El Ingeniero y ferretero español y sud-americano (1887-06-04 00:00:00), página 21

NOTAS SOBRE LA TENSION TENSIL DEL HIERRO Y ACERO.

(Continuación de la página 384 de nuestra edición anterior).

Los ensayos de Wöhler sobre lo que se denomina la "fatiga" de los metales son ya bien conocidos. El autor, deseando de conocer el mismo en cuanto á la acción del acero para estructuras modernas bajo diferentes tensiones, durante los últimos años pasados, ha conducido las pruebas en algunos conceptos semejantes y en otros diferentes, de los de Wöhler; además ha hecho pruebas análogas con acero y hierro duro. Las pruebas se pueden clasificar aproximadamente bajo los cuatro encabezamientos siguientes: (1) Ejes giratorios con un peso en el extremo libre, usando una tensión y compresión alternativa en las fibras según el eje. (2) Barras planas dobladas en algunos casos en una dirección sola, y en otros casos dobladas en ambas direcciones. (3) Muestras designadas de tal manera que produzcan tensiones y compresiones directas alternativas en piezas pequeñas de metal; y (4) viguetas remachadas de tamaño natural.

SERIE No. 1.

    No de revoluciones.
    Tension por pulgada cuadrada.
    Factor a.
    Factor b.

    ACERO DULCE.

    40,510
    30,000
    1·75
    2·45

    60,200
    36,000
    "
    "

    68,400
    34,000
    1·84
    2·56

    90,000
    "
    "
    "

    107,415
    "
    "
    "

    128,020
    "
    "
    "

    155,395
    "
    "
    "

    14,876,432
    26,000
    2·42
    3·4

    ACERO DURO.

    5,760
    67,000
    1·88
    2·82

    7,560
    65,000
    1·93
    2·90

    14,900
    53,000
    2·36
    3·45

    16,900
    "
    "
    "

    23,100
    46,500
    2·72
    4·10

    82,415
    51,000
    2·40
    3·60

    157,815
    40,500
    3·03
    4·55

    472,500
    34,000
    3·70
    5·55

    BARRA DE HIERRO DE LA MEJOR CALIDAD.

    101,160
    34,000
    1·70
    2·38

    110,900
    35,000
    1·66
    2·32

    181,750
    34,000
    1·89
    2·98

    389,050
    32,000
    1·90
    2·65

    408,000
    30,000
    2·00
    2·80

    421,470
    32,000
    1·90
    2·67

    480,810
    31,000
    1·95
    2·75

Las series que anteceden incluyen un número representativo de ensayos hechos por el autor con ejes giratorios. Como regla, éstos eran de 1 pulgada de diámetro, y sobresalientes cerca de 1 pulgada del extremo del eje giratorio en que se montaron. La velocidad mantenida fué de entre cincuenta á sesenta revoluciones por minuto durante el día y la noche. El "acero dulce" era de remache fino, teniendo una tensión tensil de entre 60,000 á 64,000 lbs por pulgada cuadrada, y una elongación de 28 por ciento en trozos de 8 pulgadas. El "acero duro" era acero de "ferrita" de clase muy superior, con una tensión tensil doble de la anterior, y una elongación de una mitad de la extensión. El "hierro" era de remache de la mejor calidad, con una tensión de entre 58,000 á 61,000 lbs, y una elongación de 20 por ciento. El "factor a" es la tensión tensil extrema por pulgada cuadrada de la dividida por la tensión calculada sobre las fibras exteriores, debida á la carga en el extremo de la barra sobresaliente. El "factor b" es el radio de la curva, estática necesaria para doblar la barra á una curva moderadamente mayor del límite elástico, en la carga actualmente impuesta sobre la barra giratoria. Estas definiciones se harán mucho más claras haciendo referencia á las tablas.

La serie siguiente (No. 2), es una elección de las pruebas del autor hechas con barras planas dobladas lateralmente. Generalmente las barras eran de 1 pulgada de ancho á pulgada de grueso y de 32 pulgadas de largo entre los soportes. Las muestras de acero cortadas del miembro de tensión del puente Forth Bridge (Nueva York), teniendo una tensión tensil de cerca de 70,000 lbs por pulgadas cuadrada, y una elongación de 20 por ciento en trozos de 8 pulgadas. Las muestras del hierro eran barras laminadas.

