Fabricación de una máquina para ensayo de compresión, en las prácticas de Resistencia de los Materiales, para la UNEFM – Núcleo Tocópero

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL “FRANCISCO DE MIRANDA”
PROGRAMAS NACIONALES DE FORMACIÓN Y MUNICIPALIZADOS
PROGRAMA DE INGENIERÍA MECÁNICA
FABRICACIÓN DE UNA MÁQUINA PARA ENSAYO DE COMPRESIÓN,
EN LAS PRÁCTICAS DE RESISTENCIA DE LOS MATERIALES,
PARA LA UNEFM – NÚCLEO TOCÓPERO
TUTORA:
ING. YOMAR MATHEUS
AUTOR:
OLIVA C., YOVELIS A. (C.I. 21.667.280)
TOCÓPERO, ABRIL DE 2023

ii
ÍNDICE GENERAL
Pp.
ÍNDICE GENERAL
DEDICATORIA
AGRADECIMIENTOS
ÍNDICE DE CUADRO
ÍNDICE DE FIGURAS
ÍNDICE DE TABLAS
RESUMEN
ABSTRACT
INTRODUCCIÓN
CAPÍTULO
I EL PROBLEMA
1.1. Planteamiento del Problema
1.2. Formulación del Problema
1.3. Objetivos de la Investigación
1.4. Justificación de la Investigación
1.5. Delimitación de la Investigación
II MARCO TEÓRICO
2.1. Hallazgos Encontrados en Investigaciones Anteriores
2.2. Bases Teóricas
2.3. Bases Legales
2.4. Definición de Términos
2.5. Sistema de variable operacionalizado
III MARCO METODOLÓICO
3.1. Tipo y Nivel de Investigación
3.2 Diseño de la Investigación
3.3. Población y Muestra
3.4. Técnicas e Instrumento de Recolección de Datos
3.5. Validez y Confiabilidad del Instrumento de Recolección
iv
vi
vii
viii
ix
x
xi
xii
1
4
4
7
8
8
11
12
12
15
27
29
30
31
31
32
33
33

iii
de Datos
3.6. Procedimiento para la Investigación
3.7. Aspectos Administrativos
CAPÍTULO IV. PRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS
4.1. Presentación y Análisis de los Resultados
CAPÍTULO V. CONCLUSIONES
5.1. Conclusiones
5.2. Recomendaciones
REFRENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
REFERENCIAS ELECTRÓNICAS
ANEXOS
34
35
37
40
40
64
64
67
68
71
72

iv
DEDICATORIA
A mi Dios, quien es mi mejor amigo y más fiel compañero. Todas mis
palabras no alcanzan para describir tu grandeza y belleza. Eres mi torre fuerte,
estandarte, mi salvación y mi luz. Tú has guiado cada paso de mi camino y sé
que sin tu dulce amor por mí, nada hubiese sido posible. Te adoro con todas
mis fuerzas.
A mis padres, por siempre esforzarse y esmerarse por mí. No he podido
imaginar ni desear un mejor ejemplo, apoyo, un mejor papá y una gran mamá
(en todo el sentido de la palabra). Ustedes han hecho un trabajo fenomenal.
Los amo, admiro y respeto con todo mi corazón. Este logro es una honra a sus
vidas.
A mi esposa e hijos, por su tierno amor y entrega para conmigo. Mi amada,
gracias por ser una gran amiga, eres mi apoyo, mi consejera. Ustedes siempre
serán los mayores motores de mi vida, la mejor familia.
Yovelis Abrahan Fernando, Oliva Cuauro

v
AGRADECIMIENTOS
A mi Dios, por la inteligencia y la luz para emprender este camino y llegar
con éxito a la meta, y también por rodearme de personas maravillosas y con
mucho valor a quien me honra agradecer:
A mis padres, por impulsarme, apoyarme con mucho amor y dedicación
durante toda mi vida, darme la dicha de crecer en un hogar feliz, siempre
alentarme, brindándome cuantiosos momentos de alegría. A mi familia
materna y paterna, abuelas, tías, tíos y primos por tantos momentos especiales
que me han obsequiado y por sus oraciones. De manera especial a mi suegro,
Carlos Jiménez, quien me brindó un gran apoyo basado en sus conocimientos,
experiencia y aún sus recursos.
A los coordinadores de los Programas Municipalizados UNEFM Tocópero
por la oportunidad de cumplir uno de mis sueños y por todo el conocimiento
académico que tuve el privilegio de adquirir en sus instalaciones y dejarle con
mi TEG una huella de mis conocimientos.
A mi asesor académico Ing. Yomar Matheus, gracias por orientarme y
guiarme a lo largo de mi trabajo de grado con sus muy valiosas ideas y
experiencia. Me dio las herramientas necesarias para que este trabajo
culminara de manera satisfactoria. Deseo que Dios le bendiga grandemente.
A todos los profesores que me formaron en la UNEFM Tocópero, y quienes
hoy forman parte del equipo evaluador de esta tesis. Su innegable gestión
diaria para formar nuevos profesionales es digna de aplaudir. Dios los bendiga
a todos.

vi
ÍNDICE DE CUADRO
Cuadro Nº Pp.
1. Sistema de variable operacionalizado 30

vii
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla Nº Pp.
1. Matriz Pugh 44

viii
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura Pp.
1. Prensa hidráulica
2. Prensa de estructura abierta
3. Prensa de estructura cerrada
4. Diagrama de compresión
5. Máquina de Ensayo de compresión
6. Prensa hidráulica con dos apoyos y cilindro hidráulico fijo
7. Prensa hidráulica manual con cuatro apoyos y cilindro
hidráulico fijo
8. Prensa hidráulica de sobremesa tipo bastidores y cilindro fijo
9. Matriz Pugh
10.Análisis de la Ingeniería a la inversa
11.Gato hidráulico de Diez Toneladas
12.Manómetro
13.Máquina con Especificaciones
16
17
18
21
24
25
25
25
28
43
45
46
47

ix
ÍNDICE DE ÍMAGENES
Imagen Pp.
1. Materiales y Herramientas utilizadas en la fabricación de la
máquina
2. Corte de las vigas para la estructura de la máquina
3. Limpieza de las vigas estructurales
4. Estructura de la máquina
5. Armado de la máquina
6. Ensayo de Prueba de la maquina construida
7. Máquina para Ensayo de Compresión
8. Momento del Ensayo de compresión en la máquina
9. Opinión de los estudiantes sobre la funcionabilidad de la
máquina para ensayos de compresión.
49
50
51
52
54
55
56
57
58

x
FABRICACIÓN DE UNA MÁQUINA PARA ENSAYO DE COMPRESIÓN,
EN LAS PRÁCTICAS DE RESISTENCIA DE LOS MATERIALES,
PARA LA UNEFM – NÚCLEO TOCÓPERO
Autor: Yovelis A. Oliva C.
Tutor: Ing. Yomar Matheus
Año: 2023
RESUMEN
La formación del ingeniero mecánico requiere cumplir un pensum académico
contemplado en teoría y la praxis. Por ello, es necesario que la universidad cuente con
un espacio de laboratorio para el desarrollo experimental de los contenidos que así lo
ameritan. En virtud de ello, es imprescindible contar con equipo, herramientas, materiales
e instrumentos didácticos. Para cubrir esta necesidad en los programas municipalizados
UNEFM Tocópero, se realizó la construcción de una máquina para los ensayos de
compresión en las prácticas de resistencia de los materiales. La misma se diseñó
tomando en cuenta el principio de Pascal. Además, de los criterios de diseño establecidos
por: Carrillo (2017), Lugo (2018), Miro (2019), Estrada y Carranza (2018). La situación
fue abordada bajo el paradigma positivista como una investigación de campo descriptiva,
no experimental. La muestra con la cual se probó el aparato se constituyó por un grupo
de diez (estudiantes) de ingeniería mecánica cursantes de la unidad curricular a los
cuales le fue aplicada una encuesta escrita llegando al siguiente resultado. En la prueba
de trabajo la unidad construida. sistema de accionamiento del gato hidraulico basado en
una barra de cabilla, para que los usuarios de la UNEFM Tocopero puedan realizar estas
pruebas de manera mas comoda. En cuanto a las evaluaciones de las probetas utilizadas,
se observó que el material con mayor aceptacion en las pruebas son las cabillas de 5/8`
y la cabilla cuadrada de 1cmx1cm.
Descriptores: probeta, gato hidraulico, ensayo, compresión.

xi
MANUFACTURE OF A COMPRESSION TESTING MACHINE,
IN THE PRACTICES OF RESISTANCE OF MATERIALS,
FOR UNEFM – NUCLEO TOCÓPERO
Author: Yovelis A. Oliva C.
Tutor: Ing. Yomar Matheus
Date: 2023
ABSTRACT
The training of the mechanical engineer requires fulfilling an academic curriculum
contemplated in theory and praxis. For this reason, it is necessary for the university to
have a laboratory space for the experimental development of the contents that deserve it.
By virtue of this, it is essential to have equipment, tools, materials and didactic
instruments. To cover this need in the UNEFM Tocópero municipal programs, the
construction of a machine for compression tests in the resistance practices of materials
was carried out. It was designed taking into account Pascal's principle. In addition, of the
design criteria established by: Carrillo (2017), Lugo (2018), Miro (2019), Estrada and
Carranza (2018). The situation was approached under the positivist paradigm as a
descriptive, non-experimental field investigation. The sample with which the device was
tested was made up of a group of ten mechanical engineering (students) enrolled in the
curricular unit to whom a written survey was applied, reaching the following result. In proof
of work the unit built. hydraulic jack actuation system based on a rod, so that the users of
the UNEFM Tocópero can carry out these tests more comfortably. Regarding the
evaluations of the test tubes used, it was observed that the material with the greatest
acceptance in the tests are the 5/8` bars and the 1cmx1cm square bar.
Descriptors: test tube, hydraulic jack, test, compression.

INTRODUCCIÓN
El desarrollo tecnológico ha permitido que los ingenieros mecánicos
desarrollen sus competencias a partir de la inventiva innovación. Por lo tanto,
analizan su trabajo empleando los fundamentos de movimiento, energía y
fuerza, asegurando que los diseños funcionen de manera segura, eficiente y
confiable, todo a un costo competitivo.
Así lo refiere Carrillo (2017, p.49) “a través de la historia el hombre ha
pasado por diferentes etapas en la construcción metal-mecánica y durante
éstas se ha planteado interrogantes de las técnicas correspondientes a este
tipo de obras”. Desde esta perspectiva, los avances tecnológicos hoy en día
representan para la ingeniería mecánica una transformación en los sistemas y
las técnicas aplicados en la industria moderna, puesto que las maquinarias
actuales son diseñadas y fabricadas con materiales que puedan cumplir las
condiciones de uso.
Quiere decir, que mientras avanza la tecnología se desarrollan nuevas
técnicas en diseño y dispositivos mecánicos (máquinas para ensayos) en los
cuales se pueden simular en forma virtual o reales a pruebas en diferentes
materiales (acero, concreto, madera, y otros) los cuales están sometidos a
esfuerzos típicos de trabajo tales como tracción, compresión, torsión, flexión.
El fin de realizar este tipo de pruebas es para determinar el comportamiento
de los elementos citados bajo la acción de las cargas de trabajo, así poder
determinar las características mecánicas de dichos componentes previos a un
estudio técnico correspondiente a cada tipo de ensayo el cual va dependiendo
del esfuerzo aplicado.

