Introducción a los ensayos de materiales

El objetivo de estos ensayos es saber si un material es adecuado para soportar uno o varios esfuerzos:

1. Ensayo de tracción: consiste en estirar lentamente una probeta del material a analizar, hasta que se rompe. Después se analizan los alargamientos producidos a medida que aumenta la fuerza. Con se esto se deduce la siguiente ecuación:

Tensión de rotura = Fuerza de rotura/Sección de la probeta

Si quereis ver un video corto aunque muy representativo pulsar aqui.

2. Ensayo de fátiga: consiste en hacer girar rápidamente una probeta del material a analizar, al mismo tiempo que se deforma debido a una fuerza. Se denomina limite de fátiga al numero de vueltas que ha girado antes de romperse.

En este video podréis ver una maquina que se usa para realizar ensayos de fatiga.

3. Ensayo de dureza: consiste en ejercer una fuerza con un diamante o una bola de acero sobre la pieza a analizar y ver las medidas obtenidas. Las escalas mas utilizadas son la de Brinell y Rockwell.

Si quereis ver un ensayo de dureza pulsar aqui.

4. Ensayo de resiliencia: consiste en determinar la energia necesaria para romper una probeta del material a analizar, mediante un impacto. Para ello se usa el péndula de Charpy con una velocidad entre 5 y 7 m/s.

Si queréis ver un ensayo de resiliencia pulsar aqui.

Tipos de esfuerzos físicos

Cuando una fuerza actúa sobre un objeto tiende a deformarlo. Las distintas deformaciones son las siguientes:

1. Tracción: la fuerza tiende a alargar el objeto y actúa de forma perpendicular a la superficie.



2. Compresión: la fuerza tiende a acortar el objeto y también actúa de forma perpendicular a la superficie.




3. Flexión: la fuerza tiende a curvar el objeto y actúa de forma paralela a la superficie.



4. Torsión: la fuerza tiende a retorcer el objeto y las fuerzas que actúan son paralelas a la superficie.



5. Cortadura: la fuerza es paralela a la superficie que se rompe y pasa por ella.




6. Pandeo: es parecido a la compresión pero se da en objetos de gran sección y longitud.

Propiedades de los materiales

Las propiedades mas importantes de los materiales son las siguientes:

-Propiedades sensoriales: están relacionadas con el efecto que producen en nuestros sentidos. Algunas son: el tacto, olor, forma, brillo, textura, color...

-Propiedades ópticas: relacionadas con el efecto que surte la luz en los materiales. Por ello tenemos :

1. Materiales opacos: no permiten que la luz les atraviese.

2. Materiales transparentes: permiten que pase la luz.

3. Materiales translúcidos: permiten que pase la luz pero, no se puede ver nítidamente a través de ellos.

También existen materiales que reaccionan de alguna manera cuando la luz incide sobre ellos, como los LDR....

-Propiedades térmicas: referidas al comportamiento del material frente al calor. Hay dos tipos:

1. Materiales conductores: permiten que el calor pase a través de ellos. Ejemplo: cobre, aluminio...

2. Materiales aislantes: evitan que el calor les atraviese con facilidad. Ejemplo: madera, vidrio...

-Propiedades magnéticas: capacidad que tiene un metal ferroso para ser atraído por un imán y, posibilidad de que las propiedades del imán sean transferidas al metal.

-Propiedades químicas: las que se hacen evidentes durante una reacción química. Las mas importantes son la oxidación y la corrosión.

-Propiedades mecánicas: relacionadas con la forma en la que reaccionan los materiales cuando actúa una fuerza sobre ellos:

1. Elasticidad: capacidad de recuperar la forma de un material, cuando desaparece la fuerza.

2. Plasticidad: capacidad de un material para conservar su nueva forma una vez aplicada la fuerza.

3. Ductilidad: disposición de un material a estirarse en hilos.

4. Maleabilidad: capacidad de un material para estirarse en láminas (sin romperse).

5. Dureza: oposición que ofrece un cuerpo al desgaste.

6. Fragilidad: el material se rompe en añicos cuando una fuerza actúa sobre él.

7. Tenacidad: resistencia de un cuerpo a desformarse cuando está sometido a esfuerzos lentos.

8. Fatiga: deformación de un material cuando esta sometido a cargas variables.

9. Maquinabilidad: facilidad que tiene un cuerpo a dejarse cortar por arranque de viruta.

10. Acritud: aumento de la dureza, fragilidad y resistencia de un material.

11. Colabilidad: capacidad de un material fundido para llenar un molde.

12. Resiliencia: resistencia de un cuerpo a los golpes bruscos.

Clasificacion de los materiales

Todos los materiales que usamos se pueden clasificar en tres grandes grupos:

-Materiales naturales: son aquellos que provienen de la naturaleza. A partir de estos materiales se obtienen todos los demás. Son materiales naturales: la lana, la madera, la arcilla, cuero, oro... Pero estos materiales hay que usarlos con responsabilidad, ya que, algunos de ellos se pueden agotar. Una buena opción para que esto no ocurra es el reciclaje. Los procesos de producción de productos a partir de los naturales han ido evolucionando. Por ejemplo: a partir del cuero se obtienen abrigos; a partir de la arcilla jarrones; a partir del algodón camisetas....

-Materiales artificiales: son los que se obtienen a partir de materiales naturales y los que son en mayoría fabricados con materiales naturales. Un ejemplo claro de material artificial es el hormigón: arena ( en un 50 % material natural), grava ( en un 30% material natural), cemento ( en un 20% material natural) y agua ( material natural). Otros materiales artificiales son: plástico, cartón, cemento, pintura, teflón.....

-Materiales sintéticos: son construidos por el hombre a partir de materiales artificiales, es decir, en la naturaleza no se encuentra ninguno de sus componentes. Ejemplos: baquelita, polietileno, nylon, poliestireno....

Introducción histórica

Edad de piedra: comenzó hace un millón de años y durante esta etapa el ser humano creo herramientas de piedra, huesos, madera.... debido a que no había una tecnología avanzada. En la imagen podéis ver algunas herramientas: un martillo, un molino bastante simple...

Si queréis mas información sobre la edad de piedra....


Edad de bronce: empezó en el año 3000 a.C. El bronce se fabricaba mediante la combinación, en estado fundido, de cobre y estaño. Había grandes ventajas, ya que, la materia abundaba y las herramientas eran mas duras y sencillas de fabricar. Aquí un ejemplo:

Si queréis profundizar mas sobre la edad de bronce....

Edad de hierro: se desarrolló entre los años 1200 y 500 a.C. y este metal se utilizaba para fabricar armas y herramientas mas duras y resistentes. La obtención del hierro era complicada, ya que, había que calentar el mineral que lo contuviera a una altísima temperatura. Al principio, para calentarlo, se colocaba en un agujero hecho en el suelo se le calentaba por la parte inferior. Mas adelante empezaron a usarse otras técnicas. Estos son ejemplos:

Si queréis tener mas información sobre la edad de hierro podéis hacerlo aquí

Época actual: podríamos llamarla la edad del silicio, ya que, se esta usando en multitud de componentes, lo que esta suponiendo un cambio para bien en nuestra sociedad. Con silicio se fabrican componentes electrónicos como: transistores, relés, microprocesadores, circuitos integrados.....