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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
Laboratorio de Mecánica de Materiales
Actividad No.
Aparatos y Máquinas
Electrical Mainteinance Monterrey 1849931 Molina Arredondo Abraham Gerardo
Grupo: 307
Cd. Universitaria a 29 de agosto de 2023
Aparatos y Maquinas
1. Introducción
En esta actividad realizaremos una investigación de las diferentes tipos de maquinas de
pruebas ya sea individuales o universales, a su vez también realizaremos una investigación
de las diferentes características y piezas fundamentales de cada una de las maquinas así
como su funcionamiento y papel que desempeñan en la rama de la industria para su mejor
funcionamiento , por lo tanto aprenderemos a distinguir que maquina se usa para que tipo de
pruebas a cada material para su mejor desempeño a la hora de usarse ya se su resistencia en
el campo laboral, por lo tanto esta actividad se basara en la mejor oportunidad para aprender
de las distintas maquinas universales hidráulicas o mecánicas de la industria moderna
2. Desarrollo En el proceso de obtención de las propiedades mecánicas de un material, se requieren máquinas de pruebas. Explique el papel que desempeñan.
Antes de analizar la máquina universal, su funcionamiento, partes y características primero
haremos un repaso histórico de cómo fue que se empezaron a utilizar estas máquinas de
acuerdo con la necesidad que se tenía. Durante los siglos XVIII y XIX, los avances
tecnológicos alentados por la Revolución Industrial demandaron a la ciencia de materiales la
capacidad de medir las propiedades de estos. Para ello, los estudiosos de los materiales
unificaron los conocimientos que habían alcanzado para llevarlos a la práctica, de allí el
surgimiento de procedimientos medianamente estandarizados y de equipos especializados
para llevar a cabo ensayos mecánicos. Entendiendo como ensayo una prueba con un
procedimiento definido cuyos resultados se espera estén contenidos dentro de intervalos
conocidos y se lleva a cabo con la finalidad de conocer una o más propiedades del material
en cuestión. Los primeros equipos de ensayos mecánicos fueron desarrollados en Inglaterra
(cuna de la Revolución Industrial) y de allí se diseminaron al resto de Europa y a América.
La revolución en los ensayos mecánicos llegó con la implementación y aplicación de la
electrónica a éstos. La compañía Instron®, surgió en el año de 1946 en Boston,
Massachusetts, por la necesidad de crear un equipo para llevar ensayos mecánicos en seda.
Fue la primera compañía en implementar la nueva tecnología de galgas extensiométricas,
celdas de carga y transistores para determinar las deformaciones y las cargas. En ese
momento, esa tecnología había sido recientemente patentada por el Massachusetts Institute
of Technology (MIT). La capacidad de adquirir datos de esfuerzos y deformaciones en menor
tiempo permitió el desarrollo de ensayos dinámicos. Actualmente los equipos de ensayos
mecánicos no se pueden pensar sin el uso de la electrónica.
se logra mediante placas de compresión o mordazas accionadas por un sistema hidráulico. Esta tiene como función comprobar la resistencia de diversos tipos de materiales. Para esto posee un sistema de servocontrol que aplica cargas controladas sobre una probeta y mide en forma de gráfica la deformación, y la carga al momento de su rotura. El funcionamiento de esta se da con la ayuda de un software el cual fue adaptado al paso de los años para una mejor elaboración de las pruebas en el laboratorio, para realizar las pruebas es necesario programar a través del software lo que se quiere hacer con la máquina, ya sea comprimir algo con cierta fuerza, estirar un objeto a cierta distancia, etc. La máquina tiene una capacidad de aplicar hasta 60 toneladas y consta de la sección de control y la sección de pruebas. Los usos que se le dan a estas máquinas es para elaborar ensayos de tracción, compresión, flexión, cizalladura, desgarro, pelado, fricción, ciclos a baja velocidad, etc.; además de que son usadas ya sea en el ámbito estudiantil como en la industria. También hay máquinas universales de ensayo que han sido comercializadas para un sector específico que ha desarrollado nombres especializadas como "analizador de textura" para alimentos ", compresómetro" para el ensayo de embalajes y envases”, y “peel tester” para adhesivos, cintas y etiquetas.