2
Visto de ese modo, en el programa de ingeniería mecánica de la
Universidad Nacional Experimental Francisco de Miranda (UNEFM), los
estudiantes en su formación académica profesional en el curso de la
asignatura resistencia de los materiales se les exigen realizar prácticas de
laboratorio donde requieren contar con equipos que le permitan al profesor
demostrar la teoría en la práctica, así los estudiantes tengan la oportunidad
de realizar pruebas determinando ciertas propiedades mecánicas de manera
tal que se logre reforzar la temática estudiada.
Cabe resaltar, que las pruebas antes mencionadas, son de tipo práctico a
nivel de laboratorio para su desarrollo se requiere disponer de equipos o
maquinarias que permitan determinar las propiedades mecánicas de los
materiales seleccionados para su análisis y así establecer los posibles usos
que tendrán en la manufactura. Hechas las consideraciones previas, es
importante referir que en los programas municipalizados UNEFM Tocópero,
las prácticas se vienen realizando de manera continua. Sin embargo, las
pruebas de ensayo de compresión no se pueden desarrollar porque existe la
necesidad de la máquina.
Por las razones expresadas y como respuesta a este problema, se tiene
como objetivo fabricar una máquina para ensayo de compresión en las
prácticas de resistencias de los materiales en la UNEFM municipalización
Tocópero. Con estos señalamientos, el estudio se ubica dentro del área de
investigación: Mecánica. Línea de investigación; diseño mecánico; sub línea:
Diseño y manufactura de elementos y sistemas mecánicos.
De manera que, el equipo una vez culminado traerá beneficios a nivel
socioeducativo e institucional, puesto que los profesores y el colectivo
estudiantil del área de tecnología (ingeniería mecánica) contarán con una
herramienta mecánica con fines didácticos. La intención será realizar las

3
pruebas de ensayo de comprensión demostrando la aplicación de la teoría a
la solución de problemas de ingeniería relacionados con la resistencia de los
materiales.
Es pertinente señalar que el investigador asumió para desarrollar el trabajo
de grado el paradigma positivista con enfoque cuantitativo estableciendo para
la investigación, un diseño no experimental, tipo de campo. En este sentido, el
informe final queda estructurado de la siguiente manera: Capítulo I, presenta
el problema explicado desde el planteamiento que enfoca la situación. De allí,
la formulación del problema; los objetivos de la investigación. Luego, la
justificación, para concluir, se delimita la investigación.
Capítulo II, establece, el marco teórico, el cual contiene: los antecedentes
de la investigación, las bases teóricas, las bases legales, la definición de
términos, el sistema de variable con su respectiva operacionalización.
Capítulo III, esboza el marco metodológico, que define el tipo y diseño de
la investigación, la población, muestra, las técnicas e instrumento de
recolección de datos, la validez y confiabilidad del instrumento de recolección
de información, por último, los aspectos administrativos.
Capítulo IV, muestra los resultados, una vez desarrollado cada objetivo por
actividades de acuerdo al plan de trabajo.
Capítulo V, indica las conclusiones derivadas de los resultados, luego, las
recomendaciones dirigidas a continuar mejorando el prototipo construido.
Por otra parte, las referencias consultadas y los anexos.

4
CAPÍTULO I
EL PROBLEMA
Representa la idea inicial de investigación, describe de manera minuciosa
un evento hecho que es establecido como objeto de estudio y se convierte en
marco de acción para resolverlo. El apartado según Brito (2016, p. 27),
específica: el planteamiento, la formulación del problema, los objetivos de la
investigación, la justificación y la delimitación del estudio. A continuación, se
presenta la situación problemática existente en la municipalización UNEFM -
Tocópero, municipio autónomo, estado Falcón la cual tiene relación con el área
de tecnología en correspondencia con el programa de Ingeniería mecánica.
1.1. Planteamiento del Problema
El planteamiento del problema, consiste en delimitar el objeto de
estudio; según Arias (2012, p.41) “consiste en describir de manera amplia la
situación objeto de estudio, ubicándola en un contexto que permita
comprender su origen, relaciones e incógnitas por responder”. De acuerdo con
la situación problemática determinada dentro del área de tecnología, en el el
programa de Ingeniería mecánica de a UNEFM Tocópero. Es así, que en los
últimos años se ha observado que la tecnología avanza a un paso vertiginoso,
pues los países que poseen mayores recursos tecnológicos son los que
pueden garantizar mayor calidad de vida a sus habitantes.
De manera que, después de la revolución industrial, la sociedad del
conocimiento para ir a la par de estos cambios desde el Estado venezolano
surge la propuesta de crear casa de estudios universitarios establecido
universidades experimentales donde se imparten carreras afines con las
ciencias aplicadas, en este particular una de ellas es la ingeniería mecánica.

5
Puesto que existía la necesidad de cubrir nuevos puestos de trabajo con un
personal calificado para las nuevas labores de manufactura.
De allí, que Universidades Nacionales Experimentales como la Francisco
de Miranda para satisfacer la demanda estudiantil presente a nivel de la
geografía falconiana, ha lugarizado los programas de formación profesional
extendiéndolos a todos los municipios del estado Falcón. Es así como surge
la municipalización UNEFM Tocópero la cual cuenta con una sede propia para
impartir las actividades académicas, así como un equipo de docentes
graduados para desempeñar el cargo de docentes facilitadores, tutores e
investigadores en los diferentes programas de formación, de manera
específica en el área de tecnología quienes imparten asignaturas a los
estudiantes del programa de ingeniería mecánica.
Sin embargo, a través de las entrevistas realizadas al coordinador y equipo
de profesores de la municipalización UNEFM Tocópero, que desde su inicio,
el recinto universitario no cuenta con talleres y laboratorios acondicionados
con materiales, herramientas, instrumentos, aparte de, los equipos necesarios
para que los estudiantes en este particular los del programa de ingeniería
mecánica puedan realizar las actividades prácticas dentro de la misma
universidad.
No obstante, el investigador como miembro activo de la comunidad
estudiantil en el diagnóstico realizado empíricamente al taller de práctica de
laboratorio, se observó que hay nuevas unidades para realizar algunos
ensayos entre ellas: la máquina de flexión y torsión. Pero, aun la institución
tiene déficit de equipo, todavía falta un aparato para las pruebas de
comprensión en las prácticas de resistencia de los materiales.

6
Esta situación, se presenta desde la apertura de la universidad en el
municipio Tocópero. Ello, obliga a que los profesores tengan que planificar las
prácticas fuera del contexto de estudio y área geográfica habiendo la
necesidad de los estudiantes trasladarse al complejo El Sabino en Punto Fijo,
estado Falcón. En efectos, hay gastos de viáticos particulares, desmotivación
del estudiante por falta de recursos económicos, además del retraso en la
continuidad de las actividades según las secuencias temáticas.
Dicha problemática se origina debido a que la universidad a la fecha no
tiene un presupuesto para adquirir equipos y materiales de prácticas de
laboratorio, quizás por ser una institución municipalizada. Tampoco cuentan
con dotaciones por parte del Ministerio Universitario, las máquinas para
ensayos tienen alto costo en el mercado.
Esto se traduce en una baja motivación por parte de la población en cursar
estudios universitarios en el núcleo al no contar con equipos para prácticas de
laboratorios. Sin duda, una consecuencia importante es la afección del
estudiante al verse limitado su aprendizaje en cuanto a bases científicas y
tecnológicas para el diseño de equipos necesarios en su formación
profesional, lo que conlleva a un desconocimiento del uso y funcionamiento de
los mismos. Desde luego, para que la universidad sostenga los programas de
formación debe solicitar los recursos económicos a fin de cubrir las
necesidades académicas y así garantizar cumplimiento de las prácticas de
laboratorio dando paso al desarrollo de los objetivos de las unidades
curriculares por los investigadores locales (profesores y estudiantes).
. Es por esto que surge la necesidad de aportar ideas innovadoras a los
programas municipalizados a través de la puesta en práctica de la tecnología
para que se satisfagan las necesidades de la comunidad estudiantil. Como
respuesta a la situación determinada se plantea como alternativa de solución:

7
Fabricar una máquina para ensayo de compresión en las prácticas de
resistencia de los materiales en los programas municipalizados UNEFM
Tocópero. Desde esta perspectiva, el proyecto corresponde al área de
investigación: Mecánica. Línea de investigación; diseño mecánico; sub línea:
Diseño y manufactura de elementos y sistemas mecánicos.
1.2. Formulación del Problema
El no contar con una máquina de ensayos de compresión en los
programas municipalizados UNEFM Tocópero, ha originado que en varias
ocasiones que los estudiantes no obtengan los conocimientos suficientes
respecto al principio básico de un ensayo de compresión real, en la actualidad
este tipo de estudios se vienen realizando en condiciones ajenas a nuestra
institución lo que ocasiona una pérdida de tiempo para la labor académica,
consecuentemente un pequeño porcentaje de los estudiantes se han quedado
sólo con las bases teóricas del estudio en los materiales sometidos a este tipo
de pruebas. La materia recibida en clases debería ser complementada con la
práctica real y luego de un análisis poder interpretar y determinar los ejercicios
planteados en el laboratorio. Analizando el problema surgen las siguientes
interrogantes, de las cuales derivan los objetivos de ésta investigación:
- ¿Cuál es la situación actual de los estudiantes del programa de
ingeniería mecánica en la municipalización Tocópero para el desarrollo
de las prácticas de laboratorio?
- ¿Cuáles serían los criterios a considerar en el diseño de una máquina
para los ensayos de compresión?
- ¿Cuál es la finalidad de diseñar los planos de la máquina para los
ensayos de compresión?
- ¿Qué ventajas tendrá construir una máquina para los ensayos de
compresión?

8
- ¿Qué finalidad tiene elaborar una guía técnica para el uso,
funcionamiento y mantenimiento del dispositivo construido?
1.3. Objetivos de la investigación
1.3.1. Objetivo general
Fabricar una máquina para los ensayos de compresión en las
prácticas de resistencia de los materiales los programas municipalizados
UNEFM Tocópero.
1.3.2. Objetivos específicos
- Diagnosticar la situación actual de los estudiantes del programa de
ingeniería mecánica en la municipalización Tocópero para el desarrollo
de las prácticas de laboratorio.
- Establecer los criterios de diseño de una máquina para los ensayos de
compresión.
- Diseñar los planos de la máquina para los ensayos de compresión.
- Construir una máquina para los ensayos de compresión.
- Elaborar una guía técnica para el uso, funcionamiento y mantenimiento
del dispositivo luego de construido.
1.4. Justificación de la investigación
En los últimos tiempos, el rápido desarrollo alcanzado por la ciencia y la
tecnología exigen tanto a las empresas e instituciones formadoras de
profesionales considerables cambios e innovaciones dentro de sus distintas
áreas de trabajo, en la Universidad Nacional Experimental Francisco de
Miranda núcleo Tocópero no es la excepción para que los estudiantes del
programa de ingeniería mecánica realicen proyectos orientados al diseño de
equipos.

9
De allí, que la construcción del equipo de laboratorio de ensayo de
compresión para prácticas de resistencia de los materiales como proyecto de
investigación, responde a la necesidad manifestada durante las entrevistas
realizadas al coordinador de los programas municipalizados UNEFM
Tocópero, el equipo de profesores de programa de ingeniería mecánica y de
la inquietud del propio investigador como miembro de la comunidad
universitaria a quienes les preocupa que no se estén desarrollando algunas
prácticas de resistencia de los materiales por falta de un equipo de
compresión.
En virtud de lo anterior, la presente investigación, se justifica desde la
perspectiva social porque se propone solventar la problemática que en materia
de desarrollo de la praxis académica presentan los estudiantes del programa
de Ingeniería mecánica por falta de equipos para las pruebas de laboratorio.
La solución propuesta es fabricar una máquina para los ensayo de compresión
en las prácticas de resistencia de los materiales los programas
municipalizados UNEFM Tocópero. El producto final beneficiará tanto a los
docentes como a la comunidad estudiantil por lo que, el estudio tendrá una
trascendencia para la sociedad del conocimiento.
Desde la perspectiva metodológica y práctica, la investigación tendrá
relevancia, puesto que a través de la fabricación de la máquina de
comprensión el autor del proyecto, estará desarrollando su capacidad para
analizar de una manera lógica un problema relacionado con el área de la
ingeniería mecánica, a la vez que se aplicará en la solución principios
fundamentales de teorías estudiadas, así como las fórmulas que puedan
aplicarse en el análisis y diseño de estructuras ingenieriles definiendo los
componentes reales del equipo a construir.

