UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
FACULTAD DE INGENIERÍA
Escuela Académico Profesional de Ingeniería de Materiales
INFLUENCIA DEL TIPO DE REFUERZO Y DE LA CANTIDAD DE PARTÍCULAS SOBRE LA RESISTENCIA A LA TRACCIÓN DE UN MATERIAL COMPUESTO DE MATRIZ POLIETILENO DE ALTA
DENSIDAD OBTENIDO POR EXTRUSIÓN
TESIS PARA OBTENER UNA CALIFICACIÓN EN EL CURSO DE SEMINARIO DE TESIS II
AUTORES : TERRONES RUMAY, Jhonatan Pedro .
VARGAS CHOPITEA, Patrick Franco Pierre .
ASESOR : Mg. Ing. CHÁVEZ NOVOA, Danny Mesias.
TRUJILLO – PERÚ 2015
JURADO DICTAMINADOR
Mg. Ing. CHÁVEZ NOVOA, Danny Mesias PRESIDENTE
DEDICATORIA
A mi DIOS quien me protege y me hace asimilar de buena manera las cosas que me pueden suceder día a día, quien me permitió ejercer este trabajo y quien me brindara siempre incondicionalmente su respaldo ante cualquier adversidad que se me presente en mi vida.
A los docentes de mi escuela quien con humildad y experiencia me brindaron mucha ayuda tanto moralmente como intelectualmente. Quienes me proporcionaron la ayuda necesaria para poder realizar este trabajo y poder cumplir con el objetivo.
Este trabajo quiero dedicarlo a una persona muy especial dentro y fuera de mi vida universitaria, ya que ella desde un principio estuvo y sé que estará para mí siempre.
Tuve el apoyo moral y económico desde un principio por parte de ella; aconsejándome de tal manera que pueda cumplir con mis objetivos. Esta persona especial eres tu madre Silvia Rumay Saucedo.
A Kiara mi hermana quien estuvo ahí apoyándome en esos momentos de angustia y estrés; quien con su compañía desinteresada pudo conseguir brindarme situaciones de alegría que por los cuales le agradeceré toda mi vida.
A Ivan mi padre que a pesar de no estar todo el tiempo conmigo por motivos de trabajo, me brindó su apoyo a su manera, por lo cual puedo decir que también gracias a él pude conseguir este objetivo; por eso muchas gracias papá.
Jhonatan Peter.
DEDICATORIA
A Dios todopoderoso, por darme fuerzas, sabiduría y protección durante mis años en la universidad.
A mi querida madre Miluska Chopitea, que a través de sus esfuerzos, compresión y paciencia, me ha ayudado a alcanzar este objetivo, y a la que estoy agradecido por toda la vida.
A mí docentes, por inculcarme sus grandes enseñanzas y por brindarme su apoyo sincero cuando más lo necesitaba.
Patrick Vargas Chopitea.
AGRADECIMIENTO
A la Universidad Nacional de Trujillo, por habernos permitido desarrollarnos intelectualmente, para de este modo cumplir con nuestras metas en la vida.
Al Laboratorio de Polímeros, el cual le pertenece al Departamento de Ingeniería de Materiales, por el espacio brindado para el desarrollo de nuestra investigación.
Al Laboratorio de Compuestos, el cual le pertenece al Departamento de Ingeniería de Materiales, por brindarnos la facilidad de realizar los ensayos de tracción.
Al Mg. Danny Chávez Novoa por su asesoría en nuestra investigación, por todos sus consejos, por todas sus respuestas a nuestras inquietudes durante la ejecución de esta investigación.
A todos los Docentes del Departamento de Ingeniería de Materiales, por sus conocimientos y consejos brindados.
Los Autores
RESUMEN
En el presente trabajo de investigación se evaluó la influencia del tipo de refuerzo y la cantidad de partículas sobre la resistencia a la tracción de un material compuesto de matriz polietileno de alta densidad.
Para los ensayos se usaron probetas de dimensiones 115x19 mm; antes de ser ensayadas se desbastaron con lijas N°100 hasta 600. Luego dimos forma a las probetas con sus medidas respectivas, ayudándonos de un torno, siendo requeridas para el ensayo de tracción.
Las cantidades que se utilizó para desarrollar este nuevo material compuesto fueron: una matriz de polietileno de alta densidad en una cantidad de 100 g y un refuerzo mineral (piedra caliza) y natural (cascara de huevo) de carbonato de calcio en tres diferentes cantidades de 10g, 30g y 50g.
El proceso que se utilizó para la fabricación de nuestro nuevo material compuesto fue mediante el fenómeno de extrusión.
Los resultados obtenidos del ensayo de tracción realizado para nuestras probetas compuestas con los refuerzos utilizados; son mayores ante la comparación de la resistencia a la tracción de la probeta compuesta solo de polietileno de alta densidad (37.9 MPa); siendo la mejor resistencia a la tracción al añadir 30g de ambos refuerzos:
Cáscara de huevo (10g: 38.5 MPa, 30g: 39.8 MPa y 50g: 39.4 Mpa) y Piedra Caliza (10g: 40.6 MPa, 30g: 42.5 MPa y 50g: 41.6 Mpa).
Asimismo, por los resultados obtenidos, sería recomendable el uso de piedra caliza, ya que el aumento de su resistencia a la tracción es mejor que la cáscara de huevo; y a su vez no presenta ningún efecto negativo ante sus propiedades mecánicas.
ABSTRACT
In this research the influence of type of reinforcement and the amount of particles on the tensile strength of a compound of high density polyethylene matrix material was evaluated.
For testing specimens dimensions 115x19 mm were used; before being tested were roughed with sandpaper N°. 100 to 600. Then we shape specimens with their respective measures, helping with a lathe, being required for the tensile test.
The amounts used to develop this new composite material were: a matrix of high density polyethylene in an amount of 100 g and a natural mineral reinforcement (limestone) and (eggshell) calcium carbonate in three different amounts of 10g, 30g and 50g.
The process used for manufacturing our new composite was by extrusion phenomenon.
The results of tensile test specimens made to our composite with reinforcements used; They are larger at the comparison of the tensile strength of the test piece composed only of high density polyethylene (37.9 MPa); still the best tensile strength by adding 30g of both reinforcements: Eggshell (10g: 38.5 MPa, 30g: 39.8 MPa and 50g: 39.4 Mpa) and Limestone (10g: 40.6 MPa, 30g: 42.5 MPa and 50g: 41.6 Mpa).
Also, the results obtained, it would be advisable to use limestone as the increase in tensile strength is better than the eggshell; and in turn it presents no adverse effect to the mechanical properties.
