Propiedades Físicas Mecánicas de los Materiales

Características Físicas-Mecánicas de los Materiales

Los materiales usados en la producción son la materia prima con que se hace un producto semielaborado o elaborado.

Para poder trabajar los metales en la obtención de cualquier producto es necesario conocer sus características y propiedades, ya que de ellas depende el uso que se les pueda dar.

Propiedades físicas

Estas propiedades se ponen de manifiesto ante estímulos como la electricidad, la luz, el calor o la aplicación de fuerzas a un material.

Describen características como elasticidad, conductividad eléctrica o térmica, magnetismo o comportamiento óptico, que por lo general no se alteran por otras fuerzas que actúan sobre el mismo.

 El objetivo fundamental del presente laboratorio es el de obtener las siguientes características de diferentes materiales utilizados en construcción:

• Densidad Seca
• Densidad Saturada
• Densidad Natural
• Porosidad Admisible (% absorción)
• Humedad Natural (%)

Los ensayes se deberán realizar a los siguientes materiales:

• Madera
• Acero
• Adocreto
• Árido grueso
• Mortero
• Aluminio
• Cerámica de ladrillo
• Vidrio

La idea que persigue la realización de estos ensayos, es que el futuro Constructor Civil tenga presente los diferentes cambios que puedan sufrir los materiales de construcción de acuerdo a la humedad a que éstos se vean enfrentados.

 

1  Preparación de la muestra de ensaye

– Determinar la masa de la muestra en estado natural “Mnat”.

– Lavar la muestra hasta remover el polvo superficial o cualquier sustancia  ajena adherida a ésta.

–  Secar la muestra hasta masa constante en estufa a una temperatura de 110 ± 5ºC.

–  Enfriar la muestra al aire hasta temperatura ambiente por un periodo de 24 ± 4h.

–  Sumergir la muestra en agua a temperatura ambiente por un periodo de 24 ± 4h, o bien hasta que dos pesadas seguidas, separadas por una hora de inmersión, difieran en un porcentaje igual o inferior al 0.1% de la menor masa determinada.

2  Determinación de la pesada sumergida (Msu)

– Retirar la muestra del agua y colocarla inmediatamente en el canastillo portamuestra.

–  Sumergir el canastillo en agua a 20 ± 2ºC y determinar por pesada sumergida, la masa de la muestra menos la masa del agua desplazada, aproximando a 1 gr. Registrar “Msu”.

Nota: Mantener el canastillo y su contenido totalmente sumergidos durante la operación. Debe procurarse que el elemento de suspensión del canastillo tenga la menor dimensión posible a fin de minimizar su efecto sobre los resultados.

3  Determinación de la pesada de la muestra saturada superficialmente seca (Msss)

– Retirar la muestra del canastillo y secar superficialmente con un paño absorbente húmedo hasta que desaparezca la película visible de agua adherida. Efectuar toda la operación en el mínimo de tiempo posible, evitando la evaporación del agua de los poros, por ejemplo, mantener la muestra cubierta por un paño húmedo hasta el momento de pesar.

– Determinar inmediatamente la masa de la muestra saturado superficialmente seco, por pesada al aire, aproximando a 1 gr. Registrar “Msss”.

4  Determinación de la muestra seca (Ms)

– Secar la muestra hasta masa constante en estufa a temperatura de 110ºC ± 5ºC. Enfriar la muestra hasta temperatura ambiente dentro de un recipiente protegido para evitar la absorción de humedad del aire.

– Determinar la masa de la muestra seca, por pesada al aire ambiente, aproximando a 1 gr. Registrar “Ms”.

 

Propiedades mecánicas

Las propiedades mecánicas de los materiales se refieren a la capacidad de los mismos de resistir acciones de cargas os: las cargas o fuerzas actúan momentáneamente, tienen carácter de choque.

• Cíclicas o de signo variable: las cargas varían por valor, por sentido o por ambos simultáneamente.

Las propiedades mecánicas principales son: dureza, resistencia, elasticidad, plasticidad y resiliencia, aunque también podrían considerarse entre estas a la fatiga y la fluencia (creep)

Elasticidad

se refiere a la propiedad que presentan los materiales de volver a su estado inicial cuando se aplica una fuerza sobre él. La deformación recibida ante la acción de una fuerza o carga no es permanente, volviendo el material a su forma original al retirarse la carga.

Plasticidad

Capacidad de un material a deformarse ante la acción de una carga, permaneciendo la deformación al retirarse la misma. Es decir es una deformación permanente e irreversible.

Dureza

es la resistencia de un cuerpo a ser rayado por otro. Opuesta a duro es blando. El diamante es duro porque es difícil de rayar. Es la capacidad de oponer resistencia a la deformación superficial por uno más duro.

Fragilidad

es la cualidad de los objetos y materiales de romperse con facilidad. Aunque técnicamente la fragilidad se define más propiamente como la capacidad de un material de fracturarse con escasa deformación. Por el contrario, los materiales dúctiles o tenaces se rompen tras sufrir acusadas deformaciones, generalmente de tipo deformaciones plásticas. La fragilidad es lo contrario de la tenacidad y tiene la peculiaridad de absorber relativamente poca energía, a diferencia de la rotura dúctil.

Resistencia

se refiere a la propiedad que presentan los materiales para soportar las diversas fuerzas. Es la oposición al cambio de forma y a la separación, es decir a la destrucción por acción de fuerzas o cargas.

Resiliencia

es la capacidad de oponer resistencia a la destrucción por carga dinámica.

Fatiga

Es el esfuerzo frecuente al que es sometido un objeto técnico, por ejemplo, aplicarle una tensión en un periódo breve y soltarlo. Se repite el ciclo por un tiempo determinado.

Conductividad

Es la propiedad de los metales para conducir el calor y la electricidad.

• Eléctrica:

 La conductividad eléctrica es la medida de la capacidad de un material que deja pasar la corriente eléctrica, su aptitud para dejar circular libremente las cargas eléctricas. La conductividad depende de la estructura atómica y molecular del material, los metales son buenos conductores porque tienen una estructura con muchos electrones con vínculos débiles y esto permite su movimiento. La conductividad también depende de otros factores físicos del propio material y de la temperatura.

• Térmica

Es una propiedad física de los materiales que mide la capacidad de conducción de calor. En otras palabras la conductividad térmica es también la capacidad de una sustancia de transferir la energía cinética de sus moléculas a otras moléculas adyacentes o a sustancias con las que no está en contacto. En el Sistema Internacional de Unidades la conductividad térmica se mide en W/(K·m) (equivalente a J/(s·K·m) )

 

Densidad:

Es la relación que existe entre masa (peso de metal) e igual volumen de agua.

Fusibilidad:

Es la propiedad que tienen los metales para derretirse o convertirse en líquido.

Maleabilidad:

Es la propiedad que permite batir (martillar) el metal, sin que se rompa, con el objeto de darle diferentes formas.

Tenacidad:

Es la resistencia que presentan los metales a la fractura.  Esta propiedad se disminuye sometiéndolos al calor.

Ductibilidad:

 se refiere a la propiedad que presentan los materiales de deformarse sin romperse obteniendo hilos.