10
En tal sentido, abordar de manera mediática la situación académica, es
brindar una solución oportuna al problema determinado. De allí, la relevancia
institucional al estudio, ya que la máquina de compresión beneficiará a los
bachilleres, el dispositivo representaría un avance significativo por brindar
información necesaria para la fabricación de un equipo que sirve como
herramienta en las prácticas de ensayo de compresión. A su vez, conseguirá
incentivar a los futuros estudiantes de educación universitaria en la UNEFM-
núcleo Tocópero, a seguir en ésta línea de investigación en pro de convertirla
en una institución dotada de avances tecnológicos fomentados en una
educación mejorada desde la praxis pedagógica.
Por las razones expresadas, la importancia científica de la investigación
propuesta radica en que permitirá dejar información teórica que facilite al
lector las bases teóricas metodológicas de como diseñar equipos mecánicos;
de modo que este trabajo se convertirá en un incentivo para que los
estudiantes de Ingeniería continúen realizando trabajos dentro de la línea de
investigación que apuesten a mejorar y evolucionar cada vez más éstos
instrumentos para satisfacer las necesidades de la institución garantizando
avances en materia educativa, todo esto en pro de beneficiar a la comunidad
universitaria.
De manera que, será de mucha importancia para el estudiante, la
accesibilidad de contar con una máquina apropiada para los ensayos de
compresión de manera que pueda realizar las diferentes prácticas de
resistencia empleando materia prima utilizada en la manufactura. Ello,
permitiría recoger datos reales para fines de cálculos respectivos a la práctica,
para de esta manera enriquecer los conocimientos adecuados dentro de la
asignatura resistencia de materiales.

11
1.5. Delimitación y Alcance de la investigación
Es demarcar el contexto de estudio, además, de definir la ubicación
geográfica y temporal estipulada para desarrollar los objetivos de la
investigación. Para Brito (2016, p.31), “significa, enfocar en términos concretos
el área de interés, especificar sus alcances, determinar sus límites temporal,
espacial, geográfico”.
Conviene destacar, que la propuesta de fabricar una máquina para los
ensayos de compresión en las prácticas de resistencia de los materiales los
programas municipalizados UNEFM Tocópero; se inserta dentro del área de
investigación: Mecánica. Línea de investigación; diseño mecánico; en la sub
línea: Diseño y manufactura de elementos y sistemas mecánicos.
En efecto, el estudio será realizado en la comunidad de Tocópero,
municipio autónomo del estado Falcón, lo particular el problema objeto de
estudio se encuentra ubicado en los programas municipalizados UNEFM
Tocópero que tiene sede en la calle principal de la localidad antes
mencionada.
Con respecto al ámbito temporal, la investigación se ejecutará en un lapso
de doce (12) semanas que da un tiempo de cuatro meses para el desarrollo
de los objetivos llegando al producto tecnológico manufacturado, (una
máquina para los ensayos de compresión en las prácticas de resistencia de
los materiales). En este sentido, el estudio es de mediano alcance.

12
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
Es la recopilación de antecedentes, investigaciones previas y
consideraciones teóricas en las que se sustenta un proyecto de investigación.
Villafranca (2019, p.33) plantea que, “el marco teórico enmarca la ubicación
del problema a partir de teorías relacionadas con el tema”. Por lo tanto,
presenta hallazgos, las bases teóricas, el constructo legal, la definición de
términos, el sistema de variable operacionalizado.
2.1. Antecedentes de la Investigación
El establecimiento de los hallazgos previos se materializa a través de una
revisión de la literatura referente a los ensayos de comprensión en las
prácticas de resistencia de los materiales. De allí que en la indagación
bibliográfica se encontraron los siguientes trabajo, los cuales son tomados
como referencia porque tratan del diseño y construcción de equipos y
herramientas para realizar pruebas mecánicas. De las fuentes consultadas se
ha tomado la investigación de:
Huerta (2018), realizó tesis de grado con el objetivo de diseñar y construir
una prensa hidráulica de 40 toneladas de capacidad, desde la perspectiva
teórica en los postulados de Pascal. A nivel metodológico, se trató de una
investigación de campo, modalidad proyecto factible. Resultados: tiene la
capacidad de tubos de diámetro exterior de hasta 20 pulgadas y espesor de
pared máximo de 15 milímetros. Dado el uso que se le da a la prensa es
importante tener presente la recuperación elástica que está influenciada por el
espesor de pared del tubo, diámetro exterior, longitud del tubo y distancia de
cada línea de centro de doblado y puede ser determinada mediante cálculos.

13
El estudio anterior, refiere, que la principal ventaja de las prensas
hidráulicas es que las partes que la componen son fabricadas en serie por lo
que su construcción es simple, este tipo de herramienta se utilizar para
enderezar componentes de uso ferroviario no requiere altas velocidades, al
ser accionada hidráulicamente se acomoda a ese tipo de requerimiento. La
investigación citada será un aporte referencial para establecer los elementos
mecánicos que se requieren para la fabricación del equipo de ensayo de
compresión.
Igualmente, Romero y Sandoval (2019) ejecutaron un proyecto con el
objetivo de definir los criterios de diseño para la construcción de una prensa
hidráulica de 50 toneladas de capacidad. La investigación fue de tipo proyecto
factible. Resultados: El funcionamiento del gato hidráulico responde al
principio de Pascal, que establece que la presión en el fluido hidráulico en un
contenedor cerrado es siempre la misma en todos sus puntos.
En conclusión, se diseñó y construyó un sistema de compactación que
consta de un gato hidráulico el cual ejerce una fuerza de 4000 kg-fuerza, esta
fuerza puntual fue distribuida uniformemente por medio de una estructura
piramidal a un área de 0.25. También se fabricó una estructura capaz de
soportar las condiciones de trabajo, peso del molde y la fuerza ejercida por el
gato hidráulico.
Analizando los resultados y la conclusión del estudio citado, el mismo
guarda relación con el trabajo que se desarrollará, ya que, a partir del
diagnóstico realizado en la UNEFM - núcleo Tocópero, se denota la necesidad
de construir un equipo para ensayo de compresión para las prácticas de
resistencia de los materiales. Por lo tanto, de la investigación previa se extraen
algunos elementos de las bases conceptuales referidas al diseño hidráulico y

14
parámetros para la selección de los elementos que intervienen en el sistema
hidráulico. De ese modo darle mayor sustento a éste trabajo.
Asimismo, Gómez y Torrealba (2021): Elaboraron un trabajo de grado, con
el objetivo de construir una prensa hidráulica tipo H de 20 toneladas para el
departamento de mantenimiento de complejo alfarero Jiràjara C.A. Se trató de
un proyecto factible, para construirla se tomaron en cuenta diseños que
realizaron a través de un programa, tomando en cuenta lo que le aportaba la
bibliografía consultada. Resultó viable fabricar la prensa tipo H, que fue
construida con material aportado por el departamento de mantenimiento del
complejo alfarero Jiràjara C.A.
El trabajo descrito, tiene relación con el proyecto a desarrollar por el tópico
de la investigación es acerca de un equipo para ensayo de compresión y su
construcción tiene un diseño similar a la prensa que ellos realizaron. Es
evidente que el estudio sirve de aporte documental en cuanto a los criterios
que se requieren para la fabricación del equipo de ensayo de compresión.
2.2 Bases teóricas
Están constituidas por el conjunto de definiciones y postulados que
fundamenta el tema y problema objeto de estudio. Villafranca (2019, p. 45)
afirma, que las bases teóricas representan el corpus de principios y teoría
principal que establecer el tópico de investigación”. A continuación, se
presentan el compendio de nociones que determinan el sistema de variables
(ensayo de compresión y resistencia de los materiales).
2.2.1. Teoría de la Ley de Pascal
Esta ley explica el funcionamiento de una prensa hidráulica utilizada
para comprimir, distintos materiales. De acuerdo con Alva (2014, p.10) el

15
principio de Pascal establece que: “la presión existente en un líquido confinado
se transmite sin disminución y actúa igualmente en todas direcciones y lo hace
formando ángulos rectos con la superficie del recipiente.” Es decir, el fluido
confinado en la sección de una tubería ejerce igual fuerza en todas
direcciones, y perpendicularmente a las paredes. Cabe mencionar que el
estudio tiene fundamento en la teoría citada porque se manejan conceptos,
tales como: fuerza, desplazamiento, tensión, linealidad.
2.2.2. Prensa Hidráulica
La prensa hidráulica, como aparato mecánico, ha sido empleada para
diversos usos sobre distintos materiales que requieran ser sometidos a
presión. Por su parte, Lugo (2018, p72), refiere, las prensas hidráulicas, son
un tipo de “máquinas que aprovechan la energía potencial de un fluido para
transmitir energía al prensado. Ésta se realiza mediante la elevación de la
presión del fluido y la transformación de su energía en fuerza lineal con la
ayuda de un cilindro hidráulico o pistón. Por lo que, sirve para comprimir un
material entre dos cabezales logrando la deformación permanente para
embutir, dar forma, incluso cortar un determinado material y para probar
materiales sometidos a grandes presiones, mediante la aplicación de una
carga. Su principio de funcionamiento cumple con la ley de Pascal.
La prensa hidráulica consta de dos depósitos de aceite de áreas muy
distintas que se comunican por su fondo, funciona por medio de una bomba
acoplada directamente a un cilindro, y esta presenta la característica de
conferir a la carrera del embolo del cilindro a una velocidad máxima cuando su
presión que genera es mínima o nula y a una velocidad mínima cuando su
presión es máxima, y por consiguiente generando la fuerza de trabajo a través
del embolo. Hoy en día las prensas hidráulicas son la selección preferida en
trabajos donde se requieran amplios rangos de aplicación de fuerza.

16
En la perspectiva de Pérez y Renedo, (2016 p.7), la prensa permite “aplicar
gran presión para dar forma a los materiales metálicos, empleando el principio
de Pascal”. Es decir, una fuerza reducida aplicada al pequeño se transmite a
través del fluido y se transforma en otra mayor sobre el pistón grande. Consiste
de un bastidor que sostiene una bancada y un ariete, una fuente de potencia
y un mecanismo para mover el ariete linealmente y en ángulos rectos con
relación a la bancada. Ver figura 1
Figura 1. Prensa hidráulica. Tomada de Huerta (2018)
De acuerdo con la referencia de la imagen, este tipo de herramienta
consta de una bancada, el bastidor, a fuente de potencia y el ariete. Según
López (2018 p.89), en la actualidad las prensas hidráulicas son “autónomas,
las mismas funcionan por medio de una bomba acoplada directamente y por
este motivo son totalmente independientes. Estas máquinas tienen capacidad
para la producción rápida, puesto que el tiempo de operación es solamente el
que se necesita para una carrera del ariete, más el tiempo necesario para
alimentar el material. Por lo que, el factor fundamental para seleccionar una
prensa hidráulica sobre una mecánica para esta aplicación es el tiempo de
accionamiento de la fuerza. De allí, la importancia de citar los tipos de prensa
según la forma de la estructura.

17
Prensa con estructura abierta tipo C
La estructura de estas prensas cuentan con una sola columna y la línea
de carga sobre la mesa es excéntrica al eje de la columna. En la figura 2 se
observa el esquema de este tipo de estructura. Si bien la prensa con estructura
abierta es similar a la letra “C, brinda mayor espacio y comodidad para la
manipulación del material sobre su mesa, tiene por desventaja que la carga de
prensado es excéntrica a su eje, ocasionando que para soportar cargas altas
requiere un bastidor muy grande, lo cual, se reproduce en un costo elevado.
Asimismo, al ser la carga excéntrica, la deflexión de su columna ocasionará
que el compactado no sea uniforme y por ende que el producto sea
defectuoso.
Figura 2. Prensa de estructura abierta. Tomada de Lugo (2018)
Prensa con estructura cerrada tipo H
La estructura de estas prensas está compuesta por columnas y vigas
unidas en un pórtico, dentro de la cual la carga se encuentra centrada. En la
Figura. 3 se muestra el esquema de la prensa de estructura cerrada, aquí, las

18
cargas son equitativamente distribuidas a cada columna y pueden soportar
una carga mayor sin reducir la uniformidad del prensado. Del mismo modo, al
ser más rígida la estructura, requerirá menos material y por lo tanto será más
económica. Por las características descritas es que se ha seleccionado como
modelo a construir.
Figura 3. Prensa de estructura cerrada. Tomada de Lugo (2018)
Como se ha demostrado anteriormente hay distintos tipos de prensas
hidráulicas, pero existen partes que son comunes como: la bancada, el
actuador (cilindro hidráulico), el tanque hidráulico, el motor- bomba hidráulica,
la manguera hidráulica, el panel de control, el manómetro para el control de la
presión, la viga principal, la columna y la viga secundaria. Con base en la
premisa anterior, Huerta (2018), especifica las ventajas de construir una
prensa hidráulica de estructura cerrada o modelo tipo H.
a) Menor costo de mantenimiento.
b) Seguridad de sobrecarga incluida (cuentan con válvula de
seguridad).
c) Mayor flexibilidad en control y versatilidad.
d) El rango de fuerza que manejan, les permite hacer trabajos de
formado, estampado, troquelado y prensado.
e) Nivel de ruido, es menor ya que tiene un número menor de partes
móviles.

