1. 1 ENSAYO DE TENSION
1.1 REQUERIMIENTOS PARA PROBETAS DE TENSIÓN.
Las probetas para ensayos de tensión
se hacen en una variedad de formas. La sección
transversal de la probeta es redonda, cuadrada,
o rectangular. Para los metales, si una pieza de
suficiente grueso puede obtenerse de tal manera
que pueda ser fácilmente maquinada, se usa
comúnmente una probeta redonda; para láminas
y placas en almacenamiento usualmente se
emplea una probeta plana. La porción central del
tramo es usualmente de sección menor que los
extremos para provocar que la falla ocurra en
una sección donde los esfuerzos no resulten afectados por los dispositivos de sujeción. La
nomenclatura típica para las probetas de tensión se indica en la Fig. 5.1. El tramo de calibración es
el tramo marcado sobre el cual se toman las mediciones de alargamiento o extensómetro.
Los extremos de las probetas redondas pueden ser simples, cabeceados, o roscados. Los
extremos simples deben ser suficientemente largos para adaptarse a algún tipo de mordazas
cuneiformes.
La relación entre el diámetro o ancho del extremo y el diámetro o ancho de la sección
reducida, es determinada en gran parte por la costumbre, aunque para los materiales quebradizos
es importante tener los extremos suficientemente grandes para evitar la falla debida a la
combinación del esfuerzo axial y los esfuerzos debidos a la acción de las mordazas. El efecto del
cambio de sección sobre la distribución del esfuerzo, es prácticamente inapreciable a distancias
mayores de más o menos uno o dos diámetros desde el cambio.
Para obtener una uniforme
distribución del esfuerzo, a través de las
secciones críticas, la porción reducida de la
pieza frecuentemente se hace con los lados
paralelos a todo su largo, aunque muchos
tipos de probetas se hacen con un desviaje
gradual desde ambos lados de la sección
reducida hasta su tramo central. Las probetas
de algunos materiales, son curvas a lo largo
de toda la porción central de su longitud para
impedir la ruptura en o cerca de las grapas; en esas probetas el esfuerzo no es uniforme sobre la
sección critica; y rodas las dimensiones de la probeta deben normalizarse para obtener resultados
comparables.
Una probeta debe ser simétrica con respecto a un eje longitudinal a toda su longitud, para
evitar la flexión durante la aplicación de la carga. La Fig. 5.2 ilustra los defectos comunes en la
preparación de probetas planas.
El tramo de calibración siempre es un poco menor que la distancia entre las cabeceras,
pero la práctica con respecto a la relación entre estos dos tramos no es uniforme. Si se han de
tomar mediciones de extensómetro, se considera deseable que el tramo de calibración sea más

2. corto que la distancia entre las cabeceras; cuando menos el equivalente a dos veces el diámetro
de la probeta. Los puntos extremos del tramo calibrado deben ser equidistantes del centro del
tramo de la sección reducida.
El porcentaje de alargamiento de una probeta de metal dúctil de diámetro dado, depende
del tramo de calibración a lo largo del cual se toman las mediciones. Se ha establecido por medio
de muchos ensayos que el alargamiento es prácticamente constante para piezas de varios
tamaños, si las piezas son geométricamente similares. Para las probetas cilíndricas de metales
dúctiles, la ASTM (ASTM E 8) exige un tramo de calibración de cuatro veces el diámetro. Para las
probetas mayores de metal ferroso, varías especificaciones de la ASTM (ASTM A 7, A 15) utilizan
algún tramo de calibración y algún grueso o diámetro como base; y el efecto de los diferentes
gruesos o diámetros se toma en cuenta por medio de deducciones del alargamiento permisible, de
acuerdo con una regla estipulada.
La probeta de tensión redonda para
metales dúctiles ASTM Estándar mostrada
en la Fig. 5.3a frecuentemente se hace de
0.505 plg de diámetro para tener un área
seccional exactamente de 0.200 plg 2.
