Máquinas y extensometríaVariables reológicas σ Variable ε Variable t Tipo de ensayo Estático Creep o Fluencia lenta t →1 − 2min Constante Variable t →∞ Variable Variable Constante t →∞ Variable Relajación Tipos de solicitaciones: • simple (tracción, compresión, flexión, torsión o corte) • compuesta (flexo-compresión, flexo-torsión, etc • por la propiedad o aptitud que se desea medir o evaluar (dureza, aplastamiento, embutido, etc.) Clasificación general de máquinas para ensayos mecánicos Universales Específicas Estáticas Dinámicas Compresión/Tracción Torsión Fatiga Péndulo Impacto Caída libre Creep o fluencia lenta Standard Brinell Rockwell Vickers Superficial Microdureza MAQUINAS Durómetros Estáticas SISTEMAS DE CARGAS MULTIPLES Dinámicas MÁQUINA UNIVERSAL A TORNILLO CON CONTROL DE DEFORMACIÓN . MÁQUINA UNIVERSAL A TORNILLO CON CONTROL DE DEFORMACIÓN . DUREZA IMPACTO . DUREZA BRINELL DUREZA VICKERS CON REGISTRO DIGITAL DE IMAGEN (IMPRONTA) . . . Partes de una máquina • Dispositivo de accionamiento. la carga es dependiente de la velocidad de deformación y ésta debe ser “acotada” en las correspondientes normas de ensayo.¿Cargas o deformaciones? La carga que se mide es la "reacción de la probeta a ser deformada”. por el cual se imponen o ejercen las deformaciones • Dispositivo de medición de fuerzas o sistema dinamométrico . Por este motivo. 1 espacio Principio de Pascal de la balanza hidrostática Presión del sistema: determina la deformación de la probeta Sistema constructivo simple Varias escalas Mecánicas Hidráulicas Pistón accionado en un solo sentido 2 Espacios Pistón de doble efecto: 1 espacio Servoválvula: control de las variables Carga Deformación Desplazamiento del pistón .Clasificación de máquinas según el dispositivo de accionamiento a palancas : para cargas constantes en el tiempo a tornillo: manual o a motor. . . . A cápsula hidráulica (cápsulas de Widi) .Tubos de Bourdon . F = ∫ p.Barras de torsión b) Por medición de la presión de un fluido: • Mediante una bomba se genera una presión p que hace que suba un pistón.Resortes calibrados .Anillos dinamométricos .Sistemas de medición de fuerzas o sistemas dinamométricos a) Por la deformación de un elemento elástico: elementos interpuestos en serie con la probeta que se comportan según una ley conocida .dS Pueden ser: . Al interponerse el elemento a ensayar las deformaciones impuestas resultan en una fuerza que por el Principio de Pascal es la integral de la presión por el área conocida S. los cambios en la longitud o masa inducen una variación en la posición real del baricentro. •Amplificación del giro del péndulo mediante un sistema de engranajes •La linealidad entre cargas y deformaciones sólo se verifica para pequeños ángulos de desplazamiento.c) Por la aplicación del principio de la palanca Péndulo: las distintas posiciones de equilibrio de un péndulo conectado al sistema de aplicación de la carga permite establecer el valor de dicha carga. Propiedades •Simple y durable •Cambio de escala por cambio en la masa y/o longitud de un péndulo dinamométrico. . calculando el equilibrio de momentos alrededor del eje de giro. •Debe regularse el cero de la escala mediante un contrapeso pues al tratarse de un péndulo físico y no matemático (ideal). F La 0 F p PROBET A PISTÓN DE LA PRENSA: fp.p. p p PISTÓN DEL PÉNDULO DINAMOMÉTRICO: fp.pr.d Longitud: L INYECCIÓN DE ACE CILINDRO DE LA PRENSA α BRAZO DEL PÉNDULO DINAMOMÉTRICO MASA DEL PÉNDULO INAMOMÉTRICO m.g . experimentan deformaciones que se traducen en variaciones de su resistencia óhmica que amplificadas indican cargas. d) Pesas calibradas: Se usan pesas calibradas. b) Aros de contraste: Bajo la acción de cargas de tracción o de compresión sufren deformaciones elásticas proporcionales a dichas fuerzas que pueden medirse c) Celdas de carga: las señales producidas por calibres eléctricos colocados sobre elementos elásticos.Elementos de verificación o contraste: calibraciones a) Cajas de mercurio: Los valores de cargas se comparan con la variación de volumen. . que experimenta un cilindro de acero con mercurio. El volumen de mercurio que entra o sale por efecto de las cargas de tracción o compresión representa una medida de las fuerzas aplicadas. Elementos de verificación o contraste: calibraciones Celdas de carga Aros de contraste . Calibres a vernier regulables .Dispositivos diseñados específicamente .Instrumentos de medición para determinar las medidas de las probetas previas o posteriores al ensayo: .Reglas milimetradas .Microscopios de medición .Tornillos micrométricos . Calibres a vernier regulables Microscopios de medición . Tornillos micrométricos Microscopios de medición . Calibres a vernier regulables . Medidor de alturas para probetas y testigos de hormigón . • En flexión mide flechas • Se puede adaptar para medir acortamientos o alargamientos en ensayos de compresión y tracción. • Está compuesto por una varilla cuyo desplazamiento es ampliado por un mecanismo de relojería que hace girar dos agujas.Extensómetros a) Mecánicos: para medir deformaciones bajo cargas estáticas. . A dial o comparador: • Lectura directa (o con palanca multiplicadora • Fácil montaje • Uso en laboratorios e "in situ" (por ejemplo: pruebas de carga de una estructura en uso). Estas miden en diferentes escalas pero una múltiplo de la otra. Varilla (3) cremallera (7) piñón (8) aguja medidora de mm y rueda dentada (9) segunda aguja centesimal y piñón (10) resorte (12) (6) muelle en espiral (11) . . . Contacto de dos puntas afiladas en la superficie a medir. Repetibilidad Respuesta dinámica.A palancas (que permiten amplificar las deformaciones) • Características: Facilidad de lectura y montaje Sensibilidad y exactitud. La longitud base para medida de alargamientos está definida. • Ejemplos Palanca simple: Berry Palancas múltiples: Huggenberger . Extensómetro de palancas Huggenberger ? l’ = (W2 / W1) ? s ? s = (v2 / v1) ? l ? l' = (w2 / w1) (v2 / v1) ? l . bajo cargas repetidas o estáticas. Clasificación: Inductancia variable Capacitancia variable Resistencia óhmica variable Piezoeléctricos Fotoeléctricos Ventajas: Medición en distintas direcciones y a distancia Desventajas: Descartable Dificultades para el correcto pegado .b) Eléctricos: registra las deformaciones en función de la variación de un parámetro eléctrico amplificado y traducido. Es electromecánico y pueden ser de entrehierro variable. . experimentando cambios en su campo magnético cuando varía la longitud de la probeta. con núcleo de hierro móvil.De inductancia variable: Consisten en una bobina en la que circula una corriente eléctrica. a corrientes de Foucault y por magneto-estricción. compensando las variaciones de temperatura Para estados biaxiales de tensiones se utilizan extensómetros simples sobre una misma base llamados "rosetas". Sobre la rama opuesta se conecta un extensómetro "compensador".De resistencia óhmica variable (de estampilla o strain gauge): un conductor en forma de grilla varía su resistencia óhmica La variación de resistencia se mide por medio de un Puente de Wheatstone. . sometido a la misma temperatura pero no a las cargas. Extensómetro eléctrico de Capacitancia variable . que se acorta o se alarga junto con la pieza. . Se utiliza en la auscultación de elementos estructurales a largo plazo y en ensayos especiales de laboratorio.c) Extensómetro acústico o de cuerda vibrante: consiste en una cuerda vibrante dentro de un armazón metálico. Varía la tensión aplicada a la misma y su frecuencia de resonancia. Pueden ir inmersos en la masa o adosados a la superficie de la probeta o estructura y conectados a una central de lectura que traduce la frecuencia de vibración de la cuerda. Extensómetros Laser: bajo el mismo principio. precisión con respecto a los anteriores d) Ópticos: de laboratorio y gran exactitud. Consiste en la amplificación por medio de rayos visuales aprovechando además que el ángulo entre el rayo incidente y el reflejado es el doble del girado por el espejo.Espejos de Martens. mejoran la . . . 00002 . d = 1250 mm y B= 100 mm e = (b / 2dB) S e = (5 / 2x1250x100) S = 0.Extensómetro de Martens ?l = S b 2d ? l = b*S 2d e= b*S 2d B Ejemplo: b = 5 mm. resulta una apreciación directa para e .S mm Tomando la menor división de la regla graduada (S=1 mm). tamaño y tipo de solicitación. en función de la naturaleza del material. b) una estructura completa o una pieza c) un modelo a escala de la pieza .Probetas a) un trozo del producto mecanizado o no. roscadas o de cabezas calzadas o con resalto o industriales (barras de acero. se utilizan probetas prismáticas con una sola sección de corte (corte simple). alambres. con extremos ensanchados de sección cuadrada o circular para su fijación en la máquina de ensayo. ya sea maciza o hueca. Corte: la carga se transmite mediante cuchillas que actúan sobre dos secciones simultáneamente (corte doble). Torsión: de sección circular. En maderas. hilos. con carga centrada (flexión simple) o en los tercios de la luz (flexión pura). determinándose el Módulo de rotura a flexión. cables. cilíndricas o planas. Impacto: generalmente probetas prismáticas o cilíndricas. sogas o tubos) Compresión: influye el efecto forma y esbeltez Flexión: vigas simplemente apoyadas con distancia entre apoyos normalizada en función de la altura o diámetro de la sección transversal.Tipos de probeta según su destino Tracción: pueden ser calibradas moldeadas o mecanizadas de sección circular o rectangular con cabezas simples. con solicitaciones de flexión . con o sin entalla. Ensayos tecnológicos: el resultado consiste en aprobar o rechazar la aptitud de un material o producto en condiciones de ensayo muy particulares por lo tanto hay una gran variedad de probetas . estos ensayos se realizan por flexión con probetas prismáticas y a compresión con probetas cilíndricas. En general consiste en la propia pieza. a temperaturas altas y con solicitaciones axiles para materiales metálicos. Fluencia lenta y relajación: Las probetas son cilíndricas de longitudes calibradas variables y cabezas roscadas. En cambio para materiales compuestos como el hormigón.Dureza: se debe prestar atención al espesor. planicidad y textura de sus caras Fatiga: muy importante la forma. tamaño y terminación superficial para los distintos tipos de solicitación. es necesario proceder a la Calibración.Resultados de ensayos Debe establecerse un procedimiento o norma para realizar un ensayo para que se satisfaga un nivel de repetibilidad y reproducibilidad que contribuyan a determinar la incertidumbre del resultado. . repetir el ensayo para conocer la incertidumbre y estimar los valores de repetibilidad y reproducibilidad. Para ello.