ENSAYO CHARPY 😉✔ ¿Qué es y para qué sirve?
Summary
TLDREl ensayo Charpy es una prueba dinámica crucial en la ciencia de los materiales que permite evaluar la capacidad de un material para absorber energía y su comportamiento ante impactos. La prueba implica el uso de un péndulo que golpea una probeta del material, y la energía absorbida se mide a través de la diferencia entre las alturas inicial y final del péndulo. La resiliencia del material, es decir, la energía acumulada en deformación hasta la rotura, se calcula dividiendo la energía medida por la sección de la probeta. Esta propiedad es fundamental para determinar si un material es dúctil o frágil ante impactos. Además, la prueba puede influir variables como la velocidad de impacto, la temperatura y el radio de la talla en la probeta. La temperatura, en particular, puede causar una transición de un comportamiento dúctil a frágil en el material, un factor crítico para evitar fallos en aplicaciones donde se espere un impacto. El ensayo Charpy es esencial para seleccionar los materiales adecuados para su uso en condiciones de impacto, evitando posibles desastres como los ocurridos con los buques Liberty durante la Segunda Guerra Mundial y el transbordador Challenger en 1986.
Takeaways
- 🔍 El ensayo de Charpy es un ensayo dinámico que permite evaluar la capacidad de un material para absorber energía en condiciones de impacto.
- 📐 Se realiza el ensayo de Charpy dejando caer un péndulo sobre una probeta del material, lo que provoca su rotura y permite medir la energía absorbida.
- 📉 La energía potencial inicial del péndulo se transforma en energía potencial final más la energía absorbida por la probeta, sin pérdidas por rozamiento.
- ⚖️ Las probetas utilizadas en el ensayo siguen una normalización para comparar diferentes materiales y condiciones.
- 🏗️ La probeta debe romperse para que el ensayo sea válido, y su diseño favorece la rotura en la zona central donde se concentra más tensión.
- 📊 La resiliencia del material, es decir, la energía acumulada en deformación hasta la rotura, se calcula dividiendo la energía medida entre la sección de la probeta.
- 🔧 Los materiales dúctiles tienen alta resiliencia, mientras que los frágiles tienen baja resiliencia, ya que no absorben energía antes de romperse.
- 🔁 Las variables que influyen en el ensayo de Charpy incluyen la velocidad del impacto, la temperatura y el radio de la talla en la probeta.
- ❄️ La temperatura es una variable crucial, ya que la disminución de la temperatura puede llevar a la fragilización del material.
- 📉 La reducción de la temperatura generalmente conlleva a una disminución de la resiliencia del material.
- 🚢 El ensayo de Charpy es esencial para entender el comportamiento de los materiales bajo condiciones de impacto y evitar fallos, como los que ocurrieron con los buques Liberty y el Transbordador Challenger.
Q & A
¿Qué es el ensayo de Charpy y cómo se realiza?
-El ensayo de Charpy es un ensayo dinámico que se utiliza para evaluar la capacidad de un material para absorber energía al romperse. Se realiza liberando un péndulo desde una altura inicial, el cual cae y golpea una probeta del material en cuestión. La probeta se rompe debido a la energía cinética del péndulo, y la altura final a la que sube el péndulo después del impacto se utiliza para determinar la energía absorbida por la probeta hasta su rotura.
¿Cómo se relaciona la energía potencial del péndulo con la energía absorbida por la probeta en el ensayo de Charpy?
-La energía potencial del péndulo al inicio del ensayo es igual a la suma de la energía potencial al final del ensayo más la energía absorbida por la probeta. La disminución en la altura del péndulo después del impacto indica la cantidad de energía que ha sido absorbida por la probeta en forma de deformación hasta su rotura.
¿Por qué es importante la normalización de las pruebas en el ensayo de Charpy?
-La normalización es crucial para asegurar que las pruebas sean comparables entre diferentes materiales y condiciones. Las probetas utilizadas en el ensayo de Charpy siguen un estándar que define sus medidas para evitar que variables como el grosor o el ancho afecten los resultados y permiten comparar adecuadamente la resiliencia de los materiales.
¿Cuál es el objetivo final del ensayo de Charpy?
-El objetivo final del ensayo de Charpy es medir la resiliencia del material, que es la energía que el material puede acumular en forma de deformación hasta su rotura en condiciones de impacto. Esto se calcula dividiendo la energía medida en el ensayo por la sección en la parte central de la probeta donde está la talla.
¿Cómo afecta la resiliencia de un material nuestra capacidad para evaluar si es dúctil o frágil ante impactos?
