Mi Querido Proyecto Autoguardado
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FASE I
DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO.
Descripción del contexto
Razón Social
Metalúrgica Industrial y Naval S.A (MINSA)
Naturaleza de la Organización
MINSA., una sede principal que canaliza la administración y control, las
sucursales operan como oficinas de venta y deposito. Atendiendo comercialmente todo
el Territorio Nacional, a través de una flota de transporte propio y particulares.
Comercializa una amplia gama de productos metálicos, entre los que se puede
mencionar: Cabillas, perfiles, planchones, mallas, bobinas, pletinas, ángulos, rejillas,
alambrón, láminas, tubos estructurales, de origen tanto nacional como importado.
Sin duda con un equipo humano capacitado, lo cual permite llevar a los clientes
el mejor servicio, partiendo de la cotización del producto que este requiera, hasta
colocar el producto en sus instalaciones y obras del cliente.
Visión:
Ser una empresa líder en la comercialización de productos metálicos de calidad
que fomenten y apoyen las expectativas de sus clientes y de la organización.
Misión:
La misión de MINSA está centrada en ofrecer servicio de productos que
satisfagan las necesidades de sus clientes internos y externos, apoyados en el
mejoramiento continuo, la participación y compromiso de todos los niveles de la
organización, con el fin de aumentar el patrimonio de sus accionistas y el bienestar de
sus trabajadores.
1
Objetivos:
Su principal objetivo es la satisfacción de sus clientes, colmando sus
expectativas de calidad logrando entregas oportunas. Para ello desarrollan una mejora
continua en la gestión de su gente, aplicación de tecnologías de avanzada.
Dentro de ese marco En MINSA se trabaja para mantener la plena fidelidad de
sus clientes, es por ello que la empresa se desarrolla de una forma continua;
satisfaciendo al mismo tiempo no solo las necesidades de sus clientes sino también de
una sociedad que pueda creer en una inversión confiable de calidad, entrega y
tecnología.
Localización Geográfica
Estado Carabobo, Municipio Puerto Cabello, Parroquia Unión, Avenida Juan José
Flores, Planta Baja, Local MINSA.
Reseña Histórica.
Metalúrgica Industrial y Naval S.A (MINSA)
Es una empresa constituida en el año 1.967, desde su inicio se estableció como
principal objetivo, fabricar y distribuir estructuras metálicas, dirigidos a los sectores de
la industria petrolera, metalmecánica, metalúrgica, naval, construcción y ferretero;
logrando formar una trayectoria y participación en el mercado de productos metálicos,
reconocida a través de la gratificación y satisfacción de sus clientes.
Nombre de las Organizaciones vinculadas al proyecto.
Instituto Universitario de Tecnología Puerto Cabello (IUTPC).
Empresa Metalúrgica Industrial y Naval S.A (MINSA).
2
Problemas, Necesidades o Intereses del Contexto.
Descripción del Diagnóstico Situacional.
La empresa MINSA, se encarga de fabricar y distribuir estructuras metálicas,
dirigidos a La los sectores de la industria petrolera, metalmecánica, metalúrgica, naval,
construcción y ferretero; logrando formar una trayectoria y participación en el mercado
de productos metálicos.
Cabe destacar que se efectuó un recorrido por las instalaciones de MINSA, de
evidenciar como se llevan a cabo cada uno de los procesos que en dicha empresa se
ejecutan. Posteriormente fueron aplicados las técnicas e instrumentos de recolección de
datos, basados en encuestas en su modalidad de cuestionarios, además de entrevistas no
estructuradas.
La entrevista ocupa un sitial de honor como técnica de recolección de datos e
información, especialmente cuando es utilizada bajo el prisma de una investigación de
orden cualitativo, una entrevista corresponde a una conversación entre dos o más
personas para una determinada finalidad.
Por su gran capacidad de adaptación a las diferentes circunstancias en que se
realiza una determinada investigación, surgen muchos tipos de entrevista y encontrar
una clasificación universalmente abarcativa resulta ilusorio, sin embargo, nos
referiremos en el presente informe a la presente en el libro "La Investigación Social,
Introducción a los métodos y a las técnicas" por considerarla lo suficientemente amplia
para dar una idea del amplio espectro de posibilidades que presenta esta herramienta de
Investigación.
Resultados arrojados por las entrevistas:
1.- Baja productividad en el traslado de los productos terminados, a las empresas del
sector secundario.
2.- Bajos insumos para la fabricación de las piezas.
3.- Falta de equipos que les permita determinar el comportamiento de los materiales.
3
4.- Desconocimiento de las características físicas y químicas de los materiales
empleados, en este caso el acero A-36 que es el de mayor uso para la fabricación de
piezas.
