E208 Determinación de La Resistencia a La Tración

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILEFACULTAD DE INGENIERÍA

Departamento de Ingeniería Mecánica

INGENIERIA DE EJECUCIÓN EN MECANICA

PLAN 2002

GUIA DE LABORATORIO

ASIGNATURA

15073 TÓPICOS II

POLÍMEROS Y MATERIALES COMPUESTOS

NIVEL 08

EXPERIENCIA E208

“DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA A LA TRACCIÓN”

HORARIO: LUNES: 3 – 4 – 5 - 6

Tópicos II - Polímeros y Materiales Compuestos - LaboratorioExperiencia E208 - Tracción

1



TITULO: DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA A LA TRACCIÓN

1. OBJETIVO GENERAL

Familiarizar al alumno con los polímeros y materiales compuestos, como materiales de ingeniería, y su aplicación industrial para la fabricación de piezas, componentes y productos de uso general.

2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

a) Realizar un ensayo para determinar la resistencia a la tracción de materiales plásticos;

b) Obtener el diagrama fuerza-elongación de cada ensayo;

c) Determinar, con la información del diagrama fuerza-elongación, el módulo de elasticidad del material;

d) Determinar la tenacidad de cada material;

e) Determinar otros valores característicos como límite elástico, tensión máxima y de ruptura, porcentaje de estiramiento total y, si procede, estricción;

3. BREVE INTRODUCCIÓN TEÓRICA

Se tiene una barra de sección “A0” constante y largo inicial “L0”, sometida a la acción de una fuerza axial “F”.

Figura 3.1. Esquema teórico del ensayo de tracción


2

A0

L0

F



La tensión nominal “0“ de la barra de sección A0 sometida a la fuerza axial F, se define por:

0 = F / A0

La tensión real de la misma probeta, se define por:

= F / A

Según el modelo de Hook para el comportamiento elástico del material, la tensión real , se define por:

= E siendo E el módulo de elasticidad

La deformación convencional o aritmética “0“ de la probeta de largo inicial L0, que por efecto de la carga F se estira , se define por:

0 = / L0 donde = Lf – L0

La deformación real de una probeta de largo inicial L0, se define por:

= Ln (L / L0) a partir de d = dL / L0

Figura 3.2. Gráfico Tensión-deformación con tensiones características

Las tensiones características del material son las siguientes:

pp: límite de proporcionalidad: es el último valor de la tensión, tal que se mantiene el comportamiento proporcional lineal de la relación tensión-deformación.


3

pp

el

pp

max



el: límite elástico: es el último valor de la tensión, tal que si se retira la carga, el material recupera totalmente sus dimensiones iniciales, no quedando con deformación residual permanente.

max: tensión máxima: es el máximo valor que alcanza la tensión durante la prueba.

rup: tensión de ruptura aparente: tensión aparente bajo la cual el material colapsa por ruptura, dividiéndose en dos partes. Se habla de tensión aparente de ruptura debido a que ésta se calcula, generalmente, usando el área inicial. No obstante, a partir de la tensión máxima los materiales experimentan el estrechamiento de la sección lo que en términos reales podría significar hasta un aumento de la tensión al llegar la ruptura.

Al obtener los datos de la zona de proporcionalidad, el módulo de elasticidad (o módulo de young) se calcula por:

E = pp / pp

Es frecuente tener equipos que entreguen el gráfico P - (carga-estiramiento) del ensayo. En este caso, se debe extraer del gráfico el valor de las “cargas” y “estiramientos” carácterísticos, y a partir de estos valores se podrá calcular las correspondientes tensiones y deformaciones.

Figura 3.3. Gráfico Carga-estiramiento con cargas características

Las cargas características del material son las siguientes:

Fpp: carga de proporcionalidad: es el último valor de la carga, tal que se mantiene el comportamiento proporcional lineal de la relación carga-estiramiento.


4

pp

F

Fel

Fpp

Fmax



Fel: carga elástica: es el último valor de la carga, tal que si se retira la carga, el material recupera totalmente sus dimensiones iniciales, no quedando con deformación residual permanente.

Fmax: carga máxima: es el máximo valor que alcanza la carga durante la prueba.

Frup: carga de ruptura: carga bajo la cual el material colapsa por ruptura.

