materiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Tabla 3.3 Resultados Charpy acero V320 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Tabla 3.4 Resumen de resultados obtenidos acero V320 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Tabla 3.5 Resultados Charpy acero V155 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Tabla 3.6 Resumen de resultados obtenidos acero V155 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Tabla 3.7 Resultados Charpy acero E920 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Tabla 3.8 Resumen de resultados obtenidos acero E920 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Tabla 3.9 Resultados Charpy acero V945 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Tabla 3.10 Resumen de resultados obtenidos acero V945 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Tabla 3.11 Resultados Charpy acero 709 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Tabla 3.12 Resumen de resultados obtenidos acero 709 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Tabla 3.13 Resultados Charpy acero 705 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Tabla 3.14 Resumen de resultados obtenidos acero 705 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Tabla 3.15 Resultados Charpy acero 760 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Tabla 3.16 Resumen de resultados obtenidos acero 760 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Tabla 3.17 Resultados Charpy acero de transmisión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
xix
Tabla 3.18 Resumen de resultados obtenidos acero de transmisión . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Tabla 3.19 Resumen de resultados ensayo Charpy aceros Iván Bohman . . . . . . . . . . . . 54
Tabla 3.20 Resumen de resultados ensayo Charpy aceros Bohler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Tabla 3.21 Resultados del ensayo de dureza Brinell acero V320 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Tabla 3.22 Resumen de resultados obtenidos acero V320 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Tabla 3.23 Resultados del ensayo de dureza Brinell acero V155 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Tabla 3.24 Resumen de resultados obtenidos acero V155 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Tabla 3.25 Resultados del ensayo de dureza Brinell acero V945 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Tabla 3.26 Resumen de resultados obtenidos acero V945 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Tabla 3.27 Resultados del ensayo de dureza Brinell acero E920 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Tabla 3.28 Resumen de resultados obtenidos acero E920 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Tabla 3.29 Resultados del ensayo de dureza Brinell acero 709 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Tabla 3.30 Resumen de resultados obtenidos acero 709 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Tabla 3.31 Resultados del ensayo de dureza Brinell acero 705 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Tabla 3.32 Resumen de resultados obtenidos acero 705 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Tabla 3.33 Resultados del ensayo de dureza Brinell acero 760 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Tabla 3.34 Resumen de resultados obtenidos acero 705 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Tabla 3.35 Resultados del ensayo de dureza Brinell acero de transmisión . . . . . . . . . . 64
Tabla 3.36 Resumen de resultados obtenidos acero de transmisión . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Tabla 3.37 Resumen de resultados de dureza Brinell aceros Bohler . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Tabla 3.38 Resumen de resultados de dureza Iván Bohman . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Tabla 3.39 Resultados ensayo Rocwell acero V320 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Tabla 3.40 Resultados ensayo Rocwell acero V155 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
Tabla 3.41 Resultados ensayo Rocwell acero V945 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
Tabla 3.42 Resultados ensayo Rocwell acero E920 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
Tabla 3.43 Resultados ensayo Rocwell acero 709 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 71
Tabla 3.44 Resultados ensayo Rocwell acero 705 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
Tabla 3.45 Resultados ensayo Rocwell acero 760 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Tabla 3.46 Resultados ensayo Rocwell acero de transmisión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
xx
Tabla 3.47 Resumen de resultados de dureza Rockwell aceros Bohler . . . . . . . . . . . . . . 75
Tabla 3.48 Resumen de resultados de dureza Rockwell. Aceros Iván Bohman . . . . . . 75
Tabla 3.49 Esfuerzo estático a la tracción acero V320. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
Tabla 3.50 Esfuerzo de fluencia acero V320. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Tabla 3.51 Porcentaje de alargamiento acero V320 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
Tabla 3.52 Resumen de resultados obtenidos acero V320. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
Tabla 3.53 Esfuerzo estático a la tracción acero V155. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Tabla 3.54 Esfuerzo de fluencia acero V155. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
Tabla 3.55 Porcentaje de alargamiento acero V155 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
Tabla 3.56 Resumen de resultados obtenidos acero V155. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Tabla 3.57 Esfuerzo estático a la tracción acero V945. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
Tabla 3.58 Esfuerzo de fluencia acero V945. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
Tabla 3.59 Porcentaje de alargamiento acero V945 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
Tabla 3.60 Resumen de resultados obtenidos acero V945. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Tabla 3.61 Esfuerzo estático a la tracción acero E920. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
Tabla 3.62 Esfuerzo de fluencia acero E920. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
Tabla 3.63 Porcentaje de alargamiento acero E920 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
Tabla 3.64 Resumen de resultados obtenidos acero V155. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