19
2.2.2.1. Funcionamiento de una Prensa Hidráulica según el principio
de Pascal
Una prensa hidráulica consiste en un recipiente cerrado con dos
émbolos, en donde uno de los émbolos es una superficie deslizante dentro de
un pistón. Los émbolos tienen secciones diferentes, por lo que al aplicar una
fuerza F1, sobre el émbolo pequeño, se obtiene una fuerza mayor F2, en el
émbolo de sección mayor. Teniendo los dos émbolos a la misma altura, se
aplica una fuerza F1 al émbolo angosto. La fuerza F1, se reparte en un área
pequeña, S1, por lo que queda definida la P1. A continuación, se describe la
teoría del principio de Pascal, garantiza que en el otro émbolo la presión será
la misma, por lo que la F2 será:
𝑃1 = 𝑃2 (1)
𝐹1 𝑆1 = 𝐹2 𝑆2 (2)
𝐹2 = 𝐹1 [ 2 𝑆1] (3)
De modo que entre mayor sea el rango de diferencia de las secciones
del embolo 1 con respecto al 2, mayor será el factor de multiplicación de la
fuerza. Según Lugo (2018 p.60). Las prensas hidráulicas se mueven por la
acción de agua o aceite que entra a la cámara del actuador empujando el
émbolo que a su vez va conectado a un vástago, el cual compacta el material
que se encuentra en una matriz. Para éste propósito se utilizan cilindros
hidráulicos los cuales se mueven lentamente y las presiones que éstos ejercen
pueden variar en función de sus características. Generalmente el líquido entra
a la cámara del actuador con poca presión hasta que hace contacto con la
pieza, luego de esto se aumenta la presión significativamente.
Es decir, la estructura constituye el cuerpo principal de la prensa que
consta de los cilindros y la superficie en donde se hace el trabajo, el diseño de
ingeniería de la prensa, según Alva (2014, p.78). “es el proceso de aplicar
diversas técnicas y principios científicos con el objetivo de definir un
dispositivo. Es importante destacar que el diseño del aparato irá enfocado a

20
cubrir cierta necesidad en el laboratorio de resistencia de los materiales de la
UNEFM-Tocópero.
2.2.3. Ensayo de Compresión en las Prácticas de Resistencia de los
Materiales
El ensayo de compresión permite determinar las propiedades de un
material. Para que la prueba se realice de forma precisa y repetitiva, se
necesita una máquina de ensayo que garantice las mediciones exactas, el
control, el comportamiento tal como lo especifique la norma aplicada. Con
base en las ideas previas, Carrillo (2017, p.67) establece para qué se realiza
un ensayo de comprensión en la resistencia de materiales.
a) Este tipo de prueba se lleva a cabo para caracterizar el comportamiento
de un material bajo carga de compresión.
b) Durante el ensayo, se ejerce una presión sobre una probeta mediante
los platos de compresión, a través de la cual se determinan varias
propiedades del material.
c) Los datos del ensayo proporcionan resultados en forma de diagrama de
tensión-deformación que, entre otras cosas, muestra el límite elástico,
el límite de proporcionalidad, el límite de fluencia y, en algunos casos,
la resistencia a la compresión.
Figura: 4. Diagrama de Compresión.

21
De los anteriores se deduce, con los ensayos de compresión los
estudiantes a través del manejo práctico de la máquina pueden llegar a evaluar
la seguridad, durabilidad e integridad de materiales y componentes
determinando su aplicabilidad en la manufactura.
2.2.4. Máquina para Ensayos de Compresión
Una máquina de ensayos, es un aparato semejante a una prensa, con
propiedades para someter materiales a ensayos de tracción, compresión o
flexión y así medir sus propiedades. Por su parte, Miro (2019, p.52), la define
como un equipo que “permite realizar de ensayos convencionales de
compresión, también puede calcular el módulo de rigidez en probetas
cilíndricas, en testimonios de construcción, de dimensiones comprendidas
entre 100 a 150 mm de diámetro”.
El equipo utilizado para determinar algunas propiedades mecánicas de los
materiales, se conoce como máquina de ensayos, esta es una prensa con la
que es posible someter materiales a diferentes cargas, De la misma manera,
el citado autor, menciona las partes de una máquina para ensayos de
compresión.
- Vigas móviles.
- Mordazas.
- Viga fija.
- Barras móviles y fijas.
- Viga de base.
- Tubos guías.
- Viga soporte cilindro.
- Soporte.

22
Figura 5. Máquina de Ensayo de compresión. Tomada de Miro (2019)
2.2.5. Criterios de Diseño para la Fabricación de una Máquina de
Ensayos de Compresión
Teniendo en cuenta la capacidad del prototipo y el material a emplear en
la fabricación de la estructura será un acero ASTM A36, debido a que es el
más utilizado para la construcción de estructuras metálicas ya que posee
buenas propiedades mecánicas. Desde luego, se indican los criterios descritos
por Domínguez (2017, p. 78) los cuales son plantean establecidos en función
de los principios de la estática de fluidos. Dentro de este marco se incluyen:
Calidad: este factor involucra las características de los materiales a
utilizar en la construcción de máquina.
Construcción: la disponibilidad de los recursos al momento de
construir y luego de su funcionamiento la disposición de las piezas en el
mercado para restituirlas,

23
Costos-Beneficios: esto incluye el valor económico en materiales, así
como el importe de mantenimiento.
Ergonomía: facilidad de operar el equipo, hacerle mantenimiento
preventivo y correctivo, de movilizarla de un lugar a otro.
Apoyo y facilidad operacional: especificaciones técnicas de
funcionamiento.
Durabilidad: referido al tiempo de vida útil del equipo.
Seguridad: bienestar que se le garantice al operador del equipo.
En virtud de lo antes expuesto, de acuerdo con la revisión de la literatura
citada es importante lo que refiere Moran (2020; p.67), el proceso para analizar
y determinar los criterios y parámetros para el diseño de una maquina consta
en el uso de la ingeniería inversa para el diseño de la misma, siendo esta
metodología de análisis utilizada a menudo cuando se requiere comprender la
estructura de un elemento, pero “hay un conocimiento limitado sobre la
ingeniería de una pieza, maquina o producto, falta la documentación original o
si no hay esquemas/modelos”.
En referencia a la cita, el diseño de un prototipo requiere de una planimetría
para establecer los modelos de cada componente a los fines de proyecta el
nuevo prototipo con sus características. A continuación las alternativas que
determinarían los criterios de diseño para la fabricación de una máquina de
ensayos de compresión descrito a continuación.
Alternativa 1. Prensa hidráulica con dos apoyos y cilindro
hidráulico fijo.
Prensas de accionamiento manual a través de bomba de 1 ó 2 velocidades
según modelos. Cilindro de simple efecto con retorno por muelles y husillo
extensible de aproximación. Sólida estructura en formato mono - bloque para
una mayor rigidez del conjunto, que está fabricado con vigueta "U". Bancada

24
desplazable a diferentes niveles de altura a través de polipasto o reductor sin
fin según modelos, y transmisión final por cable de acero trenzado.
Figura 6. Prensa hidráulica con dos apoyos y cilindro hidráulico fijo.
Tomada de Miro (2019)
Alternativa 2. Prensa hidráulica manual con cuatro apoyos y cilindro
hidráulico fijo.
Este tipo de prensa hidráulica, es de lado recto de cuatro postes
adecuada para uso rudo de dados angostos a anchos, con tamaños de cama
hasta de 24 pulgadas (61cm) de profundidad del frente a la parte trasera. Una
rigidez mejorada de la cortina minimiza la deflexión para una alineación del
dado más consistente que con los bastidores en C. Los diseños de dos postes
están limitados a aplicaciones que requieren acceso al dado sólo desde la
parte frontal y trasera, pero pueden ser más económicos que los diseños
tradicionales de bastidor en C. Ver modelo.

25
Figura 7. Prensa hidráulica manual con cuatro apoyos y cilindro
hidráulico fijo. Tomada de López (2018)
Alternativa 3. Prensa hidráulica de sobremesa tipo bastidores y cilindro
fijo.
La prensa hidráulica, es de operación manual, se utiliza para pruebas de
compresión y flexión de 120000 kg, de capacidad, equipada con manómetro
manual calibrado en sistema métrico decimal, cuenta con bomba hidráulica
manual.
Figura 8. Prensa hidráulica de sobremesa tipo bastidores y cilindro fijo.
Tomada de Carrillo (2017)

26
Luego de realizar el análisis exhaustivo de cada uno de los modelos de
prensa descrito, se toma en cuenta la matriz de Pugh. Sejzer R. (2016), dice,
“es un método para evaluar y seleccionar diferentes alterativas de opciones
bajo el análisis cuantitativo que permite comparar entre sí distintas opciones
mediante un arreglo multidimensional (una matriz de decisiones)”.
En tal sentido, su aplicación más habitual es durante la fase de diseño
de un producto, ya sea completamente nuevo o una actualización de uno
existente. El primer paso es identificar los criterios que serán evaluados. Los
criterios son básicamente las necesidades del cliente. Estos son ubicados
generalmente como filas de la matriz Pugh. Luego se deben especificar los
posibles conceptos de diseño que apunten al cumplimiento de los criterios
definidos. Los mismos aparecerán en las columnas de la matriz.
La mecánica es la siguiente: se toma la primera alternativa de diseño y
se analiza criterio por criterio si su cumplimiento es superior al diseño actual,
es inferior o es igual. Si es superior se coloca un signo "+", si es inferior un
signo "-" y si es igual un "0". Para mayor comodidad, se suelen utilizar los
números +1, -1 y 0 respectivamente ya que permiten operar en planillas de
cálculo. Utilizaremos esta última nomenclatura de aquí en adelante. Una vez
completada toda la tabla, se realiza la suma de cada columna. El concepto de
diseño que obtenga un resultado mayor, producto del balance entre aspectos
positivos y negativos, será la "mejor solución".
.
Figura 9. La matriz de Pugh. Fuente: Sejzer R. (2016),

27
Es decir, el proceso de elección según la matriz de Pugh, se plantea, en
el capítulo IV. No obstante se comenta lo siguiente, se tomará la alternativa de
dice 2, porque que cumple con las características necesarias para el eficaz
desempeño de las labores en los laboratorios de resistencia de materiales. Por
lo tanto la solución adecuada es la prensa hidráulica manual con cuatro apoyos
y cilindro hidráulico fijo. No obstante al aparato se le agregarán otros
elementos como: una viga soporte cilindro, las mordazas, unas barras fijas, el
soporte que será una mesa de metal entre otras piezas.
2.3 Bases legales
Constituyen el marco lógico de la investigación académica. Según Hurtado
de Barrera (2012, p.19), se constituye por “leyes, decretos, normas y
resoluciones que fundamente el tema de estudio”. En este sentido, las bases
legales, de este trabajo, establece la importancia de desarrollar el
conocimiento a partir de la ciencia y la tecnología a fin de consolidar la
educación vinculada al trabajo productivo desde la teoría a la práctica.
Hechas las consideraciones previas, la Constitución de la República
Bolivariana de Venezuela (1999 p.45), establece en el artículo 109° “El Estado
reconocerá la autonomía Universitaria como principio y jerarquía que permite
a los profesores, profesoras, estudiantes, egresados y egresadas de su
comunidad dedicarse a la búsqueda del conocimiento a través de la
investigación científica, humanística y tecnológica…” En concordancia con lo
anterior, el estudio está vinculado en el Plan de Desarrollo (2019-2025 p.7).en
la dimensión. La democracia social plantea, desde el objetivo histórico Nº3, el
objetivo nacional 3.3.