-Los materiales dúctiles tienen una alta resiliencia y pueden deformarse acumulando energía hasta su rotura. Por otro lado, los materiales frágiles no admiten deformación significativa y rompen sin absorber mucha energía, mostrando una baja resiliencia. La evaluación de la resiliencia en el ensayo de Charpy nos ayuda a entender este comportamiento.
¿Qué variables influyen en el valor de la resiliencia medida en el ensayo de Charpy?
-Las variables que influyen en el valor de la resiliencia incluyen la velocidad del ensayo, que depende de la altura inicial del péndulo y afecta la velocidad de impacto; la temperatura, que generalmente reduce la resiliencia a medida que disminuye; y el radio de talla en la probeta, que afecta la concentración de tensiones y puede favorecer la rotura.
¿Cómo afecta la temperatura en el comportamiento del material en el ensayo de Charpy?
-La temperatura tiene un efecto significativo en la resiliencia de un material. A temperaturas más bajas, los materiales tienden a ser más frágiles y menos capaces de absorber energía antes de romperse. Esto se evidencia en la curva de resiliencia, donde se puede observar una zona de alta resiliencia (comportamiento dúctil) y una zona de baja resiliencia (comportamiento frágil) separadas por una zona de transición.
¿Por qué es importante determinar la temperatura de transición dúctil frágil en un material?
-La temperatura de transición dúctil frágil es crucial para entender cómo un material se comportará bajo condiciones de impacto a diferentes temperaturas. Conocer esta temperatura ayuda a evitar fallos en aplicaciones donde los materiales pueden estar sujetos a impactos y a temperaturas extremas, como en el caso de los buques Liberty durante la Segunda Guerra Mundial.
¿Cómo demostró el ensayo de Charpy la importancia de la elección adecuada de materiales en la ciencia de los materiales?
-El ensayo de Charpy proporciona información valiosa sobre la capacidad de un material para resistir el impacto y su tendencia a deformarse o romperse bajo tales condiciones. Esta información es esencial para seleccionar los materiales adecuados para aplicaciones específicas, donde la resistencia al impacto y el comportamiento a diferentes temperaturas son críticos para la seguridad y la funcionalidad.
¿Qué caso histórico menciona el video para ilustrar la importancia del ensayo de Charpy y cómo falló un material debido a condiciones ambientales?
-El video menciona el caso de los buques Liberty utilizados durante la Segunda Guerra Mundial que se hundieron debido a la fragilización del acero a bajas temperaturas del agua del mar. Otro caso es el de la explosión del transbordador Challenger de la NASA en 1986, atribuida a la fragilización de una junta tórica por bajas temperaturas.
¿Cómo puede el ensayo de Charpy ayudar en la prevención de accidentes en el futuro?
-El ensayo de Charpy puede ayudar预防未来事故的发生,通过识别材料在不同温度和冲击条件下的行为,可以更好地选择和设计材料以适应特定的应用环境。这对于确保结构的完整性和安全性至关重要,特别是在极端或变化的环境中。
Outlines
🔍 Introducción al Ensayo Charpy y su importancia
Este primer párrafo introduce el ensayo Charpy, destacando su relevancia en la ciencia y tecnología de materiales. Se menciona que el ensayo Charpy es un método dinámico que permite evaluar la capacidad de un material para absorber energía bajo condiciones de impacto. La explicación incluye un resumen de cómo se realiza el ensayo, desde la liberación del péndulo hasta el impacto en la probeta y la medición de la energía absorbida. Además, se destaca la importancia de la normalización de las pruebas para comparar diferentes materiales y condiciones. Finalmente, se presenta la resiliencia como una propiedad clave que puede indicar si un material es dúctil o frágil ante impactos.
📉 Influencia de la velocidad, la temperatura y el radio de talla en el ensayo Charpy
El segundo párrafo profundiza en las variables que afectan los resultados del ensayo Charpy. Se discuten la velocidad del impacto, la temperatura y el radio de talla, y cómo estos factores influyen en la resiliencia de un material. Se destaca la importancia de la temperatura, que puede llevar a la fragilización de un material al disminuir. Se presentan casos históricos, como los barcos Liberty y el transbordador Challenger, para ilustrar cómo la falta de consideración de estas variables puede resultar en fallos catastróficos. El párrafo concluye subrayando la utilidad del ensayo Charpy para seleccionar adecuadamente los materiales en función de sus propiedades bajo condiciones de impacto.
Mindmap
Keywords
💡Ensayo Charpy
💡Ensayo de tracción
💡Energía cinética
💡Resiliencia
💡Tenacidad
💡Probeta normalizada
💡Velocidad del impacto
💡Temperatura
💡Radio de talla
💡Transición dúctil frágil
💡Fallos en materiales
Highlights
El ensayo de tracción es uno de los más importantes en la ciencia de materiales.