Identificación y Jerarquización de las Necesidades
Problema EmpresaTransporte
de las piezas
Fabricadas
Fabricación Total Prioridad
Materiales 2% 4% 2% 8% 4
Insumos
(soldadura)
5% 0% 4% 9% 3
Recursos
Humanos
4% 0% 3% 7% 5
Falta de
conocimiento
de las
Características
del Acero
5% 0% 5% 10% 2
Falta de
Equipos que le
permita
caracterizar el
material
5% 5% 5% 15%1
Cuadro Nro. 1 Fuentes: González Y, Padrino J., González J (2014)
4
Criterio de Prioridad (Puntuación) Coloque una puntuación entre 1-5 según el interés
que tenga en abordar el problema según cada uno de los criterios. El 1 representa mayor
interés y el 5 menor interés en abordarlo.
La empresa MINSA cuenta con un 25% de sus trabajadores, el cual un 5%de
dichos empleados trabajan en función de la fabricación de las patas para taras.
El material (Acero A-36) los mismos cuentan con una gran data del acero con el
cual fabrican.
Sus insumos son suficientes para abastecer la fabricación de patas para taras u
otras piezas.
La empresa no cuenta con los equipos necesarios para realizar la caracterización
Del material que ellos utilizan, siendo esta la principal necesidad que presenta la
misma.
Selección del problema o Necesidad.
En función de que el acero A-36 es el más utilizado para la fabricación de las
patas para taras y otras piezas, se plantea como principal necesidad realizar un estudio
que permita determinar las características físicas y químicas de este en la empresa
MINSA.
Alternativas de Solución.
1- Caracterizar las muestras de acero A-36 suministradas por la empresa MINSA a
través de la aplicación de ensayos mecánicos y físicos, llevados a cabo en los
laboratorios del IUTPC.
2- Comprar las patas de las taras a otra empresa.
3- Comprar equipos para determinar el comportamiento mecánico, físico y químico
de las aleaciones metálicas.
5
Justificación e Impacto Social.
Razones que conllevan a realizar el proyecto.
Las razones por las cuales se realiza la investigación de este proyecto se basa a
las necesidades que se observaron en la empresa (MINSA), de la fabricación de las
patas de taras para gandolas, partiendo de allí a la contribución de realizar estudios al
tipo de Acero que utilizan y verificar si es el material apropiado a la hora de ellos
fabricar los diversos tipos de piezas.
El objetivo es incrementar la vida del servicio de las estructuras desde el buen uso del
acero.
Teórico - conocimiento.
En la metalurgia el acero es de gran importancia, ya que a través de la historia se
descubrió la técnica de fundir mineral y hierro para producir un metal y que en algunas
ocasiones y por error, los artesanos del hierro solían producir autentico acero, en lugar
de hierro forjado y fue allí cuando aprendieron a fabricar acero, calentando hierro
forjado y carbón vegetal en un recipiente de arcilla durante varios días, con lo que el
hierro absorbía suficiente carbono para convertirse en acero.
Según James Croxon (1998) “El Acero es la denominación que comúnmente se
le da, en ingeniería metalúrgica, a una aleación de hierro con una cantidad de carbono
variable entre el 0,03% y el 1,76% en peso de su composición, dependiendo del grado”.
“Si la aleación posee una concentración de carbono mayor al 2,0% se producen
fundiciones que, en oposición al acero, son mucho más frágiles y no es posible forjarlas
sino que deben ser moldeadas.”
Los conocimientos que se adquieren a través de la caracterización del acero A-
36 son de gran ventaja para su uso en el campo de la metalurgia, carrera en la cual
concentramos de estudios actualmente.
6
Técnico- Ámbito de acción.
Desde la perspectiva técnica tiene como finalidad aportar información detallada
de las características del acero A-36 en sus diversos usos y una mejor calidad en los
procesos de fabricación, a fin de que la empresa considerar estos requisitos en la
fabricación de patas para taras de gandolas y permitir una un mejor uso.
Razón Legal.
NORMA COVENIN 299-89-Materiales Metálicos-Ensayo de Tracción.
Esta Norma Venezolana establece el método de Ensayo de Tracción para
materiales Metálicos.
Ensayo de Tracción: Es el Ensayo mediante el cual se obtiene información
básica sobre las propiedades mecánicas de los materiales metálicos.
NORMA COVENIN 439-78-Ensayo de Impacto para Materiales Metálicos.
NORMA COVENIN 1604:1997.9-Límites de peso de Carga Pesada.
Esta Norma Venezolana tiene por objeto establecer los límites máximos de peso
por eje simple y/o compuesto así como también los pesos máximos permisibles para
diferentes tipos de vehículos de carga.
En Venezuela para el dimensionamiento de un pavimento es necesario
determinar los efectos que las cargas de estos vehículos causarán sobre el pavimento,
por lo cual se debe conocer el número y tipo de vehículos que circularán por una vía, así
como la intensidad de la carga y la configuración del eje que la aplica.
El objeto de esta norma es presentar la determinación de los parámetros de
tránsito que se requieren para el diseño estructural de los pavimentos en carreteras y
autopistas interurbanas. En cualquier país los bienes de producción y consumo se
transportan básicamente por carretera.