INDICE
Dedicatoria i
Agradecimiento iii
Resumen iv
Abstract vi
Índice vi
Simbología viii
Listado de figuras ix
Listado de tablas x
I INTRODUCCIÓN I.1 Realidad Problemática 1
I.2 Antecedentes Empíricos 2
I.3 Antecedentes Teóricos 4
I.3.1 Compuesto 4
I.3.2 Polímero 4
I.3.2.1Termoplásticos 5
I.3.3 Polietileno de Alta Densidad (PEAD o HDPE) 6
I.3.4. Carbonato de Calcio 7
I.3.5. Cascara de Huevo 7
I.3.6 Resistencia a la Tracción 8
I.3.7 Extrusión 9
I.4 Problema 10
I.5 Hipótesis 10
I.6 Objetivos 10
I.7 Importancia 11 I.3.2 Polímero
II MATERIALES Y MÉTODOS
II.1Materiales 11
II.1.1Universo Objetivo 11
II.1.2Universo Muestral 11
II.1.3Muestra 12
II.2Métodos y técnicas 12
II.2.1Matriz de Diseño 12
II.2.2Variables y Niveles 13
II.2.3Procedimiento Experimental 15
III RESULTADOS Y DISCUSIÓN III.1 Resultados de la resistencia a la tracción del material compuesto de matriz PEAD, reforzado con carbonato de calcio (cascara de huevo). 18
III.2 Resultados de la resistencia a la tracción del material compuesto de matriz PEAD, reforzado con carbonato de calcio (piedra caliza). 19
IV CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES IV.1Conclusiones 22
IV.2 Recomendaciones 22
V REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 23
ANEXOS ANEXO I: Resultados del ensayo de tracción para el material compuesto de PEAD ANEXO II: Fotografías 26
ANEXO III: Norma D638-01 32
APÉNDICE APÉNDICE I: Procesamiento estadístico de datos 47
26 II.1.1Universo Objetivo
II.1.2Universo Muestral II.1.3Muestra
II.2.1Matriz de Diseño
II.2.2Variables y Niveles
II.3.2 Procedimiento Experimental
22 3
22 3
26 3
47
SIMBOLOGÍA
ASTM : American Section Association for Testing Materials.
N° : Número.
PP : Polipropileno Kg : Kilogramo
°C : Grado centígrado
% : Porcentaje GPa : Giga Pascales MPa : Mega Pascales 𝐾𝐼𝐶 : Tenacidad 𝑇𝑚 : Punto de fusión
ΔT : Variación de temperatura
𝑇𝑔 : Temperatura de transición vítrea E : Rigidez
𝜎𝑓 : Resistencia mecánica HDPE : High density polyethylene
ISO : International Organization for Standardization
LISTADO DE FIGURAS
Figura 1 : Clasificación de los materiales compuestos. 5
Figura 2 : propiedades generales de los diferentes tipos de materiales. 6
Figura 3 : Estructura de un termoplástico. 6
Figura 4 : Estructura del polietileno de alta densidad. 7
Figura 5 : Equivalentes en carbonato de calcio de los materiales calcáreos. 8
Figura 6 : Estructura del huevo 9
Figura 7 : Representación esquemática de una probeta sometida a tracción. 10
Figura 8 : Representación esquemática de una extrusora de husillo sencillo. 10
Figura 9 : Dimensiones de la probeta para el Ensayo de Tracción. 13
Figura 10 : Diagrama de Bloques del procedimiento Experimental. 18
Figura 11 : Variación de la resistencia a la tracción del material compuesto de matriz polietileno de alta densidad, reforzado con carbonato de calcio (Cáscara de huevo). 19
Figura 12 : Variación en forma de barras de la resistencia a la tracción del material compuesto de matriz polietileno de alta densidad, reforzado con carbonato de calcio (Cáscara de huevo). 20
Figura 13 : Variación de la resistencia a la tracción del material compuesto de matriz polietileno de alta densidad, reforzado con carbonato de calcio (Piedra Caliza). 20 Figura 14 : Variación en forma de barras de la resistencia a la tracción del material compuesto de matriz polietileno de alta densidad, reforzado con carbonato de calcio (Piedra Caliza). 21
Figura 15 : Variación de la resistencia a la tracción del material compuesto de matriz polietileno de alta densidad, reforzado con cáscara de huevo y piedra caliza. 21 Figura 16 : Variación en forma de barras de la resistencia a la tracción del material compuesto de matriz polietileno de alta densidad, reforzado con cáscara de huevo y piedra caliza,
22
LISTADO DE TABLAS
Tabla N° 1 : Niveles de las Variables de Estudio. 13 Tabla N° 2 :Diseño de la matriz experimental. 13 Tabla N° 3 : Diseño de Tratamiento de niveles. 14 Tabla N° 4 : Valores de la resistencia a la tracción del material compuesto de matriz polietileno de alta densidad, reforzados con carbonato de calcio (Cascara de huevo). 18 13
I. INTRODUCCIÓN
I.1. REALIDA PROBLEMÁTICA
El plástico es tan importante en todo este proceso, tan criticado por algunos, tan defendido por otros, pero no nos podríamos imaginar el mundo actual sin el constante aporte de los plásticos. Hace casi dos siglos que la ciencia de la química, dio sus primeros pasos hacia una nueva era de las moléculas artificiales.
El plástico es tan versátil y de tantas aplicaciones, que actualmente es muy difícil seguir de cerca su crecimiento y desarrollo. Incursionando por todos los rubros conocidos; construcción, juguetería, medicina, automovilismo, alimentación, vestimenta, electrónica, agricultura, aeronáutica, etc., y gracias a sus grandes cualidades, ha permitido desarrollar nuevos progresos tecnológicos realmente futuristas.
Sin embargo, el plástico ha sido objeto de críticas, que en su mayoría, tienen un fundamento económico, no hay que olvidar, que ha destronado salvajemente al resto de los materiales convencionales utilizados en el mundo.
La industria peruana ha desarrollado durante la última década, un paulatino crecimiento, en la producción de plásticos, aunque aún no ha logrado una importante dinámica de producción dada la limitada demanda interna. Ya que, depende de la importación de materias primas e insumos provenientes de la industria petroquímica.
No obstante, se sabe que el petróleo es un recurso no renovable, por lo tanto, en el futuro ya no habrá esta materia prima para la fabricación del plástico, entonces este proyecto de investigación, propone la elaboración de un polímero mejorado con refuerzos, es decir, se va a utilizar menos material virgen derivados del petróleo y más refuerzos, en este caso el carbonato de calcio que se encuentra en mineral y en las cascaras de huevo para mejorar las propiedades del polímero y así hacer uso de material reciclable.
