MEDICIN DE PRESIN

MANOMETRO DE TUBO DE BOURDON

Este medidor de presin tiene una amplia variedad de aplicaciones para realizar mediciones de presin esttica; es barato, consistente y se fabrica en dimetros de 2 pulgadas (50 mm) en caratula y tienen una exactitud de hasta 0.1% de la lectura a escala plena; con frecuencia se emplea en el laboratorio como un patrn secundario de presin.

Un nanmetro con tubo bourbon en los que la seccin transversal del tubo es elptica o rectangular y en forma de C. Cuando se aplica presin interna al tubo, este se reflexiona elstica y proporcionalmente a la presin y esa deformacin se transmite a la cremallera y de esta al pin que hace girar a la aguja indicadora a travs de su eje. Las escalas, exactitudes y modelos difieren de acuerdo con el diseo y aplicacin, con lo que se busca un ajuste que de linealidad optima e histresis mnima

Ancho de las lneas de graduacin.

Tabla de referencia.

Escalas para medidores de presin Unidad kgf/cm3 (Mpa)

Manmetro diferencial

El movimiento del ncleo debido a la diferencia de presiones P1 Y P2 hace que las espiras del transformador y el campo magntico entre primarios secundarios* se fortifique o se debilite, lo que permite realizar mediciones conManmetros comerciales de presiones hasta de 0.000035 psi (0.24). El principio elctrico en el autotransformador est basado en las leyes de Faraday-Lenz del electromagnetismo.

Un campo magntico entre un primario y un secundario: Enrollamientos de alambre de transformador elctrico que produce un campo magntico entre dichos enrollamientos al paso de la corriente elctrica alterna.

Registrador de presin diferencial

El registrador de presin diferencial PCE-MS cuenta con rangos de medicin a elegir por el usuario (p.e. el modelo PCE-MS 3: 25, 50, 100 o 250 Pa), con salidas analgicas a elegir y con una pantalla LCD. Este registrador de presin diferencial se alimentan a travs de la red (13... 30 VDC / VAC). Ha sido especialmente concebido para usuarios que se mueven en rangos de presin de precisin. Podr volver a configurarlo in situ siempre que lo desee. La estabilidad obtenida para periodos prolongados es superior al 0,5 % (con respecto a todo el rango de medicin).

PAR MECANICO DE DEFINICION DE TORSION

Se dice que una barra esta en torsin cuando esta rgidamente sujeta en uno de sus extremos y torcida en el otro extremos y torcida en el otro extremo por un par mecnico o torque (t(=fd)) aplicar en un plano perpendicular al eje de la barra.

EFECTOS DE LA TORSION

Los efectos de la carga torsional aplicados a una barra son:

1. Impartir un desplazamiento angular en la seccin transversal de un extremo con respecto al otro.2. Registrar un esfuerzo cortante sobre cualquier seccin transversal de la barra perpendicular a su eje.

MOMENTO DE TORSION

Ocasionalmente un nmero de pares actan a lo largo de un eje. En este caso es conveniente introducir una nueva cantidad. El momento de torsin para cualquier seccin a lo largo de la barra se define como la suma algebraica de los momentos de los pares aplicados que yacen a un lado de la seccin en cuestin.

La eleccin del lado siempre es arbitraria.

MOMENTO POLAR DE INERCIA

Para un eje circular hueco de un dimetro exterior Do, y con el orificio circular concntrico de dimetro Di, el momento polar de inercia del rea de seccintransversal.

Que desplegando algebraicamente son:

J = (D2 D2) (D2 D2) = J = (D2 +D2) (Do +Di) =(Do -Di)

Esta frmula es especialmente til para tubos donde (Do-Di) es pequea.

ESFUERZO CORTANTE TORSIONAL

Ya sea solido o hueco el eje circular sujeto a un momento de torsin T, el esfuerzo cortante torsional Ss. a una distancia p del centro del eje esta dado por:

Ss = Tp

DEFORMACION AL CORTE

Una lnea generadora a-b marcada en la superficie de una barra sin carga se mover a una posicin como la mostrada a-b despus de aplicar un momento de torsin T. El ngulo _, medido en radiantes, entre las posiciones final e inicial de la lnea generadora se define como la deformacin al corte en la superficie de la barra; la misma definicin podra mantenerse en cualquier punto interior de la barra.

MODULO CORTANTE DE ELASTICIDAD

La razn del esfuerzo cortante Ss entre el ngulo de deformacin al corte y es llamado el modulo cortante de la elasticidad G.

G=Ss

ANGULO DE TORSIONSi un eje de longitud L Est sujeto a un momento de torsin constante T a lolargo de su longitud.