2. Maquina universal moderna Una de estas es la maquina universal electromecánica, por lo cual las máquinas de ensayos de materiales o máquinas de ensayos universales están diseñadas para efectuar ensayos estáticos o cuasi-estáticos en sentido tracción y compresión. Estas máquinas permiten realizar ensayos de tracción, compresión, flexión, cizalladura, desgarro, pelado, fricción, ciclos a baja velocidad, etc. Estas son productos de alta gama para el ensayo de materiales y de componentes. Se caracterizan por su alta calidad y son perfectas para su uso tanto en la industria cotidiana como en el laboratorio y en la enseñanza, para control de producción y de calidad El diseño de los bastidores es adaptable a los diferentes requisitos del cliente. Todos los modelos de dos columnas disponen de dos zonas de trabajo, inferior y superior, sólo se precisa seleccionar a través software de ensayos la zona de trabajo que se desea utilizar. Con esta gama contrastada de máquinas para los ensayos estáticos con moderna tecnología de medición y control, los adecuados accesorios y el innovador software de ensayos cumple todos los requisitos de los ensayos modernos de materiales y componentes.
La operación es igual o similar a la presentada en el taller debido a que de igual manera cuenta con un software con el cual se trabajara, a diferencia en que esta máquina al ser más moderna ya cuenta con diversas estadísticas de un gran número de materiales, esto para facilitar las pruebas que se harán con esta misma.
3. Otro Tipo de Máquinas para Pruebas Mecánicas, no universales Existen diversos tipos de máquinas como bien sabemos, en este caso se enfocará en variantes para pruebas mecánicas, las cuales serán presentadas a continuación: Extensómetro: Es un equipo utilizado en los ensayos de tensión, deformación y tracción para medir cambios en la longitud de un objeto. El extensómetro fue desarrollado para su uso en la industria de generación de energía en la que las aplicaciones exigen gran precisión y repetibilidad. El extensómetro mide la extensión de los pernos y sirve de ayuda gracias a la supervisión de programas de apriete totalmente controlados. Requiere el uso de pernos con orificios para el calentador como los utilizados en aplicaciones de turbina. Incorpora un mecanismo de supervisión para medir la deformación de los pernos a alta temperatura. Máquina de Torsión: Está destinada a ser utilizada en laboratorios de ensayos de materiales, por estudiantes de ingeniería mecánica; Este tipo de ensayos consiste en aplicar un par de torsión a una probeta por medio de un dispositivo de carga y medir el ángulo de torsión resultante en el extremo de la probeta. El ensayo de esta consiste en aplicar un par torsor a un recipiente por medio de un dispositivo de carga y marcar el ángulo de torsión resultante en el extremo del recipiente. Este ensayo se realiza en el rango de comportamiento linealmente elástico del material. Estas están destinadas a ser usada en los Laboratorios de Ensayo de Materiales, en las Escuelas de Ingeniería Industrial, Civil, Eléctrica, Mecánica, etc. Máquina de Dureza o Durómetro: Los durómetros son aparatos que sirven para medir la dureza de los materiales. Existen diferentes procesos para llevar a cabo esta medición. Rockwell, Brinell, Vickers y Microvickers están entre los ensayos más utilizados para medir la dureza de gran variedad de materiales y superficies. Dentro de cada uno
cuando se someten a cargas variables, incluso aunque estas sean varias veces inferiores a las que producirían la rotura ante una carga constante. Entre estos materiales podemos encontrar ejes giratorios de transmisión, pernos de anclaje, barras, estructuras varias, ejes de giro, amortiguadores e incluso asfalto o mezcla bituminosa (para ver cómo evoluciona el deterioro con el paso del tiempo y la degradación progresiva). El ensayo de fatiga más universal, por la sencillez de la máquina de ensayo, es el de flexión rotativa, Consiste en un motor que arrastra un eje giratorio, sobre el que se monta una probeta que queda en voladizo.
