Descripción experimental del comportamiento mecánico del acero ASTM A36 bajo una carga de tracción mediante el diseño y fabricación de un módulo educativo

Abstract

El comportamiento mecánico es un tema fundamental en la formación de ingeniería mecánica; sin embargo, el elevado costo y la complejidad de los equipos comerciales de ensayo de tracción limitan la experimentación práctica en los laboratorios universitarios. Esta tesis aborda estas brechas con la descripción experimental del comportamiento mecánico del acero ASTM A36 bajo una carga de tracción mediante el diseño y fabricación de un módulo educativo. El equipo se diseñó aplicando las directrices VDI 2221/2019 y el diseño para la manufactura (DFM), con un enfoque modular y una capacidad de 20 kN, obteniendo un costo de 2232 USD. Se desarrollaron dos aplicaciones en Python con interfaz gráfica (GUI), para la adquisición, procesamiento de datos y generación de diagramas fuerza-elongación y esfuerzo-deformación en tiempo real. Los ensayos de tracción en probetas de láminas de 1.8 mm, realizadas de acuerdo con los estándares ASTM E8/E8M y ASTM A36, mostraron una alta repetibilidad: resistencia a la tracción 461.8 MPa (Sr = 2.49 MPa), porcentaje de elongación 29.29 % (Sr = 3.73 %) y reducción de área 62 % (Sr = 1.07 %). Estos resultados concuerdan con la literatura y validan la precisión del equipo para fines educativos. El sistema de adquisición de datos y las aplicaciones contribuyen al aprendizaje activo al desarrollar ensayos acordes a las prácticas actuales de ingeniería. Este proyecto aporta una solución escalable y económica para los planes de estudios de ingeniería mecánica, promoviendo habilidades prácticas en el comportamiento mecánico de materiales e impulsando la innovación en equipos didácticos.