Al obtener los datos de la zona de proporcionalidad, el módulo de elasticidad (o módulo de young) se calcula por:

E = ( Fpp L0 ) / (A0 pp)

La tensión límite de proporcionalidad se calcula por:

pp = Fpp / A0

La tensión máxima se calcula por:

max = Fmax / A0

La tensión de ruptura se calcula por:

rup = Frup / A0

4. DESCRIPCIÓN DEL METODO A SEGUIR

Los puntos importantes a destacar del método, contemplan las siguientes actividades principales:

4.1. Reconocer sensorialmente los materiales poliméricos que serán ensayados en la experiencia reconocer textura, rigidez, color, u otra característica detectable por observación directa.

4.2 Determinación de las dimensiones iniciales de cada probeta, previo al ensayo, siguiendo las indicaciones del profesor.

4.3 Realización del ensayo. Con las instrucciones del profesor, el alumno deberá aprender la forma correcta de ajuste y control de la máquina de ensayo, así también del correcto montaje de las probetas entre las mordazas de sujeción. El alumno deberá tomar nota de los comportamientos visibles de las probetas conforme se aplique a ellas las cargas de estiramiento. Al momento de la ruptura de la probeta, el alumno deberá anotar el modo particular en que esta ocurre para cada probeta. Es importante tomar nota de las condiciones de ensayo de las probetas, particularmente la velocidad de estiramiento que se aplique a cada caso, dado que este parámetro tiene influencia directa en el comportamiento de al probeta ante la solicitación de tracción.


5



4.4 Mediciones por ensayo. El alumno deberá registrar la carga máxima que cada probeta resista, y medir el largo final y el diámetro final de cada una de ellas, además de cualquier otro dato que considere de interés para efectos del análisis de los resultados.

No obstante lo descrito, existe una serie de normas de ensayo que se pueden tomar como guías para una experiencia como esta. Al respecto, se señala algunos organismos, de entre varios, de reconocida competencia en el ámbito técnico, que han desarrollado normas para este ensayo:

Instituto Nacional de Normalización INN – Chile, International Standarization Organization ISO – internacional, American Society for Testing and Materials ASTM – Estados Unidos, American National Standarization Institute ANSI – Estados Unidos, Technical Association of the Pulp and Paper Industry TAPPI – Internacional, Instituto Alemán de Normalización DIN – Alemania, entre otros

5.- VARIABLES A CONTROLAR

5.1. Velocidad de estiramiento.

5.2. Carga proporcional.

5.3. Carga de ruptura.

5.4. Largo inicial, final y % de estiramiento.

5.5. Diámetro inicial, final y % de estricción.

5.6. Calcular: módulo de elasticidad, tensión de proporcionalidad, tensión máxima, tensión de ruptura.

5.7. Calcular la tenacidad de cada polímero

6.- TEMAS DE INTERROGACIÓN

6.1. Principales propiedades de los polímeros.

6.2. Polímeros de mayor aplicación industrial.

7.- EQUIPOS E INSTRUMENTOS A UTILIZAR

Los equipos e instrumentos empleados en este laboratorio son:

Dinamómetro universal Lossenhausenwerk – 10 ton

Pié de metro

Huincha metálica

Probetas de diversos polietileno, polipropileno y de poliamida


6



8. LO QUE SE PIDE EN EL INFORME

Resumen del contenido del informe: no más de 1/3 de página, donde se señale brevemente lo realizado en la experiencia.

Objetivos de la experiencia: deberán indicarse con claridad los objetivos del informe, sean estos generales, específicos, o ambos, según corresponda.

Metodología experimental: descripción de la secuencia de actividades y consideraciones principales realizadas durante la experiencia, con especial énfasis en el detalle de aquellos aspectos claves para el buen desarrollo de la experiencia.

Características técnicas de equipos, instrumentos e instalaciones: Se deberá anotar todos los datos referentes al tipo de instrumentos y equipos usados como la marca, escala de medición, sensibilidad, montaje, preparación, unidades de lectura, etc.

Presentación de datos: los datos constituyen la información que se obtiene directamente de la experiencia, y a partir de los cuales, se trabaja las etapas consecuentes. Los datos deberán presentarse tabulados, con claridad tal que se “lean” directamente y no se “interpreten” a criterio del lector.