28
Con base en las ideas previas, los referidos documentos jurídico hacen
énfasis en la obligación que tienen las universidades de integrar los
estudiantes de los programas de formación a elaborar su trabajo de grado en
un proyecto orientado al desarrollo del conocimiento tecnológico a fin de dar
respuestas concretas a situaciones presentes en la casa de estudios, donde
se requiere de la fabricación de un equipo para ensayo de compresión en las
prácticas de resistencia de los materiales.
En virtud de ello, la norma ISO 14955-1, plantea, la metodología de diseño
para máquinas energéticamente eficientes durante su vida útil. De esta
normativa se toman en consideración el tipo de material y accesorios a
emplear al momento de construir el equipo. Por lo antes expuesto, es
conveniente hacer mención a las normas A.S.T.M, específicamente la norma
E9-89 a (2000), que establece “estos métodos de prueba cubren el aparato,
las muestras y el procedimiento para la prueba de compresión de carga axial
de materiales metálicos a temperatura ambiente”.
Los argumentos establecidos en las bases legales, permitirán al
investigador seguir los parámetros para construir un modelo de equipo
mecánico con características de un diseño ecológico, puesto que al utilizar la
máquina de ensayos de comprensión el aparato no generaría impacto de
emisiones activas que deterioren la capa de ozono y por ende cause
destrucción al ambiente.
2.4 Definición de términos Básicos
Cojinete: Es una especie de pieza que hace el movimiento de un eje dentro
de una máquina. Baroné (2009).
Esfuerzo, es una propiedad de estado de un punto específico dentro de un
cuerpo, la cual es una función de la carga, la geometría, la temperatura y el
proceso de manufactura. Domínguez (2017)

29
Fluido: Es un líquido acuoso que se utiliza para dar presión al pistón del gato
hidráulico. Huerta (2018).
Gato hidráulico: Es un tipo de prensa que funciona como elevador al
momento de actuar en la aplicación de la carga. Huerta (2018).
Prensa: Máquina utilizadas para el montaje y desmontaje de piezas
mecánicas donde se requiere fuerza y presión. Domínguez (2017).
Prensa hidráulica: Aparato que se utiliza para ensamblar piezas mecánicas.
Domínguez (2017).
Probeta, es la muestra de un material con dimensiones establecidas que se
usa para obtener una variedad de características y resistencias de los
materiales que se emplean en un diseño.
Resistencia, es la propiedad de un material o elemento mecánico de oponerse
a una fuerza externa. La resistencia de un elemento depende de la selección,
el tratamiento y el procesamiento del material. Carrillo (2017)
Rigidez, es la propiedad de un elemento de oponerse a la deformación.
Carrillo (2017)
Resorte: Espiral que da elasticidad al gato hidráulico. Domínguez (2017).
Sistema Hidráulico: Es aquel que produce movimiento a partir de la
circulación de un fluido por el sistema. Baroné (2009).

30
2.5 Cuadro de operacionalización de variables
Fuente: Oliva (2023).
Objetivo General: Fabricar una máquina para ensayo de compresión en las prácticas de resistencia de los materiales para la
UNEFM- núcleo Tocópero.
Objetivos específicos Variable Definición
Conceptual
Definición
operacional
Dimensiones Indicadores
Diagnosticar las problemáticas
que presenta los estudiantes del
programa de ingeniería
mecánica en la municipalización
Tocópero para el desarrollo de
las prácticas de laboratorio.
Equipo de
ensayo de
compresión.
Equipo
utilizado con
la finalidad
de realizar
pruebas de
compresión a
escala de
laboratorio.
Carrillo
(2017)
Es una
máquina que
permite
determinar las
propiedades
mecánicas de
los materiales,
mediante la
realización de
ensayos de
compresión.
Oliva (2023)
Componentes
del equipo de
ensayo de
compresión.
Normas ASTM
para
compresión
Manual de
Instrucciones
Piezas de la
máquina
–Eje de medición
–Probeta
–Rodamientos.
-Bastidores.
-Postes
Establecer criterios para el
diseño de una máquina para los
ensayos de compresión.
Diseñar los planos de la máquina
para los ensayos de compresión.
Parámetros
Diámetro y longitud
que debe poseer la
probeta.
Dimensiones de la
probeta a ensayar.
Construir una máquina para los
ensayos de compresión en las
prácticas de resistencia de los
materiales.
-Funcionamiento.
-Tipos de
mantenimientos.
-Operatividad del
usuario.
Elaborar una guía técnica para el
uso, funcionamiento y
mantenimiento del dispositivo.

31
CAPÍTULO III
MARCO METODOLÓGICO
Determina la orientación metodológica establecida por el investigador para
llevar a cabo su trabajo. Al respecto; Serrano (2014, p.51), señala que el marco
metodológico indica el método y diseño que soporta la investigación”. Por tal
motivo, el capítulo, indica el tipo, diseño y modalidad de investigación, la
población, la muestra, las técnicas e instrumentos para la recolección de datos,
los pasos de la investigación, la validez y confiabilidad del instrumento para la
recolección de datos, los aspectos administrativos que comprenden del plan
de trabajo, cronograma de actividades, los recursos y el presupuesto.
3.1 Tipo de investigación
Establece el procedimiento a través del cual se va a realizar en la
investigación. El estudio científico orientado a fabricar una máquina de
ensayos compresión para las prácticas de resistencia de los materiales; en
función de los objetivos establecidos, es una investigación tipo de campo, de
acuerdo con Paradinas (2013, p.110), “indaga los fenómenos con el objeto
estudiarlos de un modo real”. Es decir, los problemas se conocen a través de
observaciones y comentarios de fuentes primarias. Desde esta perspectiva, se
conocen las necesidades presentes en el programa de ingeniería mecánica en
los programas municipalizados UNEFM Tocópero.
Vale decir, que la investigación también es de tipo descriptivo, porque
cumple con los criterios establecidos por Paradinas (2013, p.112) para este
método, por lo que refiere, “los estudios descriptivos pretenden medir o
recoger información de manera independiente o conjunta sobre los conceptos
o las variables a la que se refiere”. De manera que, a través del planteamiento
del problema se describen la situación problemática que acontece con los

32
estudiantes del programa de ingeniería mecánica para realizar los ensayos de
compresión en las prácticas de resistencia de los materiales.
A lo anteriormente expuesto cabe agregar, que la fabricación del prototipo
mecánico, está dentro del tipo de investigación exploratoria, según, Paradinas
(2013, p.113), “los estudios exploratorios permiten aproximarse a fenómenos
desconocidos, con el fin de aumentar el grado de familiaridad y contribuyen
con ideas respecto a la forma correcta de abordar una investigación en
particular”. Con el propósito de fabricar una máquina para ensayos de
compresión, no se constituyen un estudio en pérdida de tiempo y recursos, es
indispensable aproximarnos a ellos, con una adecuada revisión de la literatura.
3.2 Diseño de investigación
Éste trabajo de investigación se realizará bajo el diseño no experimental,
Sierra Bravo (2015, p.87) señala que este diseño no requiere de pruebas de
laboratorio, los hechos se observas y se describe de manera natural”. El
investigador no sustituye intencionalmente las variables independientes. Se
observan los hechos tal y como se presentan en su contexto real y en un
tiempo determinado o no, para luego analizarlos. Quiere decir, que la realidad
planteada en el capítulo I, describe el problema con sus generalidades,
mencionando la necesidad que presentan los estudiantes para realizar las
prácticas de resistencias de materiales en cuanto a las pruebas de
compresión.
Por otra parte, al ser una investigación no experimental se sub clasificó en
el nivel transeccional para Sierra Bravo (2015, p. 270) son los que recolectan
datos en un sólo momento, en un tiempo único”. De hecho, u propósito es

33
describir el problema, por lo que las informaciones serán recolectadas en un
sólo momento a través de una encuesta escrita por medio de un cuestionario
3.3 Población y Muestra
La población describe el universo poblacional sujeto a investigar. El termino
población es descrito por Brito (2016, p. 105) “como el conjunto de unidades
de las que se desea obtener información y sobre las que se van a generar
conclusiones”. Para éste trabajo de investigación la población en estudio será
una (1) máquina para ensayos de compresión. Además, de un grupo de
estudiantes (10) y el docente de la unidad curricular práctica de resistencia de
los materiales del área de tecnología.
En relación a la muestra, Brito (op cit), dice; “es un subconjunto de la
población total”. Al respecto, se tomó de forma intencionada un equipo
mecánico (la máquina para los ensayos de compresión). Además, los
estudiantes del 5to semestre de Ingeniería mecánica en la municipalización
Tocópero y docentes de la unidad curricular. Que representan un total de (11)
sujetos a quienes se les aplicó la encuesta para conocer la opinión sobre el
funcionamiento práctico del equipo una vez construido.
3.4 Técnicas e instrumentos de Recolección de Información
Para el abordaje del problema es pertinente emplear técnicas de
recolección de datos en fuentes primarias que permita la recopilación de
información veraz y oportuna de la situación presente en los programas
municipalizados UNEFM Tocópero. Siendo así, la observación directa. En
palabras de Bunge (2015, p.89), “es un proceso donde el investigador se pone
en contacto personalmente con el hecho o fenómeno a investigar”. El registro,
fue en el diario de campo. A través de esta estrategia, el investigador se puso

34
en contacto directo y personal con el hecho o fenómeno a investigar, a través
de un diagnóstico participativo se logra conocer las necesidades y problemas
presente en el programa de ingeniería mecánica de la UNEFM Tocópero.
De igual modo, se implementa la entrevista no estructurada, descrita por
Bunge (2015, p.92) como aquella “que permite obtener datos mediante un
diálogo que se realiza entre dos personas cara a cara: el entrevistador
“Investigador” y el entrevistado; la intención fue obtener información de este
último sobre cómo los estudiantes del programa de ingeniería mecánica de la
UNEFM Tocópero realizan las prácticas de ensayo de resistencia de los
materiales. Como instrumento de investigación se utilizó el guion de entrevista
que forma parte de la técnica, generalmente una forma específica de
interacción social.
Para concluir será necesario aplicar una encuesta, a la muestra
seleccionada para Bunge (2015, p.123) “es una técnica destinada a obtener
datos de varias personas cuyas opiniones interesan al investigador”. Las
informaciones serán recolectadas de forma escrita a través de un cuestionario.
De acuerdo al autor antes citado, (op cit) “es un formato elaborado con varias
preguntas de forma precisa que serán respondidas por el encuestado”.
3.5 Validez y confiabilidad del Instrumento
La validez representa la relación entre lo que se mide y se busca medir,
al respecto, Chávez (2017, p.161) determina la validez como el grado en el
cual un instrumento realmente mide la variable que pretende medir”. Para la
validez del instrumento que se aplicó a la muestra se optó por la validez de
contenido, descrita por este mismo autor como “aquella donde los ítems del
instrumento son representativos del dominio del contenido de las propiedades
que se desean medir”.