- Mencione las artes principales de la máquina universal de pruebas mecánicas
La máquina consiste en dos partes esenciales: Una estructura superior y una inferior. En la
estructura superior se realizan las diferentes pruebas y se encuentra el reloj para observar la
carga aplicada mientras que la estructura inferior se encarga de soportar el peso de la
maquina (peso muerto) y servir de alojamiento para los distintos aditamentos que se utilizan
en las pruebas, las cuales se realizan gracias a la fuerza generada por un gato hidráulico de
operación manual con la capacidad suficiente para desarrollar las pruebas.
Se compone de dos vigas (superior e inferior) y dos placas entre ellas que unidas por barras
laterales proporcionan 3 espacios, uno de los cuales (el inferior) aloja el gato hidráulico y los
otros dos son las zonas de compresión (intermedio) y de tensión (superior). Como ya se había
mencionado anteriormente, esta estructura además de soportar la estructura superior sirve de
gabinete de alojamiento y sitio de almacenaje para los aditamentos, herramientas y otros
elementos para la operación de esta.
Las maquinas universales se pueden clasificar según su estructura y su tipo de
accionamiento, según su estructura pueden ser de mono espacio en la cual se posee dos
puentes (1) y dos columnas que los comunican. En los dos puentes se puede ensamblar los
aditamentos que se necesitan para fijar el material de ensayo (3) y así poder realizar las
pruebas de tracción o compresión.
También está la máquina de doble espacio donde su estructura posee un sistema inversor (3)
y un sistema fijo (2) que forman una estructura de tres puentes y cuatro columnas. El inversor
tiene dos puentes (1) y dos columnas (3), las columnas del inversor son totalmente
independientes del otro sistema. El sistema fijo se compone de un puente y dos columnas que
van fijas a una carcasa (5) que soporta todo el armazón.
Se clasifican por accionamiento ya sea mecánico o hidráulico; si es mecánico se usa un
motor, tornillo, cadena, palanca, probetas y mordazas mientras que en el hidráulico se utiliza
un sistema de bomba y cilindro con aceite.
La máquina universal utiliza aditamentos que son los elementos necesarios para la realización
de los diferentes tipos de pruebas. Entre los que se encuentran: Aditamento para corte
(Prueba de corte), plato de compresión y suplemento elevador (Prueba de compresión),
mordaza (Prueba de Tracción) y presionados y apoyo (Prueba de Flexión)
- Explique porque es universal la máquina de pruebas mecánicas
Las máquinas de prueba universales están diseñadas para certificar las propiedades
mecánicas de materiales, componentes y productos. Pueden ser accionados por medios
electromecánicos o hidráulicos para realizar diferentes tipos de pruebas, como pruebas de
tracción, compresión, flexión, peel y desgarre.
- ¿Cuáles son las condiciones principales para que una máquina sea considerada de pruebas mecánicas? Que realicen los tipos de ensayos claves para cada una de las pruebas que se necesiten en el laboratorio
Capacidad para aplicar carga
Capacidad para controlar la velocidad de aplicación de la carga
Medir la carga aplicada sobre la pieza de ensayo
Medir la deformación provocada por la carga aplicada en la pieza
- Principios fundamentales en los que se apoya el diseño de una máquina para modificar la carga que se le alimenta y explíquelos brevemente.
Principio de la palanca:
La palanca se define como una maquina simple, se compone de una barra rígida que gira
libremente sobre un punto de apoyo, llamado fulcro. Al aplicar fuerza en un extremo se
obtiene una mayor fuerza de salida en el otro extremo.
Principio de la prensa hidráulica:
La prensa hidráulica utiliza el principio de pascal, que expresa que la presión aplicada en el
punto de un fluido se transmite con la misma intensidad por todas las partículas del fluido.
Esto se aplica en la prensa hidráulica para poder obtener una fuerza de mayor magnitud por
medio de una fuerza más pequeña.