SERIE No. 2.

    No. de curvas.
    Tension por pulg. cuadrada acero dulce.
    Factor a.

    24.
    12,240
    44,000
    1·59

    25.
    12,325
    "
    "

    26.
    12,410
    "
    "

    27.
    18,100
    42,000
    1·67

    28.
    18,140
    "
    "

    29.
    72,260
    36,000
    1·94

    30.
    147,300
    34,500
    2·03

    31.
    262,680
    34,000
    2·05

    32.
    1,183,200
    27,500
    2·55

    33.
    3,145,020
    34,500
    2·03

BARRA DE HIERRO DE LA MEJOR CALIDAD.

    34.
    184,875
    34,000
    1·68

    35.
    250,513
    "
    "

    36.
    3,145,020
    "
    "

Un estudio detallado de los resultados de las pruebas que anteceden, el autor cree, ilustrará muchos puntos de interés para los ingenieros prácticos. La experiencia nos ha demostrado que los ejes de hielos y ejes de ruedas generalmente, construidos de acero de alta tensión de la mejor calidad, prácticamente no son tan fuertes como cuando se construyen con acero dulce, teniendo teóricamente tal vez poco mas de la mitad de la resistencia de los anteriores. Haciendo referencia á la Serie No. 1, encontramos, comparando los ensayos 8 y 14, que bajo tensiones de práctica en cada caso equivalen á 40 por ciento de la fuerza extrema, el acero duro falló con solo 32,445 revoluciones, mientras que el acero dulce resistió 14,876,432. De nuevo, comparando las pruebas 16 y 23, se observará que con prácticamente el mismo número de revoluciones el acero duro, aunque con mas del doble de la tension tensil del hierro, falló bajo una tension práctica de solo 10 por ciento mayor. Es imposible, en vista de resultados semejantes, disputar que las pruebas de laboratorio ordinarias de un metal dán alguna medida adecuada de su valor como material de construcción.

El hierro de alta calidad mantiene su puesto, comparado con el acero dulce en esta clase de pruebas, y esto es consistente con la experiencia general en cuanto tiene relación con los ejes motores de locomotoras, los cuales están expuestos á repetidas dobladuras de considerable gravedad. Algunas muestras del acero dulce hubieran dado mayores resultados si no se hubieran vuelto hacia abajo, pues la fracción parece ser localmente condicionada por el ligero sentido de la resistencia. Por otra parte, la prueba 8 se aguantó excepcionalmente bien, aunque era una muestra vieja. Todas las barras de acero duras se pusieron á prueba con las escamas.

Las ilusiones que abrigan algunos ingenieros que las tensiones alternativas son destructivas sólo si la tensión excede el límite elástico, quedan removidas por estas pruebas, porque ninguna de las tensiones en referencia exceden el límite indicado, y algunas de estas estaban muy bajas de esta. Así es, que el ensayo No. 16, la tension tensil era no mas que una mitad de la tension del límite de elasticidad bajo tension directa, y solamente una tercera parte de la tension del límite de elasticidad bajo tension transversal, y la tension transversal; que era en realidad la condición de las muestras baja prueba. El "Factor b" en el caso de la prueba 16, tiene un valor de 5·55, que significa que menos de una quinta parte del peso estático necesario para doblar una calota de acero duro, una cantidad menor basada para el acero duro, clara si la tension es baja, así como en el caso de las chavetas de las bieles de acoplamiento, por ejemplo. Si tomamos lo que generalmente se denomina la carga quebradiza, ó digamos en un material ductil como el acero, la tension que desviaría la barra como una durmiente una cantidad igual á la mitad de la luz, entonces la carga que últimamente ha roto la barra en la prueba 16, era solo de una sexta-parte de la carga quebradiza estática primitiva — un resultado suficientemente notable.

(Se continuará.)