Ejecución de ensayos mecánicos normalizados

Para los ensayos de tensión y de flexión se utilizó la Máquina Universal de Ensayos del Laboratorio de Materiales en la Facultad Tecnológica de la Universidad Distrital. Esta iba registrando datos continuamente y en tiempo real, los cuales fueron guardados en una memoria USB, para posteriormente realizar su respectivo tratamiento. La máquina puede observarse en las Figuras Nº 81 y Nº 82.

81Figura Nº 81: Máquina Universal de Ensayos (zona de mordazas).

82Figura Nº 82: Máquina Universal de Ensayos (zona de medición de carga y

deformación).

Fuente: Autora (2015). Fuente: Autora (2015).

7.1.2.6.2.1. Ensayo de Tensión o Tracción.

El ensayo de tensión consiste en ejercer fuerzas de estiramiento sobre una probeta hasta que esta se fracture totalmente. Para este ensayo se utiliza la Máquina Universal de Ensayos, en donde se sujetan las probetas por medio de dos mordazas, tal como se observa en la Figura N° 83. Posteriormente se configura y programa la máquina con la velocidad apropiada en que se irán separando las mordazas. Para este caso se programó 2 mm/ min, según recomendaciones del laboratorista, ya que es mejor una velocidad lenta que permita observar mucho mejor el comportamiento del material.

Cuando ocurría la ruptura, se detenía la máquina y se retiraba la probeta ya fracturada, en donde se podía observar el área, tipo y forma de ruptura, tal como se muestra en la Figura N° 84.

73 83Figura Nº 83: Mordazas sujetando probeta

de tensión.

84Figura Nº 84: Probeta fracturada durante el ensayo.

Fuente: Autora (2015).

Fuente: Autora (2015).

En el momento en que se realizó el ensayo de tracción o tensión, el ordenador conectado a la Máquina Universal de Ensayos estaba fallando y se reiniciaba repentinamente, por lo que se fue guardando los datos cada cinco (5) probetas que se ensayaban, pero lamentablemente hubo un momento en que se reinició sin permitir guardar dichos datos, por lo que se perdió la información de cinco (5) probetas, ya que el computador es un modelo antiguo, y para evitar virus y otros problemas operativos, está configurado para eliminar absolutamente todos los archivos al apagarse.

Curva Tensión Vs Deformación.

De acuerdo a la norma ASTM D 638 se realizó el tratamiento de datos, comenzando por graficar el Esfuerzo vs Deformación, tanto de cada probeta (Figura N° 85) como del promedio de todas estas (ver Figura N° 86).

85Figura N° 85: Gráfica tensión vs Deformación de cada probeta en ensayo de tensión.

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86 Figura N° 86: Gráfica tensión vs Deformación promedio.

Fuente: Autora (2015).

En la Figura N° 86, se observa la gráfica promedio resultante del composite plástico, junto con cada uno de los puntos relevantes para su análisis. A continuación en la Tabla Nº 11 se exponen las características descubiertas del composite plástico a través del ensayo de tensión o tracción.

11Tabla Nº 11: Características del composite plástico halladas a través del ensayo de tensión. Tipo de límite Esfuerzo (σ) en

MPa Carga Deformación (ε)

Deformación (mm) Módulo de elasticidad o de Young 2914,64 MPa = 2,9 GPa N.A. Límite de proporcionalidad 3,34503262436 0,031 Tn-f = 304 N 0,001288059 = 0,130 % 0,116 Límite de elasticidad 3,474826579 MPa; 0,0322 Tn-f = 315,8 N 0,001376829 = 0,138% 0,124

Límite de fluencia No se evidencia

Límite de rotura 53,65309416845 0,4732 Tn-f = 4641 N

0,05081985 = 5,08

% 4,692

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7.1.2.6.2.2. Ensayo de Flexión con tres puntos.

Para la realización de éste ensayo, también se programó la velocidad en 2 mm/min, y se ubicó la probeta entre dos soportes, en donde bajaba un eje que ejercía la fuerza sobre la probeta, como se observa en la Figura N° 87. En la Figura N° 88 se observa una probeta fragmentada después de ser ensayada.

87Figura N° 87: Durante el ensayo de flexión.

Fuente: Autora (2015).

88Figura N° 88: Probeta después de rotura en el ensayo de flexión.

Fuente: Autora (2015).

Los ensayos de tracción y de flexión se realizaron seguidamente, por lo que se presentaban los mismos problemas con el ordenador conectado a la Máquina Universal de Ensayos e inevitablemente se perdieron también datos de cinco (5) probetas.

Curva Carga (Esfuerzo) Vs Deformación.

De acuerdo a la norma ASTM D 790 se realizó el tratamiento de datos, comenzando por graficar el Esfuerzo vs Deformación, tanto de cada probeta (ver Figura N° 89) como del promedio de todas estas (ver Figura N° 90).

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89Figura N° 89: Gráfica tensión vs Deformación de cada probeta en ensayo de flexión.

