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ENSAYO DESTRUCTIVO DINAMICO: CIZALLAMIENTO
Definición:
El ensayo de cizalle es aquél donde una probeta, es sometida a la acción de cargas transversales o cortantes y crecientes, a través de discos metálicos; donde luego de sobrepasar las cargas elástica y máxima, finalmente se alcanza la ruptura por deslizamiento. El ensayo de cizalladura o cizallamiento se realiza en la máquina universal, la misma que la del ensayo de tracción y compresión, con la diferencia, de que hay que cambiar las mordazas de sujeción de la probeta, por un útil especial que simula una cizalla. Está ha de estar bien fijada a los ejes para que no haya holguras que puedan herrar el ensayo.
Las Redes de Bravais o celdas unitarias, son paralelepípedos que constituyen la menor subdivisión de una red cristalina que conserva las características generales de toda la retícula, de modo que por simple traslación del mismo, puede reconstruirse el sólido cristalino completo.Tamaño y forma de las celdas unitarias pueden describirse mediante tres vectores a, b y c, con origen en un vértice de esta, y tres ángulos axiales, y. Dicho tamaño y forma está definido por las siguientes características: Parámetros de red: dimensiones de los costados y ángulos entre sus costados. Numero de átomos por celda unitaria: cada celda unitaria está definida por un numero especifico de puntos de red.
Los materiales que pueden tener mas de una estructura
cristalina se llaman alotrópicos o polimórficos. El termino alotropía por lo
general se reserva para este comportamiento en elementos puros. A bajas
temperaturas, el hierro tiene una estructura cubica centrada en el cuerpo, pero
a temperaturas mas altas se convierte en una estructura cubica centrada en las
caras. Estas transformaciones dan los fundamentos para el tratamiento térmico
del acero y el titanio.
Muchos materiales cerámicos, como el sílice (SiO2), son
polimórficos. La transformación puede venir acompañada de un cambio en el
volumen durante el calentamiento o el enfriamiento. De no estar controlado correctamente,
ese cambio en el volumen hará que el material se agriete o falle.
Estructura de un material
La estructura de un material se puede considerar en
diferentes niveles.
En el siglo V antes de Cristo, el filósofo griego Demócrito
postuló, sin evidencia científica, que el Universo estaba compuesto por
partículas muy pequeñas e indivisibles, que llamó "átomos".
Sin embargo, los avances científicos de este siglo han
demostrado que la estructura atómica integra a partículas más pequeñas.
El átomo es la parte más pequeña en la que se puede obtener
materia de forma estable, ya que las partículas subatómicas que lo componen no
pueden existir aisladamente salvo en condiciones muy especiales. El átomo está
formado por un núcleo, compuesto a su vez por protones y neutrones, y por una
corteza que lo rodea en la cual se encuentran los electrones, en igual número
que los protones.
Protón, descubierto por Ernest Rutherford a principios del
siglo XX, el protón es una partícula elemental que constituye parte del núcleo
de cualquier átomo. El número de protones en el núcleo atómico, denominado
número atómico, es el que determina las propiedades químicas del átomo en
cuestión. Los protones poseen carga eléctrica positiva y una masa 1.836 veces
mayor de la de los electrones.
Neutrón, partícula elemental que constituye parte del núcleo
de los átomos. Fueron descubiertos en 1930 por dos físicos alemanes, Walter
Bothe y Herbert Becker. La masa del neutrón es ligeramente superior a la del
protón, pero el número de neutrones en el núcleo no determina las propiedades
químicas del átomo, aunque sí su estabilidad frente a posibles procesos
nucleares (fisión, fusión o emisión de radiactividad). Los neutrones carecen de
carga eléctrica, y son inestables cuando se hallan fuera del núcleo,
desintegrándose para dar un protón, un electrón y un antineutrino.
1- Estructura
atómica.
La disposición de los electrones que rodean al
núcleo de los átomos individuales afecta el comportamiento eléctrico,
magnético, térmico y óptico. La configuración electrónica influye en la forma
en que los átomos se unen entre si (enlaces químicos).
2- Estructura Cristalina.