La Norma COVENIN 614 actualizada en el año 1997 establece la siguiente
reglamentación en cuanto a cargas máximas:
7
6.000 kg. En eje simple de 2 cauchos
13.000 kg. En eje simple de 4 cauchos
20.000 kg en dos ejes simples consecutivos de 4 cauchos cada uno
27.000 kg en tres ejes simples consecutivos de 4 cauchos cada uno.
Contexto Participante- Comunidad.
A través de la caracterización del acero A-36, se va a beneficiar la empresa, ya
que se puede mejorar la fabricación de las piezas evitando riesgos de fracturas y
deformaciones, así como también el traslado de materia prima al sector secundario y
mejorar los beneficios tanto para la empresa como para los trabajadores.
Se hizo un recorrido para observar el proceso de fabricación, las maquinarias
utilizadas, así como también la explicación por parte del Gerente encargado de la
empresa (MINSA), a través de croquis de la pieza, con las medidas adecuadas para su
mayor resistencia, de acuerdo a la magnitud de las cargas en toneladas que soportaría la
pieza a realizar.
Además de ser expuestas las propiedades del acero A-36 para el uso de dicha
fabricación.
Vinculación del Proyecto con el Plan de Desarrollo Económico, Líneas de
Investigación de los PNF y la Transversalidad.
Este proyecto está vinculado con la línea estratégica número cuatro: Modelo
Productivo Socialista, énfasis en el desarrollo tecnológico interno que posibilite la
autonomía relativa de las actividades productivas, con el fin de lograr trabajo con
significado, se busca la eliminación de la división social, de la estructura jerárquica y de
la disyuntiva entre la satisfacción de las necesidades humanas y la producción de
riqueza subordinada a la reproducción del capital. Tomando en cuenta estas líneas
generales del plan de desarrollo, podemos afirmar que sí existe espacio para la inversión
privada en Venezuela, tanto nacional como extranjera. La necesidad de desarrollar los
recursos naturales disponibles a través de su procesamiento industrial, para
8
transformarlos en productos terminados, genera un espacio de oportunidades muy
amplio para las empresas privadas.
También está vinculado a las líneas de investigación de los PNF de Ingeniería de
los Materiales Industriales, especialidad en metalurgia, la cual apunta en su en segunda
línea temática lo siguiente: Caracterización de aleaciones ferrosas y no ferrosas.
Transversalidad del eje del Proyecto, socio Crítico y profesional.
Estético lúdico: A través de un trabajo en equipo realizar prácticas de laboratorio, se
espera desarrollar creativamente para dar a conocer resultados obtenidos.
Profesional: Identificar las característica del acero A-36 mediante diversos ensayos.
Socio económico: Permite optimar la economía de gastos de ejecución, de
mantenimiento y durabilidad antes de la fabricación de las estructuras.
Nos permite reducir los costos en transporte, materiales e insumos en exceso.
Población Beneficiada
1-. Empresa MINSA.
2-. Trabajadores de Empresa MINSA.
3-. Estudiantes del Instituto Universitario de Tecnología Puerto Cabello.
Objetivos del Proyecto.
Objetivo General.
Caracterizar el Acero A-36, material utilizado para la fabricación de patas para
taras de gandolas.
9
Objetivos Específicos.
Determinar la composición química del Acero A-36. Verificar características micro estructural del Acero A-36 (Microestructura y Tamaño). Evaluar propiedades mecánicas del Acero A-36. (Dureza, Tracción, Impacto).
10
FASE II
Cuadro Nro. 2 Objetivo General: Caracterizar el Acero A -36. Material utilizado para la fabricación de patas para taras de gandolas para la empresa MINSA S.A
Objetivos Actividades Metodología Fecha Lugar Recursos
Determinar la composición
química del acero A-36
-Preparar la muestra mediante papeles de esmeril, pasarla por
la pulidora y por último se ataca con Nital al 3% para
determinar su microestructura y tamaño de grano.
Normativas Según el Laboratorio.
17/02/2014al
18/02/2014
.Laboratorio de
Metalurgia Mecánica del
I.U.T.P.C
-10 Probetas.-Microscopio-Papel de esmeril de número creciente-Alumina-Nital al 3%
Verificar características micro
estructurales del Acero A-
36(Microestructura y Tamaño de
Grano)
Observar la muestra de Acero A-36 en el microscopio óptico.
Metalografía de aceros estructurales
ASTM A-3617/02/2014
al22/02/2014
Laboratorio de Metalurgia
Mecánica del I.U.T.P.C
-10 Probetas.-Pulidora.-Lijas.-Microscopio de Metalografía.
11
Objetivos Actividades Metodología Fecha Lugar Recursos
Evaluar propiedades
mecánicas del Acero A-36
(Dureza, Tracción, Impacto).
Realizar Ensayo de Tracción, Dureza e
Impacto.-Norma Venezolana
Covenin 299-89. Ensayo de Tracción.
- Norma Covenin 439-78. Ensayo de
Impacto.
17/02/2014al
22/02/2014
Laboratorio de Metalurgia
Mecánica del I.U.T.P.C
-10 Probetas-Equipo Durómetro Rockwell-Máquina Universal de Ensayo de Tracción. Marca (Metrocom).-Equipo de Ensayo Charpy.