Fuente: Autora (2015).

90Figura N° 90: Gráfica promedio de tensión vs deformación.

77 Curva de Carga vs Deflexión.

Para análisis en el ensayo de flexión, se usa mas la gráfica de Carga vs Deflexión, por lo que se presentan a continuación, en la Figura N° 91 el comportamiento de cada una de las probetas con respecto a la fuerza que se iba ejerciendo (Newtons) y el promedio de todas en la Figura N° 92.

91Figura N° 91: Gráfica de carga vs deformación de cada una de las probetas.

Fuente: Autora (2015).

En la Figura Nº 92, ya se muestran los puntos relevantes del comportamiento promedio del composite durante el ensayo de flexión.

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92Figura N° 92: Gráfica de carga vs deformación promedio.

Fuente: Autora (2015).

A continuación en la Tabla Nº 12, se reúnen los datos del material compuesto, hallados a través del ensayo de flexión con tres puntos.

12Tabla N° 12: Características del composite plástico halladas a través del ensayo de flexión. Tipo de límite Esfuerzo (σ)

en MPa Carga (N) Deformación (ε)

Deformación (mm) Módulo elasticidad en flexión, o de Young 3.820,8 MPa = 3,8 GPa. N.A. Límite de proporcionalidad 0,054481393 143,4818359 1,283328= 128 % 5,59 Límite de elasticidad 0,068101732 177,3594916 1,642752= 164 % 7,13

Límite de fluencia No se evidencia

Límite de rotura 0,080965399 213,2299506 2,340864 = 234 % 10,15 Fuente: Autora (2015).

7.1.2.6.2.3. Ensayo de Impacto Charpy.

A través del impacto Charpy se pudo determinar la máxima energía soportada por el composite plástico antes de romperse por la acción de un péndulo.

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Para la realización de este ensayo, primero se preparó el péndulo, sometiéndolo a un impacto en ausencia de probeta (ver Figura Nº 93 y Figura Nº 94) y se apuntó el registro de energía resultante, que luego vendría a ser: la pérdida de energía. Posteriormente se procedió a ubicar la probeta tal como se muestra en la Figura Nº 95, y seguidamente se soltó el péndulo para permitir el impacto. Luego del impacto la probeta se fracturó, tal como se observa en la Figura Nº 96, pero la máquina ya había registrado la cantidad de energía soportada por el material antes de la ruptura.

93Figura N° 93: Preparando el péndulo para el impacto de una probeta.

Fuente: Autora (2015).

94Figura N° 94: Péndulo después del impacto a una probeta.

Fuente: Autora (2015).

95Figura N° 95: Ubicación de una probeta antes de ser impactada.

Fuente: Autora (2015).

96Figura N° 96: Probeta después del impacto con el péndulo.

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En la Tabla Nº 13, se muestran los resultados de la prueba de Impacto Charpy (máxima resistencia al impacto), por cada una de las probetas ensayadas, así como también el promedio correspondiente.

13Tabla N° 13: Resultados del ensayo de impacto Charpy.

Fuente: Autora (2015).

7.1.2.6.2.5. Ensayo de Dureza.

La medición de dureza se realizó a un fragmento moldeado de composite plástico (ver Figura Nº 97), y a un fragmento del composite en su estado original, todavía formando parte de la carcasa de medidores de agua, tanto por su cara interna (ver Figura Nº 98), como por su cara externa (ver Figura Nº 99), debido a que se evidencia un grado de desgaste diferente en cada una de ellas. Para esto, se utilizó un durómetro shore D.

97Figura N° 97: Medición de Dureza Shore D a muestra de composite después de ser triturada y moldeada.

Fuente: Autora (2015). Probeta Pérdida de Energía (Joules) Test (Joules) Energía de impacto (Joules) 1 0,437 1,401 0,964 2 0,437 1,025 0,588 3 0,436 1,401 0,965 4 0,437 1,4 0,963 5 0,026 2,355 2,329 6 0,437 1,563 1,126 7 0,283 1,42 1,137 8 0,437 0,971 0,534 9 0,437 0,911 0,474 10 0,437 0,894 0,457 11 0,308 1,556 1,248 12 0,462 1,078 0,616 13 0,257 1,418 1,161 14 0,437 1,588 1,151 15 0,462 0,92 0,458 Promedio 0,945

81 98Figura N° 98: Medición de Dureza Shore D

a cara interna de un fragmento de carcasa de medidor.

99Figura N° 99: Medición de Dureza Shore D a cara externa de

un fragmento de carcasa de medidor.

Fuente: Autora (2015). Fuente: Autora (2015).

Se realizaron cinco mediciones de dureza shore D, para cada uno de los casos mencionados, con el objetivo de calcular un promedio, tal como se evidencia en la Tabla Nº 14.

14Tabla N° 14: Resultados ensayo de dureza Shore D.

Fuente: Autora (2015).