Presentación de resultados: a partir de los datos tomados se obtiene los resultados, y sobre estos últimos se realiza el análisis. Al igual que los datos, los resultados deberán presentarse tabulados, con claridad tal que se comprendan correctamente y no se “interpreten” a criterio del lector. ¡No desarrolle cálculos!, sólo indique cómo los obtuvo y que fórmulas utilizó

Conclusiones: constituye la parte más importante del informe, pues aquí se pone de manifiesto el grado de compresión, asimilación y propuesta que el alumno logró en la experiencia. En las conclusiones deben basarse en los datos tomados y los resultados calculados. Por lo tanto, el alumno deberá esmerarse para resolver correctamente este punto.

Apéndice: a.1. Una breve introducción teórica.a.2. Desarrollo de tema a solicitar por el profesor.

9.- BIBLIOGRAFÍA

H. Davis, G. Troxell & C. Wiskocil. Ensaye e Inspección de los Materiales en Ingeniería. Edit. CECSA

S. Timoshenko & D. young. Elementos de Resistencia de Materiales. Edit. Montaner y Simon

F. Singer. Resistencia de Materiales. Edit. Harper & Raw;

W. Nash. Resistencia de materiales. Edit. Mc Graw-Hill


7



ANEXO I

PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS POLÍMEROS

1º PARTE – CONCEPTOS Y DEFINICIONES

¿Qué son los polímeros?

Los polímeros se producen por la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas denominadas monómeros, que forman enormes cadenas de las formas más diversas. Algunas son lineales, otras tienen ramificaciones. Algunas, más se asemejan a escaleras y otras son como redes tridimensionales.

Existen polímeros naturales de gran significación comercial como el algodón, formado por fibras de celulosa. La celulosa se encuentra en la madera y en los tallos de muchas plantas, y se emplea para hacer telas y papel. La seda es otro polímero natural muy apreciado y es una poliamida semejante al nylon. La lana, proteína del pelo de las ovejas, es otro ejemplo. El hule de los árboles de hevea y de los arbustos de Guayule, son también polímeros naturales importantes. Sin embargo, la mayor parte de los polímeros que usamos en nuestra vida diaria son materiales sintéticos con propiedades y aplicaciones variadas.

Lo que distingue a los polímeros de los materiales constituidos por moléculas de tamaño normal son sus propiedades mecánicas. En general, los polímeros tienen una excelente resistencia mecánica debido a que las grandes cadenas poliméricas se atraen.

1.1 Resistencia

La resistencia es una propiedad mecánica que generalmente es bien entendida para los metales, pero no es así de claro aplicar tal concepto cuando se habla de polímeros. En primer lugar, para los polímeros existen varios tipos de resistencia, dentro de las cuales se destaca la resistencia a la tracción.

La resistencia a la tracción es importante para un material que va a ser sometido a una solicitación de estiramiento o va a estar bajo tensión. Las “fibras” que componen la estructura del polímeros necesitan tener buena resistencia tensil.

Luego está la resistencia a la compresión. El concreto es un ejemplo de material con buena resistencia a la compresión. Cualquier cosa que deba soportar un peso encima, debe poseer buena resistencia a la compresión.

También está la resistencia a la flexión, que en resumen, es una respuesta combinada de los comportamientos a la tracción y compresión.

Existen otras clases de resistencia destacables como son la resistencia a la torsión o al impacto.

Se tiene una definición bien precisa y aclaratoria. Se empleará la resistencia a la tracción para ilustrarlo. Para medir la resistencia a la tracción de una muestra polimérica, tomamos la muestra y tratamos de estirarla. Mientras dura el estiramiento de la muestra, se va midiendo la fuerza (F) que se está ejerciendo. Cuando se conoce la fuerza que se está ejerciendo sobre la muestra, se


8



divide aquella por el área (A) de la muestra. El resultado es la tensión que está experimentando la muestra.

La tensión requerida para romper la muestra representa la resistencia a la tracción del material. Asimismo, se puede plantear formas similares para medir la resistencia a la compresión o a la flexión. En todos los casos, la resistencia es la tracción necesaria para romper la muestra.

Puesto que la resistencia a la tracción es la fuerza aplicada sobre la muestra dividida por el área de la misma, tanto la tensión como la resistencia a la tracción se miden en unidades de fuerza por unidad de área: megapascales (MPa), gigapascales (GPa), kgf/cm². Otras veces, la tensión y la resistencia se miden en unidades del sistema inglés, libras por pulgada cuadrada, o psi.

