Proyecto de Grado 2016

INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA
IMPLEMENTACIÓN DEL ENSAYO DE DUREZA EN EL LABORATORIO DE
RESISTENCIA DE MATERIALES DE LAS UNIDADES TECNOLÓGICAS DE
SANTANDER SEDE BARRANCABERMEJA
VERCKLYMAN LOZANO CARDENAS
CESAR ALFONSO RODRIGUEZ CASTRO
JORGE YESID SILVA BAYONA
UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER
FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES E INGENIERÍAS
BUCARAMANGA
2016
1
IMPLEMENTACIÓN DEL ENSAYO DE DUREZA EN EL LABORATORIO DE
RESISTENCIA DE MATERIALES DE LAS UNIDADES TECNOLÓGICAS DE
SANTANDER SEDE BARRANCABERMEJA
VERCKLYMAN LOZANO CARDENAS
JORGE YESID SILVA BAYONA
Tesis de grado para optar el título de
INGENIERO ELECTROMECÁNICO
Director
M.Sc. Ing. ALDRIN BELISARIO VELOSA PACHECO
UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER
FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES E INGENIERÍAS
BUCARAMANGA
2016
2
En constancia de la realización del proyecto de investigación titulado “Implementación del
ensayo de dureza en el laboratorio de resistencia de materiales de las Unidades
Tecnológicas de Santander sede Barrancabermeja”, y de la presentación y entrega del mismo
ante el Comité de Proyectos de Ingeniería Electromecánica, el __/__/__, como requisito para
optar al título de Ingenieros Electromecánicos, firman a continuación:
_____________________________ _____________________________
VERCKLYMAN LOZANO CARDENAS JORGE YESID SILVA BAYONA
TESISTA INVESTIGADOR TESISTA INVESTIGADOR
1.095.806.690 1.100.962.417
_____________________________
TESISTA INVESTIGADOR
1.102.362.662
____________________________________________
M.Sc. Ing. ALDRIN BELISARIO VELOSA PACHECO
DIRECTOR DEL PROYECTO
C.C. 91´490.429 de Bucaramanga
_____________________________________ ____________________________________
Xxxxxxxxxxxx
Calificador. CALIFICADOR CALIFICADOR
C.C. ___________________________
C.C.___________________________
3
DEDICATORIA
4
AGRADECIMIENTOS
5
Contenido
CONTENIDO ................................................................................................................ 6
CAPITULO I .................................................................................................................. 7
1. FUNDAMENTACION ........................................................................................... 7
1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y JUSTIFICACIÓN .............................................. 7
1.2 OBJETIVOS DEL PROYECTO ...................................................................................... 9
1.2.1 GENERAL ........................................................................................................... 9
1.2.2 ESPECÍFICOS...................................................................................................... 9
CAPITULO II ............................................................................................................... 10
2. MARCO TEORICO ............................................................................................. 10
2.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACION ................................................................ 10
2.2 BASES TEORICAS DE LA INVESTIGACION ............................................................... 14
2.2.1 MEDICIÓN ....................................................................................................... 14
2.2.2 DUREZA. ......................................................................................................... 15
2.2.3 DUROMETRO .................................................................................................. 17
2.2.4 CLASIFICACIÓN DE LOS DURÓMETROS. ......................................................... 19
2.2.5 FUNCIONAMIENTO DEL DURÓMETRO. .......................................................... 29
2.2.6 USOS Y APLICACIONES DEL DURÓMETRO. ..................................................... 29
2.2.7 PARTES FÍSICAS DEL DURÓMETRO. ................................................................ 30
2.2.8 ENSAYO DE DUREZA ....................................................................................... 31
CAPITULO III .............................................................................................................. 56
3. METODOLOGÍA ................................................................................................ 56
3.1. RECOPILACIÓN BIBLIOGRÁFICA ................................................................................ 57
3.2. ADQUISICIÓN DEL DURÓMETRO .............................................................................. 58
3.2.1. Actividad 1. Revisión de cotizaciones. ............................................................... 58
3.2.2. Actividad 2. Gestión de compra. ........................................................................ 58
3.3. INSTALACIÓN DEL DURÓMETRO .............................................................................. 60
3.3.1. Actividad 3. Construcción mesón de trabajo ..................................................... 60
3.3.2. Actividad 4. Instalación del equipo .................................................................... 65
3.4. PUESTA A PUNTO DEL DURÓMETRO ........................................................................ 66
3.4.1. Actividad 5. Montaje de pesas y accesorios. ..................................................... 66
3.4.2. Actividad 6. Prueba de inicio. ............................................................................ 69
6
CAPITULO I
1. FUNDAMENTACION
1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y JUSTIFICACIÓN
La mecánica de materiales es fundamental en el análisis de las propiedades mecánicas
de diversos materiales de ingeniería. Los ensayos mecánicos permiten la evaluación de
estas propiedades por ende el ensayo de los materiales tiene el fin de determinar valores
de resistencia, verificar propiedades y establecer el comportamiento de aquellos bajo la
acción de las influencias externas. El factor económico juega un rol de importancia en el
campo de la fabricación en general, imponiendo un perfecto conocimiento de los
materiales a utilizar, la manera de seleccionarlos para cada fin y poder hacerlos trabajar
7
en el límite de sus posibilidades, cumpliendo con las exigencias de menor peso, mejor
calidad y mayor rendimiento.
Por tal razón, la escasa información técnica acerca de las propiedades de los materiales,
hace que una gran cantidad de proyectos de diseño se lleven a cabo de manera empírica,
sin conocer el comportamiento real del material solo hasta la culminación del proceso de
producción, sin la fundamentación para desarrollar. En muchos casos la selección de
materiales para el diseño de productos se realiza basándose en prácticas improvisadas,
en prueba y error y en la disponibilidad del material, sin conocer a fondo las propiedades
de los materiales, y de esta manera no es posible garantizar el comportamiento mecánico
de estos.
Dentro de los ensayos mecánicos es importante el de dureza en un punto específico
presentando uno de los métodos clásicos de verificación de propiedades. Los resultados
de este ensayo permiten evidenciar el comportamiento del material a la penetración y
rayado tomando lecturas de dureza con el fin de garantizar confiabilidad en el material
diseñado como materia prima con característica de resistencia óptima en procesos de
diseño y producción industrial.
En las Unidades Tecnológicas de Santander Sede Barrancabermeja el problema de
investigación que se evidencia es la enseñanza de la prueba de dureza en el laboratorio
de resistencia de materiales siendo una problemática de gran magnitud debido a que no
cuenta con el equipo ni los implementos específicos y originales para evaluar la dureza
del material, lo que limita al proceso de enseñanza y aprendizaje, a la institución y a los
estudiantes de ingeniería electromecánica demostrar, capacitar, enseñar y conocer de
8
esta propiedad, lo que conlleva a una preparación incompleta de ingenieros
electromecánicos en el campo de la resistencia de los materiales.
1.2 OBJETIVOS DEL PROYECTO
1.2.1 GENERAL
Implementar el ensayo de dureza en el laboratorio de resistencia de materiales de las
Unidades Tecnológicas de Santander.
1.2.2 ESPECÍFICOS
9
 Identificar las características y condiciones técnicas del durómetro óptico TH722
Brinell, Rockwell y Vickers,por medio de la estructuración del manual de
operaciones.
 Instalar un durómetro mediante la interpretación del manual de operaciones y la
normatividad relacionada.
 Poner a punto el durómetro mediante la interpretación de la información técnica
relacionada con el equipo.
CAPITULO II
2. MARCO TEORICO
2.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACION
Los ensayos de materiales son procedimientos normalizados destinados a determinar
propiedades, características, y el comportamiento de los materiales en servicio. Por tal
razón, principalmente se utilizan para: La caracterización de materiales, control de calidad,
10
al inicio, durante y al final del proceso. Permiten asegurar la permanencia de las
propiedades exigidas, determinación de fallas en servicio y análisis de las causas de
éstas. Una de las propiedades fundamentales es la dureza, por lo tanto era indispensable
implementar un método que permitiera discernir los diferentes grados de dureza. El primer
intento de establecer un método para tal fin, se diseñó en Alemania, se debió a Friedrich
Mohs, el precursor en la determinación de la dureza de los minerales. Quien ideó su propia
escala, llamada escala de Mohs. El ilustre científico alemán, implementó un ensayo para
determinar la dureza, basado en que un cuerpo tiene la capacidad de ser rayado por otro
más duro. Por lo cual, eligió diez minerales y los dispuso por orden creciente de dureza
(talco, yeso, calcita, fluorita, apatito, feldespato, cuarzo, topacio, corindón y diamante).
Según esta escala, al estudiar un mineral, éste debía quedar situado entre dos términos
consecutivos. Así, se dictaminaba que la dureza de la biotita es de 2 a 3, debido a que se
situaba entre el yeso y la calcita. La biotita podía rayar el yeso, pero no la calcita; la calcita,
en cambio, podía rayar la biotita. Por tanto, Mohs concluyó que cuando se requieren
valores más precisos para determinar la dureza (lo que se denomina dureza absoluta), se
debía recurrir a la aplicación de los métodos de abrasión.1
Siglos después se sustituyó este método por otro tipo de medición de dureza basada en
la resistencia que opone un material a dejarse penetrar por otro más duro. Lo que impulso
la implementación de aparatos sofisticados y modernos como lo es el durómetro. Por ende
actualmente, el ensayo de dureza es lo suficientemente sencillo y de alto rendimiento,
gracias a la vigencia de los equipos de medición como el durómetro que poseen la
habilidad de no destruir la muestra y particularmente útil para evaluar propiedades de los
diferentes componentes microestructurales del material. Los métodos existentes para la
medición de la dureza se distinguen básicamente por la forma de la herramienta empleada
1 Cervimarmaquinaria. (2000). Escala Mohs. Biografía Friedrich Mohs.
11