Tabla 3.65 Esfuerzo estático a la tracción acero 709. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
Tabla 3.66 Esfuerzo de fluencia acero 709. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
Tabla 3.67 Porcentaje de alargamiento acero 709 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
Tabla 3.68 Resumen de resultados obtenidos acero V155. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
Tabla 3.69 Esfuerzo estático a la tracción acero 705. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
Tabla 3.70 Esfuerzo de fluencia acero 705. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
Tabla 3.71 Porcentaje de alargamiento acero 705 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
Tabla 3.72 Resumen de resultados obtenidos acero 705. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
Tabla 3.73 Esfuerzo estático a la tracción acero 760. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
Tabla 3.74 Esfuerzo de fluencia acero 760. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
Tabla 3.75 Porcentaje de alargamiento acero 760 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
xxi
Tabla 3.76 Resumen de resultados obtenidos acero 760. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
Tabla 3.77 Esfuerzo estático a la tracción acero de transmisión. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
Tabla 3.78 Esfuerzo de fluencia acero de transmisión. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
Tabla 3.79 Porcentaje de alargamiento acero de transmisión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
Tabla 3.80 Resumen de resultados obtenidos acero de transmisión. . . . . . . . . . . . . . . . . 107
Tabla 3.81 Resumen de resultados ensayo de tracción Aceros Bohler . . . . . . . . . . . . . . 108
Tabla 3.82 Resumen de resultados ensayo de tracción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
Tabla 3.83 Resultados módulo de elasticidad acero V320 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
Tabla 3.84 Resultados módulo de elasticidad acero V155 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
Tabla 3.85 Resultados módulo de elasticidad acero V945 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
Tabla 3.86 Resultados módulo de elasticidad acero E920 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
Tabla 3.87 Resultados módulo de elasticidad acero 709 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
Tabla 3.88 Resultados módulo de elasticidad acero 705 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
Tabla 3.89 Resultados módulo de elasticidad acero 760 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
Tabla 3.90 Resultados módulo de elasticidad acero de transmisión . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
Tabla 3.91 Resumen de resultados de flexión. Aceros Bohler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
Tabla 3.92 Resumen de resultados de flexión. Aceros Iván Bohman . . . . . . . . . . . . . . . 120
Tabla 3.93 Esfuerzo cortante. V320 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
Tabla 3.94 Esfuerzo cortante acero V155 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
Tabla 3.95 Esfuerzo cortante acero V945 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
Tabla 3.96 Esfuerzo cortante acero E920 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
Tabla 3.97 Esfuerzo cortante acero 709 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
Tabla 3.98 Esfuerzo cortante acero 705 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
Tabla 3.99 Esfuerzo cortante acero 760 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
Tabla 3.100Esfuerzo cortante acero de transmisión) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
Tabla 3.101Resumen de resultados de torsión. Aceros Bohler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
Tabla 3.102Resumen de resultados de torsión. Aceros Iván Bohman . . . . . . . . . . . . . . . 130
xxii
LISTA DE ŚIMBOLOS
σ Esfuerzo
Re Resiliencia
EI Enerǵıa de impacto
KIC Tenacidad a la fractura
AR Área de la sección transversal
σo Esfuerzo de cedencia
d Diámetro de la huella
PB Carga Brinell
D Diámetro de la huella
HB Dureza Brinell
HRC Dureza Rockwell
σET Esfuerzo estático a la tracción
σf Esfuerzo de fluencia
δ Alargamiento
Pm Carga máxima
Pf Carga de fluencia
So Área de la sección transversal
l Longitud final
lo Longitud inicial
dT Diámetro de la probeta
f Flecha
la Longitud entre apoyos
P Carga aplicada
E Módulo de elasticidad
xxiii
Jz Momento polar inercia
df Diámetro de la probeta
n Número de puntos
τmáx Esfuerzo cortante máximo
Tmáx Par torsor máximo
r Radio de la probeta
c Distancia desde el centro a la fibra mas lejana
J Momento polar de inercia
xxiv
1 DIAGNÓSTICO DE LA SITUACIÓN ACTUAL DE
LA INFORMACIÓN Y COMERCIALIZACIÓN DEL
ACERO PARA CONSTRUCCIÓN DE
MAQUINARIA EN EL ECUADOR
1.1 Introducción
Dentro de la ingenieŕıa mecánica uno de los materiales más utilizados es el acero, por
tal motivo en este caṕıtulo se presenta un diagnóstico de lasituación actual de aceros
para construcción de maquinaria que son de mayor demanda en nuestro páıs, para lo
cual se ha tomado como referencia empresas que estan dedicadas al diseño, construcción
y mantenimiento de maquinaria. En la actualidad existen variedades de materiales que
pueden satisfacer las necesidades, pero al no tener una información completa no se los
puede seleccionar.
Los materiales son sometidos a grandes esfuerzos, por ello es necesario realizar
un estudio de las propiedades mecánicas que permitan evaluar la selección adecuada del
material para las exigencias que se planteen en el uso de ellos, ya que pueden resultar
completamente inútiles si el material no es apto para la aplicación planteada.
Hoy en d́ıa la información que se tiene de las propiedades mecánicas de los aceros
es la que se puede obtener de los catálogos de las dos casas comerciales Ivan Bohman y
aceros del Ecuador Bohler que distribuyen los mismos, esta información no es completa,
ya que faltan muchos parámetros de diseño.
Para este sector se presenta grandes oportunidades en la demanda de los proyectos
estratégicos de los Estados, como eléctricos, hidroeléctricas, telecomunicación, petrolero,
mineŕıa, construcción, entre otros. Donde se requieren materiales de la industria siderúrgica
y metalmecánica para su realización.[1]
1
1.2 Situación actual
Los aceros han tenido una gran aceptación en el mercado y se han extendido a diferentes
campos de aplicación, por las caracteŕısticas que poseen, por tal motivo esta investigación
esta enfocada a los aceros para construcción de maquinaria que se comercializan en el
Ecuador.