Fuentes: González Y, Padrino J., González J
12
Cuadro Nro. 3 Cronograma de Actividades.
Semanas
Fuentes: González Y, Padrino J., González J (2014)
13
Lapso
Actividades
17/02/2014al
18/02/2014
17/02/2014al
22/02/2014
22/02/2014al
28/02/2014
Determinar la composición química del acero A-36-
Verificar características micro estructurales del Acero A-
36(Microestructura y Tamaño de Grano)
Evaluar propiedades mecánicas del Acero A-36 (Dureza, Tracción,
Impacto).
FASE III
EJECUCIÓN DEL PROYECTO
Desarrollo de las Actividades:
Para optar por el Acero A-36, se elaboró una carta dirigida a la empresa
MINSA S.A, Exponiendo la necesidad de dicho acero el cual es un requisito
indispensable para la ejecución de nuestro proyecto de grado.
En efecto nos dirigimos a la Empresa haciendo entrega directamente de la
carta de solicitud al Ingeniero Fabio Noli, dueño y encargado de la dirección y
producción de dicha empresa, certificando su apoyo y colaboración otorgando el
material solicitado: La cual fueron 2 láminas de Acero A-36, 1 Lámina de 50X50
cm con 5mm de espesor para el corte se utilizó una cizalla industrial, (Ver anexo 3
y 4) y 1 lámina de 40X40 cm con 10 mm de espesor.
Elaborar las Probetas de Ensayo de Tracción e Impacto.
Para la elaboración de las probetas, se realizaron consultas bibliográficas y
NORMAS COVENIN 299-89-Materiales Metálicos- Ensayo de Tracción,
NORMAS COVENIN 439-78-Materiales Metálicos-Ensayo de Impacto, para el
tamaño, forma y dimensiones tanto de las probetas de ensayo, metalografía,
dureza, tracción e impacto.
Ensayo de Impacto.
Para las probetas de impacto se solicitó al Departamento de Materiales el
apoyo por parte del Departamento de Mecánica donde se redactó una carta
solicitando su colaboración en cuanto al corte y preparación de las probetas de
Impacto, ya que en dicho departamento cuentan con los instrumentos mecánicos:
torno, fresadoras y otros utensilios de mecanizados, manipulados por especialistas
en el área de fabricación.
14
Para las probetas de impacto se basó en utilizar ensayo tipo Charpy de
sección cuadrada y la entalla en V en el centro como lo indica la Norma
COVENIN 439-78 (Ver anexo5)
Fuentes: NORMA COVENIN 439-78
Probetas de Tracción.
En cuanto a las probetas de Tracción nos dirigimos al Departamento de
Materiales quien realizo una carta dirigida al Ciudadano: C.A. Edgar Parra Duque.
Director de la Unidad Naval Coordinadora de los Servicios de Carenado de la
Armada (UCOCAR) con la finalidad de solicitar toda la colaboración posible en
cuanto a realizar 10 probetas para ensayos de Tracción, con dimensiones
especificas según la Norma COVENIN 299-89 ya que es el método que se utiliza
en materiales metálicos. De acuerdo a las Normas las probetas pueden ser
cilíndricas o planas, usualmente tienen una parte recta llamada longitud de la
sección reducida, una forma de longitud de agarre y una zona curva llamada radio
de curvatura. (Ver anexo 6).
15
Fuentes: NORMA COVENIN 299-89
Tabla Nro.1 Cantidad de Probetas fabricadas de Impacto y Tracción.
Tipos de Ensayos
Normalizado Normalizado Normalizado Total
Metalografía 1 1Dureza 1 1Análisis Químico
1 1
Impacto 2 2 2 6Tracción 2 2 2 6
15Fuentes: González Y, Padrino J, González J. (2014)
Para el estudio de Metalografía y análisis micro estructural de la muestra de Acero A-36
La metalografía es una herramienta muy utilizada en ciencia de los
materiales que permite estudiar y caracterizar diferentes materiales con ayuda de
distintas técnicas realizadas en laboratorio que se inicia desde la preparación de la
muestra con procesos de desbaste y pulido hasta la realización de un ataque
16
químico para revelar y observar con un microscopio los micro constituyentes del
material que posteriormente servirán para un análisis e interpretación de los
mismos
Muestra a utilizar
Para la preparación metalográfica se tomó una de las probetas de impacto,
la cual fueron elaboradas en el taller de Mecánica del Instituto Universitario de
Tecnología de Puerto Cabello. (Ver Anexo 7)
Desbaste y Pulido
Se procedió a la preparación metalográfica, la cual consiste en obtener una
superficie plana y semi-pulida, mediante el empleo de papeles de esmeril de
granulometría de finura del grano creciente. Utilizando lijas de 80,120, para el
desbaste grueso, 240,320 para el desbaste intermedio y 400,600 para el desbaste
fino.