o indentador, por las condiciones de aplicación de la carga y por la propia forma de calcular
o definir la dureza. La elección del método depende de factores tales como las
dimensiones de la muestra y espesor de ésta. Existen tres métodos estándares para
realizar el ensayo y determinar la relación entre la dureza y el tamaño de la huella en la
muestra, dichos métodos son llamados Brinell, Vickers, y Rockwell. Por razones prácticas
y de calibración de los durómetros, cada uno d estos métodos tiene una escala propia,
definida por una combinación de la carga y de la geometría aplicada del indentador.2
Dichas investigaciones y/o mejoras de la implementación del ensayo de dureza han sido
inspiración y base teórico practica en la puesta a punto de equipos de medición de esta
propiedad en diferentes laboratorios de resistencia de materiales tanto industriales como
educativos, fomentando el desarrollo de tesis de grado y tesis doctorales de comprobación
de resistencia de los metales, en los cuales se resalta a nivel mundial la siguiente tesis de
grado, “Influencia de la Microestructura Sobre las Propiedades Mecánicas en Varillas de
Acero” de Fabián Roberto Allauca Pancho en el 2011, realizada en la Escuela Superior
Politécnica de Chimborazo de Riobamba, Ecuador. Esta tesis implementó ensayos de
dureza Brinell, con la finalidad de evidenciar y argumentar el comportamiento de la dureza
del acero especial con el cual se fabricaron las varillas corrugadas y la velocidad de
enfriamiento de dicho material. La relación que se obtuvo entre la dureza Brinell y la
velocidad de enfriamiento fue concluida como directamente proporcional ya que al
incrementar la velocidad generaba aumento del valor de dureza Brinell del material a
ensayo en la misma proporción.3
2 Holzmann Illanes E. (2006). Laboratorio No2 Ensayo de Charpy y Dureza. ME42A Metalurgia General. Universidad de Chile.
Semestre Primavera.
3 Allauca Pancho F. (2011). Tesis de grado Influencia de la Microestructura Sobre las Propiedades Mecánicas en Varillas de Acero.
Capítulo 3. Experimentación. Ítem 3.5. Ensayos mecánicos.
12
Como tesis doctoral, “Desarrollo y Validación de una Nueva Técnica de Ensayo no
Destructivo”, basada en el potencial termoeléctrico, para el conocimiento del
envejecimiento de los aceros de vasija de reactores Nucleares de Beatriz Acosta Iborra
en el 2001, realizado en la Universidad Politécnica de Madrid. Durante esta tesis se
recopiló información y desarrolló múltiples ensayos de dureza implementando
conversiones en los distintos tipos de dureza y correlación entre la dureza y la resistencia
a la fractura, con el fin de evaluar la dureza ante la posible fragilización de estos aceros
utilizados en las vasijas de reactores nucleares4
A nivel local los estudios realizados son muy pocos solo se destacan investigaciones
relacionadas con el uso de materiales: “Obtención de la Resistencia Compresiva Uniaxial
(UCS) de las Rocas a Partir de Mediciones Sobre Pirios de Perforación” de Jefferson
Mateus Tarazona en 2005 de la Universidad Industrial de Santander, las pruebas llevadas
a cabo fueron fundamentales ya que se intentaba detectar las posibles variaciones de la
resistencia mecánica de rocas utilizando métodos no convencionales, como es la prueba
de dureza en escala Rockwell y Vickers utilizando equipos desarrollados para hacer
mediciones sobre materiales metálicos. Los resultados arrojaron que en mas del 60% de
las rocas estudiadas la dureza y la resistencia tienen el mismo comportamiento, es decir
que las rocas que tienen menor dureza tienen menor resistencia5.
Mediante la tesis “Implementación del Ensayo de Dureza en el Laboratorio de Resistencia
de Materiales de las Unidades Tecnológicas de Santander siguiendo los lineamientos de
4 Acosta Iborra B. (2001). Tesis Doctoral Desarrollo y Validación de una Nueva Técnica de Ensayo no Destructivo, basada en el
potencial termoeléctrico, para el conocimiento del envejecimiento de los aceros de vasija de reactores Nucleares. Capítulo 2. Ensayos
destructivos para evaluar las propiedades mecánicas de los materiales. Ítem 5. Ensayos de dureza. Universidad Politécnica De Madrid.
5 JEFFERSON MATEUS TARAZONA. Obtención de la Resistencia Compresiva Uniaxial (UCS) de las Rocas a Partir de Mediciones
Sobre Pirios de Perforación (2005). Universidad Industrial de Santander.
13
las normas ASTM E10, E18, E92, E140_1 y A833” realizada por Nazly Dayann Teatino
Díaz y John Heider Badillo Hernández en el año 2014, se llevo a cabo la instalación de un
durómetro THBRV–187_5D para la realización de ensayos de dureza; esta tesis tuvo
como objetivo identificar las características y condiciones técnicas del equipo por medio
de la estructuración del manual de operaciones, la puesta a punto del mismo mediante la
interpretación de la documentación técnica relacionada con el equipo así como también
los procedimientos del ensayo de dureza siguiendo los lineamientos establecidos en las
normas ASTM E10, E18, E92, E140_1 y A833 y la certificación del funcionamiento del
equipo THBRV-187_5D mediante el desarrollo de pruebas de dureza en acero de refuerzo
que permita establecer comparación con datos extraídos de la documentación.6
Las anteriores investigaciones, pruebas, proyectos y tesis enunciadas y las realizadas
hasta el día de hoy, permitieron enfocar la importancia de la utilización y evaluación de
propiedades mecánicas como lo es la dureza en el campo de la resistencia de los
materiales, con la finalidad de que la industria y demás interesados en la ciencia de los
materiales tengan la posibilidad de descubrir fallas o asegurar sus proyectos cercanos a
implementar con un material específico como materia prima evaluando su rendimiento y
calidad.
2.2 BASES TEORICAS DE LA INVESTIGACION
2.2.1 MEDICIÓN
6 NAZLY DAYANN TEATINO DÍAZ , JOHN HEIDER BADILLO HERNÁNDEZ .(2014), Tesis de grado Implementación del
Ensayo de Dureza en el Laboratorio de Resistencia de Materiales de las Unidades Tecnológicas de Santander siguiendo los
lineamientos de las normas ASTM E10, E18, E92, E140_1 y A833.
14
Medir es contar, comparar una unidad con otra, dar una valoración numérica, asignar un
valor, asignar números a los objetos o dimensiones. Dichos valores son designados con
unidades específicas en sistemas estandarizados. 7
2.2.2 DUREZA.
La dureza es una condición de la superficie del material, no representa ninguna propiedad
de la materia y está relacionada con las propiedades elásticas y plásticas del material. Si
bien, es un término que da idea de solidez o firmeza, no existe una definición única y se
la suele definir arbitrariamente en relación al método particular que se utiliza para la
determinación de su valor. De esta manera algunas definiciones son:
 La resistencia que presenta un material a ser penetrado por un indentador.
Definición útil para los metalurgistas que se ocupan del ensayo de materiales
metálicos.
 La resistencia a la deformación plástica o resistencia a la abrasión. Definición
útil materiales destinados a la construcción.
 La dificultad a la mecanización. Definición útil en procesos de arranque de viruta
que producen el cambio de forma y dimensiones de una pieza de material.
 La resistencia al rayado que representan los materiales respecto a otros.
Definición utilizada en mineralogía.
7 JL MORALES HERNÁNDEZ. Capítulo 2. Métodos De Medición. Universidad UNAM De México
15
 La capacidad de absorber y restituir la energía elástica que un indentador
aporta a un material durante un impacto. Definición útil en ensayos dinámicos de
dureza.
 La capacidad de resistir la abrasión. Definición utilizada en distintos ensayos de
desgaste producido por fricción entre materiales.
No obstante, el concepto más utilizado en el campo de la Ciencia e Ingeniería de los
Materiales corresponde al primero de los anteriores, es decir, dureza es la resistencia a
la penetración que opone un material cuando se le aplica una fuerza de compresión a
través de un penetrador o indentador8
8 Núñez C., Roca A. y Jorba J. (2011). Comportamiento Mecánico de los Materiales. Vol. 2. Ensayos Mecánicos. Ensayos No
Destructivos.
16
Ilustración 1 Dureza por identacion
Fuente: Marcelino García Moreno. Cuaderno del laboratorio
2.2.3 DUROMETRO
Es un equipo que mide la dureza de los materiales, existiendo varios procedimientos para
efectuar esta medición.
Los más utilizados son los de Rockwell, Brinell, Vickers y Microvickers. Se aplica una
fuerza normalizada sobre un elemento penetrador, también normalizado, que produce una
huella sobre el material. En función del grado de profundidad o tamaño de la huella,
obtendremos la dureza.Dentro de cada uno de estos procedimientos, hay diversas
combinaciones de cargas y penetradores, que se utilizarán dependiendo de la muestra a
ensayar.
17
Cuando se va a elegir un durómetro, es de gran importancia considerar un número de
parámetro. Uno de los factores de mayor relevancia en cualquier ensayo de dureza es el
medio por el cual se ejecuta la aplicación de la carga y el control de esta.
Los durómetros tradicionales emplean sistemas de peso muerto - un método confiable y
establecido – para aplicar y mantener la fuerza de ensayo. Los medidores de peso muerto,
o de lazo abierto, se han utilizado para ejecutar huellas de dureza desde que se desarrolló
la prueba Rockwell y todavía continúan siendo un método popular y eficaz de realizar
ensayos de dureza. El sistema de peso muerto utiliza una serie gradual de incremento de
pesas acumuladas, en conjunción con una palanca y eje para aplicar fuerzas amplificadas
a la probeta a nivel del penetrador. Las cargas menores se aplican por medio de un resorte
o pesas pequeñas.
Más recientemente, las técnicas de ensayo en lazo cerrado se han convertido en un
método alternativo de aplicación de cargas. El ensayo en lazo cerrado, en esencia, es una
tecnología revolucionaria que utiliza control por motor/codificador y una celda de carga o
transductor de fuerza para aplicar y regular la carga. Los sistemas en lazo cerrado pueden
monitorear y ajustar constantemente la fuerza aplicada, virtualmente eliminando errores
de aplicación e incrementando la precisión y la repetibilidad del medidor. Un sistema
básico simplificado es inherente en nuestro sistema en lazo cerrado, desprovisto de las
palancas y los pesos muertos comunes en los sistemas en lazo abierto. El indentador, la
celda de carga y el sistema de medición se alinean en un eje de prueba único, eliminando
así uniones mecánicas y palancas. Como resultado se obtiene una serie de durómetros
sumamente precisa, de incomparable repetibilidad.9
9 Wilson Instrument an Instron Company. (2005). Durómetros. Guía informativa sobre durómetro
18
Ilustración 2 Durometro lazo cerrado o peso muerto
Fuente: CIENTEC. Tecnología de Punta en Equipos de Control de Calidad.
2.2.4 CLASIFICACIÓN DE LOS DURÓMETROS.
La clasificación de los durómetros esta definida por la dureza de cada material,
dependiendo de esta exite un durómetro para cada una. A continuación se presenta una
tabla con los métodos principales y su respectiva aplicación:
Tabla 1 Clasificacion de durometros
Shore Rockwell Brinell Vickers Knoop Leeb
19
Polímeros Aceros tratados Metales y Como Materiales Mismos