La investigación se realizó en Ecuador y por razones de localidad se priorizó un
75% en la ciudad de Cuenca y el 25% restantes para las ciudades de Guayaquil y Quito, y
se enfocó en la empresas que estan dedicadas al diseño, construcción y mantenimiento de
maquinaria que forman parte de la Cámara de Pequeñas Industrias del Azuay (CAPIA), en
la Cámara de Industrias de Cuenca y Ministerio de Industrias y Productividad (MIPRO),
sin embargo para las empresas que se encuentran en las ciudades de Guayaquil y Quito se
realizó de acuerdo a la apertura que dichas empresas nos brindaron.
1.2.1 Marco referencial del sector estudiado
En este caṕıtulo se tratará todo lo que esta relacionado con aceros para diseño y construcción
de maquinaria que se utilizan en el Ecuador, con un enfoque a las propiedades mecánicas,
f́ısicas y a su vez se analizarán los resultados obtenidos luego de realizar ensayos mecánicos
comparándolos con los resultados que nos brindan los catálogos de las casas fabricantes.
1.2.2 Diseño muestral y trabajo de campo
Para este punto se partió recopilando base de datos de la Cámara de Industrias de Cuenca
al año 2013, el número de empresas asociadas a esta organización es de 86, aśı como
también de la Cámara de pequeñas industrias del Azuay (CAPIA) con un número de 113
y del Ministerio de industrias y productividad (MIPRO) con un número de 98 empresas
registradas en esta entidad en total suman 297 empresas, de este sector se realizará una
distribución de los sectores productivos para determinar el campo de aplicación.
En las tablas 1.1, 1.2 y 1.3 se presentan los datos de la distribución de sectores
productivos y en donde se visualiza el sector que se ha dirigido la investigación. El sector
seleccionado es la industria metalmecánica, con la finalidad de acercarse a las empresas
para ahondar en un conocimiento más detallado de la utilidad que están realizando a los
aceros para construcción de maquinaria, para generar una base de datos.
Del total de 297 empresas dedicadas a diferentes sectores, califican para el sector
2
Tabla 1.1: Sectores industriales MIPRO
Sector # Empresas Porcentaje
Industria Alimenticia 17 17,35%
Industria Gráfica 7 7,14%
Joyeŕıa y otros 6 6,12%
Industria Maderera 5 5,10%
Industria Metalmecánica 26 26,53%
Industria Textil 6 6,12%
Industria Qúımica y plástica 10 10,20%
TIC y servicios 9 9,18%
Industria Cerámica y Construcción 12 1,14%
Total 98 100%
Tabla 1.2: Sectores industriales CAPIA
Sector # Empresas Porcentaje
Industria Alimenticia 19 16,81%
Industria Gráfica 6 5,31%
Joyeŕıa y otros 3 2,65%
Industria Maderera 10 8,85%
Industia Metalmecánica 16 14,16%
Industria Textil 32 28,32%
Industria Qúımica y plástica 19 16,81%
TIC y servicios 3 2,65%
Industria Cerámica y Construcción 5 4,42%
Total 113 100%
Tabla 1.3: Sectores industriales CIC
Sector # Empresas Porcentaje
Industria Alimenticia 15 17,44%
Industria Gráfica 2 2,33%
Joyerá y otros 2 2,33%
Industria Maderera 5 5,81%
Industria Metalmecánica 13 15,12%
Industria Textil 6 6,98%
Industia Qúımica y plástica 12 13,95%
TIC y servicios 21 24,42%
Industria Cerámica y Construcción 10 11,63%
Total 86 100%
de la industria metalmecánica 55 que serán la población total para el estudio. A partir
de esta se determinarán las empresas a ser encuestadas ya que por motivos de que las
industrias estan registradas tanto como en el CIC, CAPIA y MIPRO realizaremos un
proceso de selección para priorizar las empresas que califican para el proyecto.
3
1.2.3 Calificación y priorización
Se realizó un proceso de calificación de las empresas pertenecientes al sector metalmecánico
para priorizar aquellas que tienden a cumplir con los objetivos planteados de la investigación.
La metodoloǵıa empleada para la calificación de las empresas a ponderar es considerar
aspectos relevantes que son necesarios para garantizar la vialidad y la variedad de la
información para la investigación. A cada una de las empresas se calificó en una escala de
ponderación.
1=Bajo, No aplicable.
2=Medio, Aplicable.
3=Alto, Muy aplicable.
Los criterios que se calificaron fueron:
1.2.3.1 Actividad económica que desarrolla la empresa
Para calificar a las empresas se prefirió a las que se desempeñan en el campo de diseño de
elementos mecánicos, sin descartar las que realizan la construcción en base a un diseño y a
las que se dedican a mantenimieno de maquinaria, ya que estas tienen relación directa con
la toma de decisiones para realizar una correcta selección de un material apropiado para
su construcción.
1.2.3.2 Importancia del conocimiento de materiales para diseño de maquinaria
Se prefirió a las empresas que presentan mayor diversidad de materiales para diferentes
campos de aplicación, ya que de los resultados obtenidos se pueden descartar industrias que
no tengan un campo de aplicación que ayude directamente en el proyecto de investigación,
en vista de que la gama de oportunidades aumenta, aśı como sus dificultades.
