Último ejercicio de la serie de ejercicios resueltos de ensayo Charpy. Además de calcular, hay que pensar con espíritu crítico: ¿se pueden comparar resultados obtenidos con probetas distintas y con unidades antiguas?
Enunciado
Datos comunes: g = 9,81 m/s². Los ángulos se miden desde la vertical.
Para rehabilitar un puente metálico del siglo XIX en la provincia de Huelva, se consulta un informe antiguo. Según el informe, el acero original tenía una resiliencia de 8 kgf·m/cm², medida con probetas de 10 × 10 mm con entalla en U de 5 mm. Hoy se ensaya una muestra del acero de refuerzo con una probeta de 10 × 10 mm con entalla en V de 2 mm. El péndulo, de 30 kg, se suelta desde 1 m y sube hasta 0,85 m.
a) Expresa la resiliencia del acero original en J/cm² y calcula la energía que absorbía su probeta. (1,25 puntos)
b) Calcula la energía absorbida y la resiliencia del acero de refuerzo. Un técnico concluye que el acero nuevo es menos tenaz que el original porque su resiliencia es menor. ¿Es correcta esa conclusión? Justifícalo. (1,25 puntos)
Inténtalo antes de seguir leyendo. La solución está justo debajo.
Solución
a) Acero original
- Cambio de unidades, con 1 kgf·m = 9,81 J: ρ = 8 · 9,81 = 78,5 J/cm².
- Sección resistente con entalla en U de 5 mm: S₀ = 10 · (10 − 5) = 50 mm² = 0,5 cm².
- Energía absorbida: E = ρ · S₀ = 78,5 · 0,5 ≈ 39,2 J.
b) Acero de refuerzo y valoración
- Energía absorbida: E = 30 · 9,81 · (1 − 0,85) ≈ 44,1 J.
- Sección resistente con entalla en V de 2 mm: S₀ = 0,8 cm².
- Resiliencia: ρ = 44,1 / 0,8 ≈ 55,2 J/cm².
La conclusión no es correcta. Las probetas tienen entallas distintas (U de 5 mm frente a V de 2 mm), y los resultados del Charpy no se pueden comparar entre geometrías diferentes. Además, la entalla en V es más severa, y aun así el acero nuevo absorbe más energía que el original: 44,1 J frente a 39,2 J.
Para comparar de verdad, habría que ensayar los dos aceros con el mismo tipo de probeta y a la misma temperatura.
Claves del ejercicio
- Si un dato viene en kgf·m, pásalo a julios multiplicando por 9,81.
- Solo se comparan resultados de probetas con la misma geometría y ensayadas a la misma temperatura.
- Comparar resiliencias de probetas distintas lleva a conclusiones falsas, aunque las cuentas estén bien.
Sigue practicando
- Ficha de repaso del ensayo Charpy (con PDF descargable)
- Serie de ejercicios Charpy: ← Ejercicio 4
¿Te ha quedado alguna duda? Déjala en los comentarios.
Descubre más desde Technoteacher
Suscríbete y recibe las últimas entradas en tu correo electrónico.