1.2. Elongación

Pero las propiedades mecánicas de un polímero no se remiten exclusivamente a conocer cuán resistente es. La resistencia indica cuánta tensión se necesita para romper algo. Pero no dice nada de lo que ocurre con la muestra mientras se tramos de romperla. Ahí es donde corresponde estudiar el comportamiento de elongación de la muestra polimérica. La elongación es un tipo de deformación. La deformación es simplemente el cambio en la forma que experimenta cualquier material bajo tensión. Cuando se habla de tensión, la muestra se deforma por estiramiento, volviéndose más larga. A esto se los llama elongación.

Por lo general, se habla de porcentaje de elongación, que es el largo de la muestra después del estiramiento (L), dividido por el largo original (L0), y multiplicado por 100.

Existen muchos factores relacionados con la elongación, que dependen del tipo de material que se está estudiando. Dos mediciones importantes son la elongación final y la elongación elástica.

La elongación final es crucial para todo tipo de material. Representa cuánto puede ser estirada una muestra antes de que se rompa. La elongación elástica es el porcentaje de elongación al que se puede llegar, sin una deformación permanente de la muestra. Es decir, cuánto puede estirársela, logrando que ésta vuelva a su longitud original luego de suspender la tensión. Esto es importante si el material es un “elastómero”. Los elastómeros tienen que ser capaces de estirarse bastante y luego recuperar su longitud original. La mayoría de ellos pueden estirarse entre el 500% y el 1000% y volver a su longitud original sin inconvenientes.

1.3. Módulo de Elasticidad

Los elastómeros deben exhibir una alta elongación elástica. Pero para algunos otros tipos de materiales, como los “plásticos”, por lo general es mejor que no se estiren o deformen tan fácilmente. Si se desea conocer cuán resistente a la deformación es un material, se mide el módulo de elasticidad. Para medir el módulo de elasticidad, se hace lo mismo que para medir la


9

http://www.pslc.ws/spanish/plastic.htm

http://www.pslc.ws/spanish/elas.htm



resistencia y la elongación final. Esta vez se mide la resistencia que se ejerce sobre el material, incrementando lentamente la tensión y midiendo la elongación que experimenta la muestra en cada nivel de tensión, hasta que finalmente se rompe. Luego se grafica la tensión versus elongación, de este modo:

Este gráfico se denomina curva de tensión-deformación (estiramiento es todo tipo de deformación, incluyendo la elongación. La altura de la curva cuando la muestra se rompe, representa obviamente la resistencia a la tracción, y la pendiente representa el módulo de elasticidad. Si la pendiente es pronunciada, la muestra tiene un alto módulo de elasticidad, lo cual significa que es resistente a la deformación. Si es suave, la muestra posee bajo módulo de elasticidad y por lo tanto puede ser deformada con facilidad. En ocasiones, la curva tensión-deformación no es una recta, como se ve arriba. Para algunos polímeros, especialmente plásticos flexibles, se obtiene curvas complejas, como la que se muestra a continuación:


TensiónMódulo elástico (pendiente)

Resistencia a la tracción

Deformación

Gráfico tensión - deformación

Tensión

Deformación

10




A medida que la tensión se incrementa, la pendiente no es constante, sino que va experimentando cambios con la tensión. En casos como éste, en que el material presenta un extendido comportamiento plástico, que puede llegar incluso a superar el 1000% de deformación, generalmente se toma como módulo de elasticidad la pendiente inicial sólo de la zona elástica. En general, las fibras poseen los módulos de elasticidades más altos, y los elastómeros los más bajos, mientras que los plásticos exhiben módulos de elasticidades intermedios.

El módulo de elasticidad se mide calculando la tensión y dividiéndola por la deformación. Pero dado que la deformación es adimensional, no tiene unidades por cual dividirlas. Por lo tanto el módulo de elasticidad es expresado en las mismas unidades que la resistencia, es decir, en N/m2.

1.4. Tenacidad

El gráfico de tensión versus deformación puede darnos otra valiosa información. Si se mide el área bajo la curva tensión-deformación (achurada en la figura de abajo) el número que se obtiene es una propiedad llamada tenacidad.