I.2. ANTECEDENTES EMPÍRICOS
Lozano y colaboradores, estudiaron ‘‘la dispersión de las partículas de refuerzo durante el procesado del plástico, preparando una mezcla de polipropileno (resina de PP de alta viscosidad) reforzados con carbonato de calcio al 20% y al 50% en peso, y se colocó en un extrusor de doble husillo para estudiar tal fenómeno’’. La evolución de la dispersión fue elevada utilizando análisis de imagen de micrografías tomadas con luz reflejada, encontrándose que las partículas de refuerzo se aglomeraban aun en la matriz fundida y que los elementos de amasado de la maquina son muy eficientes en el rompimiento de los aglomerados. (Lozano, Barrientos, Nieves y Rodríguez, 2006)
León, estudió ‘‘el envejecimiento acelerado de un material compuesto de matriz de resina termoestable epoxi vinil éster DERKANE-411 y refuerzo de fibra de vidrio, mediante su exposición en horno durante una semana a temperaturas de 45, 65, 85, 105 y 145°C; posteriormente las probetas se sometieron a un ensayo normalizado de flexión con el objeto de determinar la influencia del envejecimiento sobre esta propiedad mecánica’’. Los resultados obtenidos del ensayo de flexión de las probetas envejecidas mostraron unas pequeñas perdidas en los valores en el rango de temperaturas de estudio. (León, 2004)
Angulo, estudió ‘‘la fibra de totora como un material alternativo al uso de bagazo en la fabricación de tableros aglomerados’’. El tablero aglomerado fabricado con 100% de fibra de bagazo posee una resistencia a la flexión superior al del fabricado con fibra de totora (173.5 kg/ ,, y 169.7 kg/ , respectivamente). Así mismo la propiedad de resistencia a la tracción es significativamente mayor en el tablero fabricado de fibra de bagazo que en el de totora (1.8 kg/ , y 0.82 kg/ , respectivamente. En conclusión afirmo que si es posible usar fibra de totora en vez de bagazo para la fabricación de tableros aglomerados. (Angulo, 2006)
Rujel, estudio ‘‘las probetas de poliéster obtenidas por moldeo abierto, sin y con refuerzo de fibra de bagazo de caña de azúcar en contenidos variables de 5%, 10%, 15% y 20%, con y sin tratamiento con agua destilada a ebullición y mercerización, sometiéndose a ensayos de resistencia a la tracción y flexión, según norma ASTM D638 y ASTM D790 respectivamente’’, con la finalidad de determinar la influencia del contenido y de los tratamientos empleados en el refuerzo sobre estas propiedades mecánicas. (Rujel, 2008)
Briceño y colaboradores, estudiaron ‘‘la modificación química de la fibra de fique, mediante dos tratamientos: uno de mercerización alcalina, consistente en la inmersión de la fibra de fique en una solución de hidróxido de sodio, y el otro tratamiento fue tratar una parte de la fibra de fique previamente mercerizada con el agente de acople Trimetoxivinilsilano’’. Elaboraron muestras de materiales compuestos de matriz polimérica de poliéster, reforzados con fibra de fique modificada químicamente en su superficie, variando el contenido de fibra en el compuesto en cinco niveles, al 4%, 6%, 8%, 10% y 12% de fibra en peso. Las muestras elaboradas se realizaron de acuerdo a las normas ASTM D638-01 y ASTM D790-00. (Briceño y Jacobo, 2012)
Rubio, estudio ‘‘la modificación química de la fibra de fique, mediante los tratamientos de: Mercerización alcalina, que cosiste en la inmersión de la fibra de fique en una solución de hidróxido de sodio, el otro tratamiento, consiste en la inmersión a la fibra de fique en una solución de clorito de sodio; y finalmente el tratamiento de benzoilacion, que consiste en colocar a la fibra previamente mercerizada en una solución de hidróxido de sodio y cloruro de benzoilo’’. La modificación química de superficie de la fibra de fique sobre la resistencia a la tracción y flexión del material compuesto de matriz poliéster, se efectuó mediante dos técnicas de ensayo mecánico: ensayo de tracción según la norma ASTM D638- 01. Siendo los aumentos más elevados de resistencia a la tracción se obtenidos cuando los compuestos fueron reforzados con 10% de fibra en peso. (Rubio, 2013)
I.3. ANTECEDENTES TEÓRICOS I.3.1. Compuesto
Es un sistema de materiales formado por una mezcla o combinación debidamente dispuesta de dos o más micro o macro constituyentes con una intracara que los separa, que difieren en forma y composición química y son esencialmente insolubles entre sí. (Smith, 2004)
Figura N°1. Clasificación de los materiales compuestos.
I.3.2. Polímero
La palabra polímero significa, literalmente, “muchas partes”. En este sentido, puede considerarse como un material polimérico sólido aquel que contiene múltiples partes o unidades enlazadas químicamente y que están unidas entre sí para formar un sólido.
Los plásticos se dividen en dos clases, termoplásticos y termoestables, según sean los enlaces químicos de su estructura. Los elastómeros o cauchos pueden alcanzar una deformación elástica muy grande cuando se les aplica una fuerza, y recuperar su forma original (o casi) cuando cesa la fuerza. (Smith, 2004)
Figura N°2. Propiedades generales de los diferentes tipos de materiales.
I.3.2.1 Termoplásticos
Son aquellos que por su estructura interna, formada por cadenas lineales, se desarman fácilmente con el calor y se reconstruyen al enfriarse, pueden fundirse y volver a fabricarse muchas veces, además tienen buena capacidad para el reciclado. (Smith, 2004)
Figura N°3. Estructura de un termoplástico.
I.3.3. Polietileno de Alta Densidad (PEAD o HDPE)
El polietileno (PE) es un polímero resultado de la polimerización del etileno. Es posiblemente el plástico más popular del mundo. Comúnmente se distinguen dos tipos, el de baja densidad y el de alta densidad, que es el que vamos a describir. Aunque también, más detalladamente, los Polietilenos se pueden clasificar en base a su densidad (de acuerdo al código ASTM) como:
Polietileno de Baja Densidad (PEBD o LDPE)
Polietileno Lineal de Baja Densidad (PELBD o LLDPE)
Polietileno de Alta Densidad (PEAD o HDPE)
Polietileno de Alta Densidad Alto Peso Molecular (HMW-HDPE)
Polietileno de Ultra Alto Peso Molecular (UHMWPE)
Figura N°4. Estructura del polietileno de alta densidad.
El polietileno de alta densidad (HDPE) se produce normalmente con un peso molecular que se encuentra en el rango entre 200.000 y 500.000, pero puede ser mayor. Es un polímero de cadena lineal no ramificada. Es más duro, fuerte y un poco más pesado que el de baja densidad, pero es menos dúctil. El polietileno con peso molecular entre 3.000.000 y 6.000.000 es el que se denomina UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene).