Pueden utilizarse probetas más pequeñas,
siempre y cuando el tramo de calibración
sea de cuatro veces el diámetro de la
probeta. Si se hace un adelgazamiento, la
diferencia de diámetro entre los extremos y
el centro del tramo de calibración, no debe
exceder de 1 % aproximadamente. Las
probetas tomadas de placa y secciones
planas se muestran en las Figs. 5.3b y
5.3c. Las ligeras variantes de estos tipos de
probetas pueden encontrarse en varias
especificaciones particulares.
La forma de la probeta ASTM
Estándar para el hierro fundido se muestra
en la Fig. 5.4. se usan tres tamaños, cuyas
principales dimensiones ,se muestran en la
figura.
La probeta ASTM Estándar para
matrices metálicas fundidas es de 0.25 plg de diámetro y lleva una barra de' 3 plg de radio y un
tramo de calibración de 2 plg. Por lo demás, es semejante a la probeta mostrada en la Fig. 5.3a.
Las probetas provenientes de barras, varillas o alambres, usualmente tienen el área seccional
completa del producto que representan. Cuando resulta práctico, el tramo de calibración debe
tener cuatro veces el diámetro de la probeta, aunque para tamaños de % plg y menores, se usa
frecuentemente un tramo de calibración de 10 plg. Los ensayos de tensíón de cable de alambre se
realizan sobre tramos cortados de cable comercial. Los extremos se sujetan en moldes especiales
rellenados con cine, que haya sido vertido en estado de derretimiento alrededor de los extremos
aplanados del cable.

3. La probeta para ensayo de tensión ASTM Estándar para madera se muestra en la Fig. 5.5. Las
probetas de mortero de cemento Portland para ensayos de tensión, según las normas ASTM, se
muestran en la Fig. 5.6. La forma de una probeta que se usa para materiales eléctricos aislantes
moldeados, se muestra en la Fig. 5.7 (ASTM D 651).
1.2 DISPOSITIVOS DE MONTAJE
La función de los dispositivos de montaje es transmitir la carga desde los puentes de la
máquina de ensaye hasta la probeta. El requerimiento esencial del dispositivo de montaje es que la
carga sea transmitida axialmente a la probeta; esto implica que los centros de acción de las
mordazas estén alineados al principio y durante el progreso del ensayo, y que no se introduzca
ninguna flexión o torsión por la acción, o una falla en la acción de las mordazas. Además, por
supuesto, el dispositivo debe estar adecuadamente diseñado para soportar las cargas y no debe
aflojarse durante un ensayo.

4. Las mordazas, ilustradas en la Fig. 5.8, son un tipo común de dispositivo de montaje.
Resultan satisfactorias para ensayos comerciales de probetas de metal dúctil de longitud
adecuada, porque una ligera flexión o torsión no parece afectar la resistencia y el alargamiento de
los materiales dúctiles. No puede hacerse ningún ajuste para impedir la flexión al usar mordazas
de esta clase. Las mordazas del tipo de cuña son usualmente satisfactorias para usarse con
materiales quebradizos, porque la acción presionante de las mordazas tiende a causar la falla en o
cerca de las mordazas. Las caras de las mordazas que tocan la probeta se hacen ásperas o
estriadas para reducir el deslizamiento; para las probetas planas las caras de las mordazas son
también planas, y para las probetas cilíndricas, las mordazas llevan una ranura en V do tamaño
adecuado. El ajuste se hace por medio de tablillas o alineadores, de modo que el eje de la probeta
coincida con el centro de los puentes de la máquina de ensaye y las mordazas queden
apropiadamente ubicarlas en la cabecera. Las posiciones correctas e incorrectas de los
sujetadores se ilustran en la Fig. 5.9.
Un dibujo esquemático de un dispositivo que utiliza cojinetes esféricamente asentados en
los cabezales de la máquina de ensaye, se muestra en la Fig. 5.10 (ASTM E B). Un dispositivo
para sujetar adecuadamente probetas delgadas de lámina metálica y alambre se ilustra en la Fig.
