LAS PROPIEDADES FUNDAMENTALES

COHESION: Resistencia de los átomos a separarse unos de otros.

ELASTICIDAD: Capacidad de un material de recobrar su forma primitiva cuando cesa la causa que los deformara.

PLASTICIDAD: Capacidad de un material a deformarse. Se clasifica en:

MALEABILIDAD: Facilidad a deformarse en láminas.

DUCTILIDAD: Facilidad a deformarse en hilos.

Para determinar la cohesión se realizan ensayos de dureza y tamaño del grano.

Para determinar la elasticidad y la plasticidad se realizan ensayos de tracción y compresión.

DEFINICIONES DE DUREZA

DUREZA AL RAYADO: Resistencia que opone un material a dejarse rayar por otro.

1. Dureza Mohs (mineralógica).2. Dureza Lima.3. Dureza Martens.4. Dureza Turner.

DUREZA A LA PENETRCION: Resistencia que opone un material a dejarse penetrar por otro más duro.

1. HBS y HBW.2. HR.3. HV.4. HK.5. POLDI (Brinell dinámico).6. Herziana.7. Monotrón.

DUREZA ELASTICA: Reacción elástica del material cuando se deja caer sobre él un cuerpo más duro.

1. SHORE.2. Método Dinámico.

DUREZA PENDULAR: Resistencia que opone un material a que oscile un péndulo sobre él.

Se realizan pruebas de flexión debido a la amplia difusión de este esquema de carga en las condiciones reales de explotación, las probetas que se ensayan son más simples, sin embargo el caso de solicitación es más complejo.

INTRODUCCION

En ingeniería se denomina flexión al tipo de deformación que presenta un elemento estructural alargado en una dirección perpendicular a su eje longitudinal. El término "alargado" se aplica cuando una dimensión es dominante frente a las otras. Un caso típico son las vigas, las que están diseñas para trabajar, principalmente, por flexión. Igualmente, el concepto de flexión se extiende a elementos estructurales superficiales como placas o láminas. El esfuerzo de flexión puro o simple se obtiene cuando se aplican sobre un cuerpo pares de fuerza perpendiculares a su eje longitudinal, de modo que provoquen el giro de las secciones transversales con respecto a los inmediatos.

El rasgo más destacado es que un objeto sometido a flexión presenta una superficie de puntos llamada fibra neutra tal que la distancia a lo largo de cualquier curva contenida en ella no varía con respecto al valor antes de la deformación. El esfuerzo que provoca la flexión se denomina momento flector.

CARGAS Y CONDICIONES EN LOS APOYOS DE UNA VIGA.

Diagramas de cortante y momento: Debido a las cargas aplicadas (P), la barra desarrolla una fuerza cortante (V) y un momento flexionarte (M) internos que, en general, varían de punto a punto a lo largo del eje se la barra. Se determina la fuerza cortante máxima y el momento flexionante máximo expresando V y M como funciones de la posición L a lo largo del eje de la barra. Esas funciones se trazan y representan por medio de diagramas llamados diagramas de cortante y momento. Los valores máximos de V

y M pueden obtenerse de esas graficas.

DEFORMACION POR FLEXION: El comportamiento de cualquier barra deformable sometida a un momento flexionante es al que el material en la posición inferior de la barra se alarga y el material en la porción superior se comprime. En consecuencia, entre esas dos regiones existe una superficie neutra, en la que las fibras longitudinales del material no experimentan un cambio de longitud. Además, todas las secciones transversales permanecen planas y perpendiculares al eje longitudinal durante la deformación.

MATERIALES A USAR

Se utilizará la máquina universal WPM 40 descrita en laboratorios anteriores. Probetas. Se usarán dos probetas, una de madera, la cual será destruida con el objeto de conocer su esfuerzo de rotura; y otra de acero, para la determinación del módulo de elasticidad. Con esta última debe tomarse especial atención de no cargarla de manera que aparezcan en ella esfuerzos mayores a los de fluencia.