La tenacidad es, en realidad, una medida de la energía que una muestra puede absorber antes de que se rompa. Si la altura del triángulo del gráfico es la resistencia y la base de ese triángulo es el estiramiento, entonces el área es proporcional a la resistencia por estiramiento. Dado que la resistencia es proporcional a la fuerza necesaria para romper la muestra y el estiramiento es medido en unidades de distancia (la distancia que la muestra es estirada), entonces resistencia por estiramiento es proporcional a fuerza por distancia, y según se recuerda de la física, fuerza por distancia es energía.

Resistencia x estiramiento fuerza x distancia = energía

¿En qué se diferencia la tenacidad de la resistencia? Desde el punto de vista físico, la respuesta es que la resistencia nos dice cuánta fuerza es necesaria para romper una muestra, y


Tensión

estiramiento


tenacidad

11



la tenacidad dice cuánta energía hace falta para romper una muestra. Pero en realidad, no dice cuáles son las diferencias desde el punto de vista práctico.

Lo importante es saber un material resistente, no necesariamente debe ser tenaz. Para comprender mejor esto, obsérvese el gráfico siguiente, que tiene tres curvas de ejemplo.

La deformación permite que una muestra pueda disipar energía. Si una muestra no puede deformarse, la energía no será disipada y por lo tanto se romperá.

En la vida real, generalmente se desea materiales que sean tenaces y resistentes. Idealmente sería genial tener un material que no se doblara ni rompiera, pero este es el mundo real. Deben hacerse trueques. En el gráfico, la muestra 1 tiene mucho mayor módulo de elasticidad que la muestra 2. Si bien es deseable que para muchas aplicaciones los materiales posean elevada resistencia a la deformación, también es bueno que un material pueda doblarse antes que romperse, y si el hecho de flexionarse, estirarse o deformarse de algún modo impide que el material se rompa, tanto mejor. De modo que cuando diseñamos nuevos polímeros o nuevos compuestos, a menudo, se sacrifica un poco de resistencia con el objeto de conferirle al material mayor tenacidad.


Tensión

estiramiento


1. Resistente y no tenaz 2. Resistente y

tenaz

3. No resistente y no tenaz

12



2º PARTE - APLICACIONES

2.1. Introducción

Se ha descrito en forma abstracta las propiedades de los polímeros. Pero es bueno ahondar en materia para poder identificar ciertos comportamientos específicos de este tipo de materiales, de modo que ahora sería oportuno comentar sobre los polímeros que exhiben ese tipo de comportamiento mecánico, es decir, qué polímeros son resistentes, cuáles son tenaces, etc. El gráfico siguiente presenta algunos comportamientos típicos esperables de polímeros:

Ejemplos de plásticos rígidos son: poliestireno, poli(metil-metacrilato) o policarbonatos. Pueden soportar una gran tensión, pero no demasiada deformación antes de su ruptura. No hay una gran área bajo la curva. Se dice entonces que estos materiales son resistentes, pero de baja tenacidad. Además, la pendiente de la recta es muy pronunciada, lo que significa que debe ejercerse una considerable fuerza para deformar un plástico rígido. De modo que resulta sencillo comprobar que los plásticos rígidos tienen módulos de elasticidad elevados. Resumiendo, los plásticos rígidos tienden a ser resistentes, pero no suelen ser tenaces, es decir, son quebradizos.

Los plásticos flexibles, como el polietileno y el polipropileno, difieren de los plásticos rígidos en el sentido que presentan mayor deformación antes de la ruptura. El módulo de elasticidad inicial es elevado, o sea, que resisten por un tiempo la deformación, pero si se ejerce demasiada tensión sobre un plástico flexible, finalmente se deformará. Como conclusión, se puede decir que los plásticos flexibles pueden no ser tan resistentes como los rígidos, pero son mucho más tenaces.


Tensión

Fibras

Plásticos flexibles

Deformación


Plásticos rígidos

elastómeros

13

http://www.pslc.ws/spanish/pp.htm

http://www.pslc.ws/spanish/pe.htm


http://www.pslc.ws/spanish/pc.htm

http://www.pslc.ws/spanish/pmma.htm

http://www.pslc.ws/spanish/styrene.htm



Es posible alterar el comportamiento tensión-deformación de un plástico con aditivos denominados plastificantes. Un plastificante es una molécula pequeña que hace más flexible al plástico. Por ejemplo, sin plastificantes, el poli(cloruro de vinilo), o PVC, es un plástico rígido, que se usa tal cual para cañerías de agua. Pero con plastificantes, el PVC puede ser lo suficientemente flexible como para fabricar juguetes inflables para piletas de natación.