Entonces el ngulo en que un extremo de la barra se tuerse en forma relativa y respecto al otro es:

= TL = 32 T L

GJ _ G D4 D4

FRENO DE PRONY

Para medir el momento de torsin y la disipacin de potencial se ha usado elfreno de prony (GCFM Riche, barn de prony [1755-1839]) . Este se muestra en la figura 15.6 . El par o momento de torsin ejercida en el freno del prony lo da la formula T= LL y la potencial era P=2_TN.

MEDIDORES DE FORMACION CON RESISTENCIA ELECTRICA

Estos medidores, tambin llamados banda extenso mtrica o calibradores, se ocupan a una de las resistencia de un circuito puente de germinacin de resistencia y se adhieren con pegamento al material que se quiere verifica y con el cambio de tamao o deformacin cambia su resistencia, la cual se verifica en el puente.

Medidores de esfuerzos mecnicos

Hay distintas clases de fuerzas o esfuerzo que se representa al tratar las propiedades mecnicas de los materiales .En general, se define el esfuerzo como una fuerza que acta sobre el rea unitaria en la que se aplica .en la figura 6-3(a) se ilustra los esfuerzos de tensin ,comprensin ,corte, flexin .La deformacin unitaria se define como el cambio de dimensin por unidad de longitud .El esfuerzo se suele expresar en Pa (pascales)o en psi(libras por pulgadas cuadradas ,por su siglas en ingles ).

La deformacion unitaria no tiene dimensiones y con frecuencia se expresa enPulg/pulg o en cm/cm.Al describir el esfuerzo y al deformacin unitaria, es til imaginar que el esfuerzo es la causa y la deformacin unitaria es el efecto .normalmente, los esfuerzos de tensin y de corte se presenta con los smbolos y, respectivamente .Las deformaciones de tensin y de corte se representa con los smbolos y, y respectivamente .En muchas aplicaciones sujetas a cargas Dinmicas, intervienen esfuerzos de tensin o de compresin .Los esfuerzos cortantes o decizallamiento, suelen encontrar en el procesamiento de materiales en tcnicas como la extrusin de polmeros .Tambin se encuentran en aplicaciones estructurales .0bservese que aun esfuerzo tensil simple, aplicado en una direccin ,causa un esfuerzo cortante en componentes con otras direcciones (parecidos al caso descrito en la ley se schmid.)

La deformacin (unitaria) elstica se define como una deformacin restaurable debido a un esfuerzo aplicado .La deformacin es la elsticas se desarrolla en forma instantnea; es decir, s presenta tan pronto como se aplica la fuerza, permanece mientras se aplica el esfuerzo y desaparece tan pronto como se retira la fuerza .Un material sujeto a una deformacin elstica no muestra deformacin permanente; es decir ,regresa a su forma original cuando se retira la fuerza o el esfuerzo .imagnate que resorte metlico rgido se estira una cantidad pequea y entonces se suelta. S regresa con rapidez a sus dimensiones originales, la deformacin que se produjo en el resorte era elstica.

En muchos materiales, el esfuerzo y la deformacin elstico siguen una ley lineal. La pendiente en la porcin lineal de la curva esfuerzo y la contra deformacin unitaria a tensin define al modulo de Young o modulo de elasticidad (E)de un material [fig.6-3(b).Las unidades de E se mide en pascales (pa) o en libras por pulgadas cuadrada (psi),las mismas que las del esfuerzo .En los elastmeros se observa deformaciones elsticas grandes,como como en el hule natural o las siliconas, donde la relacin entre esfuerzo y deformacin elsticos no es lineal .

En ellos, los enormes deformacin elsticas se explica por el enredado y desenredado de molculas semejante a resortes (captulos 15).Al manejar esosmateriales, se usa la pendiente de la tangente en cualquier valor determinado del esfuerzo o de la deformacin ,y se le considera como una cantidad variable que reemplaza al modulo de Young.[6-3(b)].el inverso del modulo de Young se llama flexibilidad (o capacidad elstica de deformacin) del material. De forma parecida, se define al modulo de elasticidad cortante (G) como la pendiente de la parte lineal de la curva de esfuerzo cortante contra deformacin cortante La deformacin permanente en un material se llama deformacin plstica .En este caso, cuando s e quita el esfuerzo, el material no regresa a su forma original La abolladura en un auto es deformacin plsticas. Observa que aqu la palabra plstica no indica deformacin

En un material plstico o polmero, sino mas bien una clase deformacin en cualquier material La rapidez con que se desarrolla la deformacin en un material se define como velocidad de deformacin ( o y, respectivamente, para la velocidad deformacin por tensin y por cortantes).

Un material viscosos es un en cual se desarrolla la deformacin durante ciertos tiempo, y el material no regresa a su forma original al quitar el esfuerzo. El desarrollo de la deformacin toma tiempo, y no esta en fase con el esfuerzo aplicado (es decir, la deformacin es plstica) Un material visco elstico(o anelastico) puede concebirse como uno cuya respuesta es intermedia entre la de un material elstico.