35
Siendo así, la validez de este trabajo de investigación vendrá dada por el
juicio de expertos, 3 profesionales en el área de tecnología, para que sea su
responsabilidad aportar opiniones y sugerencias sobre el instrumento de
investigación que será utilizado en la recolección de datos. Respecto a la
confiabilidad, Chávez (op cit), la define como “el grado de congruencia con la
cual se realiza la medición de una variable”. Asimismo, refiere, “se considera
que el coeficiente de confiabilidad es bueno cuando se aproxima a 1.
Expresado en porcentaje: 1. Mayor a 60% (confiabilidad Alta), 2. Mayor a 70%
(es más Confiable).
3.6 Tratamiento Estadístico para el Análisis de los Datos
El procedimiento estadístico para el análisis de los datos según, Rivas
González (2019, p. 93) “en esta etapa se interpretan la información numérica
proveniente de los resultados, donde converge el sentido crítico objetivo
subjetivo que le impartirá el investigador a esos números recogidos en las
tablas”. Este proceso se desarrollará empleando la estadística descriptiva
como método para la tabulación y presentación gráfica de los datos de forma
cuantitativa a través de la frecuencia relativa y porcentual de acuerdo a los
resultados obtenidos en el cuestionario luego de ser aplicado a la muestra
seleccionada.
3.7. Procedimiento para la Investigación
El método desarrollado para llevar a cabo el estudio en los programas
municipalizados UNEFM Tocópero, cuya finalidad fue fabricar una máquina
para los ensayos de compresión en las prácticas de resistencia de los
materiales es a partir los objetivos planteados para ésta investigación.

36
I. Diagnóstico de las problemáticas que presenta el programa de
ingeniería mecánica en la municipalización Tocópero.
Este momento del proceso investigativo, inició con entrevistas tipo
conversatorio a las siguientes personas, una al coordinador de la aldea
universitaria Licdo. Ronmel Rodríguez, otra a los profesores Yomar Matheus y
Yaritza Martínez, además de algunos estudiantes del programa de ingeniería
mecánica en la municipalización Tocópero quienes manifestaron de manera
verbal que en el laboratorio del área de tecnología existe déficit de
instrumentos, materiales y equipos que son necesarios al momento de realizar
algunas prácticas de resistencia de los materiales, sobre todo el ensayo de
compresión. Por lo tanto, las pruebas se vienen desarrollando en otros
laboratorios mediante convenios con otra institución (Complejo Académico El
Sabino) y no dentro de la Universidad.
II. Establecimiento de los criterios para el diseño de una máquina
para los ensayos de compresión
Este momento se realizó a través de una revisión documental en diversos
textos de ingeniería mecánica y las diversas tesinas para el acopio de las
informaciones relacionadas con el diseño de equipos manuales utilizados
parar realizar pruebas de compresión los cuales permitieron al investigador
establecer un modelo de prototipo con materiales adecuados para que dicho
producto pueda tener una construcción apropiada y funcionamiento ajustado
a las necesidades y requerimiento exigidos por la organización donde está
ubicado el problema.
III. Diseño de los planos de la máquina para los ensayos de
compresión
El diseño de los planos de la máquina para los ensayos de compresión se
hizo en base a cada uno de los elementos de la estructura base y los ensamble

37
del equipo en DIN a escala real presentado en el boceto a mano alzada. De
manera tal que se visualizan tres vistas: frontal y laterales. Los parámetros
funcionales de la máquina se obtuvieron de la información recopilada en
artículos académicos, designaciones de la ASTM y los criterios planteados en
la alternativa Nª 2 como modelo seleccionado.
IV. Construcción de la máquina para los ensayos de compresión
En la etapa de la fabricación de la máquina para los ensayos de
compresión, se hizo la selección de cada uno de los elementos mecánicos
necesarios que conllevan a la construcción del prototipo de acuerdo al modelo
planteado en la literatura. No obstante, se hizo un análisis de resistencia de
los materiales que permitió calcular las dimensiones de cada una de las piezas
que conforman la estructura del aparato de tal forma que al ensamblar cada
parte, las mismas garanticen un ajuste seguro. De tal manera que al funcionar
no se presenten márgenes de error en las pruebas.
V. Elaboración de la guía técnica para el uso, funcionamiento y
mantenimiento del dispositivo luego de construido.
La guía o manual de instrucciones explica de forma detallada cómo
funciona la máquina para realizar los ensayos de compresión. Luego,
especifica los tipos de mantenimientos que se deben realizar al aparato para
que tenga vida útil y siempre esté operativo para los usuarios de la misma.

38
3.7. Aspectos Administrativos
3.7.1. Plan de Trabajo
Tabla 1
Objetivos
Específicos
Actividades
Lapso de
Ejecución Recursos Producto
Diagnosticar las
problemáticas que
presenta el
programa de
ingeniería mecánica
en la
municipalización
Tocópero.
Visita a la coordinación
de la UNEFM Tocópero.
Conversatorio con el
coordinador de la
UNEFM Tocópero.
Entrevista a profesores
del programa de
ingeniería mecánica.
1 semana
Humanos
Investigador.
Coordinador y
profesores de la
UNEFM
Tocópero.
Materiales y
Equipos
Diario de campo.
Cámara
fotográfica.
Textos.
Trabajos de
Grado
Herramientas
mecánicas.
Equipo de soldar.
Elementos de la
prensa.
´Matriz de
jerarquización
Árbol del
problema
Establecer los
criterios de diseño a
considerarse en la
fabricación de una
máquina para los
ensayos de
compresión.
Revisión de la literatura
seleccionada.
Acopio y transcripción
de las informaciones
recopiladas.
2 semanas Lista de
componentes
de una prensa
hidráulica
Diseñar los planos
de la máquina para
los ensayos de
compresión en las
prácticas de
resistencia de los
materiales.
Preparación de los
bocetos y planos del
prototipo con diferentes
vistas.
Aplicación de cálculos
matemáticos para el
diseño de la máquina.
Graficación del diseño
en AUTOCAD
3 semanas
Planos en físico
y digital de la
máquina de
ensayos de
compresión
Construir una
máquina para los
ensayos de
compresión en las
prácticas de
resistencia de los
materiales.
Disposición de los
componentes del
equipo.
Determinación de las
herramientas y equipos
de trabajo mecánico.
Construcción del
aparato.
Apreciación del
funcionamiento de la
máquina.
Ensayos con la prensa
armada.
5 semanas Prensa
hidráulica para
compresión

39
Elaborar una guía
técnica para el uso,
funcionamiento y
mantenimiento del
dispositivo.
Redacción de la guía de
funcionamiento de la
máquina.
1 semana
Guía de uso,
funcionamiento
y
mantenimiento
del equipo
Fuente: Oliva (2022)
3.7.2. Cronograma de Actividades
Indica en que tiempo se ejecutarán las tareas del plan de acción.
Hurtado de Barrera (2012, p. 176), dice, “representa esquemáticamente cada
una de las actividades a ejecutar con su respectivo lapso de tiempo para
desarrollar cada tarea” (p.176). Ver tabla.
Tabla 2
Meses/ Semanas: enero-marzo de 2023
Actividades 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Visita a la coordinación de la UNEFM
Tocópero.
Conversatorio con el coordinador de la
UNEFM Tocópero.
Entrevista a profesores del programa de
ingeniería mecánica.
Revisión de la literatura seleccionada.
Acopio y transcripción de las
informaciones recopiladas
Preparación de los bocetos y planos del
prototipo con diferentes vistas.
Aplicación de cálculos matemáticos para el
diseño de la máquina.
Graficado del diseño de los planos en
AUTOCAD
Disposición de los componentes del
equipo.
Determinación de las herramientas y
equipos de trabajo mecánico.
Construcción del aparato.
Apreciación del funcionamiento de la
máquina
Ensayos con la prensa armada.
Redacción de la guía de funcionamiento de
la máquina.

40
CAPÍTULO IV
INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS
4. 1. Análisis y Presentación de los Resultados
Resultados del objetivo 1: Diagnosticar las problemáticas que presenta
el programa de ingeniería mecánica en la municipalización Tocópero
El proceso de diagnóstico se realizó desde el mismo momento en que el
autor del presente Trabajo Especial de Grado inició su estudio de
profesionalización en el programa de ingeniería mecánica en la
municipalización Tocópero donde es necesario cursar asignaturas teóricas y
prácticas para complementar el proceso académico. Aquí se fueron
observando debilidades determinadas como necesidades emergentes de
abordar como es la habilitación de un área de laboratorio tecnológico dotado
con materiales, equipos y herramientas.
Situación cada día más dimensionada en cuanto en cuanto a que las
prácticas de laboratorio o experimentales se debía realizar en el núcleo del
Sabino en Punto Fijo dada a la carencia de un laboratorio. De allí para
corroborar la situación pre determinada por éste investigador se conversó en
marzo de 2022 con las autoridades coordinadoras, de los programas
municipalizados UNEFM Tocópero Licdo. Rommel Rodríguez quien opinó que
la situación existe por falta de presupuesto universitario para cubrir déficits y
necesidades.
De allí, se buscó conocer la opinión de los estudiantes del programa de
ingeniería mecánica e industrial para comprender las necesidades del grupo
estudiantil quienes hicieron mención de la carencia de máquinas y
herramientas destinadas para las diferentes materias curriculares de éstos
programas de formación, específicamente en la unidad curricular de
resistencia de los materiales. De acuerdo a las necesidades evaluadas, los
alumnos que cursan esta materia describen que en la actualidad las medidas

41
tomadas por la Universidad para complementar la falta de talleres prácticos de
las diferentes unidades prácticas, limitan el desarrollo de habilidades prácticos,
retrasando su formación como futuros ingenieros.
Éstos conversatorios permitieron identificar según lo mencionado por el
profesor Matheus Y. (2022), que una de las practicas más complementarias
para la formación de los estudiantes de las diferentes áreas de la ingeniería se
basa en las actividades que se realizan en los laboratorios para desarrollar los
prácticos de compresión, ya que “tanto ingenieros mecánicos como civiles,
requieren comprender como es el comportamiento de diferentes materiales
bajo la fuerza a las cuales serán sometidas”.
De acuerdo a estas apreciaciones, se analizó que en dicha institución
necesita la incorporación un equipo donde se puedan realizar dichos ensayos
de compresión, cuyo propósito primordial se basaría en realizar pruebas a
elementos que se asemejen los elementos en las áreas tanto de construcción
como en la fabricación de piezas, siendo el caso en las prácticas de la
elasticidad y flexibilidad de vigas simples apoyadas en dos puntos , así como
también en las prácticas de compresión para evaluar la fuerza a la que un
elemento puede soportar antes de que se presente alguna deformidad,
permitiendo consigo evaluar y comprar el comportamiento de diferentes piezas
elaborados con materiales y estructuras físicas diferentes y analizar sus
comportamiento. En función de esta necesidad, la respuesta fue fabricar una
máquina para los ensayos de compresión.

42
Resultados del objetivo 2: Establecer los Criterios de Diseño a
Considerarse en la Fabricación de la Máquina para los Ensayos de
Compresión
Una vez obtenidos los resultados del proceso diagnóstico, se logró
comprobar que se necesita la construcción de una máquina destinadas para
las prácticas de compresión de la unidad curricular de resistencia de los
materiales, especificando que este equipo será crucial para poner a prueba la
dureza de materiales en el área de construcción como el concreto, bloques de
construcción, vigas de acero, planchas de acero, láminas de acero, cabillas de
diferentes formas, tablas de madera, entre otros.
Dado que un ensayo de compresión, es aquel donde la probeta se
comprime. De acuerdo a lo descrito. Las prácticas que se pueden realizar en
una máquina de compresión para ensayos de resistencia de los materiales,
sirven para determinar la resistencia a la compresión, los límites elásticos,
flexión, el límite de proporcionalidad, el límite de fluencia, en algunos casos, la
resistencia a la compresión. Por lo tanto, se comprende que la maquina a
construir debe cumplir con los siguientes parámetros:
- Debe ser capaz de realizarse prueba pruebas de comprensión y
flexibilidad.
- Robusta para soportar el peso y fuerza de los elementos en las pruebas.
- El área de prueba debe ser tener el diámetro suficiente para realizar
pruebas de piezas de más de 20 centímetros de alto.
- Debe ser capaz de generar fuerza de compresión mayor de 5 toneladas.
- Debe contar con un sistema para identificar la fuerza aplicada.
Así mismo, para el área de construcción de piezas y evaluación de las
propiedades de los materiales de diferentes elementos. En cuanto al análisis
de los criterios de diseño a considerar para la construcción de la máquina de
ensayos de compresión, se empleó el método de análisis de la Ingeniería
inversa para identificar las partes funcionales y estructurales básicas de estos
equipos. No obstante, se toman criterios y especificaciones de Estrada y

43
Carranza (2018), los cuales realizaron el diseño de una máquina de
compresión simple, prensa hidráulica comercial tipo H, la cual cuenta con las
siguientes especificaciones estructurales de diseño:
- Dimensiones aproximadas de la maquina 170cm X 75cm X 30cm
- Con capacidad de 10T proporcionada por un actuador hidráulico de
doble efecto con un rango de trabajo 0-79cm
- Estructura de acero con base ajustable al piso.
En cuanto al análisis de las partes funcionales del diseño de esta máquina
de compresión, por medio del análisis de la ingeniería inversa se logró
observar los siguientes criterios a considerar:
1. Un sistema de tracción basado en resortes para regresar el equipo de
pureaba al estado original.
2. El sistema generador de compresión, basado en un gato hidráulico de
10 toneladas.
3. El área de prueba de dimensiones adaptables para pruebas de probetas
de diferentes dimensiones.
4. La base estructural robusta formado por vigas de acero.
Figura 10. Análisis de ingeniería inversa de la Prensa hidráulica tipo H de
Estrada y Carranza (2018).