Las fibras como el Kevlar, la fibra de carbono y el nylon tienden a exhibir curvas tensión deformación como la que se ve en el gráfico anterior. Al igual que los plásticos rígidos, son más resistentes que tenaces, y no se deforman demasiado bajo tensión. Pero cuando es resistencia lo que se requiere, las fibras tienen mucho que ofrecer. Son mucho más resistentes que los plásticos, aún los rígidos, y algunas fibras poliméricas como el Kevlar, la fibra de carbono y el polietileno de peso molecular ultra-alto poseen mejor resistencia a la tensión que el acero.

Los elastómeros como el poli-isopreno, el poli-butadieno y el poli-isobutileno muestran un comportamiento mecánico completamente diferente al de los otros tipos de materiales (observar la curva del gráfico anterior). Los elastómeros tienen módulos de elasticidad muy bajos. Si los elastómeros no tuvieran módulos de elasticidad bajos, no serían buenos elastómeros.

Pero para que un polímero sea un elastómero, le hace falta algo más que tener módulo de elasticidad bajo. El hecho de ser fácilmente estirado no le da demasiada utilidad, a menos que el material pueda volver a su tamaño y forma original una vez que el estiramiento ha terminado. Las elásticos de goma no servirían de nada si sólo se estiraran y no recobraran su forma original. Obviamente, los elastómeros recobran su forma y eso los hace tan sorprendentes. No poseen sólo una elevada elongación, sino una alta elongación reversible.

Cuando se trata con otras propiedades, como las de compresión o flexión, las cosas pueden ser totalmente distintas. Por ejemplo, las fibras poseen alta resistencia a la tracción y también buena resistencia a la flexión, pero por lo general exhiben una desastrosa resistencia a la compresión. Además tienen buena resistencia a la tracción sólo en la dirección de las fibras.

2.2. Combinando Cualidades

Se ha hablado mucho de cómo algunos polímeros son tenaces, otros resistentes, y cómo a menudo deben hacerse ciertas concesiones cuando se diseñan nuevos materiales. Se puede sacrificar la resistencia en favor de la dureza, por ejemplo, pero a veces, se puede combinar dos polímeros con diferentes propiedades para obtener un nuevo material con las propiedades


14

http://www.pslc.ws/spanish/pib.htm

http://www.pslc.ws/spanish/pb.htm

http://www.pslc.ws/spanish/isoprene.htm


http://www.pslc.ws/spanish/pe.htm

http://www.pslc.ws/spanish/carfib.htm

http://www.pslc.ws/spanish/aramid.htm

http://www.pslc.ws/spanish/nylon.htm

http://www.pslc.ws/spanish/carfib.htm

http://www.pslc.ws/spanish/aramid.htm

http://www.pslc.ws/spanish/fiber.htm

http://www.pslc.ws/spanish/pvc.htm



de ambos por separado. Existen tres formas de hacer esto, que son la copolimerización, el mezclado, y la obtención de compuestos.

El spandex es un ejemplo de un copolímero que combina las propiedades de dos materiales. Es un copolímero que contiene bloques de polioxietileno elastómero y bloques de un poliuretano, precursor de fibras rígidas. El resultado es una fibra que se estira. El spandex es empleado para la confección de ropa de gimnasia, como los pantalones para ciclismo.

El poliestireno de alto-impacto, o HIPS, es una mezcla inmiscible que combina las propiedades de dos polímeros, el estireno y el polibutadieno. El poliestireno es un plástico rígido. Cuando se lo agrega a un elastómero, como el polibutadieno, forma una mezcla de fases separadas, que tiene la resistencia del poliestireno y la tenacidad aportada por el polibutadieno. Por esta razón, el HIPS es mucho menos quebradizo que el poliestireno puro.

En el caso de un material compuesto, generalmente se emplea una fibra para reforzar un termorrígido. Los termorrígidos son materiales entrecruzados cuyo comportamiento tensión-estiramiento es a menudo similar al de los plásticos. La fibra incrementa la resistencia a la tracción del compuesto, en tanto que el termorrígido le confiere tenacidad y resistencia a la compresión.