1.2.3.3 Nivel de producción
Se ponderó para las empresas que manejan altos volúmenes de producción, primó sobre
las que manejan bajos niveles ya que en el primer caso el aporte es más significativo aśı
como la oportunidad de financiar proyectos de investigación para mejorar el conocimiento
y la aplicación de materiales para una correcta selección.
El detalle para el proceso de calificación Ver anexo A.
4
1.2.4 Estructura de la encuesta
De acuerdo a la priorización se desarrollo el formato de encuesta a ser aplicado para las
diferentes empresas que calificaron.
El formato busca información general sobre la empresa, como la actividad
económica que realiza, los materiales que adquiere y procesa, analizar los problemas
que presentan cada empresa con la información técnica, el conocimiento en materiales y
visualiza las oportunidades para mejorar el nivel tecnólogico e investigativo.Ver anexo B
El formato de la encuesta tiene la siguiente estructura.
1. Objetivos
2. Instrucciones
3. Identificación
4. Tamaño de la empresa.
5. Actividad Económica.
6. Adquisición de materiales.
7. Importancia de los proveedores.
8. Información técnica de proveedores.
9. Propiedades mecánicas.
10.Ensayos mecánicos.
11. Investigacióny desarrollo.
1.2.5 Análisis estad́ıstico de los resultados de la encuesta
Para comenzar con el análisis nos enfocamos en la industria metalmecánica, que es el
sector productivo donde está dirigida nuestra investigación.
En la figura 1.1 se puede observar la actividad económica que desarrollan las
empresas de la industria metalmecánica de las cuales para el estudio que estamos realizando
son de mayor importancia las que se dedican al diseño mecánico. Se puede identificar que
los valores que se obtienen nos indican que la mayoŕıa de las empresas metalmecánicas se
dedican al mantenimiento mecánico, sin embargo no se evidencia una gran diferencia con
respecto a las otras ramas productivas del sector metalmecánico.
5
 
Figura 1.1: Clasificación de la actividad económica. Fuente: Autores
Las empresas que lideran la comercialización de aceros en el Ecuador según la
encuesta realizada son: Aceros Iván Bohman y Aceros Bohler del Ecuador, pero observando
en la figura 1.2 se puede notar una inclinación de preferencia para aceros Bohler. Otro
aspecto importante que se puede observar que algunas empresas no tienen un proveedor
espećıfico para la adquisición de aceros.
 
Figura 1.2: Clasificación de proveedores de aceros. Fuente: Autores
6
Las empresas proveedoras del acero se enfrentan en corto plazo a nuevos retos
como mejorar la calidad del producto por la competitividad y diversidad de productos
que existen en el mercado que pueden satisfacer las necesidades del sector metalmecánico.
En la figura 1.3 se puede observar parámetros para la selección del proveedor, donde nos
indica que el parámetro mas importante para elegir al proveedor es el que tiene la mejor
información técnica, sin embargo otro indicador a tomar en cuenta para la selección del
proveedor es la calidad del producto que entregan, estos dos parámetros son los primordiales
para poder elegir el proveedor más idoneo que cumpla con los parámetros de diseño.
 
Figura 1.3: Parámetro de selección para proveedores. Fuente: Autores
La potencialidad que representa este sector se convierte en una excelente oportuni-
dad para los importadores de la industria metalmecánica. En la actualidad, se requiere que
los productos que demanda el sector cumplan con las certificaciones internacionales exigi-
das, tales como ASME(Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos), UE(Unión Europea),
ISO(International Standard Organization), UNE(Norma española), ASTM(American Soci-
ety for Testing and Materials), entre otras [1]. En la figura 1.4 presenta la percepción de los
encuestados sobre la calidad de información técnica que brindan los proveedores, realizando
una escala cualitativa entre excelente y mala. Los resultados que se obtienen en general
nos indican que la calidad de información que brindan los proveedores es muy buena, pero
esto no quiere decir que sea completa, por esta razón entre los campos buena, regular y
mala nos indica que se puede mejorar la información técnica, otro aspecto importante es
que el 100% de los encuestados creen que es necesario ampliar la información técnica de
los aceros que utilizan para el diseño, mantenimiento y construcción de maquinaria.
En la figura 1.5 se puede observar la clasificación de aceros que frecuentemente son
7
 
Figura 1.4: Calidad de la información técnica. Fuente: Autores
utilizados en componentes de máquinas, resaltando de esta manera los aceros ASSAB 705
y acero de transmisión como los aceros de mayor demanda para el sector metalmecánico,
al elegir un acero el primer paso es investigar sobre las condiciones (fuerzas, esfuerzos) a
las que el material estará expuesto, para determinar el tipo de acero que puede aportar un
mejor desempeño.
 
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Figura 1.5: Clasificación de aceros. Fuente: Autores
Las propiedades mecánicas determinan el comportamiento del metal cuando es
sometido a esfuerzos o tratamientos mecánicos externos. En la figura 1.6 se representan
las propiedades mecánicas, el conocimiento de estas permitirá la elección adecuada del
material para el diseño, fabricación de piezas y conjuntos mecánicos . Por tal motivo para
la mayoŕıa de aplicaciones las propiedades mecánicas son consideradas de gran importancia,
8
de esta forma se deteminan mediante la realización de diferentes pruebas y ensayos.