El estándar ASTM D143 recomienda usar piezas pequeñas y limpias de madera de 2 × 2 × 30 in. Sobre un claro (vuelo, vano) de 28 in. ¿Se observan dichas recomendaciones en nuestro Laboratorio? Aditamentos para el ensayo de flexión.

Los principales requerimientos de los bloques de apoyo y carga para ensayos de vigas son los siguientes:

1. Deben tener una forma tal que permita el uso de un claro de largo definido y conocido.

2. Las áreas de contacto con el material bajo ensayo deben ser tales que las concentraciones de esfuerzos indebidamente altas (las cuales pueden causar aplastamiento localizado alrededor de las áreas de apoyo) no ocurran.

3. Debe haber margen para el ajuste longitudinal de la posición de los apoyos de modo que la restricción longitudinal no pueda desarrollarse a medida que la carga progrese.

4. Debe haber margen para algún ajuste lateral rotativo para acomodar las vigas que estén ligeramente torcidas de uno al otro extremo, de modo que no se inducirán esfuerzos (cargas) torsionantes.

5. El arreglo de las partes debe ser estable bajo carga.

ENSAYO DE FLEXIÓN

El ensayo de flexión se realiza en la máquina universal, la misma que la del ensayo de tracción, compresión y flexión, con la peculiaridad, de que hay que cambiar las mordazas de sujeción de la probeta y la que actúa aplicando la fuerza de deformación. Este ensayo se puede hacer de diferentes formas en función del ensayo, siendo estos de un solo apoyo, de dos apoyos y de cuatro apoyos.

Se utiliza para el estudio principalmente de fundiciones, de arcos y vigas, que son elementos estructurales pensados van a trabajar predominantemente en flexión. En los tubos, chapas y perfiles, al deformarlos cuando se someten fuerzas de torsión o de tensionamiento, el material aparece estirado y aplastado. Las chapas deformadas o abolladas aparecen tensiones de tracción y de presión en los puntos, los cuales no se puede reconocer siempre el efecto de fuerza original. Estas tensiones pueden ser eliminadas solamente a través del generamiento de contratensiones orientadas, cuyo efecto debe exceder las tensiones originales. Cuanto más fuerte sea la deformación de la pieza de trabajo, mayores serán también las tensiones interiores en el material. También en los radios exteriores de flexiones se presentan tensiones de tracción a través del estiramiento del material.

El ensayo de flexión consiste en someter a una deformación plástica una probeta recta de sección plena, circular o poligonal, mediante el pliegue de ésta, sin inversión de su sentido de flexión, sobre un radio especificado al que se le aplica una presión constante. Es importante que cumplas dichas condiciones, ya que todos los materiales oponen una resistencia contraria a cada cambio de forma o deformación. Es una prueba casi estática que determina el módulo de flexión, el estrés de flexión y la deformación por flexión. Este esfuerzo de flexión se obtiene cuando se aplican sobre un cuerpo pares de fuerza perpendiculares a su eje longitudinal, de modo que provoquen el giro de las secciones transversales con respecto a los inmediatos.

La resistencia del material varía con la distancia entre apoyos, debido a que mientras los momentos flectores aumentan o disminuyen con ésta, los esfuerzos cortantes se mantienen constantes, por lo que será tanto menor su influencia cuanto mayor sea la luz entre apoyos. Es por esta razón que la distancia entre los soportes de la probeta, han de estar normalizadas, en función de la altura o diámetro de la misma, pudiendo aceptar entonces que la acción del esfuerzo de corte resulta prácticamente despreciable. Para ensayos más precisos la aplicación de la carga se hace por intermedio de dos fuerzas con lo que se logra flexión pura.