En un material visco elstico, el desarrollo de una deformacin permanente se parece a un material viscoso .sin embargo, a diferencia de un material viscoso, cuando se quita el esfuerzo aplicado, parte de la deformacin desaparece despus de cierto tiempo

Una descripcin cualitativa del desarrollo de la deformacin en funcin de el tiempo, e relacin con una fuerza aplicada en los materiales elsticos, viscosos y viscoelastico.En los materiales visco elstico mantenidos bajo deformacin constante, al pasar el tiempo, la magnitud del esfuerzo disminuye

Al tratar materiales fundidos, liquidos y dispersiones, como pinturas o geles, serequieren una descripcin de la resitencia al flujo o corrimiento bajo la accin de un esfuerzo aplicado y la velocidad de deformacion cortante es lineal el material newtoniado.

Medidores de Dureza

Otra propiedad mecnica que puede ser sumamente importante considerar es la dureza ,la cual es una medida de la resistencia de un material ala de formacin plstica localizada (por ejemplo, una pequea abolladura o ralladura ).los primeros ensayos de dureza se basaban en el comportamiento de los minerales junto con una escala construida segn la capacidad de un material para rayar a otro ms blando .Un mtodo cualitativo de ordenar de forma arbitraria la dureza es ampliamente conocido y se denomina escala de Mohs la cual va desde 1 en el extremo blando para el talco hasta 10 para el diamante .A lo largo de los aos se han ido desarrollando tcnicas cuantitativas de dureza que se basaban en un pequeo penetrador que es forzado sobre una superficie del material a ensayar en condiciones controladas de carga y velocidad de aplicacin de la carga .En estos ensayos se miden la profundidad o tamao de la huella resultante ,lo cual se relaciona con un numero de dureza ;cuanto ms blando es el material ,mayor y ms profunda es la huella ,y menor es el numero de dureza.las dureza. Las dureza medidas tienen solamente un significado relativo (y no absoluto), y es necesario tener precaucin al comparar durezaobtenidas por tcnicas distintas

Ensayos de dureza Rockwell

El ensayo de dureza de Rockwell constituye el mtodo ms usado para medir la dureza debido a que es muy simple de llevar acabo y no requiere conocimientos especiales. Se puede utilizar diferentes escalas que provienen de la utilizacin de distintas combinaciones de penetradores y cargar, lo cual permite ensayar virtualmente cualquier metal desde el ms duro al ms blando. Los penetradores son bolas esfricas de acero endurecido que tienen dimetros de 1/16,1/6,1/4y1/pulg.(1,588,3,175,6,350y12,70mm)y un penetrador cnico de diamante (Brale),el cual se utiliza para los materiales ms duros . Con este sistema ,se determina un numero de dureza a partir de la diferencia de profundidad de penetracin que resulta al aplicar primero una carga inicial pequea y despus una carga mayor ;la utilizacin de la carga pequea aumenta una exactitud de la medida .Basndose en la magnitud de las cargas mayores y menores ,existen dos tipos de ensayo :Rockwell y Rockwell superficial .En el ensayo de Rockwell ,la carga de menor es de 10kg, mientras las cargas mayores son 60,100y150kg.cada escala est representada por una letra del alfabeto ;en las tablas 6.4y 6.5 se indican varias de

Tabla 6.5 Escala de dureza Rockwell

Esta escala junto con los penetradores y cargas correspondiente .para ensayosSuperficiales, la carga menor es de 3kg, mientras que el valor de la carga mayor puede ser 15,30 o 45kg.esta escala se identifica mediante un numero (15.30 o 45 segn la carga) y una letra (N, T, W, o Y, segn el penetrador).Los ensayos superficiales se realizan frecuentemente en probetas delgadas .La tabla 6.5b presenta varias escalas de dureza superficiales

Cuando se especifican dureza Rockwell y superficiales ,debe indicarse, adems del numero de dureza , el smbolo de la escala utilizada .la escala se designa por el smbolo HR seguido por una identificacin de la escala ,por ejemplo,80HRB representa una dureza Rockwell de 80 en la escala B,y60 HR30W indica una dureza superficial de 60 en las escalas 30W.

Para cada escala las durezas pueden llegar a valores de 130; sin embargo a medida que la dureza alcanza valores superiores a 100 o inferiores a 20 en cualquier escala, estos son pocos exactos; debido a que las escalas se solapan en esta situacin es mejor utilizar la escala vecina ms dura o vecina ms blanda respectivamente

Tambin se producen inexactitudes si la muestra es demasiado delgada, si la huella se realiza demasiado cerca de un borde, o bien si dos huellas estn demasiado prximas .El espesor de la probeta debe ser por lo menos alrededor de 10 veces la profundidad de la huella, tambin debe haber un espacio de tres dimetros de huella entre el centro de una huella y el borde de la probeta, o bien con el centro de la otra indentacion. Adems los ensayos de probeta apiladas una sobre otra no es recomendable. La exactitud tambin depende de si la dureza se toma sobre una superficie perfectamente lisa.