Al terminar con el pulido grueso y fino sobre provistos de paños. El pulido
grueso se realizó en un paño de lona, utilizando como abrasivo Alúmina de 1.0
Micra y para pulidos finos con un paño de terciopelo, utilizando como abrasivo
Alúmina de 0.05 Micra. Ambas etapas se realizaron utilizando equipos del
Instituto Universitario de Tecnología de Puerto Cabello (Ver Anexo 8)
Seguidamente se procedió a realizar el ataque químico donde se utilizó Nital al
3%, para el Acero estructural A-36, posteriormente se observó con un
microscopio metalúrgico, para determinar su micro estructura. (Ver Anexo 9 y
Tabla Nro.2)
17
Tabla Nro.2 Acero ASTM A- 36 Normalizado
Composición Química
Mn/% Cr/% Mo/% Ni/% C/% Cu/% S/% Al/% P/% Si/%0,69 0,01 0,04 0,001 0,36 0,11 0,001 0,06 0,001 0,014
Reactivo Tamaño de Grano
DurezaHRA
Nital al 3%7 45,2
Microestructura
Ferrita y Perlita
Perlita Ferrita
Aumento 100XFuentes: González Y, Padrino J, González J. (2014)
Analizando la tabla Nro.2 del acero A-36, Estado de entrega Normalizado, es el
tipo más común de acero utilizado en la construcción, la manufactura y muchas
otras industrias. De los aceros al carbono, el acero ASTM A-36 es una de las
variedades más comunes en parte debido a su bajo costo. Ofrece una excelente
resistencia y fuerza para un acero bajo en carbono y aleación. Es ampliamente
recomendable para diseñar y construir estructuras Contiene 0,18 por ciento de
carbono, 0,2 % de cobre y entre 0,8 y 0,9 % de manganeso para aumentar la
fuerza y la resistencia. Tiene fósforo (0,04%máximo).
18
Verificar los Ensayos de Dureza mediante la aplicación de un Ensayo Rockwell.
Se realizó un ensayo de dureza Rockwell A, el cual utiliza un identador de
cono de diamante con una carga de 60Kg. Y un Durómetro Macromet. (Ver
Anexo 10 y Tabla Nro.3)
Tabla Nº 3 Resultados del Durómetro
Muestra: Acero ASTM A-36
Valores Obtenidos en el
Durómetro
Promedio Escala Carga Kilos
Tipo de Identador
45,2 45,4 45,2 45 A 60Cono de
Diamante
Cantidad de Impresiones
3
Fuentes: González Y, Padrino González J. (2014)
Cabe destacar, que según anexos bibliográficos y revisión en catálogos
este acero tiene una dureza aproximadamente de HRA. Lo cual concuerda con los
valores obtenidos en el ensayo que se realizó en el Laboratorio de Metalurgia
Mecánica del IUT.P.C.
Verificar los Elementos Químicos presentes en la muestra.
El análisis químico se realizó con un corte de la muestra del acero A-36, el
cual fue cortado en el taller de Mecánica del IUTPC, dicho análisis fue realizado
19
por la Empresa Fundiciones Yaracuy (Funyara) con un equipo de Espectrometría
(Ver anexo 11 y 12 Tabla Nro.4).
Tabla Nro.4
Duración de la medición: 10,1s
Símbolo Mn/%
Cr/% Mo/% Ni/%
C/% Cu/% S/% Al/% P/% Si/%
1 0,69 0,01 0,04 0,001 0,36 0,11 0,001 0,06 0,001 0,014
El A-36 es un acero de bajo carbono con muy pocas aleaciones. Su
composición química es de 0,36% de carbono, 0,69% de manganeso, 0,11% de
cobre, 0,001% de fósforo y 0,001% de azufre, mientras que el resto es hierro. El
manganeso y el cobre le dan al acero la resistencia y la dureza, mientras que los
rastros de fósforo y azufre son impurezas que se mantienen al mínimo posible, ya
que pueden hacer que el acero resulte frágil si su porcentaje es demasiado alto.
Ensayo de Impacto.
Es una prueba mecánica realizada sobre una probeta normalizada de un
material determinado, en este caso acero A-36, que consiste en someterla a una
fuerza de impacto para observar la energía que absorbe al romperse o al
deformarse.
Los ensayos de impacto se realizaron en una máquina Charpy, este ensayo
consiste en romper de un solo golpe con un péndulo normalizado, una probeta
entallada en el centro y simplemente apoyada en sus extremos. (Ver Anexo13)
Las probetas utilizadas fueron del tipo Charpy con entalla en V, los
ensayos se realizaron a temperatura ambiente, de acuerdo al procedimiento
descrito en la Norma COVENIN 439-78
20
Para realizar el ensayo se coloca en cero la escala de la máquina, antes se
realiza una prueba en blanco para corregir cualquier error que pueda afectar el
resultado del ensayo donde se recomienda utilizar una matriz para la colocación
de la probeta.
