Propiedades Mecánicas de los Materiales y Funcionamiento de Motores

Propiedades Mecánicas de los Materiales

Los materiales se someten a diversos esfuerzos que determinan su comportamiento y resistencia:

• Tracción: Someter una prueba a un esfuerzo perpendicular a la sección transversal y hacia afuera, provocando un alargamiento.
• Cizalladura: Esfuerzo que soporta un material cuando actúan fuerzas contrarias situadas en planos contiguos que tienden a deslizar las secciones (como una tijera).
• Flexión: Fuerza que actúa doblando las fibras; unas se traccionan y otras se comprimen.
• Pandeo: Esfuerzo combinado de flexión y compresión que aparece en piezas con cargas axiales.
• Torsión: Esfuerzo de giro (ejemplo: apretar tornillos).
• Resiliencia: Determina la energía absorbida en la rotura producida por un golpe seco con un martillo (péndulo de Charpy).
• Fatiga: Mide la resistencia de un material a esfuerzos pequeños y repetitivos que, al final, llegan a la rotura.
• Dureza: Resistencia que ofrece un material a ser rayado o penetrado. Se mide mediante varios métodos:
  • Brinell: Se utiliza un penetrador esférico de acero (HB = Kp/mm²).
  • Vickers: Utiliza un penetrador piramidal (Hv = F/S).
  • Rockwell: Se determina en función de la huella.

Metalurgia: Fases del Acero

El tratamiento térmico, como el temple, modifica la estructura interna del acero:

• Ferrita: Solución sólida de carbono en hierro. Disuelve como máximo un 0,008% de carbono; es el más blando y dúctil (dureza 90 HB).
• Cementita: El más duro y frágil (800 HB). Tiene propiedades magnéticas hasta los 210 °C.
• Perlita: Compuesta por 86,5% de ferrita y el resto de cementita (dureza 200 HB).
• Austenita: Contiene entre 0 y 1,75% de carbono; es el más denso de los aceros (300 HB).
• Martensita: Se obtiene por enfriamiento rápido de la austenita (carbono hasta 0,899%).

Motores: Clasificación y Funcionamiento

1. Motores de Combustión Interna

• Motor de ciclo Otto: Se divide en 2 y 4 tiempos:
  • Admisión: Se introduce la mezcla de aire y combustible desde el punto muerto superior al inferior.
  • Compresión: Se comprime el combustible y el aire desde el punto muerto inferior al superior.
  • Explosión: Se detona la mezcla con una chispa y el pistón baja.
  • Escape: Se abre la válvula de escape y salen los residuos.
• Motor Diesel: Similar al ciclo Otto, pero el encendido se produce por calor y presión.

2. Motores de Combustión Externa

Realizan la conversión de energía calorífica en mecánica mediante la combustión fuera de la máquina, utilizando pistones, bielas y válvulas. Se genera vapor en una caldera que empuja un pistón mediante un mecanismo de biela-manivela, el cual transforma el movimiento lineal del pistón en circular.