elastómeros y térmicamente. aleaciones alternativa al frágiles; materiales
cauchos. como latón método Brinell cerámicas y que
aceros mide dureza en láminas Rockwell
templados y todos los delgadas. Vickers y
recocidos. metales Brinell pero
Fundiciones incluyendo el
de hierro aceros dispositivo
nitrurados. inoxidables; Leeb es
aceros al portátil y se
carbono; usa para
aceros piezas que
martensíticos y no pueden
otros. llevarse a
una mesa
de ensayo.
Fuente: DE MAQUINAS Y HERRAMIENTAS, herramientas de medición y control.

Introducción al durómetro.
 Durómetro Shore
La escala de este durómetro fue definido por Albert Shore alrededor de 1920, aunque
no fue el primer dispositivo inventado en la historia para medir dureza.
20
Ilustración 3 Durometro shore

Existen varias escalas definidas acorde a las diferentes propiedades de los materiales,
pero para este dispositivo las más comunes son las escalas A y D, la primera para
plásticos blandos y la D para los más duros. En total, y según la norma ASTM D2240-00,
existen 12 escalas (A, B, C, D, DO, E, M, O, OO, OOO, OOO-S, y R), cuyos valores van
de 0 a 100 indicando la dureza del material.
El método de medición consiste en generar una indentación o impronta profunda en el
material con una fuerza normalizada a través de un penetrador. La profundidad depende
de la dureza del material, de sus propiedades viscoelásticas, la forma del penetrador de
presión y la duración del ensayo. Cuando se está haciendo la impronta en el material, la
21
medida de la profundidad se transmite a un resorte interno de un reloj comparador, que
puede ser análogo o digital, dando un valor determinado de dureza.10
Ilustración 4 Escala de dureza shore
 Durómetro Rockwell
El durómetro de profundidad diferencial Rockwell fue inventado por los hermanos Hugh
y Stanley Rockwell, en el año 1914, en EEUU. Ambos trabajaban en la fábrica de
rodamientos New Departure Manufacturing Co, que se convertiría más tarde en una
empresa del grupo General Motors. La razón por la cual se desarrolló este dispositivo fue
para medir los efectos del tratamiento térmico en los caminos de rodadura de rodamientos
rígidos de bolas.
Las escalas utilizadas con esta técnica son variadas acorde a las distintas combinaciones
de penetradores y cargas que se usen, pudiendo ensayar cualquier metal o aleación, tanto
10 DE MAQUINAS Y HERRAMIENTAS, herramientas de medición y control. Introducción al durómetro
22
dura como blanda. Hay dos clases de penetradores, los de bolas esféricas de acero
endurecido con diámetros normalizados y los cónicos de diamante. El método de medición
de dureza consiste en aplicar primero una carga inicial pequeña, lo que aumenta la
exactitud de la medida, y después una carga mayor. Basándose en la magnitud de las
cargas mayores y menores, existen dos tipos de ensayos: Rockwell y Rockwell superficial.
En la siguiente tabla se especifican las cargas utilizadas para ambos ensayos:
Ilustración 5 forma del penetrador
La escala de dureza Rockwell está representada por una letra del alfabeto (A, B, C, D,
E, F, G, H y K). Para Rockwell superficial se designa por un número que representa la
carga mayor aplicada y una letra que puede ser N, T o W. El número de dureza Rockwell
se indica con el sufijo HR y la identificación de la escala. Por ejemplo, 80 HRB representa
una dureza Rockwell de 80 en la escala B.
Los equipos modernos para la medida de dureza Rockwell están automatizados y hasta
permiten la variación del tiempo de aplicación de la carga. Sin embargo, los equipos
mecánicos siguen siendo utilizados ampliamente en la industria.
23
Ilustración 6 Durometro automatico Starrett
 Durómetro Brinell
Este método de medición de dureza fue propuesto en 1900 por el ingeniero sueco Johan
Brinell y fue uno de los primeros ensayos de dureza que existió en el mundo.
En los ensayos de dureza Brinell, al igual que en los Rockwell, se fuerza un penetrador
duro esférico en la superficie del material a ensayar. El penetrador es una bola de acero
endurecido o de carburo de tungsteno de 10 mm de diámetro. Las cargas normalizadas
están definidas entre 500 y 3000 kg, incrementándose de a 500 kg. Durante el ensayo, la
carga se mantiene constante durante un tiempo que va de entre 10 a 30 segundos. El
número de dureza Brinell se denota HB (HBW si el penetrador es de carburo de
24
tungsteno) y es función de la magnitud de la carga y del diámetro de la huella resultante.
Este diámetro se mide con un microscopio y se convierte a un número HB específico
usando la siguiente fórmula: 11
Ilustración 7 Dimensiones del pentrador y formula de dureza Brinell
Existen técnicas semiautomáticas para medir dureza Brinell que emplean un scanner
óptico anexado a una cámara digital montada en una probeta flexible. Esto permite
posicionar la cámara sobre la indentación. La información de la cámara es enviada a una
computadora para analizar la impronta, definir su tamaño y calcular el número HB. Para
usar esta tecnología, la superficie de acabado de la muestra debe ser más cuidada que la
que se usa en mediciones manuales.
 Durómetro Vickers
Este sistema fue desarrollado en 1921 por Robert Smith y George Sandland en la empresa
Vickers Ltd. En el ensayo Vickers el penetrador está compuesto por un diamante
piramidal muy pequeño. El principio fundamental es observar la habilidad que tiene el
material indentado de resistir la deformación plástica. Las cargas aplicadas van de 1 a
1000 g, por lo cual este ensayo es considerado de microdureza. La marca resultante se
11 DE MAQUINAS Y HERRAMIENTAS, herramientas de medición y control. Introducción al durómetro
25
observa al microscopio y se mide, esta medida es convertida a un número de dureza que
se identifica con HV (Número Pirámide Vickers) o DPH (Número Pirámide de Diamante
Vickers). Es necesario que la superficie de la muestra haya sido preparada con desbaste
y pulido.
Ilustración 8 Dimensiones del pentrador y formula de dureza Vickers
Los durómetros Vickers actuales constan, además del aparato penetrador automático,
de analizadores de imagen con computadora y su respectivo programa. Este último
controla funciones importantes del sistema que incluyen la localización de la indentación,
el espacio, cálculo de los valores de dureza y gráficos de la información obtenida.
26
Ilustración 9 Durometro Vickers
 Durómetro Knoop
Este sistema de medición de dureza fue desarrollado por Frederick Knoop en 1939,
como respuesta al método de Vickers. Básicamente el penetrador también es una
pirámide de diamante, pero de forma algo diferente. El método Knoop responde muy
bien a materiales frágiles, como cerámicos.
27
Ilustración 10 Dimensiones del pentrador y formula de dureza Knoop
En el durómetro Knoop la indentación resultante es medida también por un microscopio.
El número de dureza Knoop se nota con HK. La ventaja de este ensayo reside en que sólo
una muestra muy pequeña del material es necesaria para poder realizarlo. Al ser la
muestra tan pequeña, y cuando se ensayan principalmente láminas delgadas de metales,
debe tenerse sumo control sobre la carga y temperatura ambiente ya que pueden afectar
los resultados del procedimiento.
Ilustración 11 Ensayo de dureza Knoop
28
2.2.5 FUNCIONAMIENTO DEL DURÓMETRO.
Para la medición de la dureza de materiales, el durómetro funciona de la siguiente manera:
 Una vez que se selecciona el material del cual se requiere conocer la dureza se
normaliza la fuerza que se le ha de aplicar a través de un elemento indentador,
que también debe estar normalizado.
 Dependiendo de la profundidad o tamaño de la huella que se obtenga de esta
aplicación de fuerza, se determinara el grado de dureza del material.
 Así se puede conocer la resistencia al corte de la superficie que tiene el material
analizado utilizándose los diferentes durómetros anteriormente mencionados y su
escala según el tipo de material a ensayar.
2.2.6 USOS Y APLICACIONES DEL DURÓMETRO.
Los durómetros son utilizados principalmente para determinar dureza de metales,
aleaciones, piezas pequeñas de precisión, alambres y plásticos, variando desde los
materiales de rodamiento más blandos hasta los aceros más duros. Son usados
extensamente en análisis de tratamiento térmico y por las industrias de la construcción,
29
automotriz, aeroespacial, siderúrgica y de equipos de transporte, para garantizar el
cumplimiento de determinados estándares de seguridad y calidad.12
2.2.7 PARTES FÍSICAS DEL DURÓMETRO.
Como se muestra a continuación el equipo medidor de la dureza de los materiales. Su
función es intentar perforar el material. Cuanto más fuerza se necesite para perforar, más
dureza tiene el material.
Ilustración 12 Partes físicas durómetro TH722
Fuente: USAGE Instruction ManualTH722, Brinell, Rockwell and Vickers Optical Hardness
Tester, TIME GROUP. INC.
12 Wilson Instrument an Instron Company. (2005). Durómetros. Guía informativa sobre