El ensayo de tracción permite conocer la relación entre tensiones y deformaciones de un material.
El área bajo la curva tensión-forma indica la energía absorbida por deformación del material.
El ensayo Charpy es un ensayo dinámico para evaluar el comportamiento de materiales en condiciones de impacto.
En el ensayo Charpy, un péndulo golpea una probeta del material, absorbiendo energía y causando su rotura.
La energía absorbida por la probeta en el ensayo Charpy es directly proportional a su resiliencia.
La probeta utilizada en el ensayo Charpy tiene medidas estándar para comparar materiales y condiciones.
El ensayo Charpy es válido solo si la probeta se rompe tras recibir el impacto.
La resiliencia de un material en condiciones estáticas se calcula dividiendo la energía absorbida entre la sección de la probeta.
Los materiales dúctiles tienen una alta resiliencia y pueden deformarse antes de romperse, mientras que los frágiles no absorben energía antes de la rotura.
El valor de resiliencia obtenido en el ensayo Charpy puede depender de la geometría de la probeta, como su espesor.
La velocidad del ensayo y la temperatura pueden influir en el valor de resiliencia de un material.
La temperatura de transición dúctil- frágil es un punto crítico para entender el comportamiento de los materiales bajo condiciones de impacto.
El ensayo Charpy a diferentes temperaturas ayuda a determinar la temperatura de transición y evita fallos debido a cambios de comportamiento.
Ejemplo histórico de fallos en barcos debido a cambios de temperatura que fragilizan el acero.
El fallo de la junta tórica en el transbordador Challenger de NASA fue influenciado por la temperatura.
El ensayo Charpy es esencial para elegir correctamente los materiales para su aplicación en condiciones específicas.
Transcripts
si quieres aprender en qué consiste el
ensayo charpy y toda la información que
nos ofrece sobre un material no te
pierdas este vídeo
ah
[Música]
hola amigos de la ciencia y la
tecnología bienvenidos a ingeniosos en
el vídeo de hoy hablamos sobre el ensayo
charpy y qué información nos puede
aportar pero primero tenemos que repasar
algo sobre el ensayo de tracción que ya
vimos en un vídeo anterior el ensayo de
tracción considerado uno de los más
importantes en el ámbito de la ciencia
de materiales permite conocer la
relación entre tensiones y deformaciones
para un material obteniendo valores
clave que lo definen además el área bajo
la curva tensión de formación indica la
energía capaz de absorber por
deformación es decir cuánto tenaz ese
material sin embargo este ensayo se
realiza en condiciones estáticas es
decir a muy baja velocidad
entonces que otras opciones tenemos para
saber el comportamiento que presentará
un material en condiciones dinámicas o
de impacto aquí es donde juega su papel
el ensayo charpy al contrario que el
caso anterior el ensayo charpy es un
ensayo dinámico y para llevarlo a cabo
es necesario contar con un plan duro de
chapí el ensayo consiste en lo siguiente
se libera el péndulo desde una altura
inicial dejándolo caer en su camino
golpea a una probeta del material que
estamos ensayando la cual está apoyada
sobre un soporte
gracias a la energía cinética que tiene
el péndulo la probeta se rompe dejando
que el péndulo siga su camino hasta
alcanzar una altura final inferior a la
altura inicial y bien como sirve esto
para conocer las propiedades del
material muy sencillo si nos fijamos en
los cambios de energía al inicio del
ensayo el péndulo tiene energía
potencial debido a su altura al final
del ensayo también tiene energía
potencial ya que justo en ese punto su
velocidad es pura sin embargo su altura
es menor y por lo tanto su energía donde
se ha transformado esta energía ha sido
absorbida por la probeta en modo de
deformación hasta la rotura es decir la
energía potencial del inicio es suma de
la energía potencial del final más la
energía que ha sido absorbida por el
material durante la deformación aquí hay
que puntualizar que se asume que no hay
pérdidas por rozamiento ya que él está
construido para compensar este efecto de
esta manera se puede despejar la energía
absorbida en romper la probeta en
función de las alturas inicial y final
del péndulo y más en concreto de los
ángulos inicial y final respecto a la
vertical cuanta menos altura alcance el
péndulo al final mayor ha sido la
deformación y la energía absorbida por
la pregunta pero podéis estar pensando
que el valor obtenido dependerá de la
probeta de si es más gruesa más fina por
ejemplo y estaréis en lo cierto
por ello la probeta sigue una
normalización dándole siempre las mismas
medidas para poder comparar materiales y
condiciones entre sí éstas probetas son
alargadas y suelen contar con una en
