República Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular Para la Defensa

Universidad Nacional Experimental Politécnica de la Fuerza Armada Nacional

Núcleo: Miranda

Extensión: Ocumare del Tuy

Cátedra: Materiales y Ensayos

Sección: 5-01 Ing. Civil

Estudio de los materiales

Profesor: Integrantes:

Enrique Urbina

Ocumare del Tuy febrero de 2015

INTRODUCCIÓN

La ciencia de los materiales implica investigar la relación entre la estructura y

las propiedades de los materiales para su posterior uso en un determinado momento,

espacio etc. Por el contrario, la ingeniería de materiales se fundamenta en las relaciones

propiedades-estructura y diseña o proyecta la estructura de un material para conseguir

un conjunto predeterminado de propiedades. Conviene matizar esta diferencia, puesto

que a menudo se presta a confusión.

La ciencia de los materiales es un campo multidisciplinario que estudia

conocimientos fundamentales sobre las propiedades físicas macroscópicas de los

materiales y los aplica en diferentes áreas de la ciencia y la ingeniería, consiguiendo que

estos puedan ser utilizados en obras, maquinas y herramientas diversas, o convertidos en

productos necesarios o requeridos por la sociedad.

Este estudio abarca el conocimiento de los materiales que se utilizan en la realización de

los trabajos constructivos llevados a cabo con mayor asiduidad, con el fin de elegir

aquellos que por sus características reúnan las mejores condiciones técnicas y

económicas. Por otra parte se estudia la disposición de los distintos elementos que

integran el conjunto, de acuerdo con el material empleado y las hipótesis de cálculo,

para lograr una eficaz resistencia además de una buena armonía en sus formas.

INTRODUCCION DE ESTUDIOS DE LOS MATERIALES

La construcción e importancia: Entendamos en un inicio que se describe a la

construcción como todo proceso que supone el armado de cualquier cosa, y entonces

partiendo de eso, podemos señalar que la construcción comprende el conjunto de

técnicas, materiales, procesos, artes y oficios aplicados a llevar a cabo edificios y obras

públicas.

Algunos se preguntarán ¿dónde nace la construcción? Nace desde la aparición

del hombre, ya que siempre se ha tenido la necesidad de construir y la misma necesidad

ha hecho la evolución del mismo. La construcción en toda su historia ha tenido puesto el

ojo en el futuro desde la evolución en los métodos da la edificación como en el

desarrollo del ser humano como sociedad, ya que este ramo abarca la consideración de

todo el ambiente físico que rodea la vida humana por lo que no podemos sustraernos a

ella mientras formemos parte de la civilización, porque la construcción hablando

arquitectónicamente, es el conjunto de modificaciones y alteraciones introducidas en la

superficie terrestre con el objeto de satisfacer las necesidades humanas.

La construcción empieza en el terreno donde la mano de obra se hace con la

ayuda de aparatos o herramientas superiores gracias a la evolución tecnológica,

minimizando así errores y rapidez en la ejecución, con todo esto y siguiendo una

diversidad de patrones, con todo esto ha logrado evolucionar, teniendo como ejemplos

edificaciones muy complejas, tanto que hasta ciudades y sectores enteros puedan

desarrollarse. Dentro de una sociedad está relacionada con el desarrollo económico y no

puede concebirse sin la evolución de la industria de la construcción y viceversa. Es por

ello que hablar de la construcción en general, es un tema de relevancia y de visión

futura, ya que en una sociedad es sumamente importante para su desarrollo y para su

calidad de vida, porque además es un fuerte componente organizativo que logra su

aplicación en la administración del ambiente urbano principalmente; no sólo en lo

referente a la construcción, sino también, al mantenimiento, control y operación de lo

construido, así como en la planificación de la vida humana en el ambiente diseñado

desde esta misma.

En una sociedad, la construcción comprende planes de organización territorial

así como también diferentes aspectos al construir, que se mencionan y se describen a

continuación.

Propiedades de los materiales: Nos debemos asegurar de que el material va a ser el

adecuado para soportar los esfuerzos a los que está sometido el producto final, o las

condiciones de uso que le vamos a dar.