2.3. Tipos de Polímeros más Comunes

2.3.1. Polietileno - PE

a) PE de Alta Densidad

Es un polímero obtenido del etileno en cadenas con moléculas bastantes juntas. Es un plástico incoloro, inodoro, no toxico, fuerte y resistente a golpes y productos químicos. Su temperatura de ablandamiento es de 120º C. Se utiliza para fabricar envases de distintos tipos de fontanería, tuberías flexibles, prendas textiles, contenedores de basura, papeles, etc. Todos ellos son productos de gran resistencia y no atacables por los agentes químicos.

b) PE de Mediana Densidad

Se emplea en la fabricación de tuberías subterráneas de gas natural los cuales son fáciles de identificar por su color amarillo.

c) PE de Baja Densidad

Es un polímero con cadenas de moléculas menos ligadas y más dispersas. Es un plástico incoloro, inodoro, no toxico, mas blando y flexible que el de alta densidad. Se ablanda a partir de los 85 ºC, por lo tanto, se necesita menos energía para destruir sus cadenas. Por otro lado, es menos resistente. Aunque en sus más valiosas propiedades se encuentran un buen aislante. Se lo encuentra bajo las formas de transparentes y opaco. Se utiliza para bolsas y sacos de los empleados en comercios y supermercados, tuberías flexibles, aislantes para conductores eléctricos (enchufes, conmutadores), juguetes, etc., que requieren flexibilidad.

2.3.2. Polipropileno - PP

Es un plástico muy tenaz y resistente. Es opaco y con gran resistencia al calor pues se ablanda a una temperatura más elevada (150 ºC). Es muy resistente a los golpes aunque tiene poca


15

http://www.pslc.ws/spanish/fiber.htm



http://www.pslc.ws/spanish/pb.htm

http://www.pslc.ws/spanish/styrene.htm

http://www.pslc.ws/spanish/iblend.htm

http://www.pslc.ws/spanish/styrene.htm#hips

http://www.pslc.ws/spanish/urethane.htm

http://www.pslc.ws/spanish/urethane.htm#spandex

http://www.pslc.ws/spanish/composit.htm

http://www.pslc.ws/spanish/blend.htm

http://www.pslc.ws/spanish/copoly.htm



densidad y se puede doblar muy fácilmente, resistiendo múltiples doblados por lo que es empleado como material de bisagras. También resiste muy bien los productos corrosivos. Se emplea en la fabricación de estuches, y tuberías para fluidos calientes, jeringuillas, carcasa de baterías de automóviles, electrodomésticos, muebles (sillas, mesas), juguetes, y envases. Otra de sus propiedades es la de formar hilos resistentes aptos para la fabricación de cuerdas, zafras, redes de pesca.

2.3.3. Poliestireno - PS

Es un plástico que se puede colorear y tiene una buena resistencia mecánica, además, resiste muy bien los golpes. Sus formas de presentación más usuales son la laminar. Se usa para fabricar envases, tapaderas de bisutería, componentes electrónicos y otros elementos que precisan una gran ligereza, muebles de jardín, mobiliario de terraza de bares, etc. La forma esponjosa también se llama PS expandido o corcho blanco, que se utiliza para fabricar embalajes y envases de protección, así como en aislamientos térmicos y acústicos en paredes y techos. También se emplea en las instalaciones de calefacción.

2.3.4. Policloruro de vinilo - PVC

El PVC es el material plástico más versátil, pues puede ser fabricado con muy diversas características, añadiéndole aditivos que se las proporcionen. Es muy estable, duradero y resistente, pudiéndose hacer menos rígido y más elástico si se le añaden un aditivo más plastificante. Se ablanda y deforma a baja temperatura, teniendo una gran resistencia a los líquidos corrosivos, por lo que es utilizado para la construcción de depósitos y cañerías de desagüe. El PVC, en su presentación más rígida, se emplea para fabricar tuberías de agua, tubos aislantes y de protección, canalones, revestimientos exteriores, ventanas, puertas y escaparates, conducciones y cajas de instalaciones eléctricas.