 
Figura 1.6: Propiedades de los aceros. Fuente: Autores
1.3 Propiedades mecánicas
Las propiedades mecánicas de los aceros determinan su comportamiento cuando se les
somete a esfuerzos mecánicos y son importantes en el diseño, porque el funcionamiento y
desempeño de los productos dependen de su capacidad de resistir deformaciones bajo los
esfuerzos que enfrentan en el servicio.[2]
El comportamiento mecánico de un material refleja la relación entre su respuesta
o deformación ante la aplicación de una carga o de un esfuerzo. Por tanto las propiedades
mecánicas son aquellas propiedades de un material que están asociadas con un reacción
elástica e inelástica cuando se aplica un esfuerzo, o que envuelven la relación entre tensión
y deformación. Las propiedades mecánicas mas importantes son resistencia, dureza, ductili-
dad y resistencia a la torsión. En consecuencia los materiales para aplicaciones estructurales
se eligen porque poseen una combinación deseable de propiedades mecánicas.[3]
9
1.3.1 Elasticidad
La elasticidad de un material viene determinada por la capacidad que presenta para recu-
perar su forma y dimensiones iniciales cuando cesa la causa generadora de su deformación.
Tanto la resistencia mecánica como la elasticidad de los materiales se calculan mediante
ensayos mecánicos, fundamentalmente a través del ensayo de tracción.[4]
1.3.1.1 Ley de Hooke
Esta ley establece que, cuando las deformaciones son pequeñas, la deformación es prácticamente
proporcional a la tensión; los materiales que la cumplen se dice que son elásticos lineales
y los que no la cumple se dice que son elásticos no lineales. Esta ley puede expresarse
matemáticamente como:
σ = E� (1.1)
Donde, E representa la constante de proporcionalidad llamada módulo de elasticidad y �
representa la deformación unitaria.[5]
 
Figura 1.7: Curva tensión-deformación Fuente: Autores
10
1.3.2 Tenacidad
La tencidad es la capacidad que tienen los materiales para absorber la enerǵıa antes de
producirse la rotura, analiza la habilidad de un material para soportar un impacto antes
de romperse. se puede determinar a través del ensayo de Charpy, o calculando el área que
se encuentra bajo la curva tensión- deformación en el ensayo de tracción.
1.3.3 Resiliencia
La resiliencia es la magnitud que cuantifica la cantidad de enerǵıa que un material puede
absorber al romperse por efecto de un impacto, por unidad de superficie de rotura. Se
diferencia de la tenacidad en que esta última cuantificada la cantidad de enerǵıa absorbida
por unidad de superficie de rotura bajo la acción de un esfuerzo progresivo, y no por
impacto. El ensayo de resiliencia se realiza mediante el péndulo de Charpy, también
llamado prueba Charpy.
1.3.4 Dureza
Por dureza se entiende la resistencia que oponen un material a la deformación plástica
generada mediante la identación de otro. Su medida se realiza mediante ensayos de dureza
diferentes como: Brinell, Rockwell, Vickers, Knoop, etc.[4]
1.3.5 Plasticidad
Es la aptitud que presentan ciertos materiales de sufrir deformaciones permanentes cuando
se aplica una carga por encima del ĺımite elástico sin alcanzar la rotura. Se puede
determinar mediante el ensayo de tracción.
1.3.6 Fragilidad
La fragilidad se relaciona con la cualidad de los objetos y materiales de romperse con
facilidad. Aunque técnicamente la fragilidad se define más propiamente como la capacidad
de un material de fracturarse con escasa deformación, a diferencia de los materiales dúctiles
que se rompentras sufrir grandes deformaciones plásticas.
11
1.3.7 Ductilidad
La capacidad que tienen los materiales al ser sometidos a fuerzas pueden deformarse
considerablemente sin romperse, esta propiedad es ideal para obtener alambres o hilos de
dicho material. Se calcula midiendo su alargamiento o su reducción de área en el ensayo
de tracción.
1.3.8 Resistencia última a la tracción
Es la fuerza máxima que se puede aplicar a un material antes de romperse, se puede
determinar mediante el ensayo de tracción.
1.4 Conclusiones parciales.
• Ahondar en un conocimiento de las propiedades mecánica de los aceros que son
frecuentemente utilizados para el diseño mecánico para aśı realizar la caracterización
de dichos materiales.
• Con la caracterización de los aceros para maquinaria de mayor aplicación en el
Ecuador de los distintos ensayos destructivos se aportará al sector industrial y al
sector académico en el proceso de diseño mecánico mediante una información de alta
confiabilidad y fácil de interpretar.
• Todos los datos obtenidos serán de gran utilidad en el transcurso de la investigación,
ya que actualmente el desarrollo tecnológico es un beneficio alto en el sector metal-
mecánico, durante el diseño de elementos mecánicos surgen problemas en cuanto
a tener una información certera y veráz de las propiedades mecánicas para poder
hacer frente a un mejor modo de selección de los aceros
• Generar una base de datos de las propiedades mecánicas de los materiales ASSAB
705, ASSAB 709, ASSAB 760 , transmisión, Bohler V155, Bohler V945,Bohler
V320, Bohler E920; ya que estos aceros son de mayor utilidad dentro de la industria
ecuatoriana, que brindará mejores caracteŕısticas para su posterior uso en lo que
corresponde al diseño.