Con este material se producen fibras, tan fuertes, que pueden utilizarse para fabricar chalecos a prueba de balas. Para conocer mejor el HDPE, podemos ver un poco de su historia, sus propiedades, sus aplicaciones y su proceso de obtención. (López, 2011)
I.3.4. Carbonato de Calcio
La caliza cuyo origen es sedimentario está compuesta generalmente por el mineral calcita (CaCO3) o por su polimorfo aragonita. La presencia de aragonita debido a su carácter inestable, es un indicador de materiales de formación reciente. La dolomía se corresponde con una roca sedimentaria pero contiene el mineral dolomita (CaMg(CO3)2). Tal como se ha mencionado más arriba, la formación de este último mineral se realiza por sustitución metasomática del calcio por magnesio como consecuencia de la acción de soluciones ricas del segundo elemento. (Ponce y colaboradores, 2000)
Figura N°5. Equivalentes en carbonato de calcio de los materiales calcáreos.
I.3.5. Cascara de Huevo
Es la primera barrera de defensa que posee el huevo. Está revestida con una película protectora natural que impide que los microorganismos penetren. La cáscara es porosa (7.000 a 17.000 poros), no es impermeable y por lo tanto esta película actúa como un verdadero "revestimiento". El color de la cáscara depende de la raza de la gallina (blanca o marrón) y no influye en el valor nutritivo del alimento, ni en el sabor, ni en el grosor de la cáscara, ni en las características culinarias, ni en la calidad del huevo.
El grosor de la cáscara está influenciado por la dieta de la gallina y otros factores (como por ej. si es expulsado del útero del ave antes de su formación total, en cuyo caso resultará una cáscara fina y quebradiza). La cantidad de calcio, fósforo, manganeso, y vitamina D contenidos en la alimentación del ave es muy importante a fin de obtener una cáscara resistente. (Zayas, 2007)
Figura N°6. Estructura del huevo: (1) Embrión, (2) Bolsa de Albumina, (3) Bolsa de la Yema, (4) Bolsa Amniótica, (5) Arteria y Vena (omphalomesentérica), (6) Arteria y
Vena (alantoides), (7) Fusión del Corion y Alantoides (chorioallantoides).
I.3.7. Resistencia a la Tracción
La resistencia a la tracción (UTS, por sus siglas en inglés) es la máxima tensión que se alcanza en la curva tensión-deformación. Si la probeta desarrolla un decrecimiento localizado de la sección transversal (comúnmente denominada estricción), la tensión convencional decrecerá con el incremento de la deformación hasta producirse la fractura, porque la deformación convencional se determina utilizando el área original de la sección transversal de la probeta.
(Smith, 2004)
Figura N°7. Representación esquemática de una probeta sometida a tracción.
I.3.8. Extrusión
El proceso de extrusión es uno de los más importantes en la industria de trasformación de plásticos. Entre los productos que se pueden manufacturar:
tubería, manguera, fibras, películas y un número ilimitado de perfiles. El proceso de extrusión se utiliza, además, para „„compounding‟‟, es decir, para mezclar y formular compuestos de plástico y producir materia prima, como, por ejemplo, gránulos de concentrado o de compuesto.
El corazón de un extrusor es un husillo o tornillo que gira dentro de un barril o cilindro, y es capaz de bombear (empujar) un material a una velocidad específica, bajo ciertas condiciones de operación.
Los materiales utilizados en el proceso de extrusión son, por lo general, termoplásticos. Estos materiales se suavizan cuando se calientan y se transforman en fluidos, que posteriormente se endurecen cuando se enfrían y se transforman en sólidos. (Ramos, 1994)
Figura N°8. Representación esquemática de una extrusora de husillo sencillo.
I.4. PROBLEMA
¿Cómo influye el tipo de refuerzo y la cantidad de partículas sobre la resistencia a la tracción de un material compuesto de matriz polietileno de alta densidad obtenido por extrusión?
I.5. HIPÓTESIS
A medida que aumenta la cantidad de partículas de refuerzo, mayor será la resistencia a la tracción en el material compuesto con matriz polietileno de alta densidad, cuando se usa cáscara de huevo.
I.6. OBJETIVOS
I.6.1. Objetivo General:
Determinar la influencia del tipo de refuerzo y la cantidad de partículas sobre la resistencia a la tracción de un material compuesto de matriz polietileno de alta densidad por extrusión.
I.6.2. Objetivos Específicos:
Establecer el tipo de refuerzo y la cantidad de partículas apropiadas para lograr la más alta resistencia a la tracción.
Caracterizar el tipo de refuerzo al ser utilizado en la investigación.
Material Compuesto (Polietileno de Alta Densidad + Refuerzo)
Tipo de Refuerzo
FABRICACIÓN DE MATERIAL COMPUESTO POR
EXTRUSIÓN
Resistencia a la Tracción Cantidad de
Partículas
I.7. IMPORTANCIA
Este presente trabajo de investigación pone a prueba los conocimientos teóricos del procesado de materiales compuestos a base de polímeros y refuerzos con partículas naturales.
Siendo esto de vital importancia, ya que los refuerzos naturales ayudan a reducir costos en la elaboración de materiales a base de polímeros, además en la mejora de sus propiedades mecánicas para un buen servicio y funcionamiento en sus diversas aplicaciones en el sector industrial.
También es vital el uso de este refuerzo ya que ayudan a obtener mejor calidad en productos, utilizando menos polímero que es un material no renovable (por el petróleo su máxima materia prima) y utilizando más refuerzo natural: Cascara de huevo (CaCO3, que es un material renovable), además contribuyendo al medio ambiente, de forma de que el material elaborado va a tener una composición más natural que una composición química, y a su vez contaminar menos al mundo.
II. MATERIALES Y MÉTODOS
II.1. MATERIALES
II.1.1. Universo Objetivo:
Material compuesto de matriz polimérica más un refuerzo de material natural.
II.1.2. Universo Muestral:
Placas dimensionadas de acuerdo a norma, fabricadas de polietileno de alta densidad más partículas orgánicas.
II.1.3. Muestra:
9 probetas en forma de placas para tracción, de dimensiones de:
Ancho de la Sección Estrecha (W) = 6 (± 0.5) mm Longitud de la Sección Estrecha (L) = 33 (± 0.5) mm Ancho Total (WO) = 19 mm
Longitud Total (LO) = 115 mm
Longitud Calibrada (G) = 25 (± 0.13) mm Distancia entre Agarraderas (D) = 65 (± 5) mm
Radio del Filete (R) = 14 (± 5) mm, según la Norma ASTM D-638.
Fig.N°9. Dimensiones de la probeta para el Ensayo de Tracción.
II.2. MÉTODOS Y TÉCNICAS
II.2.1. Matriz de Diseño
Se planteó un diseño bifactorial, con 4 niveles para la concentración de tanino y 3 niveles para la temperatura de operación, lo que se resume en las tablas N° 2.1, 2.2, 2. 3 y 2.4.
II.2.2. Variables y Niveles
Tabla N°1. Niveles de las Variables de Estudio.