Es esta estructura se toma en consideración la disposición o
arreglo de los átomos. Los metales, semiconductores, muchos cerámicos y algunos
polímeros tienen una organización de átomos muy regular, es decir, una
estructura cristalina. Se pueden controlar las imperfecciones en la
organización atómica a fin de producir cambios profundos en las propiedades.
3- Estructura Granular
En la mayor parte de los metales, los semiconductores y cerámicos se encuentra una estructura granular. El tamaño y forma de los granos influye en el comportamiento del material.
4- Estructura Multifásica.
En la mayor parte de los materiales se presenta más de una fase, teniendo cada una de ellas su arreglo atómico y propiedades únicas. El control del tipo, tamaño, distribución y cantidad de estas fases dentro del material es otra de las principales formas de controlar las propiedades.
Estructura cristalina y su consecuencia en las propiedades.
La estructura física de los
materiales de ingeniería tiene importancia en cuanto a la disposición de los
átomos, iones o moléculas que constituyen el solido y de las fuerzas de enlace
entre ellos. Si están ordenados en una disposición que se repite en las tres
dimensiones, se dice que el solido posee ESTRUCTURA CRISTALINA (metales,
aleaciones y algunos materiales cerámicos.
La red
difiere de un material a otro tanto en tamaño como en forma, dependiendo del
tamaño de los átomos y del tipo de enlace entre ellos. La celda unitaria es la
subdivisión de la red cristalina que sigue conservando las características
generales de toda la red.
Al apilar
celdas unitarias idénticas, se puede construir toda la red.
Es la ciencia encargada de estudiar el comportamiento de las características estructurales o constitutivas de un metal o aleación relacionadas con las propiedades físicas y mecánicas.
Es una técnica mas avanzada que el macro grafico y necesita de una preparación mas especial y cuidadosa de la muestra.
Se basa en la amplificación de la superficie mediante instrumentos ópticos (microscopio) para observar las características estructurales microscópicas (microestructurales).
Se denomina vibración a la propagación de ondas elásticas produciendo deformaciones y tensiones sobre un medio continuo o posición de equilibrio.
El Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo
(INSHT) indica las vibraciones más comunes según la intensidad de su
frecuencia:
Suelen ser producidas por medios de transporte como por
ejemplo barcos, aviones o trenes. Se trata de una vibración que puede provocar
mareos y vómitos. Afectan al sistema nervioso central.
Están relacionadas con el uso de maquinaria dedicada a
actividades industriales como por ejemplo el manejo de excavadoras, rodillos,
tractores, la conducción de algunos camiones y carretillas elevadoras…
Pueden ser causantes de lumbalgias, hernias o pinzamiento
discales. También es posible que sean origen de síntomas neurológicos y
trastornos de la visión.
Son generadas por la oscilación de herramientas manuales
que se concentran en el sistema mano-brazo. Estas máquinas abarcan una gran
variedad y encontramos cortacésped, taladradora, martillo neumático, sierra
hidráulica…
La exposición a este tipo de vibraciones de alta frecuencia
puede ocasionar lesiones angineuróticas u osteoarticulares (por ejemplo,
artrosis de codo o lesiones de muñeca). También pueden producir enfermedades
del estómago.
Es responsabilidad del empresario efectuar una evaluación
de la exposición a las vibraciones. El INSHT provee herramientas para realizar
la medición de vibraciones.
Tras este análisis, se tomarán distintas medidas
preventivas de distinto tipo:
1-- SISTEMAS TRIBOLOGÍCOS
Un sistema tribológico consta de las superficies de dos componentes que están en contacto móvil entre si y su entorno.
El tipo, progreso y extensión del desgaste se determina por los materiales y acabados de los componentes, cualquier material intermedio, las influencias del entorno y las condiciones de funcionamiento.
Es el conjunto de irregularidades de la superficie real, definidos convencionalmente en una sección donde los errores de la forma y las ondulaciones han sido eliminadas.
Las imperfecciones se clasifican en:
1- Rugosidades.
Son causadas por las huellas de las herramientas que han fabricado las piezas.
2 - Ondulaciones.
Son originados por los desajustes en las maquinas que mecanizan las superficies de las piezas.
4 -- CONTACO ELÁSTICO Y CONTACTO PLÁSTICO.