Calidad de los materiales o tecnología: Los investigadores deben desarrollar

continuamente nuevos materiales para satisfacer la demanda y necesidades que impone

la sociedad, pero siempre materiales con la calidad suficiente para atender los

requerimientos del mercado.

Economía y coste de los materiales: Al calcular el precio de un producto, el coste no

debe exceder de un determinado porcentaje para que su venta resulte competitiva. En el

coste están incluidos todos los gastos acumulados durante la prospección, localización,

extracción, transporte, y almacenaje del material.

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

Las propiedades de los materiales son el conjunto de características que hacen

que el material se comporte de una manera determinada ante estímulos externos como la

luz, el calor, las fuerzas, etc.

Propiedades mecánicas: Estas quizás son las más importantes, ya que nos describen el

comportamiento de los materiales cuando son sometidos a las acciones de fuerzas

exteriores. Una propiedad muy general de este tipo es la resistencia mecánica, que es la

resistencia que presenta un material ante fuerzas externas. Algunas más Concretas son:

Elasticidad: Propiedad de los materiales de recuperar su forma original cuando deja de

actuar sobre ellos la fuerza que los deformara. Un material muy elástico, después de

hacer una fuerza sobre él y deformarlo, al soltar la fuerza vuelve a su forma original. Lo

contrario a esta propiedad sería la plasticidad.

Plasticidad: Propiedad d los cuerpos para adquirir deformaciones permanentes.

Maleabilidad: Facilidad de un material para extenderse en láminas o planchas.

Ductilidad: Propiedad de un material para extenderse formando cables o hilos.

Dureza: Es la resistencia que opone un material a dejarse rayar por otro. El más duro es

el diamante. Los diamantes solo se pueden rayar con otro diamante. Para medir la

dureza de un material se utiliza la escala de Mohs, escala de 1 a 10, correspondiendo la

dureza 10 al material más duro.

Tenacidad: Es la resistencia que ofrece un material a romperse cuando es golpeado.

Fragilidad: Seria lo contrario a tenaz. Es la propiedad que tienen los cuerpo de

romperse fácilmente cuando son golpeados. El metal es tenaz y el vidrio es frágil y

duro.

Propiedades eléctricas: Determinan el comportamiento de un material cuando pasa por

él la corriente eléctrica. Una propiedad eléctrica es la llamada conductividad, que es la

propiedad que tienen los materiales para transmitir la corriente eléctrica. En función de

ella los materiales pueden ser:

Conductores: Lo son si permiten el paso de la corriente fácilmente por ellos

Aislantes: Lo son si no permiten fácilmente el paso de la corriente por ellos.

Semiconductores: Se dicen que son semiconductores si solo permiten el paso de la

corriente por ellos en determinadas condiciones. (Por ejemplo si son conductores a

partir de una temperatura determinada y por debajo de esa temperatura son aislantes).

Propiedades ópticas: Se ponen de manifiesto cuando la luz incida sobre el material.

Materiales opacos: No se pueden ver los objetos a través de ellos.

Materiales transparentes: Los objetos se pueden ver a través de ellos, pues dejan pasar

los rayos de luz.

Materiales translúcidos: Estos materiales permiten el paso de la luz, pero no dejan ver

con nitidez a través de ellos. Por ejemplo el papel de cebolla.

Propiedades térmicas: Determinan el comportamiento de los materiales frente al calor.

Conductividad térmica: Es la propiedad de los materiales de transmitir el calor,

produciéndose, lógicamente una sensación de frió al tocarlos. Un material puede ser

buen conductor térmico o malo.

Fusibilidad: Facilidad con que un material puede fundirse (pasar de líquido a solido o

viceversa).

Soldabilidad: Facilidad de un material para poder soldarse consigo mismo o con otro

material. Lógicamente los materiales con buena fusibilidad suelen tener buena

soldabilidad.

Dilatación: Es el aumento de tamaño que experimenta un material cuando se eleva su

temperatura.

Nota: Las juntas de dilatación (separación) se hacen para que al aumentar de volumen

por el calor el material pueda alargarse sin curvarse.

ANALISIS DE MEDICIONES DE TENSIONES Y DEFORMACIONES

En el análisis experimental de tensiones se miden deformaciones en la superficie

de piezas mediante bandas extenso métricas. 