durómetro
30
“Implementación del ensayo de dureza en el laboratorio de resistencia
de materiales de las Unidades Tecnológicas de Santander sede
Barrancabermeja”
1. cubierta superior 10. Rueda giratoria para subir y bajar
2. Velo 11. Volante de ajuste
3. Medida Microcopia 12. Fuente de luz volante de ajuste
4. El microcopia agrimensu 13. Brazo de carga y descarga
5 El micro-ajuste Konb 14. Cubierta posterior
6. El penetrador 15. Rueda de carga manual
7. La probeta 16. Fusible
8. Plataforma prueba 17. Interruptor de alimentación
9. Cubierta de polvo
2.2.8 ENSAYO DE DUREZA
 Ensayo de dureza Rockwell.
En el ensayo Rockwell, la dureza se determina en función del grado de penetración de la
pieza a ensayar a causa de la acción del indentador bajo una carga estática dada. Difiere
del ensayo Brinell en que las cargas son menores y los indentadores más pequeños por
lo que la impronta será menor y menos profunda.
El ensayo Rockwell no requiere la utilización de formula alguna para la determinación de
la dureza. Esta se obtiene directamente del dial indicador de la máquina ya que la misma
está dada por el incremento de profundidad de penetración debido a la acción del
penetrador, el cual puede ser una bolilla de acero o un cono de diamante.
En la operación, la cual se muestra esquemáticamente en la ilustración 13, se aplica
inicialmente una carga de 10 kg, la cual causa una penetración inicial A que somete el
indentador sobre el material y lo mantiene en posición. El indicador de la máquina se
coloca en cero, es decir se toma la línea de referencia a partir de la cual se medirá la
indentación y se aplica la carga adicional o final, la que generalmente es de 50 o 90 kg
31
Barrancabermeja”
cuando se utiliza como indentador una bolilla de acero y es de 140 kg cuando se utiliza el
cono de diamante.
Ilustración 13 Secuencia del ensayo de dureza Rockwell
Fuente: Gonzales Arias. Ay Palazon, A. C. A. (1973). Ensayos Industriales. Laboratorio
de dureza. Apuntes de dureza.
Al aplicar la carga adicional el material fluye plásticamente, resultando una penetración
total B. Posteriormente, se retira la carga adicional, permitiendo la recuperación elástica
del material, resultando una penetración final C. Una vez que la carga principal se retira,
el valor de dureza se lee directamente del indicador de la máquina y dependerá de la
penetración h dada por la diferencia entre la línea de referencia A y la línea final C.
En las máquinas con sistema de indicación analógico la carátula lleva dos grupos, que
difieren por 30 números de dureza, en los que se agrupan las diferentes escalas
correspondientes al método, observe la ilustración 14.
32
Barrancabermeja”
Ilustración 14 grupo de escalas
Uno de los grupos corresponde a las escalas que utilizan el indentador esférico, mientras
que el otro corresponde a las que utilizan el cono de diamante.
Las escalas Rockwell tienen divisiones de 0,002mm, es decir la diferencia de penetración
entre lecturas HRB=53 y HRB=56 es de 0,006mm. Como las escalas están invertidas un
número más alto implica mayor número Rockwell el cual está dado por:
Ec. ( 1)
𝑯𝑹 = 𝑬 − 𝒉
Donde E es el número total de divisiones de la escala y h es el incremento de penetración.
33
Barrancabermeja”
Como se refirió anteriormente la carga aplicada resulta de una inicial cuyo valor es de 10
kg en todos los casos y otra adicional de 50, 60, 90 o 140kg, de acuerdo al material a
ensayar.
Por otro lado, también se mencionó que los indentadores pueden ser bolillas de acero o
bien un cono de diamante cuya punta tiene radio de 0,2mm y un ángulo de 120º. De esta
manera es posible obtener distintas combinaciones de cargas e indentadores; en la
actualidad existen 15 combinaciones o escalas distintas que se identifican con las letras
A, B, C, D, etc. En la tabla 1, se muestran las 15 escalas con sus combinaciones de carga
e indentador y los materiales en las que se utiliza cada una.
Por este motivo, en el número de dureza debe indicarse la escala utilizada, de esta forma
HRC significa dureza Rockwell escala C (cono de diamante y una carga total de 150kg).
Como se observar en la tabla 1, para metales y aleaciones duras se utiliza el cono de
diamante con una carga total de 150kg. Cuando se ensayan materiales muy blandos se
utilizan bolillas de 1/8 y ½ con cargas de 60, 100 y 150kg.
Tabla 2 Escalas de dureza Rockwell, cargas, tipo de indentador y aplicaciones
Test
Test
Inicial
Tipo de Total de
Escala de Campo de Aplicación
identador Fuerza
Fuerza
(N)
(N)
Aleación dura, carburo, superficie acero

HRA 588.4
templado, placa de acero cementado (chapa).
Indentador
98.07
de
HRD (10Kg) 980.7 Chapa de acero, acero de superficie templada.
Diamante
HRC 1471 Acero templado, hierro fundido duro.
34
Barrancabermeja”
Hierro fundid o, aluminio, aleación de magnesio,

HRF 588.4 aleaciones de rodamiento, aleación de cobre
Indentador recocido, hoja de acero al carbono.
de Bola Φ
1.5875
mm Hoja de acero al carbono, aleación de aluminio,
HRB (1/16 inch) 980.7 aleación de cobre, hierro maleable, acero
recocido.
Bronce de fosforo, berilio de bronce, fundición
HRG 1471
maleable.
HRH 588.4 Aluminio, zinc, plomo, etc.
Indentador
HRE de Bola Φ 980.7
3.175 mm Aleación para cojinetes, estaño, plásticos y otros
(1/8 inch)) materiales blandos.
HRK 1471
Fuente: USAGE Instruction Manual. THBRV–187_5D. Motorized Brinell Rockwell &
Vickers Hardness Tester.
La gama útil del indentador, se define a partir de su diámetro, escala y campo de
aplicación. El indentador esférico de 1/16 en la escala B va desde un valor de 10 hasta
100 ya que para valores mayores, se puede deformar la bolilla. Para estos casos se
recomienda el empleo del cono de diamante con una carga de 150kg (escala C).
Para valores inferiores a HRB = 10 se deberá utilizar bolillas de mayor diámetro o bien la
de 1/16” con una carga total de 60kg.
La escala E, se utiliza para piezas fundidas y materiales muy blandos. Esta escala trabaja
con un indentador esférico de 1/8” y con una carga de 100kg. Cuando el material a ensayar
admite más de una escala se recomienda emplear aquella que utilice la bolilla de menor
35
Barrancabermeja”
diámetro para tener así una mayor sensibilidad. El criterio opuesto debe seguirse si se
ensayan materiales poco homogéneos ya que la esfera de mayor diámetro permite
obtener una dureza promedio por afectar una mayor superficie.
En la tabla 3, se detalla el empleo útil de cada una de las escalas.
Tabla 3 Rango útil de escalas Rockwell según estándares ISO
Rangos de escalas Rockwell recomendados