El rasgo más destacado es que un objeto sometido a flexión presenta una superficie de puntos llamada fibra neutra tal que la distancia a lo largo de cualquier curva contenida en ella no varía con respecto al valor antes de la deformación. Cualquier esfuerzo que provoca flexión se denomina momento flector. Los resultados del ensayo de flexión muestran de forma especial el comportamiento del material cerca de la superficie de la probeta. En comparación con el ensayo de tracción, las flexiones medidas en el ensayo

de flexión son aproximadamente cuatro veces mayores que los cambios de longitud en el ensayo de tracción.  

Si el efecto de fuerza es pequeño, no se somete la resistencia del material. Si este se encoje a su posición inicial nuevamente, la dilatación fue elástica, llamándose elasticidad recuperadora. Si el efecto de fuerza es mayor a la resistencia del material, se presenta una deformación plástica, donde el material finalmente se recoge en el tamaño de su dilación elástica. Por eso se debe tener siempre en cuenta la medida de la elasticidad recuperadora en el flexionamiento y en la torsión. Los resultados de esta prueba describen el comportamiento de un material a través de un diagrama de estrés-deformación, al igual que las pruebas de compresión y tracción.

En este caso de onda senoidal, hay que imaginar que la tensión representada es una tensión con ciclos de tracción (cuando es positiva) y de compresión (cuando es negativa).

La resistencia a la flexión se calcula con la siguiente formula, donde la tensión será la relación del esfuerzo con la sección de donde actué. El momento flector se representa Mfmax, y se expresa en kgf/mm2 . Donde Fes la carga expresada en Newton y L es la longitud entre los apoyos.

Si el modulo resistente Wz es:

Sustituyendo en la formula que determina la tensión y considerando el momento flector máximo, obtenemos la resistencia estática o modulo de rotura de la flexión. Se expresa en Kgmm/mm2 .

INTRODUCCIÓN:

Se denomina ensayo no destructivo (también llamado END, o en inglés NDT de non destructive testing) a cualquier tipo de prueba practicada a un material que no altere de forma permanente sus propiedades físicas, químicas, mecánicas o dimensionales. Los ensayos no destructivo simplican un daño imperceptible o nulo. Los diferentes métodos de ensayos no destructivos se basan en la aplicación de fenómenos físicos tales como ondas electromagnéticas, acústicas, elásticas, emisión de partículas subatómicas, capilaridad, absorción y cualquier tipo de prueba que no implique un daño considerable a la muestra examinada. El objetivo de estos ensayos es detectar discontinuidades superficiales e internas en materiales, soldaduras, componentes e partes fabricadas. Estos no ofrecen una gran cantidad de información comparados con los ensayos destructivos, sin embargo tiene la ventaja, como su nombre los dice, de no destruir lo ensayado, lo que hace que sean más baratos para el propietario de la pieza. Su finalidad es verificar la homogeneidad del material encontrando grietas o microfisuras en la pieza. Los materiales que se pueden inspeccionar son los más diversos, entre metálicos y no -metálicos, normalmente utilizados en procesos de fabricación, tales como: laminados, fundidos, forjados y otras conformaciones. Todas las soldaduras/uniones presentan fallos, grietas, defectos, discontinuidades, localizar y determinar el tamaño. Los ensayos son realizados bajo procedimientos escritos, que atienden a los requisitos de las principales normas o códigos de fabricación, tales como el ASME, ASTM, API y el AWS entreotros. Los inspectores son calificados como Nivel I, II y III por la ASNT (American Society for Nondestructive Testing) según los requisitos de la Práctica Recomendada SNT-TC-1A, CP-189.

3-ELEMENTOS BÁSICOS DE UN ENSAYO NO DESTRUCTIVO:

FUENTE: Una fuente que proporciona un medio de sondeo, es decir, algo que puede usarse con el fin de obtener información de la pieza bajo prueba.

MODIFICACION: Este medio de sondeo debe cambiar o ser modificado como resultado de las variaciones o discontinuidades dentro del objeto sometido a prueba.

DETECCION: Un detector que puede determinar los cambios en el medio de sondeo.