5.11. Un dispositivo para ensayar alambre se muestra en la Fig. 5.12.

5. El tipo de sujetador usado para ensayos de briquetas de mortero se muestra en la Fig.
5.13. Un tipo común de molde para cable de alambre se muestra en la Fig. 5.14.
Para ensayar probetas prismáticas de concreto, se pegan placas rígidas de acero a los
extremos usando un cemento epóxico. Entonces se aplican cargas tensivas a varillas axiales de
acero esféricamente asentadas, conectadas a las placas extremales. Como el cemento epóxico es
más fuerte que el concreto, la falla siempre ocurre en el concreto.
Otro tipo de ensayo para determinar la resistencia a la tensión del concreto, es un ensayo de
tensión por hendido comprendido en la ASTM C 496-62T. como se muestra en la Fig. 5.15 utiliza
un cilindro normal de 6” por 12”el cual se carga en compresión a lo largo de las líneas axiales con
una separación de 180 °. La resistencia a la tensión por hendido se computa de α=2P/πld.
α=resistencia a la tensión por hendido, lb/plg 2
P=carga máxima aplicada, lb
l= longiud, plg.
d=diámetro, plg.
1.3 REALIZACION DEL ENSAYO.
En el ensayo comercial de tensión de los metales, las propiedades usualmente
determinadas son la resistencia a la cedencia, la resistencia a la tensión, la ductilidad y el tipo de la
fractura. Para material quebradizo, solamente la resistencia a la tensión y el carácter de la fractura
se determinan comúnmente. En ensayos más completos, como en una gran parte de la labor de
investigación las determinaciones de las relaciones entre esfuerzo y deformación, el modulo de
elasticidad y otras propiedades mecánicas, se incluyen.

6. Previamente a la aplicación de cargas a una probeta, sus dimensiones se miden.
Ocasionalmente, se puede requerir el peso unitario, requiriendo determinaciones de peso y
volumen. Las mediciones lineales se hacen con báscula, separadores y escala, o micrómetros,
dependiendo de la dimensión a determinar y la precisión a alcanzar. En el caso más simple,
solamente el diámetro o el ancho y el grueso de la sección crítica se miden. Las dimensiones
seccionales transversales de las probetas metálicas deben ordinariamente tomarse con una
precisión de aproximadamente 0.5%. Excepto para diámetros pequeños y láminas delgadas, las
mediciones hasta 0.001 plg satisfacen este requerimiento. En las probetas cilíndricas, las
mediciones deben hacerse sobre dos diámetros cuando menos, mutuamente perpendiculares.
Sobre probetas de metal dúctil-de tamaño ordinario, esto se hace con un punzón de
centros; pero sobre láminas delgadas, o material quebradizo, deben usarse rayas finas. En
cualquier caso, las marcas deben ser muy ligeras para no dañar el metal, influyendo así en la
ruptura. Cuando se usa un tramo de calibración de 8 plg en probetas de acero, las marcas se
hacen con 1 plg de separación.
Antes de usar una máquina de ensaye por primera vez, el operador debe familiarizarse
con la máquina, sus controles, sus velocidades, la acción del mecanismo de carga y el valor de las
graduaciones del indicador de carga. Antes de poner una probeta en una máquina debe
comprobarse que el dispositivo de carga de la máquina dé la indicación de carga cero y se hagan
los ajustes si fuere necesario.
Cuando se coloca una probeta en una máquina, el dispositivo de sujeción debe revisarse
para cerciorarse de que funcione debidamente. Si se usan topes o guarniciones para impedir que
las mordazas se boten de los dados al ocurrir una falla súbita, los topes deben fijarse en posición.
La probeta debe colocarse de tal manera que resulte conveniente para hacer observaciones en las
líneas de calibración.