VARIABLES INDEPENDIENTES
NIVELES DE ESTUDIO
Factor A: Tipo de Refuerzo
: Partículas de Cáscara de Huevo : Partículas de Piedra Caliza
Factor B: Cantidad de Partículas de Refuerzo
= 10 g = 30 g = 50 g VARIABLES DEPENDIENTES
Resistencia a la Tracción
Tabla N°2. Diseño de la matriz experimental.
Tipo de Refuerzo
C a nti d a d d e P a rtí cul a s d e R efue rz o (g )
B
A
Tabla N°3. Diseño de Tratamiento de niveles.
N° Total de Pruebas = N° de Matriz x N° de Repeticiones N° Total de Pruebas = (2 x 3) x 3
Por lo tanto: el número total de probetas de estudio es 36.
Nº pruebas
Tipo de Refuerzo
C a nti d a d d e P a rtí cu la s de R efuer zo ( g )
1
( )
1( )
22
( )
1( )
23
( )
1( )
21
( )
1( )
22
( )
1( )
23
( )
1( )
21
( )
1( )
22
( )
1( )
23
( )
1( )
2B
A
II.2.2. Procedimiento Experimental
A. Compra y Obtención de Materiales e Insumos
Se compró el Polietileno de Alta Densidad - virgen (1 Saco de 25 Kg), a su vez se obtuvo la piedra caliza en solido (rocas) del pueblo de Simbal – Rio Bar en el Departamento de La Libertad, además se obtuvo las cascaras de huevo (1 Bolsa de 5 Kg) en restaurantes y de nuestro propio consumo.
B. Pruebas Pre Experimentales
Se realizó tres pruebas pre experimentales, con el objetivo de confirmar si las maquinas estarían en un buen porcentaje de optimización para nuestros propósitos.
La primera y la segunda se realizaron para la extrusora ubicada en el laboratorio de polímeros de la UNT – Ingeniería de Materiales que consistió en realizar el proceso de extrusión solo con polietileno de alta densidad. La tercera para la máquina de tracción ubicada en el laboratorio de compuestos de la UNT – Ingeniería de Materiales.
C. Preparación de los refuerzos
Se extrajo manualmente la membrana testácea (tela orgánica transparente) de los 5 Kg de cascara de huevo, con la razón de que solo trabajamos con pura cascará de huevo; luego se trituró manualmente en un mortero de cerámica y así se obtuvo partículas del refuerzo natural.
D. Caracterización del material matriz y refuerzo
Se tamizó la muestra de la cascara de huevo trituradas, el producto pasó por el tamiz N°30 para obtener las partículas del refuerzo natural; para este proceso se utilizó un tamiz vibratorio Haver- Boecker, ubicada en el Laboratorio de Cerámico de la Escuela de Ingeniería de Materiales.
E. Proceso de extrusión para la probeta patrón
Se preparó la probeta con las cuales se hicieron las comparaciones (probeta patrón), utilizando 100 gramos del polietileno de alta densidad virgen.
F. Proceso de extrusión para el material compuesto
Se preparó el material compuesto, pesamos el polietileno de alta densidad (100 g), después, agregamos el refuerzo natural (cáscara de huevo); en total 2 mezclas, cada una con la misma cantidad del polímero, pero variando en peso del refuerzo natural (10 g y 30 g).
G. Preparación de las probetas de tracción
Le tuvimos que dar la geometría que se requiere para el ensayo de tracción, siguiendo la Norma ASTM D-638, para esto se llevó el producto de extrusión a un taller de Torno, ubicado en la Av. Villareal #422 al frente del Cerro Pesqueda en el Departamento de La Libertad, es ahí en donde se trabajó con un torno de tal manera que se le dio dando la forma requerida.
H. Ensayos de tracción
Se ensayó 9 muestras por tracción con el equipo de tracción (hechiza) según la Norma ASTM D-638, ubicada en el Laboratorio de Compuestos. Esta máquina de tracción se tuvo que regular las dos mesas móviles ubicadas a los extremos de la mesa fija de la máquina de tracción.
I. Resultados y Análisis Estadístico
Se realizó el análisis estadístico ANAVA, Prueba F, de los resultados obtenidos del ensayo de tracción, se comparó las diferencias de sus valores con los valores teóricos, y encontrar antecedentes en textos escritos. Además esos resultados fueron presentados en tablas cada una con su grafica respectiva; muy aparte con algunas fotografías obtenidas en el transcurso del ensayo.
J. Elaboración del Informe
Se redactó en Word el informe científico elaborado, a su vez, se imprimió 6 ejemplares para los tres jurados, para la hemeroteca, para el colegio de ingenieros y para el expositor; finalmente se anillo los 6 ejemplares.
Fig.N°10. Diagrama de Bloques del procedimiento Experimental.
III. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Tabla N° 4. Valores de la resistencia a la tracción del material compuesto de matriz polietileno de alta densidad, reforzados con carbonato de calcio (Cascara de huevo).
Polietileno de Alta Densidad con Carbonato de Calcio
(Cáscara de Huevo)
Polietileno de Alta Densidad con Carbonato de Calcio
(Piedra Caliza)
σ
T(MPa)σ
T(MPa)Matriz PEAD 37.9 37.9
Refuerzo
10 % 38.5 40.6
30 % 39.8 42.5
50 % 39.4 41.6
Fuente: Elaboración Propia
Figura N° 11. Variación de la resistencia a la tracción del material compuesto de matriz polietileno de alta densidad, reforzado con carbonato de calcio (Cáscara de huevo).
38.4 38.5 38.6 38.7 38.8 38.9 39 39.1 39.2 39.3 39.4 39.5
0 10 20 30 40 50 60
Resistencia a la Tracción (MPa)
Cantidad en Peso de Refuerzo (g)
Cantidad en Peso de Refuerzo (g) vs
Resistencia a la Tracción (MPa)
Figura N° 12. Variación en forma de barras de la resistencia a la tracción del material compuesto de matriz polietileno de alta densidad, reforzado con carbonato de calcio (Cáscara de huevo).
Figura N° 13. Variación de la resistencia a la tracción del material compuesto de matriz polietileno de alta densidad, reforzado con carbonato de calcio (Piedra Caliza).
37.5 38 38.5 39 39.5 40
1 2 3
Resistencia a la Tracción (MPa)
Cantidad en Peso de Refuerzo (g)
Cantidad en Peso de Refuerzo (g) vs Resistencia a la Tracción (MPa)
10
40.5 41 41.5 42 42.5 43
0 10 20 30 40 50 60
Resistencia ala Tracción (MPa)
Cantidad en Peso de Refuerzo (g)
Cantidad en Peso de Refuerzo (g) vs Resistencia a la Tracción (MPa)
30 50
Figura N° 14. Variación en forma de barras de la resistencia a la tracción del material compuesto de matriz polietileno de alta densidad, reforzado con carbonato de calcio (Piedra Caliza).