12
2 CARACTERIZACIÓN EXPERIMENTAL DE LOS
ACEROS PARA CONSTRUCCIÓN DE
MAQUINARIA DE MAYOR DEMANDA.
2.1 Introducción
La segunda etapa de esta investigación, una vez definidos los parámetros a estudiar, es
la parte práctica (fases experimentales), en las que se desarrollan diferentes ensayos y
cálculos para obtener los valores de las propiedades mecánicas aśı como diferentes modelos
teóricos de ajuste de curvas tensión deformación de aceros para construcción de maquinaria
que se comercializan en el Ecuador. Se determinará la norma (ASTM) respectiva para
cada ensayo que se realizará en el Laboratorio de Ensayo de Materiales de la Universidad
Politécnica Salesiana.
De acuerdo a la norma (ASTM) se realizarán los diferentes ensayos mecánicos,
tanto en el procedimiento a realizarse como el diseño de las probetas, tomando en cuenta
las caracteŕısticas de las máquinas que tiene el laboratorio de la UPS.
Los ensayos que se realizarán son: ensayo de impacto, ensayo de torsión, ensayo
de tracción, ensayo de flexión y ensayo de dureza.
2.2 Ensayos Mecánicos
Para realizar los ensayos mecánicos se deben construir probetas con medidas normalizadas
para cada ensayo, estas probetas son sometidas a ensayos controlados que se aplican en
condiciones de acuerdo a la norma utilizada. Los resultados obtenidos permiten expresar,
en cifras, las cualidades de las probetas de cada ensayo.
El comportamiento mecánico de los materiales es la respuesta de los mismos
frente al esfuerzo al que están sometidos. Las propiedades de los materiales se obtienen y
determinan por medio de ensayos en laboratorios, que reproducen los esfuerzos a los que
13
se someteŕıan en situaciones reales de trabajo.[6]
Por tal motivo se realizarán diferentes tipos de ensayos mecánicos destructivos y
no destructivos que ayudarán a tener una información más detallada de las propiedades
mecánicas de los aceros para construcción de maquinaria que a futuro la información
obtenida mejorará las condiciones para el estudio y diseño de maquinaria.
Para la realización de los ensayos mecánicos se utilizará los laboratorios de la
Universidad Politécnica Salesiana.
Tabla 2.1: Ensayos mecánicos. Fuente: Autores
Ensayo # Probetas Norma utilizada
Ensayo de impacto 56 ASTM E-23
Ensayo de dureza Brinell 56 ASTM E10-14
Ensayo de dureza Rockwell 56 ASTM E18-12
Ensayo de tracción 56 ASTM E8
Ensayo de flexión 56 ASTM E143-01
Ensayo de torsión 56 ASTM A438
Total de Probetas 336
14
2.3 Ensayo de impacto (Charpy)
2.3.1 Norma empleada en el ensayo
Para garantizar la veracidad de los resultados obtenidos se realizó la caracterización según
la norma ASTM E23 (Standard Test Methods for Notched Bar Impact Testing of Metallic
Materials) que describe las pruebas de impacto de probetas metálicas entalladas, la norma
hace referencia tanto a Charpy como a Izod y describe los métodos de ensayo para medir
la enerǵıa absorbida por el espécimen roto.[7]
2.3.2 Relaciones fundamentales
Resiliencia
Re =
Ei
AR
Dónde:
Re= Resiliencia
Ei=Enerǵıa de impacto
AR= Área de la sección transversal
Tenacidad a la fractura
(
KIC
σ0
)2 = 0, 64[
Ei
σ0
− 0, 01]
Dónde:
KIC= Tenacidad a la fractura
σ0= Esfuerzo de cedencia
Ei= Enerǵıa de impacto
2.3.3 Probeta normalizada
La probeta para realizar el ensayo es de forma cuadrada de 10mm, de longitud 50mm con
una muesca tipo V de profundidad de 2mm con ángulo de 45◦ ubicado en el centro de la
15
probeta.
 
Figura 2.1: Probeta Ensayo Charpy Fuente:Autores
Tabla 2.2: Caracteŕısticas de las probetas con entalla en V Adaptada: [7]
Designación Medida nomi-
nal
Tolerancia
Longitud 55mm +0 ; −2,5mm
Altura 10mm ±0,60mm
Anchura 10mm ± 0.11mm
Ángulo de entalla 45o ± 2o
Altura bajo la entalla 8mm ±0,06mm
Radio en el fondo ciĺındrico 0,25mm ±0,025mm
Distancia en el plano de simetŕıa
de la entalla a los extremos de la
probeta
27,5mm ±1mm
2.3.4 Descripción de la máquina utilizada
La máquina de ensayo en que se realizó el ensayo de impacto (Charpy) se encuentra en el
laboratorio de Ensayos Mecánico de la Universidad Politécnica Salesiana, marca METRO
COM se muestra en la figura 2.3.
2.3.5 Condiciones del ensayo
La norma ASTM presenta exigencias para el ensayo:
La velocidad no debe ser menor 3 m/s ni mayor de 6m/s.