INDICACION: Una forma de indicar o registrar las señales del detector.

INTERPRETACION: Un método de interpretar estas indicaciones.

ANTECEDENTES:

Los ensayos no destructivos se han practicado por muchas décadas. Se tiene registro desde 1868 cuando se comenzó a trabajar con campos magnéticos. Uno de los métodos más utilizados fue la detección de grietas superficiales en ruedas y ejes de ferrocarril. Las piezas eran sumergidas en aceite, y después se limpiaban y se esparcían con un polvo. Cuando una grieta estaba presente, el aceite que se había filtrado en la discontinuidad, mojaba el polvo que se había esparcido, indicando que el componente estaba dañado. Esto condujo a formular nuevos aceites que serían utilizados específicamente para realizar éstas y otras inspecciones, y esta técnica de inspección ahora se llama prueba por líquidos penetrantes (PT).

Sin embargo con el desarrollo de los procesos de producción, la detección de discontinuidades ya no era suficiente. Era necesario también contar con información cuantitativa sobre el tamaño de la discontinuidad, para utilizarla como fuente de información, con el fin de realizar cálculos matemáticos y poder predecir así la vida mecánica de un componente. Estas necesidades, condujeron a la aparición de la Evaluación No Destructiva (NDE) como nueva disciplina. A raíz de esta revolución tecnológica se suscitarían en el campo de las PND una serie de acontecimientos que establecerían su condición actual. 

En el año de 1941 se funda la Sociedad Americana para Ensayos No Destructivos (ASNT por sus siglas en inglés), la cual es la sociedad técnica más grande en el mundo de pruebas no destructivas. Esta sociedad es promotora del intercambio de información técnica sobre las PND, así como de materiales educativos y programas. Es también creadora de estándares y servicios para la Calificación y Certificación de personal que realiza ensayos no destructivos, bajo el esquema americano.

A continuación se proporcionan una serie de fechas relacionadas con acontecimientos históricos, descubrimientos, avances y aplicaciones, de algunas pruebas no destructivas. 

1868 Primer intento de trabajar con los campos magnéticos

1879 David Hughes establece un campo de prueba

1879 David Hughes estudia las Corrientes Eddy

1895 Wilhelm Röntgen estudia el tubo de rayos catódicos

1895 Wilhelm Röntgen descubre los Rayos X

1896 Henri Becquerel descubre los Rayos gamma

1900 Inicio de los líquidos penetrantes en FFCC

1911 ASTM establece el comité de la técnica de MT

1928 Uso industrial de los campos magnéticos

1930 Theodore Zuschlag patenta las Corrientes Eddy

1931 Primer sistema industrial de Corrientes Eddy instalado

1941 Aparecen los líquidos fluorescentes

1945 Dr. Floy Firestone trabaja con Ultrasonido

1947 Dr. Elmer Sperry aplica el UT en la industria

La entidad que reune a todas las instituciones debidamente constituidas es el Comité Internacional de Ensayos No Destructivos (ICNDT, por sus siglas en inglés) con sede en Viena.

La globalización en los mercados mundiales ha marcado el desarrollo de los ensayos no destructivos, los cuales tienen ya un alcance en cada rincón del planeta, y actualmente existen sociedades de ensayos no destructivos en la mayoría de los países como por ejemplo, La Sociedad Argentina de Ensayos No Destructivos (AAENDE), El Instituto Australiano para Ensayos No Destructivos (AINDT), La Sociedad Austriaca de Ensayos No Destructivos (OGFZP), La Asociación Belga de Ensayos No Destructivos (BANT), La Sociedad Brasileña de Ensayos No Destructivos (ABENDE), La Sociedad Canadiense de Ensayos No destructivos (CSNDT), La Sociedad China para Ensayos No Destructivos (ChSNDT), El Instituto Mexicano de Ensayos No Destructivos A.C. (IMENDE A.C., Asociación Mexicana de Ensayos No Destructivos (AMEXEND A.C.)