Para este ensayo Charpy se colocó la probeta sobre soportes, coincidiendo
el plano de simetría de la entalla con el plano medio de la distancia entre ellos
(tolerancia de ±0.05mm), de forma tal que el impacto se efectuó en la cara opuesta
al entalle y sobre el plano de simetría que lo contiene.( Ver Anexo 14 y 15 –Tabla
Nro.4)
Tabla Nro.4 Resultados obtenidos en el Ensayo de Impacto.
Resultados de Impacto Charpy
Tipo de Acero
Nro. De Muestra
Energía Absorbida
Temperatura(Ambiente)
Aspecto Muestra
ASTMA-36
1 122 Joule 38° C20% Frágil80% Dúctil
2 107 Joule 37° C40% Frágil60% Dúctil
394 Joule 36° C
60% Frágil40% Dúctil
Fuentes: González Y, Padrino J, González J. (2014)
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Gráfica Nro.1 Grafica de Transición del Ensayo de Impacto.
35.5 36 36.5 37 37.5 38 38.50
20
40
60
80
100
120
140
Energia Absorbida-Temperatura
Temperatura
En
ergí
a A
bso
rbid
a
Fuentes: González Y, Padrino J, González J. (2014)
En base a los resultados obtenidos en la Gráfica de la curva de transición, nos indica que
a medida que aumenta la temperatura, el material se comporta más Dúctil, resultando ser
un material factible para la fabricación de las patas para taras de gandolas, ya que en
nuestro país Venezuela, la temperatura ambiente oscila entre 36ºC a 42ºC.
Un acero de 0.1%. De carbono es cuatro veces más dúctil que otro con 1% de carbono y
dos veces más que un tercero con 0.5% de carbono. En esta gráfica, a la ductilidad se le
expresa como un porcentaje. Se entiende que los aceros de bajo carbono tienen menos del
0.25% de carbono en su aleación.
Según Gerdau Daza en su Tercera Edición Palabra de Acero(2.000)
Los aceros al Carbono comunes, simplemente laminados y sin ningún tratamiento térmico,
son plenamente satisfactorios y constituyen un porcentaje considerable dentro de los
aceros estructurales.
En otras aplicaciones, se exige una relación resistencia/peso más satisfactoria. Es el
caso de la industria del transporte, en donde el equipo utilizado –camiones, buses, equipo
22
Ferroviario, naval, etc.- debido a las condiciones propias del servicio, debe caracterizarse
por un peso relativamente bajo y una alta resistencia. Esta condición es fundamental ya
que estas estructuras están sujetas a esfuerzos e impactos severos, además de una
resistencia a la corrosión adecuada.
Para todas estas aplicaciones, los aceros indicados son los de baja aleación, más conocidos
como los de “alta resistencia y baja aleación.
Ensayo de Tracción.
La versatilidad del ensayo de tracción radica en el hecho de que permite medir al mismo
tiempo, tanto la ductilidad, como la resistencia. El valor de resistencia es directamente
utilizado en todo lo que se refiere al diseño. Los datos relativos a la ductilidad, proveen
una buena medida de los límites hasta los cuales se puede llegar a deformar el acero en
cuestión, sin llegar a la rotura del mismo.
El ensayo de tracción fue realizado mediante una Maquina Universal de Ensayo de
Tracción marca METROCOM, en el laboratorio de Mecánica Metalúrgica ubicado en las
instalaciones del Instituto Universitario de Tecnología de Puerto Cabello (IUTP.C), Que
provoco la deformación de las probetas de acero A- 36, a la cual se le aplicó una carga
progresiva en sentido axial. (Ver anexo 16).
Esta Máquina universal para ensayos de tracción cuenta con cargas máximas de 300 KN.
Gracias a su programa adjunto, los datos registrados son procesados y aparecen en tiempo
real en la pantalla, expresados en diagramas carga/alargamiento carga/deformación.
Además es posible memorizar los resultados de cada ensayo para certificar los productos y
determinar los valores estadísticos. Este equipo cuenta con dos mordazas, las cuales
permiten el agarre de las probetas, sosteniéndola por ambos extremos para evitar que la
misma se suelte sometiendo la muestra a tensión progresiva donde la carga provoca que la
probeta se alargara en longitud y adelgazara en sección (estricción) de un modo progresivo
hasta que alcanzo la fractura de la pieza y en la cual la rotura se produjo en la zona central
de la probeta. (Ver Anexo 17).
23
Sin dejar de mencionar para el ensayo de tracción se usó probetas tipo H,
según la norma COVENIN 299-89 se tomó en cuenta lo siguiente:
Notas:
1. La dimensión “e” es el espesor de la probeta tal como se indica en las
especificaciones del material.
2. Los bordes de la sección reducida serán paralelos entre sí. Con una
tolerancia de ±0,3mm. Dicha sección puede tener un adelgazamiento gradual,
desde los extremos al centro, con los extremos no mayores de 0,3mm en ancho,
con respecto al centro.
3. Los extremos de la probeta serán simétricos con respecto a la línea central
de la sección reducida con una tolerancia de 2,5m.