Figura N° 15. Variación de la resistencia a la tracción del material compuesto de matriz polietileno de alta densidad, reforzado con cáscara de huevo y piedra caliza.
39.5 40 40.5 41 41.5 42 42.5
1 2 3
Resistencia a la Tracción (MPa
Cantidad en Peso de Refuerzo (g)
Cantidad en Peso de Refuerzo (g) vs Resistencia a la Tracción (MPa)
10
36 37 38 39 40 41 42 43
1 2 3
Resistencia a la Tracción (MPa)
Cantidad en Peso de Refuerzo (g)
Cantidad en Peso de Refuerzo (g) vs Resistencia a la Tracción (MPa)
Cáscara de Huevo
10
30 50
Piedra Caliza 10
30 50
Figura N° 16. Variación en forma de barras de la resistencia a la tracción del material compuesto de matriz polietileno de alta densidad, reforzado con cáscara de huevo y piedra caliza.
Según lo observado en la Figura N°11 y N°12 podemos notar que los valores de la resistencia a la tracción de la matriz aumentan conforme se le agrega más refuerzo (10g, 30g de CaCO3 en peso) pero disminuye al agregarle 50g. La resistencia a la tracción del polímero aumenta pero no considerablemente (38.5 MPa, 39.8 Mpa y 39.4 MPa), esto se debe a que las partículas no forman un entrecruzamiento como las fibras para darle esa resistencia, ni tampoco tiene el tamaño adecuado (el área) por donde la grieta se pueda desplazar, tal como lo hace con la fibra.
En el caso del uso del refuerzo de carbonato de calcio de la piedra caliza observado en la Figura N°13 y N°14; agregándoles las mismas cantidades de refuerzo (10g y 30g de CaCO3 en peso) la resistencia a la tracción aumenta un poco más pero también disminuye al agregarle 50g, (40.6 MPa, 42.5 Mpa y 41.6 MPa) que para el caso anterior; pero comparándolo con la resistencia a la tracción del polietileno de alta densidad la variación no es muy considerable. Es por eso que en la tesis publicada por Rojas, R. y Teran, Y., la resistencia a la tracción de su compuesto aumentaba de forma apropiada (40.1 MPa, 42.01 MPa, 43.36 MPa, 45.95 MPa, 47.67 MPa) ya que le agrego en fibras (de fique) y no partículas.
Además se sabe que al utilizar menor cantidad el PEAD nos permite realizar un ahorro económico; ya que sabemos que el material virgen de PEAD tiene un valor más alto que el carbonato de calcio (ya se la cascara como la piedra), además podemos ver que este refuerzo no es muy determinante para las propiedades del polietileno de alta densidad.
36 37 38 39 40 41 42 43
1 2 3
Resistencia a la Tracción (MPa)
Cantidad en Peso de Refuerzo (g)
Cantidad en Peso de Refuerzo (g) vs Resistencia a la Tracción (MPa)
Cáscara de Huevo Piedra Caliza
10 30 50
IV. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES IV.1. CONCLUSIONES
El tipo de refuerzo y la cantidad de partículas influye sobre la resistencia a la tracción de un material compuesto de matriz polietileno de alta densidad obtenido por extrusión.
La piedra caliza aumenta aún más la resistencia a la tracción del material compuesto de matriz polietileno de alta densidad que la cáscara de huevo.
Conforme aumenta la cantidad en peso de ambos refuerzos, aumenta la resistencia a la tracción del material compuesto de matriz polietileno. Sin embargo al añadir 50g de piedra caliza, la resistencia a la tracción disminuye; además esto no sucede al añadir 50g de cáscara de huevo ya que aumenta pero muy ligeramente.
La mejor resistencia a la tracción del material compuesto de matriz polietileno de alta densidad se obtiene al añadir 30g de ambos refuerzos: Cáscara de huevo (10g:
38.5 MPa, 30g: 39.8 MPa y 50g: 39.4 Mpa) y Piedra Caliza (10g: 40.6 MPa, 30g:
42.5 MPa y 50g: 41.6 Mpa).
IV.2. RECOMENDACIONES
Utilizar otro tipo de malla para obtener mejores resultados (otro tipo de granulometría para el refuerzo), ya que en esta investigación se trabajó con una malla N°30.
Diseñar un modelo diferente de probeta para el ensayo de tracción y de esa forma se podría alcanzar valores más óptimos.
Investigar agregando mayores cantidades de refuerzos al material compuesto de polietileno de alta densidad.
Realizar un estudio de la resistencia a la tracción utilizando otro tipo de polímero como el polipropileno.
V. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ASTM D - 638: ‘‘Propiedades de tracción de los plásticos’’.
ASTM D - 790: ‘‘Propiedades de flexión de plásticos reforzados y no reforzados y materiales de aislamiento’’.
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BRICEÑO, F. y JACOBO, R. (2012) Influencia de la modificación química de superficie y contenido de la fibra de fique, sobre la resistencia a la tracción y flexión, de un material compuesto de matriz poliéster. Universidad Nacional de Trujillo.
LEÓN, A. (2004) Resistencia a la flexión de un material compuesto laminado, de matriz vinil éster y fibra de vidrio continua, envejecido en un horno de ventilación forzada entre 45 y 145°C. Universidad Nacional de Trujillo.
LOPEZ. M (2011), Polietileno de Alta Densidad. Disponible en:
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http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com/2011/06/propiedades-mecanicas.html [Consulta] Abril 2015.
LOZANO, T.; BARRIENTOS, J.; NIEVES, D y RODRÍGUEZ, A. (2006) Mecanismos de dispersión de partículas reforzantes para PP en un extrusor de doble husillo. Universidad Autónoma de Tamaulipas.
MATERIALES PLÁSTICOS. Disponible en:
http://www.edu.xunta.es/centros/iessantomefreixeiro/system/files/plastico.pdf [Consulta] Abril 2015.
PONCE, M. y GAMBAUDO, S. (2000) Las Rocas Carbonaticas. Instituto de Tecnología Minera – SEGEMAR.
RAMOS L. Extrusión de Plásticos, Edición Limusa, Capítulo 5, pág 69
REVISTA INGENIERÍA PLÁSTICA, Grupo Editorial Costa Nogal S.A., 1999 - Nº 5 Disponible en: http://www.ingenieriaplastica.com/revistas/r5/revista_5.html [Consulta]
Abril 2015.
REVISTA INGENIERÍA PLÁSTICA, Grupo Editorial Costa Nogal S.A., 2001 - Nº 10 Disponible en: http://www.ingenieriaplastica.com/revistas/r10/revista_10.html [Consulta] Abril 2015.