El contacto elástico del material por las asperezas de la contra fase (contra el cuerpo) tiene lugar cuando al carga aplicada y la adhesión no conlleva a la aparición de esfuerzo en la zona de contacto que exceden el limite de fluencia del material. En este caso el daño del material (desgaste) solo puede ocurrir por fatiga de fricción.
El contacto plástico o marcado de material tiene un lugar cuando el esfuerzo de contacto alcanza a supera el valor limite de fluencia del material base, pero este fluye alrededor de la aspereza penetrante de la contra fase (cuerpo).
En este caso el desgaste será el resultado de fatiga de fricción.
La energía de adhesión sostiene que 2 superficies deslizantes (no lubricadas) están en contacto una con la otra solo en una pequeña fricción del área aparente entre ellos.
Fricción Externa:
Es aquella que se da entre 2 cuerpos externos ó diferentes.
Fricción Interna:
Es aquella que se da entre partículas de un mismo cuerpo (mismo material).
1. Fricción por deslizamiento.
2. Fricción de rodamiento.
3. Fricción por rotación.
-- Dependiendo de las condiciones de contacto.
1. Fricción estática
2. Fricción móvil.
3. Fricción de choque.
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1. Fricción por deslizamiento.
Se presenta durante el movimiento relativo tangencial de los elementos sólidos de un sistema tribológico.
2. Fricción de rodamiento.
Se presenta durante el movimiento relativo de rodadura entre los elementos solidos de un sistema tribológico.
3. Fricción de rotación.
Se presenta durante el movimiento relativo de rotación entre los elementos sólidos de un sistema tribológico.
Fricción de rotación depende de:
1. Fricción estática:
Perdida de energía mecánica al inicio y al final del movimiento relativo tangencial entre 2 zonas de materiales que están en contacto.
2. Fricción móvil.
Perdida de energía mecánica durante el movimiento relativo de zonas de materiales que estén en contacto.
3. Fricción de choque:
Perdida de energía mecánica al inicio y al final del movimiento relatico normal (perpendicular) entre zonas de materiales en contacto.
La señal que recibe el procesador causará una señal similar que será enviada al módulo de salida según indicaciones del programa, pues este dirige la señal transmitida por el procesador a la terminal de salida adecuada para la lámpara 1 cuando recibe una señal desde la terminal del módulo de entrada conectada al interruptor 1. Cuando el interruptor 2 es activado una acción similar es realizada por el procesador, pero en esta ocasión la señal es enviada a la terminal del módulo de salida hacia la lámpara 2. Un observador de ambos sistemas, el alambrado duro y el PLC, no notaría ninguna diferencia en la operación del sistema.
Una gran ventaja del controlador lógico programable
se hace evidente cuando se requiere realizar algún cambio en los circuitos
discutidos previamente. Por ejemplo, si es necesario cambiar los circuitos de
un sistema de alambrado duro para que el interruptor 1 controle la lámpara 2, y
el interruptor 2 a la lámpara 1, tomaría varios minutos realizar el recableado,
involucrando además el cambio de los alambres en las lámparas o en los
interruptores. Con un PLC, una simple operación puede realizar estos cambios
internamente en el programa, eliminando la necesidad de recablear, tomando así únicamente
una fracción de tiempo que el cambio de un sistema de cableado duro.
Plc hardware, instrucción, software y
programa.
DRENADOR Y SURTIDOR (NPN, PNP).
Este tipo de cableado es para los PLC Allen Bradley
que en su número de modelo llevan una B en la posición que se muestra en el
ejemplo: 1761-L32BWA que indica que son de entradas tipo 14-30 Vcc.
Se puede utilizar la fuente que tiene integrada el PLC o también se puede
cablear una externa.
Se puede configurar cualquiera de las entradas de CC MicroLogix 1000 como
drenador o surtidor según la manera de cableado CC de COM en el MicroLogix.
1761-L32BWA (Los diagramas de cableados tambien aplican
para 1761-L10BWA, -L10BWB,
-L16BWA, -L16BWB, -L16BBB, -L20BWA-5A, -L20BWB-5A,
-L32BWB, -L32BBB.)