Tabla Nro.5 Datos Tabulados del Ensayo de Tracción
Acero A 36
Datos Iniciales Datos Finales
L0=2”→5,08 cm Lf=7,24
Espesor0=0,5 cm Espesorf=0,25 cm
Ancho0=3,8 cm Anchof=2,6 cm
Pmax=4.750 Kg f Prupt=4.800 Kgf
Datos del Equipo= Pmax=30.000Kgf
Fuentes: González Y, Padrino J, González J. (2014)
Dónde:
L0= Longitud Inicial
Lf= Longitud Final
Pmax=Carga Maxima
Prupt= Carga de Ruptura
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Tabla Nro.6 Resultados Tabulados del Ensayo de Tracción
Acero A 36
σMax= 2.500 Kgf
A0= 1,9 cm2
е= 0,42
Af= 0,65 cm2
% e = 42%
Fuentes: González Y, Padrino J, González J. (2014
Dónde:
σMax= Esfuerzo Máximo
A0= Área Inicial
Af= Area Final
e = Deformación
% e = % de Deformación
25
Gráfica Nro.2 Resultados Ensayo de Tracción-Esfuerzo Vs Deformación
Fuentes: González Y, Padrino J, González J. (2014)
26
De acuerdo a los resultados obtenidos en la gráfica de Esfuerzo
Deformación del Ensayo de Impacto la mayoría de las propiedades de los aceros
que son de interés para los ingenieros se pueden obtener directamente de sus
curvas de esfuerzo deformación. Tales características importantes como el límite
elástico proporcional, el punto de fluencia, la resistencia, la ductilidad y las
propiedades. En el ensayo realizado a las probetas de Acero A-36 indicó que el
material es más dúctil que frágil, indicando que si es factible para la realización
del material deseado.
En términos de sus propiedades mecánicas, el acero A-36 está diseñado
para ser resistente y fuerte. Según Ryan Crooks “Tiene una resistencia máxima a
la tracción (la cantidad de presión que se necesita para deformar el material) de
58.000 a 79.800 libras por pulgada cuadrada (psi) (10.355 a 14.247 kg/cm2). El
límite de elasticidad, o la cantidad de presión que se necesita para doblar el acero
hasta el punto en que no retorne a su forma original, son de 36.300 psi (6.481
kg/cm2). El alargamiento, o la cantidad de estiramiento del acero es capaz de
resistir sin romperse, es del 20%.”
27
FASE IV
EVALUACION
En este trabajo de Investigación se desarrollaron diferentes procesos donde
se manifestó que el acero A- 36 se caracteriza para la fabricación de patas para
taras de gandolas al revelar su composición química, metalografía, ensayo de
impacto, ensayo de tracción, permitiendo extraer los suficientes datos para
determinar la resistencia del material.
Por cada uno de los ensayos realizados, se especificó, las normas que
fueron aplicadas, así como también y de manera detallada, los diferentes
procedimientos para la elaboración de las probetas y los pasos a seguir en cada
ensayo.
Reflexión de los investigadores:
Según James Croxon(1998)”Las aplicaciones comunes del acero
estructural A-36 es en la construcción, y moldeado en perfiles y láminas, usadas
en edificios e instalaciones industriales; cables para puentes colgantes, atirantados
y concreto reforzado; varillas y mallas electro soldada para el concreto reforzado;
láminas plegadas usadas para techos y pisos, siendo de gran resistencia.”
28
CONCLUSIONES.
- Según resultados del análisis químico el cual fue realizado en la Empresa
Fundaciones Yaracuy (FUNYARA), El A-36 es un acero de bajo carbono con
muy pocas aleaciones y con alto porcentaje de hierro el cual ofrece una excelente
resistencia y fuerza para un acero bajo en carbono y aleación.
- Al verificar la muestra de Acero A-36 en el microscopio metalúrgico, se pudo
observar que su microestructura está formada por Perlita y Ferrita, con un
tamaño de grano creciente Nro. 7, lo cual lo hace un material Dúctil y
resistente.
- Al evaluar las propiedades mecánicas del Acero A-36 Dureza, Tracción e
Impacto se pudo constatar que dicho Acero de baja aleación tiene una Dureza
aproximada de 40 ± 45 Rockwell A, con buena ductilidad y resistencia a la
fractura.
29
RECOMENDACIONES
Se debe realizar los ensayos con probetas mecanizadas con una alta
calidad, ya que esto influye en los resultados finales.
Seguir los procedimientos específicos que indican las Normas para los
respectivos Ensayos mecánicos y metalográficos para no dañar para no
dañar el material y alcanzar resultados confiables.
Se debe realizar verificación y calibración de los equipos de laboratorio
puesto que esto implica obtener resultados confiables y valederos que
sirvan para un mejor análisis de los resultados.
Realizar una renovación de los equipos de laboratorio en especial el de
Laboratorio de Metalurgia con el fin de obtener una información más
detallada del material sin tener la necesidad de acudir a otras instituciones
o empresas.
Al cortar las probetas se debe utilizar refrigerantes y equipos que no
permitan que altere la microestructura del material.
30
REFERENCIAS.