20 a 88 HRAi 70 a 94 HR15N
ii
20 a 100 HRB 42 a 86 HR30N
20 a 100 HRC 20 a 77 HR45N
40 a 77 HRD 67 a 93 HR15T
70 a 100 HRE 29 a 82 HR30T
60 a 100 HRF 1 a 72 HR45T
30 a 94 HRG
80 a 100 HRH
40 a 100 HRK
Fuente: Gonzales Arias. Ay Palazon, A. C. A.(1973). Ensayos Industriales. Laboratorio de
dureza. Apuntes de dureza.
Ensayo de dureza Rockwell Superficial. La dureza Rockwell superficial es una
extensión del método, en el que las escalas surgen de las combinaciones de los mismos
indentadores, el cono de diamante y las mismas bolillas, con cargas menores. En este
caso, se utiliza una carga inicial de 3kg y cargas adicionales de 12, 27 y 42kg.
La dureza superficial con el cono de diamante puede emplearse en piezas
extremadamente delgadas tales como hojas de afeitar, o bien en aquellas que han sido
endurecidas superficialmente en una capa de muy delgado espesor, como es el caso de
i Ensayo Rockwell en carbono y tungsteno que comúnmente produce valores de dureza sobre 88 HRA.
ii Ensayo de escala Rockwell B es algunas veces hecha en materiales en rangos de 0 a 20 HRB.
36
Barrancabermeja”
los aceros nitrurados o cementados. Con los indentadores esféricos se pueden ensayar
los aceros blandos, bronces, etc. La máquina de ensayo tiene una escala única dividida
en 100 partes iguales, correspondiendo cada división a 0,001mm, lo que hace a un rango
total de penetración de 0,1mm. En este caso las combinaciones entre indentadores y
cargas se distinguen con subíndices, constituidos por el valor de la carga total en kg y las
letras N, T, W, X e Y. De esta manera, para indicar las condiciones de ensayo es necesario
indicar la carga empleada y la escala, de forma que:
 HR30N, significa dureza Rockwell superficial–carga: 30kg–indentador: cono de
diamante.
 HR45T, significa dureza Rockwell superficial–carga: 45 kg–penetrador: bolilla
1/16”.
La escala N se emplea, en general en los material indicados para las escalas A, C y D del
método estándar; la T remplaza a las B, F y G y las W, X e Y, las cuales, se usan en
metales muy blandos. En las tabla 4, se muestran cada una de las escalas con las posibles
combinaciones carga-indentador y la aplicabilidad de cada una de ellas.
En la ilustración 15, se muestra en forma esquemática y a modo de comparación las
improntas que resultan de los ensayos de dureza Brinell, Rockwell estándar y Rockwell
superficial.
Tabla 4 Escalas de dureza Rockwell superficial
Fuerza Fuerza
Escala Rockwell
Tipo de Indentador
Símbolo inicial total o final
superficial
Campo de aplicación
y escala (Dimensiones de bolilla o
N (Kgf) N (Kgf)
diamante
15N Cono diamante 29.42 (3) 147.1 (15)
30N Cono diamante 29.42 (3) 294.2 (30)
37
Barrancabermeja”
Similar a las escalas A, C y D,
45N Cono diamante 29.42 (3) 441.3 (45) pero para materiales o galgas
finas
Bolilla –
15T 29.42 (3) 147.1 (15)
1.588mm(1/16In)
Similar a las escalas B, F y G,
Bolilla –
30T 29.42 (3) 294.2 (30) pero para materiales o galgas
1.588mm(1/16In)
finas.
Bolilla –
45T 29.42 (3) 441.3 (45)
1.588mm(1/16In)
Bolilla –
15W 29.42 (3) 147.1 (15)
1.588mm(1/16In)
Bolilla –
30W 29.42 (3) 294.2 (30)
1.588mm(1/16In)
Bolilla –
45W 29.42 (3) 441.3 (45)
1.588mm(1/16In)
15X Bolilla – 6.350mm (1/4In) 29.42 (3) 147.1 (15) Materiales muy suaves
30X Bolilla – 6.350mm (1/4In) 29.42 (3) 294.2 (30)
45X Bolilla – 6.350mm (1/4In) 29.42 (3) 441.3 (45)
15Y Bolilla – 12.70mm (1/2In) 29.42 (3) 147.1 (15)
30Y Bolilla – 12.70mm (1/2In) 29.42 (3) 294.2 (30)
45Y Bolilla – 12.70mm (1/2In) 29.42 (3) 441.3 (45)
Ilustración 15 Comparación improntas que resultan de los ensayos Brinell, Rockwell estandar y Rockwell
superficial
38
Barrancabermeja”
El ciclo de medición en un ensayo de dureza Rockwell, se puede dividir en 8 pasos, como
se muestra en la ilustración 16. La velocidad de ejecución de cada uno de ellos tiene
influencia sobre el valor de dureza que se obtiene. A continuación, se indica para cada
paso el factor que afecta la medición:
1. Velocidad del indentador en el punto de contacto con el material que se ensaya.
2. Velocidad de aplicación de la fuerza inicial.
3. Tiempo de permanencia de la fuerza inicial. Es el tiempo que la fuerza inicial
permanece a valor constante antes de que la línea base de referencia de la
indentación sea tomada.
4. Velocidad de aplicación de la carga adicional.
5. Tiempo de permanencia de la carga total. Es el tiempo que permanece toda la
carga aplicada sobre el material que se ensaya.
6. Velocidad con que se retira la carga adicional.
7. Tiempo de recuperación elástica del material. Es el tiempo que existe entre que se
retira la carga adicional y se mide la profundidad de indentación.
8. Velocidad con que se retira la carga inicial.
Los efectos de cada uno de los pasos sobre el valor de dureza que se obtiene pueden ser
incluidos en dos grandes grupos:
39
Barrancabermeja”
1) Efectos de la velocidad del indentador o velocidad de crecimiento de las fuerzas.
En este grupo se encuentran los pasos 1, 2, 4, 6 y 8.
2) Efectos del tiempo de permanencia. Que agrupa los efectos de la duración de los
pasos 3, 5 y 7.
Salvo el paso ocho que no tiene influencia alguna, las variaciones en los tiempos de los
pasos del primer grupo influyen sobre el valor de dureza que se obtiene, en particular el
cuarto paso. Los efectos en este caso se deben a la sensibilidad del material, a la
velocidad del indentador o a efectos dinámicos en el indentador tales como sobrecargas
o vibraciones producto de los cambios extremadamente rápidos en la fuerza.
Los efectos de los pasos en el segundo grupo se deben al efecto creep y la recuperación
elástica del material que se ensaya, que ocurren en los periodos en los que la fuerza es
constante. Los efectos de los tiempos de permanencia de los pasos 3, 5 y 7 son más
influyentes en valor de dureza obtenido que lo efectos asociados a la velocidad de
crecimiento de las fuerzas, siempre y cuando esta última no sea exageradamente alta.
40
Barrancabermeja”
Ilustración 16 Ciclo de medición de dureza Rockwell en ocho pasos
Ensayo de dureza Brinell. El ensayo de dureza Brinell consiste en presionar la superficie
del material a ensayar con una bolilla de acero muy duro o carburo de tungsteno,
produciéndose la impresión de un casquete esférico correspondiente a la porción de la
esfera que penetra, observe la Ec. 2 .
El valor de dureza, número de Brinell HB, resulta de dividir la carga aplicada P por la
superficie del casquete, por lo que:
41
Barrancabermeja”
Ec. ( 2 )
𝑃 𝐾𝑔
𝐻𝐵 = [ ]
𝜋𝐷𝐻 𝑚𝑚2
La profundidad h del casquete impreso se mide directamente en la máquina, mientras la
carga se mantiene aplicada de modo de asegurar un buen contacto entre la bolilla y el
material.
Otra manera de determinar el número HB es partiendo del diámetro d dé la impresión, lo
cual tiene la ventaja de que se pueden efectuar tantas mediciones como se estimen
necesarias y en microscopios o aparatos especialmente diseñados para tal fin. En
este caso el valor del diámetro dé la impresión resultará del promedio de dos lecturas
realizadas a 90º entre sí. Considerando que:
Ec. ( 3 )
𝐷 𝐷 𝐷 2 𝑑 2
ℎ= −∝ = − √( ) − ( )
2 2 2 2
Remplazando la Ec. 3 en la Ec. 2 se obtiene una expresión para el número de Brinell
en función del diámetro de la huella:
Ec. ( 4 )
2𝑝
𝐻𝑁 =
𝜋𝐷(𝐷 − √𝐷 2 − 𝑑2 )
En la práctica el número de Brinell se puede tomar directamente de una tabla ingresando con el
valor del diámetro de la impronta.
En algunos materiales la penetración de la bolilla origina una caracterización, observe
ilustración. 17 (a) y en otros una depresión, observe ilustración 17 (b). En estos casos, los
valores obtenidos a partir de la medición de h no coinciden con los obtenidos en función de d,
42
Barrancabermeja”
ya que la profundidad h medida no corresponde al casquete cuyo diámetro es d, sino al de
diámetro d1, cuya determinación exacta en forma práctica es dificultosa.
Por todo esto, se ha generalizado la determinación de HB a partir de d, ya que ofrece mayor
seguridad de una determinación correcta, ya sea en la determinación de h o en la de d, se
requiere una precisión mínima de 0,01mm.
Ilustración 17 Esquema básico de un ensayo de dureza Brinell
Puede resultar conveniente obtener el valor de dureza a partir de la penetración h medida
durante el ensayo y luego comparar este valor con el que resulta de las mediciones de d.
En caso que los resultados sean muy disímiles, el operador deberá decidir acerca de cuál
método es el que el arroja el resultado más exacto, en base a su experiencia y al
conocimiento del equipamiento utilizado.
Algunos durómetros modernos están dotados de sistemas electrónicos encargados de
producir la indentación y determinar el valor de dureza automáticamente. Estos sistemas
43
Barrancabermeja”
proveen el valor de dureza en forma directa, sin necesidad de realizar mediciones ni
utilizar tablas. La determinación automática de la dureza se puede hacer de dos maneras:
a través de sensores electrónicos que miden directamente la profundidad de penetración
h, o bien mediante la determinación de las dimensiones de la huella a través de un
microscopio de 20x o 40x incorporado en el aparato.
Estos sistemas automáticos permiten ciclos de medición muy rápidos, lo que los hace
aptos para formar parte de una línea de producción en la que se requiere medir dureza en
un alto número de piezas.
Ilustración 18 Durómetro Brinell portátil y automático respectivamente
Teniendo en cuenta que los indentadores pueden sufrir deformaciones cuando se
ensayan piezas de dureza considerable, los valores de dureza obtenidos en ensayos
44
Barrancabermeja”
distintos solo son comparables cuando las geometrías de las impresiones son
geométricamente semejantes.
Esto se cumple cuando el ángulo alfa del casquete es el mismo en todos los casos,
observe ilustración 17. Geométricamente la condición de comparación resulta de:
Ec. ( 5 )
∝ 𝑑
sin ( ) = = 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒
2 𝐷
De esta condición, se desprende que para una misma bolilla, empleada en distintos
metales, es necesario variar la carga hasta encontrar el diámetro d que satisfaga la