REVISTA INGENIERÍA PLÁSTICA, Grupo Editorial Costa Nogal S.A., 2004 - Nº 16 Disponible en: http://www.ingenieriaplastica.com/revistas/r16/revista_16_pacifico.html [Consulta] Abril 2015.
RUBIO, N. (2013) Efecto del porcentaje de fibra de fique y tipo de tratamiento superficial sobre la resistencia a la tracción de un compuesto de matriz poliéster insaturado. Universidad Nacional de Trujillo.
RUJEL, V. (2008) Influencia del contenido y tipo de tratamiento de la fibra de bagazo de caña de azúcar, en la resistencia a la tracción y flexión en un compuesto de matriz de poliéster. Universidad Nacional de Trujillo.
SMITH, W. F. Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de Materiales, 4ta Edición, pág.
469, 470 y 649.
ZAYAS J. (2007) Disponible en:
http://www.fao.org/docs/eims/upload/cuba/5393/CONFERENCIA%20INVESTIGACI ON%20Y%20APLIC.%20CASCARA%20DE%20HUEVO-2.pdf. [Consulta] Abril 2015.
ANEXOS
ANEXOS I: RESULTADOS DE LOS ENSAYOS PARA EL MATERIAL COMPUESTO DE POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD
ANEXO II: FOTOS
Figura N°17. Balanza Analítica.
(a) (b) Figura N°18. (a) Espátula y (b) Jarra pequeña de plástico.
Figura N°19. Vaso de Tecnopor.
Figura N°20. 70 Kg de Polietileno de Alta Densidad.
(a) (b) Figura N°21. (a) Cáscara de Huevo y (b) Piedra Caliza.
Figura N°22. Molino de Bolas.
Figura N°23. Tamizadora Vibratoria Haver- Boecker.
Figura N°24. Eliminación de la membrana testácea de la cascar de huevo.
(a) (b)
Figura N°25. (a) Pellets de PEAD y (b) Pesado del PEAD en una balanza analítica.
Figura N°26. Agregado del PEAD y del refuerzo.
(a) (b)
(c)
Figura N°27. (a) PEAD + 10 g de Refuerzo, (b) PEAD + 30 g de Refuerzo y (c) PEAD + 50 g de Refuerzo.
(a)
(b)
(c)
Figura N°28. (a) Colocación de la probeta en la mordaza, (b) Ajuste de la mordaza y (c) Probeta lista para realizar el ensayo en la maquina hechiza.
(a)
(b)
(c)
Figura N°29. (a) Probeta de PEAD + 10 g de Refuerzo después de haber sufrido tensión, (b) Probeta de PEAD + 30 g de Refuerzo después de haber sufrido tensión y (c) Probeta de PEAD +
50 g de Refuerzo después de haber sufrido tensión .
ANEXO III
Designación: D 638 – 01 Una Norma Nacional Americana
Método de ensayo estándar para
Propiedades de tracción de plásticos
Esta norma ha sido publicada bajo la designación fija D 638; el número inmediatamente siguiente a la designación indica el año de adopción original o, en el caso de revisión, el año de la última revisión. Un número entre paréntesis indica el año de la última reprobación. Una épsilon superíndice (e) indica un cambio editorial desde la última revisión o reprobación.
Esta norma ha sido aprobada para su uso por agencias del Departamento de Defensa.
1. Alcance *
1.1 Este método de ensayo cubre la determinación de las propiedades de tracción de plásticos no reforzados y reforzados en forma de muestras de ensayo estándar, cuando se ensaya en condiciones definidas de tratamiento previo, la temperatura, la humedad, y la velocidad de la máquina de pruebas.
1.2 Este método de ensayo puede ser utilizado para ensayos de materiales de cualquier espesor de hasta 14 mm (0,55 in.). Sin embargo, para el análisis de muestras en forma de láminas delgadas, incluyendo la película de menos de 1,0 mm (0,04 pulg.) de espesor, Métodos de Ensayo D 882 es el método de ensayo preferido. Los materiales con un espesor superior a 14 mm (0,55 pulg.) deben reducirse en el mecanizado.
1.3 Este método de ensayo incluye la opción de determinar la relación de Poisson a temperatura ambiente.
NOTA 1-Este método de ensayo ISO 527 a 1 son técnicamente equivalentes.
NOTA 2: Este método de ensayo no se destina a cubrir los procedimientos físicos precisos. Se reconoce que la constante de velocidad de la cruceta tipo de movimiento de prueba deja mucho que desear desde el punto de vista teórico, que pueden existir grandes diferencias entre la tasa de movimiento de la cruceta y el ritmo de la tensión entre las marcas de calibre en la muestra, y que las velocidades de prueba pueden disfrazar efectos característica importante de materiales en estado plástico. Además, se dio cuenta de que las variaciones en los espesores de las muestras de ensayo, que están permitidos por estos procedimientos, producen variaciones en las proporciones de superficie-volumen de tales especímenes, y que estas variaciones pueden influir en los resultados de la prueba. Por lo tanto, cuando se desean resultados directamente comparables, todas las muestras deben ser de igual espesor. Pruebas adicionales especiales se deben utilizar cuando se necesitan datos físicos más precisos.
NOTA 3-Este método de ensayo puede ser utilizado para las pruebas de resina fenólica moldeado o materiales laminados. Sin embargo, cuando se utilizan estos materiales como aislamiento eléctrico, dichos materiales deben probarse de acuerdo con la norma ASTM D 229 y ASTM D 651.
NOTA 4-Para propiedades de tracción de los materiales compuestos de matriz de resina reforzada con alto módulo continuo o discontinuo> 20 GPa (> 3,0 3 106 psi) fibras, las pruebas se realizarán de conformidad con la norma ASTM D 3039 / D 3039M.
1.4 Los datos de prueba obtenidos por este método de ensayo son relevantes y apropiados para su uso en el diseño de ingeniería.
1.5 Los valores indicados en unidades SI deben ser considerados como el estándar. Los valores entre paréntesis son sólo para información.
1.6 Esta norma no pretende considerar todos los problemas de seguridad, si los hay, son asociados con su uso. Es responsabilidad del usuario de esta norma establecer prácticas de seguridad y salud y determinar la aplicabilidad de las limitaciones reglamentarias antes de su uso.
2. Documentos de referencia 2.1 Normas ASTM:
D 229 Métodos de prueba para la hoja rígida y Materiales Plate Se utiliza para Electrical Insulation2
D 412 Métodos de prueba para vulcanizado de caucho y termoplástico Elastómeros-Tracción D 618 Prácticas de Acondicionado de Plásticos para Tracción
D 651 Método de prueba para resistencia a la tracción de Moldeado Eléctrico Materiales aislantes. Métodos de ensayo D882 para las propiedades de tracción de plástico
D 883 Terminología Relativa de Plásticos.
D 1822 Método de prueba para la tracción-Impacto energía para romper Plásticos y materiales aislantes eléctricos.