Basado en las deformaciones medidas se pueden determinar las tensiones mecánicas -

teniendo en cuenta las propiedades del material como el módulo de elasticidad y el

coeficiente de tracción transversal.

Diferenciación de las tensiones mecánicas según la causa de su existencia: Tensiones

mecánicas se pueden se pueden diferenciar según la causa de su aparición:

El análisis experimental de tensiones posibilita la medición de las tensiones

mecánicas en el objeto de prueba. Éstas pueden tener tres causas: fuerzas externas,

tensiones residuales internas y tensiones térmicas.

Tensiones de carga: El esfuerzo del material es causado por fuerzas que actúan desde afuera de

la componente ("cargas").

Tensiones internas: Tensiones internas aparecen mediante efectos de fuerza internos dentro del

material - sin la influencia de fuerzas externas. Tensiones internas pueden surgir por ejemplo

por un enfriamiento desigual de piezas de fundición, por forjar o soldar las piezas o por

transformaciones mecánicas.

Tensiones térmicas: Tensiones térmicas aparecen en componentes o sistemas con

diferentes piezas de diferentes coeficientes de dilatación térmica. Mejor dicho, en caso

que la deformación térmica de una pieza esté bloqueada o en caso de un calentamiento

desigual.

Para un estudio de la resistencia son importantes las tensiones mecánicas,

independientemente de la causa de su apariencia. Tensiones internas y tensiones

térmicas afectan las componentes de la misma forma que tensiones de carga. Estas

tensiones pueden reducir en gran parte la capacidad de carga externa de una pieza,

según el valor absoluto y la dirección de las tensiones.

¿Qué es la ley de Hooke?: Es el método para calcular las tensiones del material según

las deformaciones medidas está basado en la ley de Hooke. La validez de la ley de

Hooke está limitada al sector de deformación elástica lineal. Esta es la fórmula

simple de la ley de Hooke:

σ = ε · Ε

σ = Tensión del material

ε = Deformación

Ε = Módulo de elasticidad del material

Esta relación solo es válida en un estado de tensiones de una dimensión. Otros estados

de tensiones requieren relaciones avanzadas de la ley de Hooke.

TENSIONES DE CARGA

TENSIONES RESIDUALES (TENSIONES INTERNAS)

ENSAYOS DE LOS MATERIALES

La elección del material más adecuado, exige el conocimiento previo de sus

propiedades técnicas: físicas, químicas y mecánicas. Toda esta información, la ofrecen

los ensayos de materiales, realizados generalmente sobre probetas normalizadas y en

ocasiones en elementos de la propia obra.

Por lo tanto, el fundamento de la realización de un ensayo, será la medida de una

determinada propiedad que deseamos exigirle a un material para su utilización. Según el

fin que se persiga, se distinguen los siguientes tipos de ensayos:

Cualitativo: Los ensayos cualitativos son, normalmente, los destinados a controlar la

producción, de forma que satisfagan ciertas normas perfectamente definidas. Deben ser

rápidos y simples, a la vez que exactos, fiables y sensibles.

Cuantitativo: Los ensayos cuantitativos son los más utilizados, exigiéndoles una gran

precisión y fiabilidad, destinando en su realización mayor cantidad de tiempo que los

anteriores.

Todos estos objetivos se consiguen mediante el uso de ensayos de tipo

destructivo y no destructivo basados en los siguientes métodos:

Químicos: Su finalidad es conocer la composición química del material y su resistencia

a los agentes químicos. Se realizan ensayos cualitativos y cuantitativos, siendo en

general, no destructivos.

Físicos: Destinados a conocer las propiedades físicas (densidad, porosidad, propiedades

térmicas, eléctricas, etc.), así como observar y medir defectos internos como grietas,

coqueras, etc. Para la obtención de estas propiedades, son utilizados tanto los ensayos

destructivos como los no destructivos.

Mecánicos: Son en general, destructivos y tienen por objeto:

- Determinar las características elásticas y de resistencia, según el comportamiento de

probetas normalizadas sometidas a determinados esfuerzos.

- Ensayos estáticos (tracción, compresión, flexión...).

- Ensayos con tensiones múltiples.