talla en la parte central para favorecer
la rotura ya que en esa zona se
concentrarán más tensiones haciendo que
rompa por el centro recordad que es
necesario que la probeta se rompa para
que el ensayo sea válido en este ensayo
la probeta se coloca simplemente apoyada
por sus extremos y recibe el impacto por
el lado contrario a la talla
el objetivo final del ensayo es medir la
resiliencia del material que es la
energía que pueda acumular en forma de
deformación hasta su rotura en
condiciones de impacto comparable a la
definición de tenacidad de un material
en condiciones estáticas para calcular
la resiliencia simplemente hay que
dividir la energía medida en el ensayo
por la sección en la parte central de la
probeta donde está la en talla pero qué
información aporta esta propiedad del
material puede sernos útil para valorar
si un material es dúctil o frágil ante
impactos los materiales dúctiles tienen
una resiliencia alta ya que pueden
deformarse acumulando energía hasta que
se rompen por el contrario los
materiales frágiles no admiten
deformación llegando a la rotura sin
absorber energía y por lo tanto
presentan una baja resiliencia
no obstante debemos pararnos a analizar
algunas variables que influyen en el
ensayo que condiciona el valor de esta
propiedad del material en primer lugar
encontramos la velocidad del ensayo
dependiendo de la altura inicial del
péndulo este golpeará con mayor o menor
velocidad a la probeta la velocidad de
impacto tiene una gran influencia si
observamos la gráfica los materiales
tienden a presentar un comportamiento
más frágil cuanto más rápido son los
impactos que recibe la segunda variable
es la temperatura si miramos la gráfica
generalmente la reducción de la
temperatura conlleva la disminución de
la resiliencia aunque vamos a hablar de
esto en unos instantes
por último encontramos el radio de talla
es decir que la forma de esta en talla
sea más o menos agresiva si disminuimos
el radio se genera un aumento de
concentración de tensiones en la zona
favoreciendo la rotura de la producto
sin embargo de las tres variables vamos
a analizar más en concreto el efecto de
la temperatura que puede ser el más
importante si nos fijamos en la curva
podemos diferenciar dos regiones una
zona de alta resiliencia donde el
material presentaría un comportamiento
dúctil y otra zona de baja resiliencia
caracterizada por un comportamiento
frágil por lo tanto la disminución de la
temperatura provoca la fragilización del
material en medio encontramos una zona
de transición más o menos pronunciada
donde podemos identificar el punto medio
entre ambas zonas la temperatura de
transición dúctil frágil este
comportamiento no tiene por qué aparecer
en todos los materiales ni ser tan
pronunciado aunque sí suele ser una
tendencia general llevar a cabo el
ensayo charpy a diferentes temperaturas
permite conocer cuál es esa temperatura
de transición desde el comportamiento
dúctil al comportamiento frágil y esto
es algo muy importante ya que nos ayuda
a entender el funcionamiento de los
materiales bajo condiciones de impacto
todas las temperaturas evitando fallos
que se produjeron por este efecto
anteriormente os estoy hablando de casos
como el de los buques liberty usados
durante la segunda guerra mundial por
eeuu y que se hundían por sí solos sin
ser atacados
algunos lo hicieron a mitad del océano
pero el caso más llamativo fue el que se
partió en dos al salir del puerto de
portland
tras investigar estos casos se llegó a
la conclusión de que el hacer utilizado
que tenía un comportamiento dúctil a
temperatura ambiente se fragiliza va
debido a las bajas temperaturas del agua
fría del mar por lo tanto se convertía
en un barco de cristal otro caso más
reciente ocurrió en 1986 cuando el
transbordador challenger lanzado por la
nasa sufrió una explosión segundos
después de su lanzamiento las
investigaciones señalan al fallo de una
junta tórica que dejó escapar gases que
llegaron hasta el combustible esta junta
tórica se trataba de un anillo
construido de un material elastómero
capaz de deformarse elásticamente sin
embargo la mañana del lanzamiento se
registraron temperaturas inusualmente
bajas lo que llevó a la fragilización de
estos anillos no pudiendo responder ante
las deformaciones en resumen el ensayo
charpy es de gran importancia dentro de
la ciencia de los materiales y nos
aporta una información muy interesante
que nos ayuda a elegir correctamente los
materiales que debemos aplicar
esto ha sido todo por hoy
muchas gracias por elegir el canal para
seguir aprendiendo podéis dejar
cualquier pregunta los comentarios y
estáis invitados a suscribiros gracias y
recordad en el saber nunca cabe la
saciedad hasta otra
[Música]
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