𝑑
relación 𝐷.
Si se realizan dos o más experiencias sobre un mismo material, pero con cargas y bolillas
distintas, imponiendo la condición de semejanza y considerando que los valores de dureza
deben ser iguales, es posible encontrar una relación entre las cargas e indentadores que
𝑑
remplace a la constante .
𝐷
Si sobre un mismo material se realizan dos ensayos en distintas condiciones (cargas e
indentadores diferentes) se obtendrán improntas diferentes, pero ambos valores de
dureza deben ser iguales, por lo que:
Ec. ( 6 )
2𝑝1 2𝑝2
𝐻𝐵1 = = 𝐻𝐵2 =
𝜋𝐷1(𝐷1 − √𝐷12 − 𝑑12 ) 𝜋𝐷2(𝐷2 − √𝐷22 − 𝑑22 )
∝ 𝑑1 𝑑2
Si se cumple la semejanza geométrica, entonces sin( 2 ) = 𝐷1
= 𝐷2 de donde:
45
Barrancabermeja”
Ec. ( 7 )
∝
𝑑1 = 𝐷1 sin( )
2
Ec. ( 8 )
∝
𝑑2 = 𝐷2 sin( )
2
Remplazando las ecuaciones Ec. (7) y Ec. (8) en Ec. (6) y operando queda:
Ec. ( 9 )
𝑝1 𝑝2 𝑝1 𝑝2
= = 2
=
∝ 2 ∝ 2 𝐷1 𝐷22
𝐷12 (1 − (√(sin 2 ) ) 𝐷22 (1 − (√(sin 2 ) )
En forma general:
Ec. ( 10 )
𝑝
= 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 = 𝐶
𝐷2
La constante de ensayo C debe ser utilizada teniendo presente los límites en los cuales
la deformación en la bolilla, por acción de la carga, no influye en los resultados. En este
sentido se ha determinado, por ejemplo, que para diámetros de impresiones d inferiores
a 0,25mm con bolillas de 10mm y una carga de 3000kg, los valores de dureza obtenidos
no son exactos por la deformación en la misma. En forma práctica, se ha determinado que
una impronta nítida es aquella que guarda la siguiente relación:
Ec. ( 11 )
𝑑
0.25 < < 0.5𝐷 𝑒𝑛 𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 𝐷 = 0.375𝐷
𝐷
De acuerdo a esto las normas fijan el valor de la constante de ensayo C. En la tabla 5, se
muestra el valor de C para diferentes durezas según la norma ASTM E10.
Tabla 5 Valores de C según los criterios de la norma ASTM E10
Dureza Brinell mayor de 160 C=30

Dureza Brinell entre 81 y 160 C=10
Dureza Brinell entre 26 y 80 C=5
Para metales muy blandos C=2.5, 1.25 y 1
46
Barrancabermeja”
Fuente: Standard American Society for Testing and Materials ASTM E10.
Como indentador normal del método Brinell, puede considerarse la bolilla de 10mm de
acero muy duro HB=630 pudiendo emplearse, en probetas de menor espesor,
indentadores de 5 y 2,5mm, aceptándose en cualquier caso una tolerancia de ±0,005D.
También se emplean indentadores de 1,25 y 0,625mm de carburo de tungsteno que
permiten ensayar materiales más duros, aunque los ensayos no son comparables con los
realizados con los otros tipos de bolillas.
Existen diversos criterios para determinar la bolilla a utilizar en un ensayo. La norma ASTM
E10 indica que no debe ser menor de 10 veces la profundidad de penetración. La norma
ASTM E10, especifica la dureza mínima requerida para satisfacer la condición e<10h para
un espesor de probeta determinado y distintas condiciones de carga, como se muestra en
la tabla 6.
Tabla 6 Relaciones entre dureza, espesor de la probeta y carga a aplicar
Espesor Dureza Brinell mínima para la cual un ensayo Brinell

de la puede ofrecer seguridad
probeta e Carga de Carga de Carga de 3000
[pulgada] 500Kg 1500Kg Kg
1/16 100 301 602
1/8 50 150 301
3/16 33 100 201
1/4 25 75 150
5/16 20 60 120
3/8 17 50 100
47
Barrancabermeja”
Fuente: Standard American Society for Testing and Materials ASTM E10
En la tabla 7, se expresa un criterio algo más práctico, que permite seleccionar el diámetro
de la bolilla en función del espesor de la probeta.
Tabla 7 Criterio para seleccionar el diámetro del penetrador
Espesor de la probeta e [mm] e˃6 3<e<6 e<3

Diámetro de la bolilla D [mm] 10 5 2,5
De acuerdo a las normas ASTM E10, las cargas estándar son las de 3000, 1500 y 500kg,
por lo que considerando que el indentador normal es el de 10mm, la relación
0,25D<d<0,5D se cumple para metales cuya dureza Brinell se encuentra comprendida
entre los valores indicados en la tabla 8.
Tabla 8 Valores de C según los criterios de la norma ASTM E10
Carga 3000Kg para durezas de 160 a

600
Bolilla ɸ 10mm
Carga 1500Kg para durezas de 80 a 300
Carga 500Kg para durezas de 26 a 100
Por otra parte, de acuerdo con los distintos diámetros de los indentadores y constantes
de ensayo, tomadas en base a la naturaleza del material, se han confeccionado tablas
como la tabla 9 que permite conocer directamente la carga a emplear para cada material
y espesor de probeta.
Tabla 9 Fuente: Standard American Society for Testing and Materials ASTM E10
Materiales, Constantes de Ensayo y Cargas [Kg]

Diámetro de la bolilla Aleaciones
[mm] Aceros y Cobre y Plomo, estaño y
de Cu y Al
fundición C=30 aluminio C=5 aleaciones C=2,5
C=10
10 3000 1000 500 250
48
Barrancabermeja”
5 750 250 125 62,5
2,5 187,5 62,5 31,2 15,6
1,25 46,9 15,6 7,81 3,91
0,625 11,7 3,91 1,953 0,977
En ensayos normales, la carga máxima se alcanza en un lapso de 15 segundos y se
mantiene, al menos, durante otros 15 segundos para aceros y 30 segundos para metales
más dúctiles. Sin embargo, a menudo la carga máxima se retiene durante un intervalo de
30 segundos para los metales ferrosos y un intervalo de 60 segundos para los otros
metales.
Los aparatos de ciclo automático permiten realizar ensayos a alta velocidad, por lo que el
tiempo de transición de la carga y el tiempo en que se retiene la misma pueden ser mucho
menores a los mencionados.
Sin embargo, estos tiempos tienen influencia en el valor de dureza obtenido. Si la
velocidad de aplicación de la carga es muy alta, es decir el tiempo de crecimiento de la
carga es muy corto, se puede producir una sobrecarga (la carga sobrepasa el valor de
ensayo antes de estabilizarse) que producirá una huella de mayor diámetro.
Por otro lado, si el tiempo que se retiene la carga es insuficiente para que el material
complete el flujo plástico, el tamaño de la huella será menor. En este sentido se ha
observado que para la mayoría de los materiales el flujo plástico es rápido en los primeros
30 segundos, siendo mucho más lento en el intervalo de 30 a 120 segundos.
49
Barrancabermeja”
A partir de ello, la indicación del valor de dureza Brinell debe ir acompañado de la
indicación de las condiciones de ensayo tales como diámetro del indentador, carga
aplicada y tiempo de aplicación, así de la siguiente manera:
HB = dureza Brinell
Parametro1 = diámetro de la bolilla D [mm]
HB param1/param2/param3
Parametro2 = carga aplicada P [Kg]
Parametro3 = tiempo de aplicación de la carga [s]
Para distinguir los ensayos que utilizan indentador de acero de los que utilizan el
indentador de carburo de tungsteno se suele indicar con HBS a los primeros y con HBW
a los segundos.
En algunos casos, es posible correlacionar el valor de dureza del material con el valor de
resistencia estática del material. Así por ejemplo, para aceros ordinarios recocidos y con
menos de 0,8% de carbono se tiene:
Ec. ( 12 )
𝐾𝐺
𝜎𝐸𝑇 = 0.346𝐻𝐵 [ ]
𝑚𝑚2
Para aceros al cromo-níquel y algunas aleaciones de aluminio se adoptan valores entre
0,34 y 0,35; para fundición gris 0,1HB.
Es importante notar que la estimación del valor de resistencia a la tracción a través de la
Ec.12 debe ser considerada como una primera aproximación y no debe ser tomado como
un valor confiable si no se conoce de antemano y empíricamente que dicha relación se
50
Barrancabermeja”
cumple para el material y las partes ensayadas. Cualquier irregularidad superficial, tal
como endurecimiento localizado por deformación, tratamiento superficial, etc., puede
causar una estimación errónea de la resistencia a la tracción.
El alcance y aplicabilidad del método para materiales cuya dureza Brinell es superior a los
400 se recomienda utilizar indentadores duros (de carburos metálicos). A partir de estos
valores de dureza la deformación en el indentador comienza a ser importante, y esta debe
ser menor de ±0,005D. Por esta razón, el empleo de este método está limitado a una
dureza máxima de HB=600.
De esta manera, se puede decir que a partir de los 400 Brinell es recomendable determinar
la dureza a través de métodos como el Rockwell o Vickers.
Por último, es claro que el método no es aplicable a piezas de espesor delgado ya que la
penetración usual puede ser mayor que dicho espesor. Tampoco es aplicable a superficies
cementadas, nitruradas, o recubiertas ya que la profundidad de penetración puede ser
mayor al espesor que alcanza el tratamiento en la superficie.
Es un método conveniente en materiales poco homogéneos, tales como las fundiciones
materiales de grano grueso y piezas forjadas, debido a que el tamaño de la impronta
permite obtener un mejor promedio de la dureza en la zona. Además, si se utiliza la
profundidad h de la impronta para la determinación de la dureza, la superficie a ensayar
no requiere demasiada preparación. Como regla general: cuanto mayor es la huella menor
es el requerimiento de preparación superficial.
51
Barrancabermeja”
Ensayo de dureza Vickers. La determinación de la dureza Vickers es similar a la Brinell
ya que se obtiene del cociente de la carga aplicada por la superficie de la impronta.
Sin embargo, en este caso se utiliza una carga pequeña y el indentador es un diamante
en forma de pirámide. De esta manera, el valor de dureza Vickers resulta:
Ec. ( 13 )
𝑝 136
𝐻𝑉 = 2
2 sin ( )
8𝑖 2
𝑑
Dado que de 𝐼 2 = se puede obtener una expresión en función de la diagonal d, la cual
2
resulta:
Ec. ( 14 )
1.854𝑝
𝐻𝑉 =
𝑑2
También es posible expresar el número Vickers en función de la profundidad de
penetración h de la siguiente manera:
Ec. ( 15 )
𝑝
𝐻𝑉 =
136 √ 136 2
4ℎ2 tan ( ) 1 + (tan )
2 2
Ya sea en la determinación de d o h se requiere una exactitud de 0,001mm y el valor de
d resultará del promedio de ambas diagonales.
Las cargas pueden variar de 1 a 100kg según el espesor y tipo de material. En general
las máquinas estándar proveen cargas de 1, 2.5, 5, 10, 20, 30, 50, 100 y 120kg de las
cuales las de 30 y 50kg son las más usadas. De esta manera, para indicar las condiciones
52
Barrancabermeja”
de ensayo solo es necesario indicar la carga, así HV30 significa dureza Vickers con una
carga de 30kg.
Al compararse la dureza Vickers de la Brinell son coincidentes sus números ya que el
ángulo del indentador Vickers se adoptó de tal manera que esto sea verídico.
Para relacionar el método Vickers con el Brinell es necesario considerar la condición de
semejanza y los límites a partir de los cuales la bolilla no experimenta deformaciones y se
obtienen impresiones nítidas, Ec. 11. De esta manera resulta una impronta en el que las
tangentes a la bola forman un ángulo de 136º, que resulta el ángulo adoptado para la
construcción del indentador piramidal, observe ilustración 19.
Ilustración 19 Angulo de las tangentes a la bola
Sin embargo, la coincidencia entre los valores de dureza que arrojan ambos métodos solo
se cumple hasta aproximadamente 350 unidades como se ve en tabla 10 y 11. Esto se
53
Barrancabermeja”
debe a que para valores mayores la deformación que sufre la bolilla utilizada en el ensayo
Brinell modifica en parte el valor de dureza obtenido. De aquí se desprende que el ensayo
Vickers es más exacto, debido a la menor deformación del indentador, para durezas que
sobrepasan los 500 Brinell.
Tabla 10 Tabla comparativa de durezas Vickers y Brinell
Dureza
Dureza Dureza Rockwell Dureza Dureza Dureza
Rockwell
Brinell HB Vickers HV Brinell HB Brinell HB
HRB HRC HRB HRC
80 36.4 80 359 37.0 360
85 42.4 85 368 38.30 370
90 47.4 90 376 38.9 380
95 52.0 95 385 39.8 390
100 56.4 100 392 40.7 392
105 60 105 400 41,5 410
110 63,4 110 408 42,4 420
115 66,4 115 415 43,2 430
120 69,4 120 423 44 440
125 72 125 430 44,8 450
130 74,4 130 45,5 460
135 76,4 135 46,3 470
140 78,4 140 47 480
145 80,4 145 47,7 490
150 82,2 150 48,8 500
155 83,8 155 49 510
160 85,4 160 49,8 520
165 86,8 165 50,3 530
170 88,2 170 50,9 540
175 89,6 175 51,5 550
Tabla 11 Fuente: Gonzales Arias. Ay Palazon, A. C. A. (1973). Ensayos Industriales. Laboratorio de dureza.
Apuntes de dureza
Dureza Rockwell Dureza Dureza Rockwell