44
Finalmente para determinar de acuerdo a diferentes alternativas de
diseño, las cuáles son las partes fundamentales de una máquina para ensayos
de compresión, teniendo como diseño estructural de evaluación base la
máquina de compresión en forma de H, siendo esta capaz de soportar grandes
cantidades de fuerza de compresión, de fácil construcción simple y cuya
demanda de recursos materiales es reducida. En este mismo orden de ideas,
para la selección de la alternativa de diseño que mejor se adaptó a las
necesidades funcionales identificadas en el proceso de diseño se utilizó la
matriz de pugh, señalando con un 1 la capacidad de satisfacer la necesidad
plateada y o el No cumple, obteniendo el siguiente resultado:
Tabla 1. Matriz de Pugh
Necesidades
Alternativa de
Diseño
1 2 3
Prueba de compresión 1 1 1
Prueba de flexibilidad. 0 1 0
Estructura robusta 1 1 1
Área de prueba grande. 1 1 0
Genera fuerza de compresión mayor a 5
toneladas.
0 1 1
Sistema para medir la fuerza ejercida. 0 0 1
TOTAL= 3 5 4
De acuerdo a las necesidades evidenciadas, la alternativa de diseño que
mejor cumple las exigencias funcionales según este análisis corresponde a la
alternativa de diseño número 2, por tanto, se decidió por diseñar una máquina
de compresión en forma de H con las siguientes especificaciones de
desempeño y materiales:

45
Base estructural o cuerpo resistente: formado por vigas de acero de las
siguientes formas y dimensiones:
- Forma de U de 10 mm de espesor.
- Forma de H de 8 y 10 mm de espesor.
- Perfil estructural o Angulo de acero ½ mt2
- Plancha de acero de 10mm de espesor.
Mecanismo generador de potencia de compresión; éste sistema
será suministrado bajo el principio de Pascal, el cual consta en que si se
produce un cambio de presión en un punto determinado de un sistema
cerrado, este cambio de presión se transferirá a todo el sistema, por tanto se
tomara como mecanismo generador de potencia a un Gato hidráulico de 10
toneladas Modelo T91004, equipo de la marca Big Red.
Figura 11. Gato hidráulico de 10 toneladas Modelo T91004
Mecanismo para volver a su estado original; el método para que el
equipo de ensayo de compresión regrese a su estado de reposo cuando no
esté en periodo de prueba se basa en el principio de resortes de tensión, los

46
cuales estarán formados por resortes del capot de un vehículo Ford 350,
teniendo estos elementos altas capacidades de elasticidad, lo cual se traduce
en que estos pueden estar sometidos bajo la fuera de estiramiento que durante
un lapso de tiempo prolongado y regresar a su estado original sin presentar
deformación plástica.
Mecanismo para identificar y medir la fuerza de presión
suministradas; para identificar la cantidad de fuerza suministrada por el gato
hidráulico en las pruebas de compresión, será incorporado un reloj barómetro
con rangos de medición de 0 a 10 bares, y de acuerdo al principio de
conversión 1 tonelada equivale a 1,07 bares, no obstante, como medidas
preventivas para prolongar la vida útil del gato hidráulico a utilizar el límite
recomendado para el uso de dicha maquina será de 8 toneladas de fuerza de
compresión, por tanto el barómetro a utilizar es el ideal para cumplir con las
funciones de las pruebas de ensayos de la maquina a construir, siendo este
de la marca HIDROTEK, modelo HTK-PG-AL.
Figura 12. Manómetro para la máquina para los ensayos de compresión.
Fuente Oliva (2023).

47
Área de prueba; el área de prueba debe tener la capacidad de adaptarse
a las diferentes medidas de las probetas y materiales a evaluar sus
capacidades. Este mecanismo estará formado por una mesa de prueba, viga
adaptable, fijada por mecanismo de pernos pasadores para situar el área de
soporte adaptable en el sitio ideal para la prueba. Para ejercer el punto de
fuerza en el periodo de prueba se optó por emplear como mordaza y eje que
ejerce la presión la punta de un eje de un vehículo de 3cm de diámetro.
Resultados del objetivo 3: Diseñar los planos de la máquina para los
ensayos de compresión en las prácticas de resistencia de los materiales.
Analizada la alternativa de diseño seleccionada la cual corresponde a
una prensa hidráulica tipo H. En virtud de sus características, se optó por
construir un equipo de dimensiones más reducidas, pero que cumpla con las
especificaciones funcionales teniendo este diseño las siguientes
especificaciones estructurales de diseño: Ver plano con respectivas
especificaciones: Dimensiones aproximadas de la maquina 90cm X 45cm X
8cm. Base con unos pies estabilizadoras de 41cm. Capacidad de 10T
proporcionada por un actuador hidráulico de doble efecto con un rango de
trabajo 0-79cm. Estructura de acero con base ajustable al piso. Ver vistas en
anexos.
Figura 13. Maquina con especificaciones. Oliva (2023).

48
Resultados del objetivo 4: Construir una máquina para los ensayos de
compresión en las prácticas de resistencia de los materiales
Para la construcción del equipo de compresión destinado para las
prácticas de ensayo del área de Ingeniería de UNEFM Tocópero, inicia con la
disposición de cada uno de los componentes materiales, las herramientas y
equipos de trabajo a disponer para la fabricación del prototipo de diseño
seleccionado anteriormente, siendo estos los siguientes materiales:
- 1.8 metros de Viga Forma de U de 10 cm de ancho.
- 3 metros de Viga Forma de H de 8 cm ancho.
- 1.5 metros de perfiles estructurales o Angulo de acero ½ mt2
- 60x15 cm de Plancha de acero de 1 cm de espesor.
- 2 resortes de capot Ford 350 de 15 cm de medida del bastidor y ganchos
de 4 cm, para un total de 23 cm de resorte.
- 10 cm de Punta de eje acero de 3 cm de diámetro de una Chevrolet C-30.
- 4 ojo de acero artesanal para gancho de 60 mm de espesor.
- 2 pasadores de acero de 17cm de longitud 15mm de diámetro.
- 2 tornillos.
- 1 Gato hidráulico de 10 toneladas.
Herramientas y Equipos
- Taladro.
- Esmeril
- Regla escuadra
- Extensión eléctrica
- Cortadora de tubos.
- Tenaza.
- Máquina de soldar.

49
Imagen 1: Materiales y herramientas para la construcción de la Máquina
para Ensayos de Compresión. Oliva A. (2023).
Proceso de construcción de las piezas para la fabricación de la máquina
de ensayo de compresión se procedió a realizar los siguientes pasos:
Paso 1: Adaptación de los materiales para las medidas del diseño.
Se empleó la tronzadora con un disco de corte fino para acero para el
corte de las vigas tipo U con las siguientes medidas; 3 piezas de 45cm, 2 para
las vigas de bases que son usadas como soporte horizontal donde reposaran
las planchas, probeta y material a probar y 1 el soporte móvil del gato
hidráulico. 2 piezas de 15cm para las guías o corredera verticales para el
soporte móvil del gato hidráulico.
Con un disco de corte fino para acero se hicieron cortes a las vigas tipo H
con las siguientes medidas: 2 piezas de 90cm c/u, que cumplirán la función de
bases principales verticales. 2 piezas de 45cm, como vigas fijas principal
superior, que cumplen la función de generar soporte de las vigas verticales,
unificando la parte estructural del mecanismo.

50
Luego, se cortaron los perfiles estructurales o Angulo de acero con las
siguientes medidas: 3 piezas de 40cm, 2 para los pies estabilizadores de la
parte estructural de la máquina y 1 para el soporte inferior que mantendrá
unida las barras verticales, generando con solides. 2 piezas de 8cm para la
unión de la viga de base donde reposaran los materiales a la prueba.
Imagen 2. Corte de las vigas para armar la estructura. Oliva (2023)
De allí utilizando un esmeril y gancho de agarre, se procedió a cortar las
planchas de acero con las siguientes medidas: 4 piezas de 15x15 cm, 2
cumpliendo la función de fijar el gato hidráulico con la viga de soporte superior
y la viga móvil y 2 harán la función de soportar la presión ejercida por el gato
sobre las probetas. 2 piezas de 5x10 Cm, sirven como base de los ojos de
acero superior donde estarán soldados. 1 pieza de punta de eje de 10 cm, el
cual tendrá la función transmitir la fuerza de compresión en las probetas y
materiales de prueba. Como medidas de preventiva contra los efectos de la
corrosión, se realizó una limpieza superficial de las piezas cortadas, utilizando
el esmeril para esta labor.

51
Imagen 3. Limpieza de las vigas estructurales. Oliva (2023)
Paso 2: Unión de las partes estructurales
Una vez cortadas las piezas a las medidas específicas del diseño, se
procedió en medir y ubicar los distintos elementos para marcar los sitios de
soldadura. Así mismo, para generar la función de adaptabilidad del equipo a
realizar pruebas con probetas y materiales de diferentes texturas y
composición, se midió y empleo el taladro industrial con brocas de corta para
acero de alto carbón para perforar los agujeros paralelos donde estarán
ubicados los pernos que mantendrán la viga base de prueba en el sitio
deseado.
Luego, se hace la soldadura de las principales partes estructurales,
utilizando la técnica de soldadura de tipo cordón, para fijar correctamente las
piezas se cortaron sesiones de la viga principal para que encajaran
correctamente, reforzando los puntos de soldadura. Para las áreas donde el
espacio era reducido, se usó el tipo de soldadura de punto, específicamente
en las uniones del soporte del ojo de acero artesanal.