Si se ha de utilizar un extensómetro, el valor de las divisiones del indicador y la relación de
multiplicación deben determinarse-entes de colocar el extensómetro sobre la probeta. Debe
colocársele centralmente sobre la probeta y alinearse debidamente. Cuando se usan
extensómetros del tipo de collares, el eje de la probeta y el del extensómetro deben hacerse
coincidir. Después de sujetársele en posición, la barra espaciadora (en caso de existir) se retira y
los ajustes se revisan. Frecuentemente una pequeña carga inicial se coloca sobre la probeta, antes
de poner el extensómetro en posición de cero,
La velocidad del ensaye no debe ser mayor que aquella a la cual las lecturas de carga y
otras pueden tomarse con el grado de exactitud deseado, y si la velocidad de ensaye ejerce una
influencia apreciable sobre las propiedades del material, el ritmo de deformación de la pieza de
ensayo debe quedar dentro de límites definidos, aunque los estudios han indicado que pueden ser
razonablemente amplios.

7. Varios requerimientos de la ASTM sobre las velocidades de ensaye, se muestran como
una guía general en la Tabla 5.1.
MAXIMA VELOCIDAD DEL
PUENTE plg/min
REFERENCIA VELOCIDAD
MATERIAL DE ENSAYE A LA
DE LA ASTM Y CARGA
A LA CEDENCIA RESISTENCIA
ULTIMA
Tramo de Máximo de
MATERIALES E8 calibracion de 100
Tramo de
MECALICOS 0.5 por plg. kips/plg2 a
calibracion de
PRODUCTOS DE ACERO A 370 la cedencia.
0.062 por plg.
0.125 sobre 15
A 48
HIERRO FUNDIDO GRIS kips/plg2
Velocidad de viaje especificado
de mordazas cuneiformes de
prspulsión motorizada
PLASTICOS D 638 0.05* 0.20-0.25*
HULE DURO D 530
HULE SUABE 2.9-3.1
D 412
VULCANIZADO 20 +- 1 lb/seg.
MADERA D 143
PARALELAMENTE A LA
0.05
FIBRA
PERPENDICULARMENTE
0.10
A LA FIBRA
BRIQUETAS DE
600 +- 2.5
MORTERO DE C 190
lb/min
CEMENTO
Las velocidades mostradas para probetas metálicas son los valores máximos; las
velocidades pueden ser más bajas y frecuentemente se utilizan. Para ensayos que involucren
determinaciones del punto de cedencia por medio del descenso de la vigueta, la del indicador de
carga, o de separadores, una velocidad de deformación correspondiente a una velocidad de la
cruceta, de aproximadamente 0.05 plg/min, probablemente represente una práctica ordinaria,
aunque en los ensayos de laminación, las velocidades más altas no son raras.
Para ensayos que involucren mediciones extenso métricas la carga se aplica ya sea en
incrementos, y la carga y la deformación se leen al final de cada incremento, o se aplica
continuamente a una velocidad lenta, y la carga y la deformación se observan simultáneamente. El
segundo método se considera preferible.

8. Dentro del rango elástico, por supuesto, la velocidad de carga puede computarse
rápidamente de la velocidad de deformación: Un estudio de la práctica, realizado hace algunos
años, indicó que más de un 50 % de los laboratorios involucrados usaban velocidades de carga
2
dentro de los límites de 10 a 70 kips* /plg por minuto. Algunos usaban velocidades de carga hasta
2 2
de 1 000 kíps /plg por minuto para el acero. Una máxima velocidad de carga de 100 kíps/plg por
minuto ha sido sugerida para determinaciones del punto de cedencia de los materiales metálicos
(ASTM E 8).