Dureza Dureza Dureza
Vickers
Brinell HB HRB HRC Brinell HB HRB HRC Brinell HB
HV
180 90,8 180 52,1 560
54
Barrancabermeja”
185 91,8 185 52,7 570
190 93 190 53,3 580
195 94 195 53,8 590
200 95 200 54,4 600
205 95,8 205 54,9 610
210 96,6 210 55,4 620
215 97,6 215 55,9 630
220 98,2 220 56,4 640
225 99 225 56,9 650
230 19,2 230 57,4 660
235 20,2 235 57,9 670
240 21,2 240 58,4 680
245 22,1 245 58,9 690
250 23 250 59,3 700
255 23,8 255 60,2 720
260 24,6 260 61,1 740
265 25,4 265 61,9 760
270 26,2 270 62,7 780
275 26,9 275 63,5 800
280 27,6 280 64,3 820
285 28,3 285 65 840
290 29 290 65,7 860
295 29,6 295 66,3 880
300 30 300 66,9 900
310 31,5 310
320 32,7 320
330 33,9 330 67,5 920
340 34,9 340 68 940
350 35 350
55
Barrancabermeja”
CAPITULO III
3. METODOLOGÍA
56
Barrancabermeja”
En la ilustración 20, se establece el diagrama de flujo de las etapas y actividades
metodológicas que se llevaron a cabo en la realización del presente proyecto de
investigación.
Ilustración 20 Diagrama metodológico
Recopilacion de informacion
Etapa 1. Adquisición del Durómetro

Actividad 1. Revisión de cotizaciones. Actividad 2. Gestión de compra.
Etapa 2. Instalación del Durómetro

Actividad 3. Construcción mesón de trabajo. Actividad 4. Instalación del equipo.
Etapa 3. Puesta a punto del Durómetro

Actividad 4. Montaje de pesas Actividad 6. Análisis de
Actividad 5. Prueba de inicio
y accesorios. resultados.
Etapa 4. Establecimiento y mejora del manual de operaciones del Durómetro

Actividad 7. Traducción manual de operaciones Actividad 8. Mejora y complementación del
de fábrica. manual de operaciones de fábrica.
Etapa 5. Resultados de la investigación

Actividad 9. Informe final.
3.1. RECOPILACIÓN BIBLIOGRÁFICA
57
Barrancabermeja”
Se recopilo información de diversas fuentes tales como libros de resistencia de
materiales, artículos encaminados a implementación de dureza, tesis de grado, tesis
doctorales y diversas páginas web, en las cuales se fundamentaron los diferentes
conceptos técnicos necesarios, variables, aplicaciones, manuales de fábrica.
Para la ampliación de dichas tesis de grado a nivel local, se recurrió a la fuente de
información de la biblioteca de la Universidad Industrial de Santander UIS, en la cual se
obtuvo la posibilidad de analizar algunas tesis de grado relacionadas con el tema en
profundización.
3.2. ADQUISICIÓN DEL DURÓMETRO
3.2.1. ACTIVIDAD 1. REVISIÓN DE COTIZACIONES.
El proceso de cotización se realizó teniendo en cuenta proveedores de equipos de esta
magnitud, que cumpliera con los requisitos establecido para la implementación de ensayo
de dureza en el laboratorio de resistencia de materiales de las unidades tecnológicas de
Santander y que satisficiera las condiciones de entrega, pago y garantía del equipo.
3.2.2. ACTIVIDAD 2. GESTIÓN DE COMPRA.
En la gestión de compra se optó por la empresa ADVANCED INSTRUMENTS LTDA con
sede en la ciudad de Bogotá, dicha empresa fue la intermediaria con TIME GROUP INC.
Fabricante del durómetro de referencia TH722 (Observe ilustración 21) ya que cumplía
con las características necesarias para la implementación del ensayo de dureza en el
Laboratorio de Resistencia de Materiales de las Unidades Tecnológicas de Santander.
Dichas características son: medidor de Brinell, Rockwell y Vickers por indentación,
58
Barrancabermeja”
precarga y carga electrónica, temporización digital, carga de 306,5N a 1839N, compacto
y manejo sencillo.
Al concretarse la compra con ADVANCED INSTRUMENTS y tener orden de compra del
equipo, se encargó de realizar el proceso de importación desde la ciudad de Beijing, China
hasta la ciudad de Bogotá, Colombia, donde se sometió a certificaciones de calidad tanto
en calibración como en su funcionamiento y componentes físicos.
De igual manera, luego de aplicadas las pruebas de calidad y haberlas cumplido
satisfactoriamente, se inició el proceso de traslado en un guacal especial para su
transporte debido a que el equipo no debe ser sometido a movimientos fuertes que alteren
su calibración y superficies de los accesorios, su destino final fue la ciudad de
Barrancabermeja, Colombia a las instalaciones del Laboratorio.
Ilustración 21 Durometro TH722
Fuente: Autores.
59
Barrancabermeja”
3.3. INSTALACIÓN DEL DURÓMETRO
3.3.1. ACTIVIDAD 3. CONSTRUCCIÓN MESÓN DE TRABAJO.
A partir de la interpretación de las condiciones, dimensiones e indicaciones de la
zona de trabajo del durómetro establecidas en el manual de operaciones de
fábrica, se debían implementar de la siguiente manera como se observa en la
ilustración 21.
Ilustración 22 Dimensiones apropiadas del mesón de trabajo según manual de fábrica (mm)
Fuente: USAGE Instruction Manual. TH722. Motorized Brinell Rockwell & Vickers
Hardness Tester.
Dichas dimensiones no fueron acatadas debido a que el laboratorio cuenta con un
área mayor para la instalación del equipo en comparación a la especificada en el
manual. Por lo tanto, se analizaron los puntos de vista del ingeniero encargado y
la disposición de espacio para llevar a cabo la construcción del mesón de trabajo
con dimensiones personalizadas, observe ilustración 22 y 23.
60
Barrancabermeja”
El mesón de trabajo fue diseñado previamente en un software de modelamiento
(Solidworks Premium 2010), con la finalidad de realizar un análisis estático del
modelo inicial y a las dimensiones en conjunto con el material de construcción
(concreto) y así evaluar su resistencia ante el peso del durómetro. Dicho análisis,
es descrito con detalle en los anexos 1 y 2.
61
Barrancabermeja”
Ilustración 23 Dimensiones personalizadas mesón de trabajo
Fuente: Solidworks Premium 2010, Autores.
Ilustración 24 Mesón de trabajo.
Fuente: Solidworks Premium 2010, Autores.
Con base en el análisis estático se inició la construcción del mesón de trabajo,
dividida en dos fases:
62
Barrancabermeja”
Fase 1. Inicio de obra. Modelo inicial. Construcción del mesón de trabajo,
utilizando las medidas personalizadas y establecidas a partir del análisis del área
o zona, ilustración 25.
Materiales de construcción
 25 Kg de arena fina y gravilla.
 10 tramos de acero de refuerzo corrugado de ½ in.
 25 Kg de cemento.
 Masilla epoxi.
 Estructura en madera
63
Barrancabermeja”
Ilustración 25 Estructura de madera para la construcción del mesón
Fuente: Autores.
Fase 2. Terminaciones y detalles. La construcción del mesón de trabajo
culmina con la ejecución de los detalles y terminaciones proporcionando estética
al área, apta para la instalación de los equipos, ilustración 26.
Materiales de construcción
 10 Kg Pegalisto.
 3 m Perfil metálico.
 1 caja de Cerámica trafico 4.
 1 Kg Cemento blanco.
64
Barrancabermeja”
Ilustración 26 Mesón en construccion
Fuente: Autores.
Por disposición del rector del colegio donde tiene sede las unidades tecnológicas
de Santander seccional Barrancabermeja no se logra terminar obra civil, ya que
por conflicto de intereses no se nos permitió más el ingreso al laboratorio y
culminar el mesón donde será ubicado el durómetro TH722, se deja a disposición
de la universidad con sede Barrancabermeja los materiales para la culminación del
proyecto.
3.3.2. ACTIVIDAD 4. INSTALACIÓN DEL EQUIPO.
65
Barrancabermeja”
Debido a las decisiones tomadas por parte del rector del colegio donde tiene como
sede las unidades tecnológicas de Santander sede Barrancabermeja se determinó
dejar instalado el durómetro TH722 en su base de transporte y dejar a disposición
del laboratorio de resistencia de materiales de las unidades tecnológicas de
Santander de Bucaramanga para su ubicación final.
Ilustración 27 Durometro TH722
Fuente: Autores.
3.4. PUESTA A PUNTO DEL DURÓMETRO
3.4.1. ACTIVIDAD 5. MONTAJE DE PESAS Y ACCESORIOS.
66
Barrancabermeja”
A partir de los lineamientos del manual de operaciones, capacitación y videos de
fábrica se implementó el montaje de pesas (cargas), (observe ilustración 28) en la
parte posterior del equipo, así como los accesorios (microscopio, lámpara,
objetivos, indentadores y bases de posición del espécimen de material) necesarios
para el ensayo de dureza.
Ilustración 28 montaje de pesas
Fuente: Autores.
67
Barrancabermeja”
El kit de accesorios (figura 36) contiene los elementos enlistados en las tablas 12
y 13, suministradas por el manual de operación de fábrica.
Tabla 12 Maletín accesorios
Fuente: Autores.
Tabla 13 Maletín de accesorios 1
ítem descripción cantidad