- Ensayos de dureza.

- Ensayos dinámicos (con cargas bruscas o variables).

- Ensayos de duración (fatiga y fluencia).

- Ensayos tecnológicos (plegado, doblado, de forjado, de tubos...).

- Determinar experimentalmente las tensiones que se desarrollan en materiales o

elementos constructivos, cuando se someten a esfuerzos análogos a los que tiene que

soportar en servicio. Por este procedimiento, es fácil decidir el diseño más adecuado, el

material o sus tratamientos.

NORMATIVAS

Confección: La realización de toda normativa o modificación de la misma, lleva

consigo un trabajo de análisis, comparación y experimentación que sigue el siguiente

esquema:

Comisión técnica: Grupo de trabajo que dirige y controla la confección de la norma.

Grupo de trabajo: Formado por una comisión de expertos, abierta, donde se plantea el

debate intelectual y experimental de lo que se pretende normalizar.

Exposición pública: Periodo en el cuál se da a conocer el documento y en el que se

pueden presentar las alegaciones y modificaciones que se consideren oportunas.

Aprobación: Trámite por el cuál, la norma es aprobada por el gobierno y publicada en el

Boletín Oficial del Estado.

Tipos: Dentro de la amplia gama de normativas existentes, podemos hacer una primera

clasificación atendiendo a los distintos tipos, según los siguientes criterios:

- Las que describen la normalización de los productos.

- Las que desarrollan la normalización de la ejecución de los ensayos.

Entre otras, cabe destacar las normas UNE, EH, RC, RY, NLT, ASTM, DIN...

Las limitaciones y valores que indican las normas, podrán ser o no de obligado

cumplimiento.

Contenido: Toda normativa tiene como finalidad principal dar homogeneidad al

tratamiento de los distintos ensayos. Del mismo modo, el contenido de la misma sigue

un esquema principal y homogéneo, que podemos resumir del siguiente modo:

Objeto: Se enuncia la finalidad de la utilización de la norma y el ensayo a realizar.

Toma de muestras: La norma especifica cómo, en qué cantidades y qué formas deben

tener las muestras del material a ensayar, para que los resultados sean comparables y

fiables en cualquier caso y lugar.

Aparatos empleados: Se describen perfectamente las herramientas, aparatos y demás

utillaje utilizado en el ensayo, indicando sus especificaciones, potencia, velocidades de

carga, tiempos, etc.

Procedimiento operativo: Se detalla exhaustivamente cada paso de la realización del

ensayo.

Obtención de resultados: Se expresan las distintas formulaciones, a partir de las cuales

se adoptan los valores mínimos de exigencia según el ensayo que se realice, así como su

interpretación.

CONCLUSION

El crecimiento en el consumo de los materiales de construcción está

directamente relacionado con el aumento de la población mundial y con el desarrollo de

los países (obras de ingeniería civil, infraestructuras, etc.). Se puede pensar que, al

menos a corto plazo, el hormigón, el mortero, yeso, ladrillos, piedra natural, el acero,

etc. seguirán siendo los medios más baratos de construir, y su consumo no cesará de

aumentar proporcionalmente al crecimiento de la población y al desarrollo. La correcta

utilización de un material en una determinada obra, pasa por analizar si éste es adecuado

para la misión que debe cumplir en la misma, para ello debe poseer ciertas

características que justifiquen su uso. A lo largo de la historia, el problema se ha

resuelto de forma experimental, es decir, en base al conocimiento adquirido según se iba

comprobando si el material cumplía o no las exigencias que de él se precisaban en cada

caso.

Actualmente se ha llegado, tras el conocimiento científico-técnico, a dominar el

comportamiento de un determinado material para una cierta aplicación, pudiéndose

medir y comprobar si el mismo posee una propiedad en el nivel adecuado exigible en

cada parte de la obra, lo que nos conduce a la elección del material más idóneo para

cada uso determinado.

BIBLIOGRAFIA

http://www.hbm.com/es/0091/como-medir-tensiones/

http://www.areatecnologia.com/TUTORIALES/PROPIEDADES%20DE

%20LOS%20MATERIALES.htm.

http://www6.uniovi.es/usr/fblanco/Tema1.Introduccion.pdf