La temperatura tiene gran influencia en los materiales, en el acero presenta un
comportamiento totalmente frágil al disminuir la temperatura entre 0 y −20oC por tal
razón es importante determinar la temperatura del ensayo en esta caso se fija en 20oC
16
 
Figura 2.2: Resistencia al impacto vs temperatura Fuente:[8]
Figura 2.3: Máquina de ensayo de charpy Fuente: Autores
17
2.4 Ensayo de dureza Brinell
2.4.1 Norma empleada en el ensayo
Para realizar y garantizar el correcto procedimiento del ensayo se realizará partiendo de la
norma ASTM E10-14 (Standard Test Method for Brinell Hardness of Metallic Materials)
que define a la dureza Brinell como un método de ensayo por identador, con una máquina
calibrada donde se esfuerza una esfera endurecida contra el material a ensayar.[9]
2.4.2 Relaciones fundamentales
HB = 0, 102
2PB
π ∗D ∗ (D −
√
D2 − d2)
Dónde:
HB= Dureza Brinell
PB= Cargas (Kgf; N)
D= Diámetro de la esfera (mm)
d= Diámetro de la huella (mm)
Denotación Para casos dondé no se realice el ensayo bajo las condiciones del
estándar, la dureza Brinell también se denota como HB, con la adición de sufijos que
indiquen el diámetro de la esfera, la carga aplicada y el tiemplo de aplicación. Ejemplo
336, 86HB2.5/1839/15
2.4.3 Probeta normalizada
Para la determinación de la probeta según la norma ASTM E10-14, indica que el espesor
de la probeta no de ser menor de 8 a 10 veces la profundidad de la huella, y aśı evitar
efectos de identación en el lado opuesto de la probeta.[10]
De ser necesario la superficie de la probeta debe ser lijada y pulida de tal manera
que se observen con claridad los bordes de la huella al momento de realizar la medición.
Al mecanizar las probetas es muy importante no sobrecalentar las caras donde se realizará
el ensayo ya que se puede cambiar el valor calculado de dureza alrealizar el ensayo.
18
2.4.4 Descripción de la máquina utilizada
Para realizar el ensayo de dureza Brinell se utilizará la máquina de marca Frank de
procedencia alemana que se muestra en la figura 2.4.
Figura 2.4: Máquina de ensayo Brinell. Fuente:Autores
2.4.5 Condiciones del ensayo
La temperatura del ensayo debe realizarse a temperatura ambiente considerada 20◦C a
menos que se especifique lo contrario. El tiempo empleado en aplicar la carga es de 2 a
8seg y de 10 a 15seg la carga queda aplicada sobre la probeta, para proceder a medir la
huella identada.
Nota Relación de la dureza con la resistencia a los aceros
En algunos casos es posible relacional el valor de dureza con la resistencia estática
de los aceros, mediante el empleo de fórmulas emṕıricas; aśı, por ejemplo, para aceros
ordinarios recocidos y con menos de 0,8% de carbono se tiene:
19
σT = 0, 346HB[Kg/mm
2]
Para aceros al cromo-ńıquel y algunas aleaciones de aluminio se adoptan 0,34 y
0,35 y para fundiciones grises 0.1HB. [10]
2.5 Ensayo de dureza Rockwell
2.5.1 Norma empleada en el ensayo
Para realizar los ensayos de manera estandarizada se regirán a la norma ASTM E18-12
(Standard Test Methods for Rockwell Hardness of Metallic Materials) que define a la
dureza Rockwell como un método que emplea una máquina calibrada que relaciona los
valores de profundidad de penetración con la escala del cuadrante que posee la máquina
de ensayo.[11]
2.5.2 Relaciones fundamentales
Parámetros a determinar.
HRC Dureza Rockwell
Considerar que la máquina de ensayo entrega el valor de dureza HRC directamente
en el dial de medición.
Denotación
Para la denotación la norma indica que usando una carga de 150Kg y con un
identador de cono de diamante se denota con el número de dureza seguidos de las siglas
HRC.
48HRC
2.5.3 Probeta normalizada
El espesor de la probeta no de ser menor de 8 a 10 veces la profundidad de la huella, y
aśı evitar efectos de identación en el lado opuesto de la probeta que nos entregará valores
erroneos de lectura al momento de realizar el ensayo.
20
2.5.4 Descripción de la máquina utilizada
El laboratorio de la Universidad Politécnica Salesiana cuenta con una máquina para realizar
los ensayos de marca: Wilson fabricada en Estados Unidos, mostrada en la figura 2.5.
Figura 2.5: Máquina de dureza Rockwell Fuente:Autores
2.5.5 Condiciones del ensayo
La temperatura del ensayo debe realizarse a temperatura ambiente considerada 20◦C
a menos que se especifique lo contrario. La máquina debe estar equipada con la masa
necesaria para identificar en que escala fue realizada la medición.