Después de que la probeta ha fallado, se le retira de la máquina de ensaye, y si se requieren
valores de alargamiento, los extremos rotos de una probeta se juntan y se mide la distancia entre
los puntos de referencia con una escala o un separador hasta el 0.01 plg más cercano. El diámetro
de la sección más pequeña se puede calibrar preferiblemente con,' un separador micrométrico
equipado con un huso puntiagudo y un yunque o tas, para determinar la reducción del área. Debe
emplearse el mismo grado de precisión que se haya usado para medir el diámetro original.
1.4 OBSERVACIONES DE ENSAYO
La identificación de las marcas y la información similar pertinente se anotan. Las
dimensiones originales y finales, así como las cargas críticas, se registran al observarse. Si las
mediciones extenso métricas se hacen manualmente, se lleva una bitácora de las cargas y las
deformaciones correspondientes.
Algunas máquinas de ensaye están equipadas con un aditamento automático para trazar el
diagrama de esfuerzo y deformación. Se anotan, la característica de la fractura y la presencia de
algunos defectos. También se anotan en las bitácoras las condiciones del ensayo, particularmente
el tipo del equipo usado y la rapidez del ensaye:
Las deformaciones, esfuerzos, porcentaje de elongación y reducción del área se calculan
sobre la base de las dimensiones originales. Una bitácora y un diagrama esfuerzo-deformación
preparadas con ellos, se muestran en la Fig. 5.17. La bitácora contiene casi toda la información
pertinente de un ensayo de tensión, pero no se supone que sea completa, ya que conceptos tales
como la fecha y los nombres del operador y del registrador, los cuales deben consignarse, no se
incluyen.
LECTURA
ACERO ESFUERZO DEFORMACION LECTURA ESFUERZO DEFORMACION
MATERIAL CARCA lb (1) CARACTULA CARGA lb
SUAVE pl/plg2 plg/plg. ESCALAR, plg. lb/plg2. plg/plg.
plg. (2)
MARCA O NUMERO A618 3410 0.002 4330 0.000125 31800 0.10 40400 0.0125
LONGITUD TOTAL DE LA PROBETA, plg. 18.5 6450 0.004 8200 0.00025 37200 0.20 47300 0.0250
LONGITUD DE CABECERA, plg 11.2 9160 0.006 11640 0.000375 41400 0.30 52600 0.0375
TRAMO DE CALIBRACION, plg. 8.00 12370 0.008 15720 0.000500 47200 0.50 60000 0.0625
DIAMETRO DE LOS EXTREMOS, plg. 1.25 14830 0.010 18860 0.000625 50200 0.70 63800 0.0875
DIAMETRO DE LA SECCION REDUCIDA, plg. 1.001 18200 0.012 22900 0.000750 52200 0.90 66300 0.1125
ALARGAMIENTO EN 8 plg, plg. 2.5 20780 0.014 26400 0.000875 53100 1.10 67500 0.1375
DIAMETRO DE LA SECCION RUPTURADA, plg. 0.613 23640 0.016 30000 0.001000 53400 1.30 67900 0.1625
VELOCIDAD DE LA DEFORMACION DE CEDENCIA 0.05 26370 0.018 33500 0.001125 53500 1.50 68000 0.1875
MAQUINA, plg/min DEPUES DE LA CEDENCIA 0.2 29250 0.02 37200 0.00125 53300 1.70 67700 0.2125
Notas: 31600 0.022 40200 0.001375 53300 1.90 67300 0.2375
(1) Máquina Olsen de 60.000 lb (no 12) 31710 0.023 40300 0.00144 52000 2.10 66100 0.2625
(2) Estensiómetro caratular federal con 31520 0.024 40000 0.00150 38800 2.50 49300 0.3125
miltiplicador de 2 (no 61) 31390 0.030 39900 0.00188 RUPTURA (3)
(3) Fractura de cono y cráter de tres cuartos de 31100 0.040 39500 0.00250
grno fino al centro, sedoso en el borde 31630 0.050 40200 0.00312
Alargamiento en cada pulgada 31650 0.075 40200 0.00469
.20, .22, .25, .35, .78, .27, .23, .20 31700 0.100 40300 0.00625

9. El alargamiento es el aumento en el tramo de calibración original. Tanto el porcentaje de
aumento como el tramo de calibración original se consignan. En los metales dúctiles, si la ruptura
ocurre cerca de un extremo del tramo de calibración, algunos de los efectos del alargamiento o la
estrucción se extenderán más allá del tramo de calibración. De ahí que, cuando la ruptura ocurre
fuera del tercio medio, las especificaciones frecuentemente requerirán un nuevo ensayo o
comprobación, aunque un método aproximado para obtener el alargamiento puede usarse como se
muestra en la Fig. 5.18.