D 3039 / D 3039M Método de prueba para propiedades de tracción de Materiales Compuestos de Matriz Polimérica.
D 4000 Sistema de Clasificación de Especificación de Materiales Plásticos
D4066 Especificación para Nylon en Métodos de prueba de inyección y extrusión para dimensiones físicas de la muestra de plástico
E 4 Prácticas para la Fuerza de Verificación de las Maquinas de Pruebas E 83 Práctica para la verificación y clasificación de Extensómetro
E 132 Método de prueba para la relación de Poisson a Temperatura ambiente.
E 691 Práctica para la realización de un estudio entre laboratorios para determinar la precisión de un Método de Prueba.
2.2 Norma ISO:
ISO 527-1 Determinación de las propiedades de tracción 11 3. Terminología
3.1 Definiciones Las definiciones de los términos que se aplican a esta prueba método aparece en Terminología D 883 y el anexo A2.
4. Importancia y Uso
4.1 Este método de ensayo está diseñado para producir propiedad de tracción datos para el control y la especificación de materiales plásticos. Estos datos también son útiles para la caracterización cualitativa y para investigación y desarrollo. Para muchos materiales, puede haber una especificación que requiere el uso de este método de ensayo, pero con algunas modificaciones de procedimiento que tienen prioridad cuando la adhesión a la especificación.
Por lo tanto, es aconsejable para referirse a esa especificación del material antes de usar este método de ensayo. Tabla 1 en la clasificación D 4000 listas de los materiales de ASTM normas que existen actualmente.
4.2 Las propiedades de tracción pueden variar con la preparación de muestras y con la velocidad y el entorno de prueba. En consecuencia, donde se desean resultados comparativos precisos, estos factores deben ser cuidadosamente controlados.
4.2.1 Se dio cuenta de que un material no puede ser probado sin también probar el método de preparación de ese material. Por lo tanto, cuando se desean pruebas comparativas de materiales per se, la mayor se debe tener cuidado para asegurarse de que todas las muestras son preparado exactamente de la misma manera, a menos que la prueba es para incluir los efectos de la preparación de la muestra. Del mismo modo, para los propósitos árbitro o comparaciones dentro de cualquier serie dada de especímenes, se debe tener cuidado para asegurar el máximo grado de uniformidad en los detalles de la preparación, el tratamiento y la manipulación.
4.3 Las propiedades de tracción pueden proporcionar datos útiles para plásticos fines de diseño de ingeniería. Sin embargo, debido a la alta grado de sensibilidad mostrada por muchos plásticos a la tasa de condiciones de esfuerzo y ambientales, los datos obtenidos por este método de prueba no puede considerarse válida para aplicaciones que implican escalas de tiempo de carga o ambientes muy diferentes de los de este método de ensayo. En los casos de tal desemejanza, sin estimación fiable del límite de la utilidad se puede hacer para mayoría de los plásticos. Esta sensibilidad a la tasa de esfuerzo y el medio ambiente hace necesario la prueba sobre una escala de amplio tiempo de carga (incluyendo impacto y fluencia) y el rango de condiciones ambientales si propiedades de tracción son suficiente para los propósitos de diseño de ingeniería.
Nota 5. Dado que la existencia de un cierto límite elástico en plásticos (como en muchos otros materiales orgánicos y en muchas medallas) es discutible, la conveniencia de aplicar el término "módulo de elasticidad" en su cita, en general, definición aceptada para describir la
"rigidez" o "rigidez" de un plástico tiene sido seriamente cuestionada. Las características exactas de tensión-deformación de plástico materiales son altamente dependientes de factores tales como la tasa de aplicación del estrés, la temperatura, la historia previa de la muestra, etc. Sin embargo, la tensión del estrés curvas para plásticos, determinadas como se describe en este método de ensayo, casi siempre muestran una región lineal a bajas tensiones, y una línea recta tangente trazada a esta porción de la curva permite el cálculo de un elástico módulo del tipo por lo general definido. Una constante Tal es útil si su naturaleza arbitraria y la dependencia de tiempo, temperatura, y factores similares se realizan.
Se aplica la fuerza de tracción uniaxial en relación de Poisson a un sólido, los tramos sólidos en la dirección de la aplicada fuerza (axial), pero también los contratos en ambas dimensiones laterales a la fuerza aplicada. Si el sólido es homogéneo e isotrópico, y el material permanece
elástica bajo la acción de la aplicada la fuerza, la tensión lateral tiene una relación constante a la axial tensión. Esta constante, llamado coeficiente de Poisson, se define como la relación negativa de la transversal (negativo) a axial cepa bajo tensión uniaxial.
4.4.1 coeficiente de Poisson se utiliza para el diseño de estructuras en que todos los cambios dimensionales resultantes de la aplicación de la fuerza que tenga que ser tomada en cuenta y en la aplicación de la teoría generalizada de elasticidad para el análisis estructural.
NOTA 6-La precisión de la determinación de la relación de Poisson es generalmente limitada por la precisión de las mediciones de deformación transversal porque los errores porcentuales en estas mediciones son generalmente mayores que en las mediciones de la deformación axial. Desde una relación en lugar de un absoluto se mide la cantidad, sólo es necesario conocer con precisión el relativo valor de los factores de calibración de los extensómetros. También, en general, la valor de las cargas aplicadas no necesita ser conocida con precisión.
5. Aparato
5.1 Máquina de prueba-A máquina de ensayo del tipo de cruceta de movimiento y que comprende esencialmente el seguimiento:
5.1.1 Corregido Miembro-A fijo o esencialmente estacionaria miembro de la realización de un agarre.
5.1.2 Miembro Movible -Un elemento móvil que lleva un segundo agarre.
5.1.3 Grips-Grips para la celebración de la muestra de ensayo entre el elemento fijo y el elemento móvil de la prueba máquina puede ser del tipo fijo o auto-alineación.
5.1.3.1 apretones fijos están unidos rígidamente a la fija y elementos móviles de la máquina de ensayo. Cuando este tipo de agarre se utiliza mucho cuidado se debe tomar para asegurarse de que la prueba espécimen se inserta y se sujeta de manera que el eje largo de la espécimen de prueba coincide con la dirección de la tracción a través de la línea central del conjunto de agarre.
5.1.3.2 Apretones a rótula se unen a la fija y elementos móviles de la máquina de ensayo de tal manera que que se moverá libremente en la alineación tan pronto como cualquier carga es aplicado de manera que el eje largo de la muestra de ensayo coincidirá con la dirección de la tracción aplicada a través de la línea central del conjunto de agarre.
Las muestras deben estar alineados tan perfectamente como sea posible con la dirección de la tracción de manera que no rotativo movimiento que pueden inducir el deslizamiento se producirá en las garras; Ya está es un límite a la cantidad de desalineación apretones auto- alineación será acomodar.