21
2.6 Ensayo de tracción
2.6.1 Norma empleada en el ensayo
Para garantizar los resultados del ensayo de tracción se ha utilizado la Norma ASTM E8
(Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials), método estándar de
ensayo para las pruebas de tensión en materiales metálicos.[12]
2.6.2 Relaciones fundamentales
Esfuerzo estático a la tracción
σET =
Pm[N ]
S0[mm2]
Dónde:
σET Esfuerzo estático a la tracción
Pm Carga máxima
S0 Área de la sección transversal de la probeta
S0 =
π(dT )
2
4
[mm2]
Dónde
dT Diámetro de la sección transversal de la probeta para tracción
Esfuerzo de fluencia
σf =
Pf [N ]
S0[mm2]
Dónde:
σf Esfuerzo de fluencia
Pf Carga de fluencia (Ĺımite máximo)
Porcentaje de alargamiento
22
%δ =
l − l0
l0
(100) =
∆l
l0
(100)
Dónde:
%δ Porcentaje de alargamiento
l Longitud final
l0 Longitud inicial
Resultados obtenidos del ensayo
Pm Carga Máxima [N ]
Pf Carga de fluencia (Ĺımite máximo) [N ]
S0 Área de la sección transversal de la probeta [mm
2]
l Longitud final [mm]
l0 Longitud inicial [mm]
2.6.3 Probeta normalizada
Se debe considerar que la sección transversal de las muestras pueden ser circulares,
cuadradas, tubulares o en algunos casos especiales pueden tener otras formas para que se
puedan sujetar en la máquina de ensayo.
Para realizar el ensayo se debe considerar las dimensiones de la probeta estandari-
zada por la norma ASTM E8 que son de sección transversal redondas mostradas en la
figura 2.6.
 
Figura 2.6: Probeta normalizada del ensayo de tracción Adaptada: [12]
Tomando en cuenta que la probetas son mecanizadas se debe considerar evitar
calentamientos excesivos de las probetas ya que al momento de realizar el ensayo pueden
23
dar valores erróneos en la lectura de la gráfica esfuerzo-deformación. El área de sección
transversal de la probeta debe ser más pequeño en el centro de la sección reducida para
asegurar la rotura dentro de la longitud de calibre, entonces, las probetas deben cumplir
con los valores de tolerancia dimensional indicados en la figura 2.6. Considerar que la
longitud de calibración de la probeta debe ser 5 veces el diámetro nominal. [12]
2.6.4 Descripción de la máquina utilizada
Generalmente las máquinas para realizar los ensayos de tracción son como prensas
hidráulicas que tienen dos cabezales, a los cuales se encuentran acoplados unos dis-
positivos de sujeción llamados mordazas por lo general tipo cuña. Uno de los cabezales es
móvil y puede ser desplazado con el movimiento de un pistón el cual es accionado por una
bomba de aceite (centralina hidráulica).
Los resultados del ensayo son graficados en la curva esfuerzo-deformación en el
programa de la máquina.
El laboratorio de Ensayo de Materiales, cuenta con una máquina universal para
realizar el ensayo de tracción de marca METRO COM con capacidad máxima de carga de
200KN.
Figura 2.7: Máquina universal de tracción. Fuente: Autores
24
2.6.5 Condiciones del ensayo
Velocidad del ensayo
La máquina de ensayo deberá ser operada de tal manera que la tasa de aplicación
en la región elástica lineal esté entre 1,15 y 11,5 Mpa/s para control por carga y entre
0,05 y 0,5 miĺımetro por miĺımetro de la sección reducida y por minuto para control por
desplazamiento. [12] La velocidad de la máquina de ensayo no se incrementará con el fin
de mantener una tasa subrayando cuando la muestra comienza a ceder.[12]
Temperatura del ensayo
La temperatura del ensayo debe realizarse a temperatura ambiente considerada
entre 10 a 38◦C a menos que se especifique lo contrario.[12]
25
2.7 Ensayo de flexión
2.7.1 Norma empleada en el ensayo
Considerando que el ensayo de flexión es realizado para determinar propiedades mecánicas
en materiales frágiles (cerámicos, etc), y tomando en cuenta que nuestra investigación se
centra en materiales dúctiles hemos realizado el ensayo de flexión con la norma ASTM
A 438 (Standard Test Method for Transverse Testing of Gray Cast Iron) ya que dentro
de nuestra investigación nos ayuda a determinar módulo de elasticidad de cada material
utilizado en nuestra investigación. [13]
2.7.2 Relaciones fundamentales
Tratándose de una viga simplemente apoyada con carga en su centro, la flecha estará dada
por la ecuación de la elástica:
f =
1
48
[
P (l3)
E(Jz)
]
Dónde:
f= Flecha
l=Longitud entre los apoyos
P=Carga
E= Módulo de elasticidad
Jz= Momento polar de inercia
De donde y para probetas ciĺındricas el módulo resulta
E =
1
48
[
P (l3)
E(Jz)
]
= 0, 424
[
P (l3)
f(d4)
]
Dónde:
f= Flecha
P= Carga
l= Longitud entre los apoyos
26
d= Diámetro de la probeta
Ctte = 0, 424
[
l3
d4
]
2.7.3 Probeta normalizada
Para garantizar las condiciones estándar para realizar el ensayo se ha tomado como
referencia las dimensiones de la probeta A con las siguientes medidas tomadas del estandar.
Designación Diámetro Longitud Luz entre apoyos
A 0,88” ± 0.03 = 22,4mm ± 0.8 15”=381mm 12”=305mm
B 1,20” ± 0.06 = 30,5mm ± 1,5 21”=533mm 18”=457mm
C 2” ± 0.1 = 50,8mm ± 2,5 27”=686mm 24”=610mm
Tabla 2.3: Medidas de probetas normalizadas Fuente: [13]
2.7.4 Descripción de la máquina utilizada
Por lo general los ensayos de flexión se realizan en las máquinas de tracción universales,
que cuentan