attachment box of main apparatus conical angle 120°
1 diamond Rockwell indenter Pyramidal angle 136° diamond 1
Vickers indenter
2 1,588 mm steel ball indenter 1
3 2,5, 5 mm steel ball indenter respectively 1
4 large leveled, medium leveled, test platform respedtively 1
"v" shape test platform standardized Rockwell hardness
5 1
block
6 55-65 HRC, 25-35 HRC, 75-95 HRC 1
standardized Brinell hardness block (200≠50 HB 2,5 / 187,5
7 1
/ 30)
8 standardixed Vickers hardness blocok (450 ≠ 50 HV 30) 1
68
Barrancabermeja”
9 weight 5
10 7 A fuse 2
11 6 V 21CP lamp 2
Fuente: Manual TH722.
Tabla 14 Maletin accesorios 2
item descripción cantidad

attachmet box of surveying microscope (goods supplied
1 1
according to contract) surveying microscope proper
2 15x surveyin micro-eyepiece 1
3 2,5x, 5x objetive 1
4 slinding test platform 1
5 pyramidal, V shaped test platform 1
6 lam shade for external lighting 1
7 lam shade internal lighting 1
8 6V, 5W lamp 4
Fuente: Manual TH722.
3.4.2. ACTIVIDAD 6. PRUEBA DE INICIO.
Se ensayaron patrones certificados según los lineamientos y normas ASTM E10,
E18 y E92 de diferentes tipos de dureza (Brinell, Rockwell y Vickers),
proporcionando tamaño, espesor, indentador y base específicas y requeridas para
estos ensayos. Los accesorios del equipo, contienen un nivelador de gota, utilizado
como primera medida en la prueba de inicio para mayor precisión de lectura. En la
tabla 18, se presenta la información relacionada a dimensiones y condiciones de
ensayo.
69
Barrancabermeja”
Tabla 15 Condiciones de ensayo.
Dimensiones
Carga Dimensión
Patrón Material Dureza Dimensión Espesor
(N) interior
exterior (mm) (mm)
(mm)
acero
1 HBW 980,7 64 60 10
inoxidable
acero
2 HRB 980,7 64 60 10
inoxidable
acero
3 HRC 1471 64 60 10
inoxidable
acero
4 HV 588,4 64 60 10
inoxidable
Fuente: Autores.
Los ensayos de dureza fueron realizados en el laboratorio de resistencia de
materiales de las Unidades Tecnológicas de Santander. Utilizando el durómetro
TH722 TIME GROUP, con cargas establecidas de 980,7N (100Kg), 1471N
(149,94Kg) y 588,4N (60Kg).
3.4.3. ACTIVIDAD 7. ANÁLISIS DE RESULTADOS.
A partir de los datos o lecturas obtenidas de la prueba de inicio en las distintas
escalas de dureza, se realizó la debida comparación con los valores de ensayos
de dureza estándar que especifica la norma ASTM 140_1 y los lineamientos de la
norma ASTM A833. La Comparación, demuestra que el equipo estaba en óptimas
condiciones de operación.
70

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INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA

IMPLEMENTACIÓN DEL ENSAYO DE DUREZA EN EL LABORATORIO DE

RESISTENCIA DE MATERIALES DE LAS UNIDADES TECNOLÓGICAS DE

SANTANDER SEDE BARRANCABERMEJA

VERCKLYMAN LOZANO CARDENAS

CESAR ALFONSO RODRIGUEZ CASTRO

JORGE YESID SILVA BAYONA

UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER

FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES E INGENIERÍAS

IMPLEMENTACIÓN DEL ENSAYO DE DUREZA EN EL LABORATORIO DE

RESISTENCIA DE MATERIALES DE LAS UNIDADES TECNOLÓGICAS DE

SANTANDER SEDE BARRANCABERMEJA

VERCKLYMAN LOZANO CARDENAS

CESAR ALFONSO RODRIGUEZ CASTRO

JORGE YESID SILVA BAYONA

Tesis de grado para optar el título de

M.Sc. Ing. ALDRIN BELISARIO VELOSA PACHECO

UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER

FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES E INGENIERÍAS

En constancia de la realización del proyecto de investigación titulado “Implementación del

ensayo de dureza en el laboratorio de resistencia de materiales de las Unidades

Tecnológicas de Santander sede Barrancabermeja”, y de la presentación y entrega del mismo

ante el Comité de Proyectos de Ingeniería Electromecánica, el __/__/__, como requisito para

optar al título de Ingenieros Electromecánicos, firman a continuación:

Calificador. CALIFICADOR CALIFICADOR

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y JUSTIFICACIÓN

La mecánica de materiales es fundamental en el análisis de las propiedades mecánicas

de diversos materiales de ingeniería. Los ensayos mecánicos permiten la evaluación de

de resistencia, verificar propiedades y establecer el comportamiento de aquellos bajo la

acción de las influencias externas. El factor económico juega un rol de importancia en el

campo de la fabricación en general, imponiendo un perfecto conocimiento de los

calidad y mayor rendimiento.

producción, sin la fundamentación para desarrollar. En muchos casos la selección de

materiales para el diseño de productos se realiza basándose en prácticas improvisadas,

de los materiales, y de esta manera no es posible garantizar el comportamiento mecánico

Dentro de los ensayos mecánicos es importante el de dureza en un punto específico

presentando uno de los métodos clásicos de verificación de propiedades. Los resultados

de este ensayo permiten evidenciar el comportamiento del material a la penetración y

rayado tomando lecturas de dureza con el fin de garantizar confiabilidad en el material

diseñado como materia prima con característica de resistencia óptima en procesos de

diseño y producción industrial.

En las Unidades Tecnológicas de Santander Sede Barrancabermeja el problema de

investigación que se evidencia es la enseñanza de la prueba de dureza en el laboratorio

de resistencia de materiales siendo una problemática de gran magnitud debido a que no

del material, lo que limita al proceso de enseñanza y aprendizaje, a la institución y a los

estudiantes de ingeniería electromecánica demostrar, capacitar, enseñar y conocer de

esta propiedad, lo que conlleva a una preparación incompleta de ingenieros

electromecánicos en el campo de la resistencia de los materiales.

1.2 OBJETIVOS DEL PROYECTO

Implementar el ensayo de dureza en el laboratorio de resistencia de materiales de las

Unidades Tecnológicas de Santander.

 Identificar las características y condiciones técnicas del durómetro óptico TH722

Brinell, Rockwell y Vickers,por medio de la estructuración del manual de

 Instalar un durómetro mediante la interpretación del manual de operaciones y la

 Poner a punto el durómetro mediante la interpretación de la información técnica

relacionada con el equipo.

2.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACION

Los ensayos de materiales son procedimientos normalizados destinados a determinar

ante el Comité de Proyectos de Ingeniería Electromecánica, el //__, como requisito para