Servomecánicas:
Este tipo de sistemas esta constituido por partes mecánicas, y electrónicas, que trabajan en
conjunto de manera ordenada y precisa. Estos mecanismos cuentan con sensores y
controladores que les ayudan a su manejo y en la toma de decisiones lógicas según sea
necesario.
- En el caso de la máquina de pruebas mecánicas usada para este laboratorio, diga qué tipo de maquina es, la capacidad de carga que tiene, la carrera del pistón y principio de funcionamiento que utiliza para aumentar la carga que se le alimenta.
La máquina de pruebas que se utiliza en la facultan es una máquina de maquina universal
hidráulica de carga estática. Que utiliza el principio de prensa hidráulica. La máquina utiliza
bombas y pistones hidráulicos.
- Presente imágenes de máquinas de pruebas mecánicas de torsión, de impacto, de fatiga y de dureza, identificando cada una.
Máquina de dureza
3. Conclusión
Durante esta actividad se vieron conceptos y todo lo relacionado a las máquinas de pruebas
mecánicas, se aprendió acerca de los tipos de máquinas y de principios de diseños, además
se vio los distintos tipos de ensayos que estas máquinas pueden realizar. Todo lo
anteriormente visto se aplica directamente en los ensayos que se hacen en el laboratorio de
mecánica de materiales, en las distintas pruebas que se hacen para obtener las
características de los materiales.
4. Referencias
- BEER, Ferdinand P. y JOHNSTON, E. Russell. Mecánica de materiales. 2 ed. México: McGraw Hill, 1999. 742 p. ISBN 958-600-127-X
- DAVIS, Harmer E. Y TROXELL, George E. Ensaye de los materiales en licenciatura: 7 ED. México: C.E.C.S.A.
- 477 p.
- Hydratight. (2019). Extensómetro. 2021, de Hydratight Sitio web: https://www.hydratight.com/esmx/products/ultrasonics/extensometer
- Wikipedia. (2019). Durómetro. 2021, de Wiki Sitio web: https://es.wikipedia.org/wiki/Dur%C3%B3metro
- SERVOSIS. (2018). Máquinas de Fatiga. 2021, de SERVOSIS Sitio web: https://www.servosis.com/noticias/maquinas-de-fatiga-
- INTER2000. (2016). Instrumentos. 2021, de INTER2000 Sitio web: https://www.inter2000mecanizados.com/post/instrumentos-de-medicion-mecanica
- Gallego, Claros, P. R. (2007, noviembre). Diseño Mecánico de una maquina universal de ensayos para polímeros. Recuperado 5 febrero, 2018, de http://repositorio.utp.edu.co/dspace/bitstream/handle/11059/1113/621815G166dm.pdf?sequence=
- Ingeniería Real. (s.f.). Tipos de máquinas universales, de tensión y compresión. Recuperado 5 febrero, 2018, de https://ingenieriareal.com/tipos-de-maquinas-universales-de-tension-y-compresion/
- Materiales de Ingeniería. (s.f.). Maquina Universal para pruebas de Resistencia de Materiales. Recuperado 5 febrero, 2018, de https://materialesingeniria.wordpress.com/maquina-universal-para-pruebas-de-resistencia-de- materiales/
- Marusia Urrea Mariño. (2014). DISEÑO DE UN BANCO RECONFIGURABLE PARA REALIZACIÓN DE ENSAYOS DIDÁCTICOS DE TORSIÓN Y FLEXIÓN. 2014, de UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO Sitio web: http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/bitstream/handle/132.248.52.100/3683/Tesis_final_MUrrea.pdf? sequence=
- https://www.youtube.com/watch?v=2lfDORVryX8&t=1020s (video del Doc. Cavazos, donde explica las maquinas que están presentes en el laboratorio de mecánica de materiales de la Facultad Mecánica y Eléctrica. )
- Hibbeler, R. C. (2005). Mecanica de Materiales (6.a^ ed.). Pe
- https://www.youtube.com/watch?v=gY_hYswySH4&t=89s (video de la compañía desarrolladora de máquinas de pruebas universales instron, donde se explica que es una máquina de pruebas universal y los ensayos que se pueden realizar. )