2.3.5. Acrílicos

En general se trata de polímeros en forma de gránulos preparados para ser sometidos a distintos procesos de fabricación. Uno de los más conocidos es el polimetacrilato de metilo. Suele denominarse también con la abreviatura PMMA. Tiene buenas características mecánicas y de puede pulir con facilidad. Por esta razón se utiliza para fabricar objetos de decoración. También se emplean como sustitutivo del vidrio para construir vitrinas, dada su resistencia a los golpes. En su presentación traslucida o transparente se usa para fabricar letreros, paneles luminosos y gafas protectoras. Otras aplicaciones es en ventanas de avión, piezas de óptica, accesorios de baño, o muebles. También es muy práctico en la industria del automóvil. A partir del polvo plástico acrílico se fabrican aparatos sanitarios (bañeras, lavabos, fregaderos).

2.3.6. Poliamidas - PA

La poliamida mas conocida es el nylon y puede presentarse de diferentes formas, aunque las dos mas conocidas son la rígida y la fibra. Es tenaz y resiste, tanto al rozamiento y al desgaste como a los agentes químicos. En su presentación rígida se utiliza para fabricar piezas de transmisión de movimientos tales como ruedas de todo tipo, tornillos, piezas de maquinaria,


16



piezas de electrodomésticos, herramientas y utensilios caseros, etc. En su presentación como fibra, debido a su capacidad para formar hilos, se utiliza este plástico en la industria textil y en la cordelería para fabricar medias, cuerdas, tejidos y otros elementos flexibles.

2.3.7 Policarbonato - PC

Este plástico apareció en los años cincuenta, es amorfo y transparente, y resiste una temperatura de trabajo hasta 135 ºC. Tiene alta resistencia a los agentes químicos, y presenta excelentes propiedades mecánicas y tenacidad, especialmente resistencia a los impactos. Se lo utiliza en electrotecnia, aparatos electrodomésticos, piezas de automóviles, luminotecnia; cascos, escudos y ventanas de seguridad.

2.3.8 Tereftalato de Polietileno – PET

Aparece a comienzos de los años ochenta, siendo su principal uso la fabricación de botella para bebidas, contando con la mayor cuota de mercado de los envases para gaseosas. Desde su aparición en el mercado, la industria del envase de PET ha logrado importantes modificaciones lográndose hoy una gran transparencia y resistencia mecánica.

La versatilidad del PET genera una importante demanda para el material reciclado, que se utiliza como fibra en la fabricación de almohadas, poleras, alfombras, etc. Otros mercados que demandan este producto son los fabricantes de flejes industriales, envases para noalimentación y bandejas termoformadas. Con cinco botellas de PET reciciadas se obtiene fibra suficiente para confeccionar un impermeable.

2.4. Otras Propiedades

Resistencia a la abrasión: mayor o menor facilidad de un material a ser afectado por una acción mecánica como frotamiento, rascado o erosión. Esta da lugar a un desgaste de la superficie del material traduciéndose, en el caso de los plásticos, en una alteración importante de las propiedades ópticas.

Resistencia al desgarro: se define como la fuerza necesaria para romper un material sometido a tracción en direcciones opuestas.

Resistencia al estallido: es una prueba representativa de la resistencia a la ruptura; se realiza aplicando una determinada presión, a través de un diafragma de caucho, sobre el fllm a probar.

Resistencia a la flexión: es la capacidad que tiene un material de recuperar de nuevo su estructura, tras haber sido doblado un número de veces, y en un ángulo determinado.

Resistencia al impacto: es la fuerza que es capaz de desarrollar un material para contrarrestar la caída de un objeto de un peso determinado sobre él antes de romperse.

Resistencia a la perforación: es índice de la resistencia que ofrece un material plástico a ser desgarrado en un punto de su superficie. Está relacionada con la prueba de elongación a la ruptura.


17



ANEXO II

PAUTA DE EVALUACIÓN

ITEM PUNTOS

1. Resumen del contenido del informe 0,2

2. Objetivos de la experiencia 0,2

3. Metodología experimental 0,6

4. Características técnicas de equipos, instrumentos e instalaciones 0,5

5. Presentación de datos 0,5

6. Presentación de resultados 1,0

7. Conclusiones 2,0

8. Apéndice 0,5

Redacción 0,5

Punto base 1,0

TOTAL 7,0


18

Documents

E208 Determinación de La Resistencia a La Tración