Los ensayos no destructivos se utilizan en una variedad de ramas que cubren una gran gama de actividades industriales.

En la industria automotriz: 

1. Partes de motores

2. Chasis

En aviación e industria aeroespacial: 

1. Exteriores: Chasis

2. Plantas generadoras: Motores a reacción y cohetes espaciales

En construcción: 

1. Ensayos de integridad en pilotes y pantallas

2. Estructuras

3. Puentes 

En manufactura: 

1. Partes de máquinas

En ingeniería nuclear: 

1. Pressure vessels

En petroquímica: 

1. Transporte por tuberías

2. Tanques de almacenamiento

Misceláneos 

1. Atracciones de parques de diversiones

2. Conservación-restauración de obras de arte.

VENTAJAS DE LOS ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

Los Ensayos no Destructivos pueden ser usados en cualquier paso de un proceso productivo, pudiendo aplicarse por ejemplo:

Durante la recepción de las materias primas que llegan al almacén; para comprobar la homogeneidad, la composición química y evaluar ciertas propiedades mecánicas.

Durante los diferentes pasos de un proceso de fabricación; para comprobar si el componente está libre de defectos que pueden producirse por un mal maquinado, un tratamiento térmico incorrecto o una soldadura mal aplicada.

En la inspección final o de la liberación de productos terminados; para garantizar al usuario que la pieza cumple o supera sus requisitos de aceptación; que la parte es del material que le había prometido o que la parte o componente cumplirá de manera satisfactoria la función para la cual fue creada.

En la inspección y comprobación de partes y componentes que se encuentran en servicio; para verificar que todavía pueden ser empleados de forma segura; para conocer el tiempo de vida remanente o mejor aún, para programar adecuadamente los paros por mantenimiento y no afectar el proceso productivo.

Debido a que no se alteran las propiedades del material y por lo tanto no existen desperdicios, con el empleo de los Ensayos No Destructivos sólo hay pérdidas cuando se detectan piezas defectuosas.

Este tipo de inspección es muy rentable cuando se inspeccionan partes o componentes críticos, en los procesos de fabricación controlada o en la producción de piezas en gran escala.

MÉTODOS Y TÉCNICAS:

La clasificación de las pruebas no destructivas se basa en la posición en donde se localizan las discontinuidades que pueden ser detectadas, por lo que se clasifican en: 

Pruebas no destructivas superficiales 

Estas pruebas proporcionan información acerca de la sanidad superficial de los materiales inspeccionados. Los métodos de PND superficiales son: 

VT – Inspección Visual

PT – Líquidos Penetrantes

MT – Partículas Magnéticas

ET – Electromagnetismo

En el caso de utilizar VT y PT se tiene la limitante para detectar únicamente discontinuidades superficiales (abiertas a la superficie); y con MT y ET se tiene la posibilidad de detectar tanto discontinuidades superficiales como sub-superficiales (las que se encuentran debajo de la superficie pero muy cercanas a ella).

INSPECCIÓN VISUAL

Aunque sea el más modesto, siempre se realiza como fase previa a otros Ensayos más sofisticados. Facilita el trabajo posterior y establece la secuencia de trabajo.

Es por tanto el más empleado por su sencillez, rapidez y economía de aplicación.

La inspección visual es el ensayo no destructivo por excelencia, ya que su agente físico, la luz, no produce daño alguno a la inmensa mayoría de los materiales.

La inspección visual es el primer paso de cualquier evaluación. En general, las Pruebas no Destructivas establecen como requisito previo realizar una inspección visual, normalmente lo primero que decimos es “déjame ver como está” (la apariencia de un objeto). la inspección visual es utilizada para determinar:

Cantidad

Tamaño

Forma o configuración

Acabado superficial

Reflectividad (reflexión)

Características de color

A juste

Características funcionales

La presencia de discontinuidades superficiales