52
Con la asistencia del Ing. Jiménez C. Se soldaron los soportes del gato
hidráulico y la viga móvil del mismo, para ello se hicieron las pinzas de agarre
de presión para ubicar las piezas en su lugar. Posterior, con la técnica de
soldadura de tipo cordón se unieron las planchas de acero estabilizadoras y
fijadoras del gato hidráulico. Luego, empleando escuadras magnéticas, se
ubicó la punta de eje en el centro de la viga móvil la cual se fijó con soldadura.
Asimismo, las partes conformadas por la viga base de prueba, la cual está
conformada por 2 vigas U y 2 perfiles estructurales.
De igual modo, se realizaron procesos de limpieza y rectificación de los
puntos de soldadura en todas las áreas estructurales de la máquina. Después,
fueron colocados los resortes en los ojos de acero artesanales y el gato
hidráulico en el área de fijación, así mismo se acoplo la viga móvil que contiene
la punta de eje para las pruebas. Para fijar a la pieza se perforaron 2 agujeros
en la plancha de fijación, la cual esta soldada a su vez a la viga móvil y se
atornillo el gato hidráulico a la misma. Finalmente se soldaron las barras
solidas a placas redondas para generar los pernos que se encargaran de
sostener la viga base donde se situaron los materiales de prueba en las
diferentes distancias de la máquina, permitiendo que este equipo cuente con
la capacidad de adaptarse a diferentes tamaños de muestra
Imagen 4. Estructura de la máquina. Oliva (2023)

53
Paso 3: Periodo de Ensayo y Correcciones
El período de ensayo del equipo y de sus partes funcionales se procedió a
realizar las pruebas a diferentes materiales para identificar la probeta ideal.
Para ello se emplearon materiales como:
- 7cm Cabilla cuadrada de 1x1cm
- 7cm Cabilla 5/8´
- 9cm Tubo de acero 3/4´
Debido a que el gato hidráulico no era nuevo, el mimo, no contaba con la
barra específica para realizar fuerza de palanca por lo que fue necesario
utilizar una cabilla solida de acero para realizar el periodo de pruebas. Como
medida ergonómica y a razón de facilitar el accionamiento del gato hidráulico
para futuras pruebas se cortará dicha cabilla solida de acero en las medias
adecuadas que sean fáciles de sostener y accionar por los alumnos en sus
pruebas.
Para ello, se argumentó, con medidas preventivas en todas las pruebas,
para lo cual se aseguró de que el sistema de liberación de presión estuviera
en posición de cerrada y el sistema de transferencia de presión del gato
hidráulico estuviese cerrado herméticamente en cada prueba, haciendo girar
en sentido horario el tornillo de liberación de presión haciendo uso de una
pinza. Así mismo al finalizar con cada una de las pruebas se procedió a realizar
la liberación de presión para que el gato volverá a su estado de reposo y con
ello la máquina, haciendo girar en sentido anti-horario el tornillo de liberación
de presión, comprobando que dicho sistema es funcional.
De iigual modo, se observa el comportamiento de la probeta conformada
por cabilla 5/8´ bajo la prueba de compresión, la primera imagen se observa
deformación bajo las primeras aplicaciones de fuerza de compresión por la

54
maquina hidráulica, y la segunda imagen se evidencia los efectos bajo un
exceso de aplicación de fuerza.
En relación a la prueba de flexibilidad utilizando una cabilla 5/8´, fue
necesario cortar una probeta de mayores dimensiones por el tamaño del
material de prueba, por lo que las probetas a diseñar para este ensayo deben
tener 10 cm de largo. En cambio, para la probeta de Cabilla cuadrada de
1x1cm se ejerció fuerza de compresión y lo observado fue que la pieza requirió
de fuerza en exceso para observarse alguna deformidad y las planchas de
soporte empezaron a presentarse deformidades, por lo que este tipo de
probetas requieren una mayor fuerza de compresión de la que la maquina
actualmente tiene la capacidad de soportar.
En cuanto a la prueba de flexibilidad para la Cabilla cuadrada de 1x1cm,
se logró observar deformidades al aplicar cierta cantidad de fuerza a la probeta
de prueba. Por su parte, la falta de el mecanismo para identificar la presión
ejercida a la pieza de probeta, dificulta identificar el momento en que la pieza
sede a la fuerza de compresión ejercida.
Desde luego, en la prueba para el tubo de ¾´ se logró observar al adaptar
la viga base de prueba que algunos agujeros donde van situados los pernos
que soportan el peso y fijan este elemento están descuadrados, se procedió a
identificar a marcar estos agujeros para demostrar cuales son los que presenta
defectos. Así mismo, esta probeta presenta deformidades perfectamente y que
la maquina es capaz de soportar las pruebas de este material.
Imagen 6. Ensayo de Prueba a la Maquina. Oliva (2023)
Una vez construida la maquina para los ensayos de resistencia de
materiales se procede a realizar las rimeras pruebas e ir observando los

55
errores de funcionamiento de diseño. Se observa que el equipo es funcional,
puesto que por medio de la aplicación de la fuerza de compresion el usuario
en la práctica puede apreciar con facilidad las diferencias entre la resistencia
de diferentes materiales en prueba y el comportamiento de éstos al aplicarle
cierta cantidad de fuerza. Asimismo, la falta de la incorporacion de un sismeta
para medir las presiones internas del sistema cerrado del gato hidraulico
difucltan llevar el control de dichas pruebas.
En virtud de ello, fue necesario incorporar un barometro utilizando para ello,
un taladro a los fines de darle la forma de rosca por donde se instalará un
barometro con el rango de medida que van de los 0 bares a los 10 Bares. En
este mismo ornden de las tareas, se procedio a diseñar y perfeccionar la
palanca del sistema de accionamiento del gato hidraulico basado en una barra
de cabilla para que los estudiantes puedan realizar estas pruebas de manera
más ergonómica.
Con respecto, a las evaluaciones de las probetas utilizadas, se observo
que el material que presentaron mayor aceptacion en dichas pruebas fueron
la cabilla 5/8` y la cabilla Cuadrada de 1cmx1cm, en cuanto a esta ultima
mencionada, debido a su forma y alto grosor fue dificul apresiar los efectos en
la prueba de compresion, pero si se comporto de forma ideal en la fuerza de
fleccion por lo que se optara por generar probetas de este elemento de
menores dimensiones. En cuanto al tubo de acero 3/4` se logró apreciar los
efectos de estar sometido a fuerzas de compresion y siendo este un material
utilizado en los procesos de construccion se reconoce que la máquina para los
ensayos de resistencia de materiales cumple con el proposito de evaluar los
efectos de la fuerza en diferentes materales.
Por último, se procedio a realizar las correcciones estructurales adecuadas
para identificar los agujeros desnivelados donde se ubican los pernos que

56
sostienen la viga de base donde se situan los materales de prueba para que
estos no sean empleados en las mismas. Como medida prenventiva ante los
efectos de la corrosión, se proedió a aplicar una capa de pintura anticorrosiva
base en los puntos de soldadura. Asimismo, se le colocó una capa de esmalte
brillante para que la maquina para los ensayos de resistencia de materiales
presente calidad de manufactura
Imagen 7. Maquina para Ensayos de Compresión. Oliva (2023)

57
De acuerdo a los resultados obtenidos en la presentación y prueba de la
máquina de compresión ante el grupo de alumnos del área de Ingeniería de la
UNEFM municipalización Tocópero, conformados por estudiantes del 9no
semestre de Industrial y Civil, se logró comprobar la funcionalidad del equipo
para realizar el ensayo de compresión axial a una probeta, logrando
determinar consigo el nivel de presión limite que dicho material soporta antes
de presentar una deformación, lográndose analizar y estudiar las
características un determinado material bajo el fenómeno de compresión y la
resistencia limite que este soporta, permitiendo consigo poner en práctica los
conocimientos teóricos de la unidad curricular de resistencia de los materiales,
dando por concluida que dicha propuesta cumple con las expectativas
planteadas.
Imagen 8. Momento de la Prueba con la máquina para Ensayos de
Compresión de materiales. Oliva (2023)

58
Los entrevistados consideran que El diseño de la máquina satisface las
necesidades para la ejecución de los ensayos de compresión. El aparato
mecánico cumple con los requerimientos mínimos necesarios a la hora de
realizar pruebas con materiales. Además, antes de maniobrar el dispositivo,
se debe revisar el manual de mantenimiento y manipulación detallados en la
guía práctica que establece como realizar las actividades prácticas.
Imagen 9. Opinión de los estudiantes sobre la funcionabilidad de la
máquina para ensayos de compresión. Oliva (2023)

59
Autor
Yovelis Abraham Fernando Oliva Cuauro
Tutor
Ing. Yomar Jesús Matheus González
Tocópero; abril de 2023

60
INFORMACIÓN GENERAL
La máquina compresora será utilizada para desarrollar los ensayos de
compresión evaluando la resistencia de los materiales y su comportamiento
bajo la aplicación de fuerza. Por lo tanto, es importante describir el sistema de
funcionamiento del aparato de manera que el usuario al momento de utilizarla
como recurso didáctico instruccional conozca cómo manipular este equipo
para realizar las prácticas siguiendo las orientaciones del profesor.
La finalidad de establecer la guía técnica de uso, funcionamiento y
mantenimiento, es especificar las normas de seguridad a seguir durante la
manipulación de la máquina de ensayo de compresión. De igual modo, que los
estudiantes conozcan de forma detallada los pasos para realizar los ensayos
de compresión para evaluar la resistencia de diferentes materiales. Por último,
una vez que el usuario finalice la actividad experimental, para alargar la vida
útil del equipo es necesario aplicar las rutinas de mantenimiento que se deben
aplicar al aparato.

61
DESCRIPCIÓN GENERAL
Nombre del Equipo
Máquina de ensayo de compresión.
Componentes del Aparato
- Barómetro
- Barra de accionamiento del gato hidráulico.
- Alicate.
- Planchas de acero.
Materiales
- Probetas de ensayos simples: cabilla de acero menor 5/8`y Cabilla
cuadrada menor a menor medidas (1/2)
- Materiales de ensayos: Bloques de cementos, cerámicos, tubos de
acero, tubos plásticos, barras de acero menores a 1cm de diámetro.
Despiece de la maquina

62
PROCEDIMIENTO DE USO
SEGURIDAD
Verificar que se cumple con los equipos de protección personal adecuada a
la prueba a realizar.
- Lentes claros de amplia visión.
- Guantes de punto pvc.
- botas de seguridad.
Maquina:
Verificar el estado de la máquina.
- Nivel de aceite en el gato hidráulico.
- El tornillo de liberación de presión (Bypass), se encuentre en el gato
hidráulico.
- Los resortes del mecanismo estén en su sitio.
- Estado en los puntos de pivoteo.
- Ubicación adecuada de los pernos y la viga base del área de prueba.
- Estado de las planchas del área de prueba.
- Que la maquina se encuentre a 90° del eje terrestre.

63
ENSAYO DE COMPRESIÓN Y EVACUACIÓN DE LA RESISTENCIA
DE LOS MATERIALES
- Colocar el gato en el punto cero con válvula de Bypass abierto.
- Ubicar la viga base que sostendrá los materiales de prueba con sus
respectivos pernos de apoyo a una distancia adecuada el punto de presión
que permita introducir el material en el área de prueba.
- Colocar las probetas de forma perpendicular al indentador tomando en cuenta
las siguientes consideraciones:
- Para barras de acero: Ancho de la probeta < 1 cm de diámetro.
- Para barras de aceros cuadradas: Ancho de la probeta < 1 cm x 1cm
de grosor.
- Para concreto o bloques cuadrados: Ubicar las planchas de acero una
abajo y encima del material, específicamente en el punto de aplicación
de la fuerza para distribuir la carga alrededor de ambas placas.
- Calcular la fuerza aplicar según el tipo de material a utilizar con la
siguiente fórmula: 𝑝 = 𝑘𝐷2
Donde
p = Fuerza aplicar.
K = constante según el tipo de material.
D = Diámetro del indentador.
- Cerrar válvula del Bypass.
- Una vez conocida la fuerza ideal a aplicar se acciona la bomba
hidráulica hasta visualizar en el instrumento de medición (manómetro)
la misma y se mantiene el sistema presionado durante 15 segundos y
de forma visual se aprecia si existe efectos en el material.
- De ser necesario superar el límite de la fuerza necesaria a aplicar.
- Tomar apuntes y sacar conclusiones de acuerdo a los resultados
visualizados.
- Terminado el análisis, abrir el bypass del gato hidráulico, la maquina
regresara a su estado de reposo y luego se procede a retirar la probeta.

Fabricación de una máquina para ensayo de compresión, en las prácticas de Resistencia de los Materiales, para la UNEFM – Núcleo Tocópero

Fabricación de una máquina para ensayo de compresión, en las prácticas de Resistencia de los Materiales, para la UNEFM – Núcleo Tocópero

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Fabricación de una máquina para ensayo de compresión, en las prácticas de Resistencia de los Materiales, para la UNEFM – Núcleo Tocópero

Similar to Fabricación de una máquina para ensayo de compresión, en las prácticas de Resistencia de los Materiales, para la UNEFM – Núcleo Tocópero (20)

More from CTGUNEFMTocpero

More from CTGUNEFMTocpero (8)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Fabricación de una máquina para ensayo de compresión, en las prácticas de Resistencia de los Materiales, para la UNEFM – Núcleo Tocópero