PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS MATERIALES COMPUESTO

Las propiedades obtenidas en el compuesto están determinadas por las propiedades que cada fase aporta al material final, es decir, el comportamiento del material compuesto está determinado por las propiedades que el producto final tenga (Pereira., 2006). “las

propiedades en el material se pueden estimar mediante la regla de las mezclas”

(Mangonon, 2001), para un sistema con dos componentes se establece que:

𝑃𝑐 = 𝑉1𝑃1 + 𝑉2𝑃2 𝑉1 + 𝑉2 = 1

Ecuación 2. Regla de las mezclas

Donde:

Pc = Propiedad del material V = Fracción Volumétrica P = Propiedad

Las propiedades en el material compuesto pueden ser isotrópicas o anisotrópicas, estas propiedades en el material están establecidas o determinadas por cualidades, defectos y constantes físicas, que se produjeron o generaron durante el proceso de fabricación. Cabe aclarar que se debe tener presente todas las características o propiedades que pueda presentar los diferentes porcentajes o composición del material susceptible de ser valoradas, estas características deben ser medidas y relacionadas con la respuesta a esfuerzos, cargas, deterioros o condiciones como la temperatura de los materiales individualmente (Pereira., 2006).

Las pruebas que se le realizan a los materiales se pueden clasificar como pruebas físicas donde se incluye la medición de cantidades como peso específico, propiedades eléctricas, magnéticas, térmicas y ópticas. Existe también pruebas químicas o mecánicas, las pruebas químicas hacen referencia a propiedades químicas que posee el material estructura molecular, agentes corrosivos, reacciones químicas etc. Y existen las pruebas mecánicas que buscan medir dureza, resistencia y tenacidad, para realizar este tipo de pruebas es necesario equipos y técnicas de medición.

36 4.10.1 Resistencia

La resistencia es la capacidad que tiene un material para soportar carga o fuerzas externas. Es importante tener en cuenta que, si el material debe soportar sin romperse, se denomina carga de rotura. Por lo cual el material puede romperse por un esfuerzo de tensión o compresión, etc. Cabe resaltar que en esta investigación se determinaran valores reales de la resistencia a la tensión en materiales compuestos obtenidos a partir de la resina poliéster, fibra de fique continúa orientada al azar y dos capas de fibra de estropajo continúas alineadas.

4.10.2 Resistencia a la Tensión

La norma Técnica colombiana NTC 595, Método de ensayo para determinar las propiedades de tensión en plásticos define la Resistencia a la tracción (nominal) como “el

esfuerzo máximo de tracción que la probeta puede soportar durante un ensayo de tracción. Cuando el esfuerzo máximo se presenta en el punto de cedencia.” (ICONTEC, 2007).

La resistencia a la tensión se calcula al dividir la carga máxima (F), expresada en Newton (N) por el área promedio de la sección transversal (A) de la probeta en metros cuadrados y se expresa los resultados en Pascales (Pa).

𝜎 =𝐹

𝐴

Ecuación 3. Esfuerzo de tensión

Donde:

F = Fuerza (N)

A = Área (Metros cuadrados) σ = Esfuerzo de tensión (Pa)

4.10.3 Elongación

La elongación está determinada por la deformación que sufre la muestra, es decir, por los cambios que tiene en volumen y forma la probeta por la acción de una carga o fuerza. La elongación se encuentra por la diferencia del cambio de longitud (Lf) que tiene la probeta con respecto a la longitud inicial (Lo) dividida por la longitud inicial este es el valor de la elongación o deformación (Є), se expresa en unidades de longitud, usualmente en

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milímetros (mm), si se multiplica el valor resultante por cien (100) se obtendrá el porcentaje de elongación (Pereira., 2006).

%𝐸𝑛𝑙𝑜𝑛𝑔𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 =(𝐿𝑓 − 𝐿𝑜)

𝐿𝑜 𝑥 100

Ecuación 4. Porcentaje de elongación

Donde:

Lf = Longitud Final (mm) Lo = Longitud Inicial (mm)

Al hablar de porcentaje elongación se refiere al largo de la muestra después de estirada o deformada antes de que se rompa la probeta con respecto a su longitud inicial.

4.10.4 Modulo de elasticidad

El Módulo de elasticidad (E), también conocido como módulo de Young, es una medida de la rigidez, entiéndase como rigidez la propiedad que tiene un material para resistir deformación.

Figura 12. Diagrama Esfuerzo-Deformación

Fuente: Bulla, Edwin. Estudio de la Determinacion volumetrica resina poliester- fibra de vidrio para obtener las mejores propiedades a tensiòn, Bogora D.C p52

En la figura 12 se observa que, al aplicar la carga se genera una línea recta con pendiente constante, lo cual indica que el esfuerzo es directamente proporcional a deformación. Si la pendiente de la recta se pronuncia quiere decir que el material tiene un alto módulo de elasticidad, lo cual expresa que es resistente a la deformación, si la recta no se prolonga quiere decir que el material puede deformarse de forma fácil. Existen materiales donde la curva esfuerzo-deformación no es una recta- en los plásticos-, lo que indica que a medida

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que el esfuerzo incrementa, la pendiente no es constante, por lo cual experimenta cambios en la tensión, cuando se presentan casos como estos el módulo se mide calculando el esfuerzo y dividiéndolo por la elongación (Pereira., 2006).

𝐸 = 𝜎

Є

Ecuación 5. Módulo de Elasticidad

Donde:

E= Modulo de elasticidad (Mpa) Є= Deformación

σ = Esfuerzo de tensión (Mpa)

En el grafico Esfuerzo- Deformación si se mide el área bajo la curva de la gráfica se tendría la tenacidad del material, la tenacidad es la energía que puede absorber un material antes de su punto de ruptura, en otras palabras se puede decir que la tenacidad es el trabajo interno que lleva a cabo un material en un proceso de deformación hasta alcanzar la rotura, por tanto la característica esencial de una elevada tenacidad es una alta capacidad de absorber energía y esta se expresa en J/cm^3 o en in-lb/in^3.