Los equipos modernos para la medida de la dureza Rockwell, esta automatizados y son de muy fcil utilizacin; la dureza es medida directamente, y cada medida requiere nicamente unos pocos segundos

Los equipos modernos de ensayo tambin permiten la variacin del tiempo de aplicacin de la carga .Esta variable debe ser considerada al interpretar los resultados de los ensayos de dureza.

Ensayo de dureza de Brinell

En los ensayo de dureza de brinell .as como en las dureza de Rockwell, se fuerza un penetrador duro esfrico en la superficie del metal a ensayar .El dimetro del penetrador de acero endurecido (o bien de carburo de tungsteno) es de 10,00mm(0,394pulg).Las cargas normalizadas estn comprendidas entre 500y 3000kg en incremento de500kg:durante un ensayo ,la carga se mantiene constante durante un tiempo especificado (entre 10 y 30s).Los materiales ms duros requieren cargas mayores .El numero de dureza brinell.HB, es una funcin de tanto la magnitud de la carga como del dimetro de la huella resultante (vase la tabla 6.4).Este dimetro se mide con una lupa de pocos aumentos ,que tienen una escala graduada en el ocular.

El dimetro medido entonces convertido a un nmero HB aproximado usando una tabla; en esta tcnica solamente se utiliza una escala.

Los requerimientos de espesor de la muestra, de posicin de la huella (relativa a los bordes de la muestra) y de separacin mnima entre huellas son los mismos que en los ensayos Rockwell .Adems, se necesita una huella bien definida, lo cual exige que la superficie sobre la cual se realiza la huella sea perfecta lisa.

Ensayo de micro dureza vickers y knoop

Otra dos tcnicas de ensayo son la dureza knoop y la dureza vickers (tambin a veces denominas pirmide).En estos ensayos, un penetrador de diamante muy pequeo y de geometra piramidal es forzado en la superficie de la muestra .Las cargas aplicadas, mucho menores que en las tcnicas Brinell y Rockwell ,estn comprendidas entre 1y 1000g.La marca resultante se observa al microscopio y se mide; esta medida entonces convertidas en nmeros de dureza (tabla 6.4)es necesario que la superficie de la muestra haya sido preparada cuidadosamente (mediante desbaste y pulido) para poder asegurarse una huella que pueda ser medida con exactitud.

Las durezas knoop y vickers se designan por Hk y HV, respectivamente, y las escalas de dureza para ambas tcnicas son aproximadamente equivalente. Las tcnicas knoop y vickers se consideran ensayos de micro dureza debido A la magnitud de la carga y al tamao del indentador .Ambas son muy convenientes para la medida de dureza de pequeas regiones seleccionadas en la superficie de la muestra; adems ambas tcnicas knoop y vickers son utilizadas para el ensayo de materiales frgiles ,tales como las cermicas.

Conversin de la dureza

Es muy conveniente disponer de mtodos para convertir la dureza de unas escalas a otra .Sin embargo, puesto que la dureza no es una propiedad del material muy bien definida ,y debido a las diferencias experimentales de cada tcnicas , no se ha establecido un mtodo general para convertir las durezas de una escala a otra .Los datos de conversin han sido determinados experimentalmente y se han encontrado que son dependientes del tipo de material y de las caractersticas .La escala de conversin ms fiable que existe es la que corresponde a aceros .Estos dato se presentan en la figura 6.17para las durezas de knoop y brinell y de las dos escalas de Rockwell;tambin se incluye la escala de Mohs, como resultado de lo que se ha dicho anteriormente debe tenerse mucho cuidado al extrapolar estos datos a otras sistemas de aleaciones

Correlacin entre dureza y la resistencia ala traccin

Tanto la resistencia a la traccin como la dureza son indicadores de la resistencia de un metal a la deformacin plstica. Por consiguiente, estas propiedades son, a grandes rasgos, proporcionales, tal como se muestra en la figura .18 para la resistencia ala traccin en funcin de la HB en el caso de la fundicin, aceros y latones. Tal como se indica en la figura 6.18, la relacin de proporcionalidad no es la misma para todos los metales .Como regla general, para la mayora de los aceros, el nmero HB y la resistencia ala traccin estn relacionados de acuerdo con:

Ts (psi)=500Xhb (6.19a)

Ts (MPa) =3,45Xhb (6.19b)

Los ensayos de dureza se realizan con mucha mayor frecuencia que cualquier otro ensayo por varias razones:

Son sencillo y baratos, y ordinariamente no es necesario preparar una muestra especial