Las fracturas por tensión pueden clasificarse en cuanto a forma, textura, y color. Los tipos
de fractura en lo respectivo a la forma; son simétricos: cono y cráter, planos e irregulares. Varias
descripciones de la textura son: sedosa, grano fino, grano grueso o granular, fibrosa o astillable,
cristalina, vidriosa y mate. Ciertos materiales se identifican efectivamente por sus fracturas. El
acero suave en forma de una probeta cilíndrica normal usualmente presentan un tipo de fractura de
cono y cráter de textura sedosa. El hierro forjado presenta una fractura dentada y fibrosa, mientras
que la fractura típica del hierro fundido es gris, plana y granular.

10. La carga no axial causará tipos
asimétricos. La falta de simetría puede
también ser causada por la heterogeneidad
del material o un defecto o una falla de
alguna clase, tal como la segregación, una
burbuja, o una inclusión de materia extraña,
como la escoria. Sobre la superficie
fracturada del material que haya sido
trabajado en frío o pasea una condición de
esfuerzo interno, debida a ciertos
tratamientos térmicos, frecuentemente
existe una apariencia de rayos o vetas que
irradian de algún punto cercano al centro de la sección; ésta ocasionalmente es denominada
"fractura en estrella". Una descripción de la fractura debe incluirse en cada informe de ensayo, aun
cuando su valor sea incidental para las fracturas normales.
1.5 EFECTO DE LAS VARIABLES IMPORTANTES.
Como se ha señalado repetidamente, las condiciones de ensayo y la condición del material
en el momento del ensayo tienen una influencia muy importante sobre los resultados. Los informes
de las investigaciones para determinar tales efectos comprenden una vasta literatura que cubre
muchos años. Un objeto de muchas de esas investigaciones es evaluar los efectos de las
condiciones de ensayo con la (nueva) mira de elegir un procedimiento normal que arroje resultados
que posean una variabilidad mínima con una fracturación razonable de las condiciones de ensayo;
otro objeto consiste en desarrollar una base para proyectar los resultados de los ensayos
realizados bajo condiciones dadas hacia el comportamiento probable bajo algunas otras
condiciones.
El alargamiento total de un metal dúctil en el punto de ruptura 'se debe al alargamiento
plástico, el cual está más o menos uniformemente distribuido a lo largo del tramo de calibración,
sobre el que se superpone un estiramiento de la sección restringida, lo cual ocurre justamente
antes de la ruptura.
El requerimiento de la similaridad geométrica de las piezas de ensayo para alargamientos
comparables, fue consignado por primera vez por J. Barba en 1880 y frecuentemente es
denominado ley de Barba. Si las cabeceras de una barra de ensayo están demasiado juntas, si la
pieza está ranurada o estirada transversalmente o contiene agujeros, o si los lados de la probeta
son curvos, la resistencia y la ductilidad de la pieza pueden resultar apreciablemente afectadas.
Para una serie de probetas de metal dúctil que se agrandan bruscamente en los extremos del
tramo de calibración. Para valores mayores de 2, la reducción del área es independiente pero para
valores más bajos se reduce porque los extremos agrandados proveen restricción lateral contra la
reducción de área. En el caso extremo la curva de alargamiento no continúa bruscamente hacia
arriba y a la izquierda también baja hasta cero debido a la misma restricción.