Askeland Donald R (2004).-Ciencia e Ingeniería de los Materiales-4ta Edición-Thomson-
Callister William-(1996.) Introducción A La Ciencia E Ingeniería De Los Materiales- Caracas- Edición Reverte-
NORMA VENEZOLANA COVENIN- 439-78-Ensayo de Impacto para Materiales Metálicos.
NORMA VENEZOLANA COVENIN-299-(1989) Ensayo de Tracción para Materiales Metálicos.1ra Revisión.
Smith William-(1998) Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de los Materiales-3 Edición McGraw Hill-
Villegas Ysaias – (1996) Fundamentos Teóricos- Prácticos del Laboratorio de Metalurgia Mecánica.
http://www.ehowenespanol.com/especificaciones-del-acero-a36-info_138559/
31
ANEXOS
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ANEXO: 1 Cálculos para el Ensayo de Tracción:
σMax=PmaxA 0 A0=Ancho X Espesor
A0=3,8 cm2 x 0,5cm2
A0=1,9 cm2
σMax=4.750Kg f
1,9c m2 =2.500Kgf
Una vez obtenido el esfuerzo máximo, se dividió esa cantidad por el numero en
centímetros que hay desde el punto máximo hasta la intersección de los ejes para
obtener la escala en el eje Y=2.500
10=250, lo que significa que cada centímetro
equivale a 250 kgcm de esfuerzo
En el eje X se calculó la deformación de la siguiente forma:
e =Lf−L0Lo = e=
7,24cm−5,08cm5,08 e=0,42 cm
Se Observa que el 5,08 de la longitud inicial son las dos pulgadas convertidas en
centímetros.
La cantidad de deformación se dividió por el número de centímetros en el eje X y
se consiguió la escala de ese eje: 0,4210
= 0,042, lo que indicó que la probeta se
deformó en 0,042 por cada centímetro de longitud.
Con todo lo hecho hasta ese dato se tiene Esfuerzo Vs Deformación.
Para calcular el esfuerzo de fluencia se realizó mediante el 0,2%(establece la
NORMA ASTM) de la deformación total: 0,2% x 0,42=0,084, ubicando este valor
33
en el eje X y se trazó una paralela a la recta de la curva y donde corto la curva, allí
se encontró el esfuerzo de fluencia, delimitando elástica, siendo la zona plástica el
área restante debajo de la curva.
Para calcular el porcentaje de deformación, se realizó así:
% e = Lf−L0L0 x 100=
7,24cm−5,08cm5,08cm x 100e=42%
La ductilidad se calculó de la siguiente manera:
% A=A 0−AfA 0
X100 Af=Ancho f X Espesor f
% A= 1,9C m2−0,65cm2
1,9cm2 x 100 Af=2,6 cm X 0,25 cm
% A=65,78% Af=0,65cm2
Es decir que redujo un 65,78% de área inicial para fracturar, lo que indica que el
material es Dúctil.
Anexo Nro.2
Calculó de la Dureza mediante la siguiente fórmula:
HRA X¿ X 1+X 2+X 3N
X=45,2+45,4+45,2
3=45,26
HRA=X
Dónde:
X= Valor de Dureza obtenido en cada impresión.
N= Número de veces que fue aplicado el ensayo.
Anexo Nro.3 Cortadora Industrial
34
Fuentes: González Y, Padrino J, González J. (2014)
Anexo Nro.4 Cizalla Industrial
Fuentes:
González Y, Padrino J, González J. (2014)
35
Anexo Nro.5 Probetas para el Ensayo de Impacto
Fuentes: González Y, Padrino J, González J. (2014)
Anexo Nro.6 Probetas para el Ensayo de Tracción
Fuentes: González Y, Padrino J, González J. (2014)
36
Anexo Nro.7 Probeta de Impacto
Fuentes: González Y, Padrino J, González J. (2014)
Anexo Nro.8 Pulidoras automáticas marca Buehler LTD, pulido grueso y fino.
Fuentes: González Y, Padrino J, González J. (2014)
37
Anexo Nro.9 Microscopio de Metalografía.
Fuentes: González Y, Padrino J, González J. (2014)
Anexo Nro.10 Durómetro Macromet
Fuentes: González Y, Padrino J, González J. (2014)
Anexo Nro.11 Equipo de Espectrometría
38
Fuentes: González Y, Padrino J, González J. (2014)
Anexo Nro.12 Muestra Analizada por equipo de Espectrometría
Fuentes: González Y, Padrino J, González J. (2014)
Anexo Nro.13 Esquema de Ensayo de Impacto Charpy
39
Fuente:
Anexo Nro.14 Equipo de Ensayo de Impacto Charpy
Fuentes: González Y, Padrino J, González J. (2014)
40
Anexo Nro.15 Equipo Universal de Ensayo de Tracción.
Fuentes: González Y, Padrino J, González J. (2014)
Anexo Nro.16
Probeta antes y después de la fractura
Fuentes: González Y, Padrino J, González J. (2014)
Anexo Nro. 17
41
42
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